Aktualne silniki Formuły 1 generują aż do 1,000 KM zaledwie z 1.6 litra pojemności, a teraz Engineering Explained przedstawił wideo rozkładające na czynniki pierwsze detale, które to umożliwiają.
Technicznie rzecz biorąc, samochody Formuły 1 posiadają „jednostki napędowe”, a nie „silniki”, ponieważ 1.6 litrowy silnik V-6 z turbodoładowaniem jest tylko jedną częścią hybrydowego układu napędowego. Od 2014 roku F1 wymaga użycia układu, który obejmuje mały, 90-stopniowy silnik V-6 oraz dwa jednostki generatorów silnika, MGU-K (Motor Generator Unit-Kinetic) i MGU-H (Motor Generator Unit-Heat).
Obie jednostki generatorów silnika pozyskują energię, ale w różny sposób. Jednostka MGU-H jest napędzana nadmiarem przepływu spalin z turbosprężarki, które normalnie byłoby odprowadzane poprzez zawór upustowy, pozyskując energię, która może być przechowywana w akumulatorze, używana do prowadzenia turbosprężarki podczas zmniejszania gazu, lub wysyłana bezpośrednio do MGU-K. Połączona z wałem korbowym, jednostka MGU-K może dostarczyć aż do 160 KM, aby pomóc w napędzaniu samochodu lub odzyskiwania energii podczas hamowania regeneracyjnego.
Zaledwie 160 KM dostarczane przez jednostkę MGU-K, i to tylko przez krótkie wybuchy, gdy akumulator jest w pełni naładowany, silnik spalinowy nadal wykonuje większość pracy. Musi również to robić przy ograniczonej ilości paliwa (ponieważ F1 nie zezwala już na tankowanie w trakcie wyścigu), podawanego z komory paliwowej w przepływie określonym przez przepisy. Ten przepływ—maksymalnie 100 kg/h—oznacza również, że podczas gdy F1 pozwala na obroty silnika do 15,000 obr./min., moc efektywnie osiąga szał tylko przy 10,500 obr./min., ponieważ wtedy silniki osiągają ten maksymalny przepływ.
Zespoły twierdzą, że paliwo używane w F1 jest podobne do benzyny z pomp, więc nie uzyskują tam żadnej przewagi. Silniki F1 są znane z działania znacznie bardziej wydajnego niż typowe silniki samochodów drogowych. Mercedes-AMG twierdzi, że ich silniki osiągnęły ponad 50% wydajności termicznej, co oznacza, że co najmniej połowa potencjalnej energii w spalanym paliwie jest faktycznie wykorzystywana do poruszania samochodem. To klucz do tych dużych osiągów mocy.
Biorąc pod uwagę, że większość silników spalinowych do samochodów drogowych ma trudności z osiągnięciem 35% wydajności termicznej, inżynierowie F1 muszą stosować wiele sztuczek. Jedną z nich jest zapłon w przedkomorze—użycie mniejszej komory spalania nad główną komorą—co pozwala na uboższą mieszankę powietrzno-paliwową, która jest idealnie dostosowana do limitów przepływu paliwa w F1. Ta cecha nie jest specyficzna dla wyścigów; była to jedna z cech, która sprawiła, że oryginalny silnik CVCC Hondy Civic był tak oszczędny w spalaniu, i obecnie jest stosowany w Maserati 3.0 V-6 z podwójnym turbodoładowaniem.
Kolejnym wzmocnieniem wydajności jest przepis, który pozwala na stosowanie stopnia sprężania do 18:1. Jest to znacznie wyższe niż w silnikach samochodów drogowych, i mimo że nie wiadomo, czy zespoły faktycznie osiągają ten limit, pozostawia to pole do zysków wydajności. Wyższe stosunki sprężania są bardziej wydajne, i nawet bez osiągania 18:1, samochody F1 prawdopodobnie pracują z wyższymi stosunkami sprężania niż samochody drogowe i czerpią z tego korzyści.
Ostatnim czynnikiem jest wzrost ciśnienia w układzie turbodoładowania. W samochodach drogowych wysokie poziomy doładowania pomagają małym silnikom wytwarzać dużą moc, ale w F1 może to być nieco bardziej skomplikowane. Silniki F1 mogą używać więcej lub mniej doładowania niż niektóre samochody drogowe (zepoły nie ujawniają dokładnych danych) w zależności od stosunku paliwa do powietrza, co może również zmieniać się w zależności od toru, z większym doładowaniem używanym na wyższych wysokościach, np. w Meksyku.
Ostatecznie to efektywność całego zestawu pozwala jednostkom napędowym F1 osiągać tak dużą moc z tak niewielkiej pojemności. Jak zauważono w wideo, robią to także bez niektórych funkcji, które są powszechne w samochodach drogowych, takich jak zmienna regulacja zaworów. To sprawia, że współczesne jednostki napędowe F1 są prawdziwymi technologicznymi cudami.
Sprawdź wideo powyżej, aby lepiej zrozumieć, co sprawia, że silniki F1 działają.
