F1
7 rzeczy, które warto wiedzieć o silnikach w Formule 1
Silniki w bolidach Formuły 1 znacznie różnią się od tych stosowanych w "normalnych" samochodach. Sprawdź, co kryje w sobie serce bolidu F1 i jak jednostki napędowe zmieniały się przez lata.
F1: Spalanie – „dużo” to mniej, niż może się wydawać
Przeciętne drogowe auto zużywa kilka litrów paliwa na 100 km. Kilkanaście to już bardzo dużo. Współczesne samochody F1 spalają około 40 l/100 km, co można w tym kontekście uznać za ogromną ilość. Warto jednak pamiętać, że w przeszłości spalanie było jeszcze większe. Od początku istnienia Formuły 1 konstruowano coraz doskonalsze i bardziej ekonomiczne jednostki napędowe, ale pierwszym z nich daleko było pod tym względem do współczesnych.
Przykładem mogą być mistrzowskie Alfy Romeo 158 i 159 zaprojektowane jeszcze przed wojną i dominujące w latach 1950-1951, które spalały nawet 190 l/100 km – dwukrotnie więcej, niż współczesne im czołgi.
Silniki w F1: Era turbo – która to już w historii?
Od 2014 bolidy F1 napędzane są silnikami z turbodoładowaniem, co powszechnie określane jest jako powrót ery turbo. Jeśli jednak bliżej przyjrzeć się historii królowej sportów motorowych, można się zaskoczyć. W zależności od przyjętej definicji mamy bowiem obecnie trzecią erę turbo lub… nie mamy jej w ogóle. Gdy uznamy, że era taka ma miejsce w momencie, kiedy całkowicie zabronione jest używanie silników bez doładowania, okaże się, że w całej historii serii trwała ona tylko rok – w sezonie 1986. Jeżeli jednak erę turbo rozumieć będziemy jako czas, kiedy doładowane jednostki dominują, a w walce o zwycięstwa liczą się tylko ich użytkownicy, zauważymy, że od 2014 trwa trzeci taki okres. W latach 1950-1951 wspomniane już Alfetty z turbinami nie miały sobie równych, z kolei między 1983 a 1988 rokiem mistrzostwa zdobywali wyłącznie kierowcy doładowanych samochodów.
Według regulacji technicznych wprowadzonych w 2014 doładowanie może zostać uzyskane jedynie za pomocą ściśle określonych w regulaminie elementów. Słowo „może” jest tu kluczem, gdyż wynika z niego, że turbina może być obecna, ale nie musi – silniki atmosferyczne nadal są dozwolone, ale żaden zespół ich nie używa, gdyż nie miałby szans w walce z użytkownikami turbin.
6 cylindrów – czy to nie za mało jak na F1?
Wielu kibiców i ekspertów powtarza jak mantrę stwierdzenie, że współczesne silniki V6 nie brzmią tak dobrze, jak dawne V8, czy V10. To prawda. Są tak ciche, że przy hamowaniu słychać pisk opon, a fani obserwujący wyścig z trybun nie muszą używać zatyczek do uszu, co kiedyś było koniecznością, jeśli chciało się zachować słuch. Dawniej bolidy napędzane były bardzo głośnymi jednostkami o różnej liczbie cylindrów. Najbardziej powszechny był układ V8, ale zdarzały się też rzędowe 8-cylindrowe jednostki, czy 12-cylindrowe boksery, a nawet rzędowy motor z 4 cylindrami, który – co ciekawe – okazał się najmocniejszym w historii F1.
Najbardziej niezwykłym z zastosowanych typów był jednak użyty w latach 60 silnik w układzie H16, w którym dwie pary po 8 tłoków każda napędzały dwa wały korbowe wspólnie obracające jednym wałem napędowym. Tego rodzaju jednostki nie zrobiły w F1 wielkiej kariery, a najszerzej znane są jako napęd niektórych myśliwców z drugiej wojny światowej.
F1 i silnik Wankla – tak odmienny, że z góry zakazany
Niemiecki inżynier Felix Wankel stworzył nowy rodzaj silnika, który po raz pierwszy zastosowany został w drogowym samochodzie NSU Spider pokazanym publicznie w 1963. Wewnątrz cylindra w kształcie epitrochoidy (zbliżonego kształtem do owalu) obraca się tłok w kształcie trójkąta o wypukłych bokach (trójkąt Reuelaux). Ruch ten pozwala stworzyć jednocześnie cztery komory – ssania, sprężania, rozprężania i wydechu. Jednostka napędowa tego rodzaju jest prostsza, lżejsza i bardziej wydajna mechanicznie od zwykłej, ale szybko się zużywa i spala dużo paliwa.
Konstruktorzy Formuły 1 zaczęli przyglądać się tej nietypowej konstrukcji i uznali, że przy danej pojemności odpowiada ona parametrami zwykłemu silnikowi mającemu pojemność większą od 1,5 do 2 razy. Zanim ktokolwiek zdążył użyć wynalazku Wankla w F1, FIA zabroniła jego stosowania, uznając go za zbyt mocny.
Moc i pojemność silnika w F1 - najważniejsze parametry
Współczesne bolidy dysponują napędem hybrydowym. Część spalinowa i elektryczna generują w sumie około 1100 KM. Dokładna wartość zależy od konstruktora oraz ustawień elementów mechanicznych napędu i sterującej nim elektroniki. Jest ona znacznie wyższa niż w przypadku atmosferycznych jednostek sprzed 2014, które osiągały około 750 KM. Najmocniejszym dotąd użytym w F1 silnikiem jest czterocylindrowy BMW M12/13/1 napędzający w 1986 bolidy Benettona i osiągający w trybie kwalifikacyjnym 1400 KM.
Tryb kwalifikacyjny – jak w kilka okrążeń zniszczyć fabrycznie nowy silnik?
Współcześnie kierowców obowiązuje szereg ograniczeń związanych z ilością poszczególnych komponentów układu napędowego, jakich mogą użyć w sezonie. W 2019 na każdego zawodnika przypadały trzy silniki na sezon. Dawniej było jednak zupełnie inaczej. W latach 80 silniki wymieniano nawet kilka razy w czasie jednego weekendu – używano wtedy osobnej jednostki na kwalifikacje, a osobnej na wyścig. W tej pierwszej stawiano na maksymalną efektywność, co skutkowało osiąganiem mocy znacznie przekraczającej 1000 KM, ale ceną za to było błyskawiczne zużycie tego podzespołu wywołane bardzo wysokim ciśnieniem i temperaturą, przez co po kilku kwalifikacyjnych okrążeniach nie nadawał się on do dalszego użytku.
W jednostce na wyścig z kolei trzeba było pójść na kompromis pomiędzy mocą i trwałością, dlatego z założonym ogranicznikiem turbiny generowała ona „tylko” około 800 KM, ale dzięki temu była w stanie wytrzymać cały dystans niedzielnej rywalizacji.
Ford Cosworth DVF – najpopularniejszy silnik w historii F1
Na początku XXI wieku na każdy sezon budowano nowy samochód i tworzono do niego nowy silnik. Z upływem czasu władzom F1 zaczęło zależeć na redukcji kosztów, dlatego od 2006 do 2013 zamrożono rozwój jednostek napędowych, pozwalając tylko na modyfikacje dotyczące bezpieczeństwa. Obecnie stosuje się system tokenów – każdy producent może wprowadzać zmiany w swojej jednostce, ale tylko ograniczoną liczbę razy. Dawniej jednak możliwe były nieograniczone poprawki, a mimo to w latach 1967 – 1985 wiele ekip stosowało ten sam, jedynie w niewielkim stopniu zmieniany silnik, jakim był Cosworth DFV. Początkowo jego użytkownicy seryjnie zdobywali mistrzowskie tytuły – pomiędzy 1968 a 1982 rokiem udało im się to w sumie 12 razy, a trzykrotnie w tym okresie korona wędrowała w ręce kierowcy Ferrari. W klasyfikacji konstruktorów użytkownicy Forda triumfowali 10 razy między 1968 a 1981 rokiem, w tym czasie czterokrotnie pokonały ich bolidy z Maranello.
W kolejnych latach jednostka stawała się coraz bardziej przestarzała i zaczęła znacznie ustępować doładowanym motorom innych ekip. Cosworth DFV to najbardziej utytułowany silnik w historii Formuły 1 i nie zanosi się na to, aby inna jednostka odebrała mu jego rekordy.
* * *
Autor tekstu prowadzi vloga "Ze świata F1" na YouTube
Żywot śrubki w Formule 1 - zobacz koniecznie:
3 min
Życie śrubki z bolidu F1
Niecodzienny klip stworzony przez Red Bull Racing i ukazujący, jak ważna jest każda, nawet ta najmniejsza, część auta startującego w Formule 1.
