Honda 2015 F1 Power Unit განმარტა

Honda 2015 F1 Power Unit განმარტა

დღეს Honda Motor-მა მსოფლიოს პირველად შეხედა ელექტრული განყოფილების იმიჯს, რომელიც ამჟამად ვითარდება 2015 წლის FIA ფორმულა ერთი (F1) მსოფლიო ჩემპიონატისთვის. ეს სტატია აღწერს კვების ბლოკის სისტემას, რომელიც გამოყენებული იქნება.

შესავალი: როგორ შეიძლება F1 მანქანები, რომლებიც შექმნილია სიჩქარისთვის, იყოს ეკოლოგიურად სუფთა?

2014 წელს შეიცვალა F1 ძრავისა და ენერგიის აღდგენის სისტემების რეგულაციები. 2.4 ლიტრიანი ძრავები შემცირდა 1.6 ლიტრამდე და დაინერგა ეკოლოგიური ტექნოლოგიები, როგორიცაა ენერგიის აღდგენა ჩვეულებრივი ჰიბრიდული მანქანების მსგავსი.

F1 მანქანების ტექნოლოგიები ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე ჩვეულებრივი ჰიბრიდული მანქანები. ძრავისა და ენერგიის აღდგენის სისტემებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ მანქანებს უზარმაზარ სიმძლავრეს 300 კმ/სთ-ზე მეტი სიჩქარით რბოლისთვის, სჭირდება უახლესი ტექნოლოგიები. F1 მანქანები არა მხოლოდ აღადგენს კინეტიკურ ენერგიას - როგორც ჩვეულებრივი ჰიბრიდული მანქანები - არამედ თერმული ენერგიაც .

კონკურენცია იზრდება ავტომობილების მწარმოებლებისთვის უკეთესი გარემოსდაცვითი ტექნოლოგიების შესაქმნელად. Honda მიიღებს მონაწილეობას F1 რბოლაში, რათა შეხვდეს ამ გამოწვევებს რევოლუციური ტექნოლოგიების შესაქმნელად. F1-ში მონაწილეობით განვითარებული ტექნოლოგიები რბოლა სერიულ მანქანებს დაუბრუნდება .



Honda F1 Power Unit

ტერმინების ცვლილება „ძრავიდან“ „ენერგეტიკული ერთეულით“ ნიშნავს აზროვნების ცვლილებას, სუფთა ცხენის ძალისთვის ძრავების შემუშავებიდან ენერგოეფექტური ელექტროსადგურების ძიებაზე, რაც იწვევს ენერგოეფექტურობის უმაღლეს დონეს გარემოსდაცვითი ტექნოლოგიების საშუალებით.

როგორ მუშაობს ენერგიის აღდგენის ორი ტიპის სისტემა, კინეტიკური ენერგიის აღდგენის სისტემა და თერმული ენერგიის აღდგენის სისტემა?

კინეტიკური ენერგიის აღდგენის სისტემა არის KERS-ის (კინეტიკური ენერგიის აღდგენის სისტემა) ევოლუცია. სისტემა გამოიყენებოდა F1 რბოლაში 2009 წლიდან 2013 წლამდე და მუშაობს Accord Hybrid-ისა და Fit Hybrid-ის ჰიბრიდული სისტემის მსგავსად, ძრავისა და ელექტრო გენერატორის გამოყენებით კინეტიკური ენერგიის ელექტრულ ენერგიად გადაქცევისთვის.

ძრავით მომუშავე მანქანაში დამუხრუჭების შედეგად კინეტიკური ენერგია იკარგება, რადგან ის სამუხრუჭე ერთეულების მეშვეობით ხდება თერმული ენერგია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ენერგია იკარგება დამუხრუჭებით. ჰიბრიდული სისტემით, ეს დაკარგული ენერგია აღდგება ძრავის/გენერატორის ერთეულის მიერ ელექტროენერგიის სახით და ინახება ბატარეაში, რომელიც შემდეგ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძრავის გასაძლიერებლად აჩქარების დროს. კინეტიკური ენერგიის აღდგენის სისტემის საავტომობილო/გენერატორულ ერთეულს ეწოდება 'MGU-K' (Motor Generator Unit - Kinetic) .

მეორე სისტემა, თერმული ენერგიის აღდგენის სისტემა, იჭერს ძრავის გამონაბოლქვიდან გამომუშავებულ თერმულ ენერგიას. ძრავის წვის კამერიდან ცხელი გამონაბოლქვი ჩვეულებრივ იკარგება გამონაბოლქვი მილების მეშვეობით. თერმული ენერგიის აღდგენის სისტემა, ძრავის/გენერატორის ერთეული, ხელახლა იყენებს ამ თერმული ენერგიას ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. ამ ერთეულს ეწოდება 'MGU-H' (ძრავის გენერატორი - სითბო) .

კვების ბლოკის კონფიგურაცია

F1 მანქანების ელექტრული დანადგარები განლაგებულია მძღოლის სავარძლის (კაბინის) უკან, სადაც ასევე განთავსებულია ბატარეები.

F1 რეგულაციები იძლევა ერთ ტურბო დამტენს მოკლე რეგულაციით, თუ სად შეიძლება მისი დამონტაჟება. ტურბო დამტენი ზრდის ძრავში შემავალი ჰაერის რაოდენობას, რომელიც გაცივდება ინტერკულერით და იკვებება ძრავის მიმღებებში. MGU-H უნდა იყოს დაკავშირებული ტურბო დამტენთან.

2014 წლის ახალი რეგულაციები ზღუდავს საწვავის მოხმარებას 100 კგ-მდე და საწვავის ნაკადს 100 კგ/სთ-მდე რბოლაში. . წარმოიდგინეთ საწვავის მოხმარება, როგორც საწვავის ავზის მოცულობა და საწვავის ნაკადი, როგორც საწვავის რაოდენობა, რომელიც მიედინება საწვავის ავზიდან. საწვავის მთლიანი რაოდენობა და საწვავის მაქსიმალური რაოდენობა ნებისმიერ დროს შეზღუდულია რბოლაზე. ეს რეგულაციები გუნდებს საშუალებას აძლევს გამოიყენონ 30%-ით ნაკლები საწვავი 2013 წელთან შედარებით. საწვავის ნაკადის შეზღუდვის გამო, ძრავის სიმძლავრის გამომუშავება უფრო რთულია, თუმცა საწვავის ავზის მცირე ტევადობა მოითხოვს საწვავის მაღალ ეფექტურობას.

F1 მანქანებმა ფრთხილად უნდა გამოიყენონ შეზღუდული საწვავი, რომ შეძლონ რბოლის დასრულება. რბოლების მოგება შეუძლებელია ნელი ტარებით, ამიტომ საწვავის წვრილი ნაკადი ეფექტურად გარდაიქმნება ძალაში. F1 რბოლაში გასამარჯვებლად, ძრავა უნდა იყოს საწვავის ეფექტური და ძლიერი, ხოლო ენერგიის აღდგენის ორი სისტემა გონივრულად უნდა იქნას გამოყენებული.

ბენზინის ყოველი წვეთი უნდა გამოიმუშაოს მაქსიმალური სიმძლავრე და მანქანებს უნდა ჰქონდეთ აბსოლუტური სიჩქარე, რომელიც მოსალოდნელია F1 Racing-ისგან. F1 ელექტრული ბლოკების შემუშავების ეს ტექნოლოგიები ღირებული იქნება მომავლის საწარმოო მანქანებისთვის.

კვების ბლოკის კომპონენტები

ბატარეა

ენერგიის შესანახი მოწყობილობები (ბატარეები) გამოიყენება ენერგიის შესანახად, რომელიც სხვაგვარად დაიკარგებოდა. რეგულაციები ზღუდავს ბატარეის მოცულობას 20-დან 25 კგ-მდე , განვითარების გადაჭარბებული ხარჯების თავიდან ასაცილებლად. F1-ის შემუშავებით მიღებული ბატარეების განვითარებისა და კონტროლის ტექნოლოგიები ასევე მომგებიანი იქნება მომავალში ჰიბრიდული მანქანების წარმოებისთვის.

ERS კონტროლის განყოფილება

ERS (ენერგიის აღდგენის სისტემა) საკონტროლო განყოფილება არის კომპიუტერი, რომელიც აკონტროლებს ენერგიის მოხმარებას ელექტროსადგურში. ეს არის ელექტროსადგურის ტვინი და მისიპროგრამული უზრუნველყოფა განსაზღვრავს, რამდენად კარგად მუშაობს ძრავა და ორი MGUმუდმივად და სწრაფად ცვალებად გარემოსა და მართვის პირობებში.

ბატარეა მუშაობს პირდაპირი დენის გამოყენებით (DC), განსხვავებით MGU-K და MGU-H, რომლებიც მუშაობენ ალტერნატიული დენის გამოყენებით (AC). ERS საკონტროლო განყოფილება მოიცავს AC/DC და DC/AC კონვერტორებს ელექტროენერგიის გადასაყვანად ბატარეასა და MGU-K/MGU-H-ს შორის. კონვერტაციის ეფექტურობისა და სითბოს მენეჯმენტისთვის შემუშავებული ტექნოლოგიები, სავარაუდოდ, იპოვიან გზას ჰიბრიდული მანქანების წარმოებამდე.

MGU-K

MGU-K გარდაქმნის შენელების კინეტიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად, რომელიც ფუნქციონირებს ძრავის/გენერატორის ერთეულების მსგავსად ჩვეულებრივ ჰიბრიდულ მანქანებში. მაქსიმალური ბრუნი შემოიფარგლება 50000 ბრ/წთ-ით, ხოლო გამომავალი 120 კვტ. F1 აპარატის კვებისას ბატარეაში შენახული ელექტროენერგიის გამოყენებით, MGU-K ამატებს 157 ცხენის ძალას ძრავის 592 ცხ.ძ. მარტო MGU-K გამოიმუშავებს უფრო მეტ ძალას, ვიდრე Fit Hybrid-ის კომბინირებული ძრავისა და ძრავის სიმძლავრე 103 კვტ.

ელექტრული ენერგია, რომელიც დამუხტავს ბატარეას MGU-K-დან შემოიფარგლება 2 მეგაჯოულით (მეგაჯოულებით) წრეში, ხოლო ბატარეის მიერ გამოყენებული მაქსიმალური ენერგია MGU-K-ის გასაძლიერებლად შემოიფარგლება 4 მჯ-მდე წრეში.

MGU-H

MGU-H გარდაქმნის სითბოს ენერგიას გამონაბოლქვი აირებიდან ელექტრო ენერგიად და ჯერ კიდევ არ არის გამოყენებული ჩვეულებრივ ჰიბრიდულ მანქანებში. F1 რბოლაში შემუშავებულმა MGU-H ტექნოლოგიებმა შესაძლოა მომავალში საწარმოო მანქანებისკენ მიაგნოს.

MGU-K-ისგან განსხვავებით, F1 რეგულაციები არ აწესებს ენერგიის მოხმარების შეზღუდვებს MGU-H-ზე. MGU-H-ის მიერ გამომუშავებული ელექტროენერგია შეიძლება მიეწოდება პირდაპირ MGU-K-ს, ფაქტობრივად გვერდის ავლით MGU-K შეზღუდვებს და სრულ 157 ცხენის ძალას, რაც ხაზს უსვამს სისტემის შემუშავების მნიშვნელობას MGU-H-ის სრულად გამოსაყენებლად. ახალი F1 ელექტრო ერთეული დიდწილად დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ეფექტურად მუშაობს MGU-H.

Შიდა წვის ძრავა

2013 წლის 2.4 ლიტრიანი ნორმალურად ასპირირებული V8 ძრავა 2014 წლის ახალი რეგულაციების მიხედვით შეიცვალა 1.6 ლიტრიანი V6 ტურბო ძრავით საწვავის პირდაპირი ინექციით. ძრავა ერთი მესამედით უფრო მცირეა და არის ორი ნაკლები ცილინდრი, რაც მიჰყვება შემცირების გლობალურ ტენდენციას.

მცირე ტევადობით და ნაკლები ცილინდრებით, მარტო ძრავა ვერ იქნება ისეთი ძლიერი, როგორც ადრე. იძულებითი ინდუქციური მოწყობილობები, როგორიცაა ტურბო დამტენები, საშუალებას აძლევს ძრავას იყოს უფრო კომპაქტური და გამოიმუშავოს იგივე სიმძლავრე, როგორც ადრე. ძრავის დაპატარავების მიზანია ძრავის ზომის შემცირება და საწვავის ეფექტურობის გაზრდა და ამავე დროს ისეთივე სიმძლავრის გამომუშავება, როგორც უფრო დიდი, ნორმალურად ასპირირებული ძრავა. ტურბოძრავიანი ძრავები შეიძლება აშენდეს უფრო პატარა, საწვავის მაღალი ეფექტურობით.

2013 წლამდე F1 ძრავები შემოიფარგლებოდა 18000 rpm-ით, მაგრამ 2014 წლიდან ბრუნის ლიმიტი მცირდება 15000 rpm-მდე, საწვავის მაქსიმალური ნაკადი შემოიფარგლება 10500 rpm-ზე.

გამომუშავება პროპორციულად იზრდება დამწვარი საწვავის რაოდენობასთან ერთად, ამიტომ მაღალი ბრუნები იწვის მეტ საწვავს და ზრდის გამომუშავებას მოკლე დროში. საწვავის მაქსიმალური ნაკადის შეზღუდვით 10,500 ბრ/წთ-ზე, მხოლოდ იგივე რაოდენობის საწვავის ნაკადი არის ხელმისაწვდომი უფრო მაღალ ბრუნზე, ზრდის მექანიკურ წინააღმდეგობას და ამცირებს მაღალი ბრუნის უპირატესობას.

წარსულის F1 ძრავები შექმნილი იყო იმისთვის, რომ შეენარჩუნებინათ უფრო მაღალი ბრუნი, რათა შეექმნათ უფრო მაღალი სიმძლავრე, მაგრამ ახალი შეზღუდვები ყურადღებას ამახვილებს ძრავების დიზაინზე, რომლებიც გამოიყენებენ ენერგიას უფრო ეფექტურად.

ტურბო დამტენი

2014 F1 რეგულაციებით ხელახლა შემოიღეს ტურბო ძრავები, იძულებითი ინდუქციის ფორმა, თერმული ეფექტურობის გაზრდის მიზნით. 1980-იან წლებში ტურბო დამტენები დაიშვებოდა F1 რბოლაში, ხოლო 1988 წელს ჰონდას ტურბო ძრავებმა მოიგეს 16 გრანპრიდან 15. ტურბო ძრავები აკრძალეს მომდევნო წელს, 1989 წელს, მაგრამ 25 წლის შემდეგ იგი ხელახლა იქნა დანერგილი.

ტურბო დამტენი, მოწყობილობა, რომელიც ეფექტურად იყენებს ძრავის გამონაბოლქვი ენერგიას, შედგება ტურბინისა და კომპრესორისგან, რომელსაც მხარს უჭერს საკისრები იმავე ღერძზე. გამონაბოლქვი აირის ენერგია აქცევს ტურბინას, რომელიც კვებავს კომპრესორს, რაც, თავის მხრივ, შეკუმშავს და ზრდის ძრავის წვის პალატაში შემავალ ჰაერს, რითაც იძლევა უფრო მეტ წვას და უფრო მაღალ გამომუშავებას. ჩვეულებრივი ტურბოდამტენი V6 ძრავები ძირითადად აღჭურვილია ორი ტურბო დამტენით, მაგრამ F1 რეგულაციები ზღუდავს ძრავას ერთი ტურბო დამტენით , რომელიც მოითხოვს ძალაუფლების პოვნას სხვა საშუალებებით.

ენერგიის ნაკადი რასის პირობებში

როგორ მიედინება ენერგია ელექტროსადგურში? იმის მიხედვით, თუ რას აკეთებს F1 მანქანა ტრასაზე, ენერგია აღდგება ან გამოიყენება ძრავის დასახმარებლად.

დამუხრუჭება

ენერგიის ნაკადი ჩვეულებრივი ჰიბრიდული მანქანის მსგავსია: MGU-K აღადგენს (ან გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას) დაკარგულ კინეტიკური ენერგიის ნაწილს F1 მანქანა დამუხრუჭებისას და ინახავს ელექტროენერგიას ბატარეაში. MGU-K-ის მაქსიმალური სიმძლავრეა 120 კვტ და დასაშვები ენერგიის რაოდენობა არის 2 მჯ თითო წრეზე. F1 მანქანას სჭირდება დამუხრუჭება დაახლოებით 16,7 წამის განმავლობაში, რათა მიაღწიოს მაქსიმალურ დამუხტვას .

აჩქარება კუთხეებიდან (MGU-K-ის გამოყენებით)

F1 მანქანას შეუძლია აჩქარდეს კუთხიდან უფრო სწრაფად, MGU-K-ის სიმძლავრის დამატებით ძრავის სიმძლავრეზე.

აჩქარება კუთხეებიდან (ტურბო ჩამორჩენის ამოხსნა)

როდესაც ტურბოძრავიანი მანქანები ნელდება, გამონაბოლქვი აირის ნაკადის სიჩქარე მცირდება, რაც აჭიანურებს ტურბინის მუშაობას და, შესაბამისად, აჩქარებას დამატებითი დრო სჭირდება. ამ მცირე დროის ჩამორჩენას ეწოდება 'ტურბო ლაგი'. MGU-H ამ პრობლემას წყვეტს კომპრესორის ძრავის ძრავის გამოყენებით, ტურბინის გამონაბოლქვი აირების მოლოდინის გარეშე. .

სრული აჩქარება (MGU-K და MGU-H Power Assistance-ით)

ტურბო დამტენი იყენებს თავის კომპრესორს ძრავში შეკუმშული ჰაერის გასაგზავნად. სრული აჩქარების პირობებში, გამონაბოლქვი ენერგია, რომელიც მიეწოდება ტურბინას, შეიძლება გაიზარდოს იმ დონემდე, რომ გადააჭარბოს ჰაერის რაოდენობას, რომელსაც კომპრესორი შეუძლია ძრავის შესანახად.

MGU-H გარდაქმნის ზედმეტ გამონაბოლქვი ენერგიას ელექტროენერგიად, რომელსაც შემდეგ უგზავნის MGU-K-ს. არ არსებობს წესები იმის შესახებ, თუ რამდენი ელექტროენერგია შეიძლება გამოიმუშაოს MGU-H-მ ასე რომ, MGU-K-ის გამომავალი შეიძლება დაემატოს ძრავის სიმძლავრეს ისე, რომ არ ინერვიულოთ ელექტროენერგიის რაოდენობის შესახებ წესების შესახებ, რომელიც ბატარეას შეუძლია დატენოს ან განმუხტოს. გამოუყენებელი გამონაბოლქვი ენერგია შეიძლება ეფექტურად იქნას გამოყენებული უფრო სწრაფად აჩქარებისთვის.

კუთხიდან სრული აჩქარების პირობებში, ბატარეას შეუძლია ელექტროენერგიის გაგზავნა MGU-K-ზე. ამ გზით, სრული აჩქარება მიიღწევა MGU-K-სთვის დაშვებულ მაქსიმალურ სიმძლავრეზე, 120 კვტ. .