Un război al benzinei se dezlănțuie în Formula 1

A II. În epoca Marelui Premiu al celui de-al doilea război mondial și în primii ani ai F1, motoarele puternice cu compresor s-au confruntat cu probleme termice uimitoare. Deoarece benzina nu era reglementată în acel moment, în majoritatea cazurilor se amesteca suficient alcool pentru a îmbunătăți răcirea motorului.

La mijlocul anilor 1950, modificările regulilor motorului au schimbat și combustibilii, de exemplu, motorul revoluționar pe benzină cu injecție directă de 2,5 litri de la Mercedes a început cu următoarea rețetă de combustibil: 45% benzină, 25% alcool metilic, 23% combustibil pentru jet, 3 % acetonă, 2% nitrobenzen și încă 2%, încă un ingredient secret. Amestecul a fost atât de agresiv încât la sfârșitul fiecărei zile de cursă, motorul cu opt cilindri trebuia aspirat și spălat cu benzină normală, altfel combustibilul s-ar fi epuizat a doua zi. În a doua jumătate a erei de 2,5 litri, între 1958 și 1960, trupele au trecut complet la combustibilul cu jet de 130 octanici, dar apoi, sub presiunea companiilor petroliere, limba de echilibru s-a îndreptat spre combustibili mult mai aproape de obișnuiți.

Anii ’80 și prima eră turbo au adus următoarea schimbare majoră, când s-au fabricat diferiți combustibili exotici care erau în mare parte umpluți cu toluen și alte ingrediente inflamabile, aromate. În plus față de urmărirea puterii de vârf de peste 1.000 de cai putere, pe măsură ce era turbo progresează, problema eficienței consumului de combustibil a devenit din ce în ce mai importantă pentru a împacheta cât mai multă energie în capacitatea maximă de realimentare din ce în ce mai scăzută. Apoi, odată cu apariția erei de aspirație din 1989, situația s-a schimbat din nou în câțiva ani, construcția motorului atmosferic funcționând la presiuni mai mici, dar cu viteze mult mai mari care își trec granițele odată cu introducerea controlului pneumatic al supapelor, aducând cu sine cea mai extremă versiuni pe benzină asemănătoare cu combustibilul rachetei.

Primul până atunci era purtat de Shell, dar la începutul erei V10, amestecul Elf era non plus ultra și, la vremea respectivă, nu era neobișnuit să faci 300 de amestecuri diferite pe an în bucătăriile vrăjitoare din laboratoarele de benzină. . Puterea suplimentară a fost însoțită de un pericol suplimentar, membrii echipei care lucrau cu benzină de curse au lucrat în îmbrăcăminte de protecție cu o mască de gaz printre vaporii de benzină, care sunt deosebit de dăunătoare sănătății.

Prin urmare, utilizarea lor nu a durat mult, FIA a interzis alcoolul, diferiți compuși care conțin azot (de exemplu, oxid de azot, oxid de azot sau nitrometan, adică „nitro”) și alte substanțe cu ardere rapidă până la mijlocul anilor '90. Sau componente care promovează arderea. Cu abateri minime, au intrat în vigoare reglementările în vigoare astăzi, care se bazează pe combustibili disponibili la stațiile de benzină, în conformitate cu toate reglementările UE de sănătate și siguranță. În ceea ce privește compoziția actuală, benzina are o compoziție aproape identică doar cu cei mai buni combustibili disponibili în comerț.

Cu toate acestea, odată cu apariția erei hibride din 2014, războiul benzinei a reluat, cu regulile motorului înghețat din epoca V8 și cu conceptul de admisie maximă a motorului în aproape două decenii, atingându-și pe deplin limitele în ceea ce privește dezvoltarea combustibilului, în timp ce este mai mică, cu injecție directă turbo motoare, și apariția MGU-H turbosuflantă a deschis zone cu totul noi pentru chimiști. Nu întâmplător, într-un sistem de reguli controlat de realimentare și debit, importanța combustibilului s-a înmulțit. Deoarece combustibilul este în total aproape 200 de molecule de hidrocarburi cu structuri diferite, structura și dimensiunea acestor molecule au o influență decisivă asupra proprietăților benzinei concurente.

În 2014, în primul an al erei actuale, chiar și 30-40 de cai putere a fost de neconceput cu ajutorul combustibilului și, de atunci, rafinarea variantelor de benzină adaptate în mod special camerelor de ardere cu injecție directă de 266,6 cm³ a fost în curs de desfășurare încă din prima faza de proiectare a motorului. Mai mult, acum suntem acolo pentru a profita la maximum de un anumit motor doar cu combustibilul conceput pentru acesta. Un bun exemplu în acest sens este noul motor al lui Mercedes, lansat în toamna anului trecut la Monza, care a fost deja încorporat în dezvoltarea centralelor electrice din acest an, iar versiunea finală care se potrivește cel mai bine camerei de ardere a ieșit dintr-un total de 42 de versiuni diferite de combustibil Petronas., cu o hartă de aprindere perfect potrivită.

Una dintre cele mai mari diferențe în comparație cu V8 este injecția directă, care furnizează combustibilul direct în camera de ardere la o presiune de 500 bari, mai degrabă decât în galeria de admisie, ca înainte. Ca rezultat, trebuie să atomizeze extrem de rapid, aproape căzând pe molecule, în aerul comprimat în camera de ardere pentru a forma cel mai eficient amestec în aerul în exces al turbocompresorului. Pentru a face acest lucru, este în primul rând necesar să se reducă tensiunea superficială a benzinei de curse, astfel încât dispersia să aibă loc cât mai repede posibil. Conform regulii de debit de 27,7 grame/secundă (100 kg/h), nu mai poate intra combustibil în camera de ardere pe unitate de timp, astfel încât puterea suplimentară poate fi obținută doar prin creșterea eficienței.

Între timp, problemele suplimentare de răcire cauzate de presiuni mai mari și temperaturi mai ridicate trebuie de asemenea rezolvate (sarcina de căldură a lubrifianților a crescut cu 20% comparativ cu V8s) și arderea eliminată, care este din nou o problemă cu întoarcerea motoarelor turbo fi eliminat. Una dintre principalele preocupări ale Renault este cea din urmă, câteva dintre turbo-urile V6 cu compresie ridicată și turatie inferioară au fost pierdute acolo din cauza problemelor cu pistonul knock-out. De aceea, împreună cu compania petrolieră Total, lucrează din greu pentru a elimina bătaia schimbând atât benzina de curse, cât și camera de ardere.

Numai pentru combustibili, riscul de lovire ar putea fi redus prin creșterea numărului octanic, dar drumul către performanța maximă nu este prin cel mai mare număr octanic: dacă este crescut prea mult, rezultatul final va fi mai puțină putere. În plus, cu o limită de concurență de 100 kg/oră, trebuie concentrate cât mai multe calorii într-o unitate de combustibil, dar orice componentă care crește numărul octanic reduce și densitatea energetică a combustibilului. Succesul depinde și aici de găsirea unor proporții perfecte și de ex. o chiulasă nou dezvoltată și controlul motorului său rafinat asociat pot contribui mult la găsirea puterii care poate fi exploatată în acest mod, ceea ce, înțeles, necesită o consultare constantă cu producătorul motorului. Nu este o coincidență faptul că și echipele din fabrică au un avantaj în acest sens, resursele lor funcționând cel mai eficient cu benzină de la propriul furnizor de combustibil.

Eficiența motoarelor turbo V6 a suferit o dezvoltare uimitoare în ultimii 2-3 ani, deoarece eficiența termică a epocii motorului de admisie a fost de aproximativ 30% anul trecut, potrivit Mercedes, iar odată cu îmbunătățirile din acest an, oferta va începe de la 47%. Deoarece puterea calorică a benzinei, adică conținutul său mediu de energie, este de 44,4 MJ/kg, conținutul total de energie care poate fi extras din combustibilul care intră în motor în conformitate cu regula debitului de 100 kg este de 4440 MJ, care este de 1233,33 kWh transformat în funcțiune, mai clar 1664 cai putere.

Adică, cu o eficiență de 100%, puterea de cai putere ar putea fi scoasă din V6 cu regulile actuale privind fluxul de combustibil dacă fiecare picătură de benzină ar putea fi pusă în funcțiune. Uimitoarea eficiență termică de 47% dezvăluie, de asemenea, aproximativ locul în care Mercedes este în curs de dezvoltare: în jur de 790 cai putere, plus 163 CP (120 kW) din sisteme de recuperare a energiei și maximizate de reguli, deci, în ordinea mărimii. Ei sunt în jur de 950 cai putere la începutul sezonului, dar Ferrari care îi urmărește a depășit deja cu mult pragul de 900 de cai putere.

Îmbunătățirea eficienței arderii crește, de asemenea, nu numai puterea de cai, ci și cantitatea de energie care poate fi recuperată, rezultând un beneficiu suplimentar de performanță, astfel încât mai multe păsări pot fi lovite dintr-o singură lovitură prin optimizarea compoziției combustibilului. Reglementările din era hibridă au schimbat astfel fundamental obiceiurile anterioare de construcție a motorului și, odată cu aceasta, importanța combustibilului, toate acestea fiind rezultatul unor dezvoltări fără precedent. Dezvoltarea V6-urilor actuale va continua pe o traiectorie ascendentă timp de mulți ani, așa că, chiar și fără modificări ale regulilor, va veni cu siguranță timpul motoarelor de 1000 CP, cu o eficiență și fiabilitate de neegalat.