Ove sezone su F1 inžinjeri dobili prilično težak i složen zadatak. Puno više komponenti treba hladiti uz benzinski motor. Položaj i vrsta sistema za hlađenje odigrali su veliku ulogu u snazi, kompaktnosti i masi pojedinog aranžmana. Kod turbokompresorskih motora tu ulogu preuzima intercooler (međuhladnjak). To je prvotni naziv, jer su u prošlosti avioni koristili turbopunjače u fazama, gdje je kompresor prve faze hranio usis kompresora druge, prije nego će ući u motor. Zbog ekstremno visokih pritisaka koji su se mogli razviti, zračni hladnjak je pozicioniran između prvog i drugog kompresora. Takav hladnjak je bio intercooler.Još jedan hladnjak se koristio poslije druge faze i to je bio “aftercooler”. Aftercooler je hranio motor. Charge-air cooler je sveobuhvatni termin, što znači da hladi turbo-stlačeni zrak prije nego uđe u motor.Takav hladniji zrak ima prema zakonima termodinamike veću gustoću (više molekula zraka) i manji obujam, te tako omogućava više goriva i zraka po ciklusu motora, povećavajući snagu. Da bi se povećala snaga motora, cilj je povećati broj molekula zraka, a ne neophodno povećati pritisak.
Timovi su se odlučili na razne kombinacije, pa krenimo s opcijama hlađenja u domeni turbopunjača.
“Charge cooler” ili hladnjak pritiska (zrak-tekućina zrak) je prije gledan kao neučinkovit način hlađenja jer je najviše korišten sistem intercooler, aftercooler (zrak-zrak).
To je zato jer je većina pretpostavljala da ima tu negativnu stranu u vidu dodatnih komponenti, s time i dodatnu masu. Međutim posljednjih godina mišljenje se mijenjalo s obzirom na nove dizajne (zrak-tekućina-zrak), te su inžinjeri krenuli praktički od početka, umjesto da razmišljaju samo na soluciju zrak-zrak s vodenom košuljicom.
Zrak-zrak hladnjaci za jednosjede ipak donose neke kompromise u vidu cijevi s puno većim dijametrom potrebnim da bi pritisak zraka dovele do hladnjaka. Simetrija je važan aspekt Formule 1 (Lotus je ove sezone iznimka, ne samo zbog nosa i poklopca PJ, već i hladnjaka u bočnim stranicama)jer imati drukčiji drag/aero učinak na jednoj strani bolida može biti štetno po performanse.
Dvostruki radijatori motora (manji nego prošlih sezona zbog downsizeinga) u kombinaciji s dvostrukim zrak-zrak hladnjacima postavljenim zajedno, najmanje smetaju aero paketu.
Negativnost je veliki dijametar cijevi zbog količine zraka koja je potrebna da bi sistem pravilno funkcionirao.
Jedan hladnjak motora, očito veći od onog u sistemu iznad, postavljen u jednu bočnu stranicu, te sličnih dimenzija zrak-zrak hladnjak postavljen u suprotnu stranu. Problem kod ovog sistema je debljina jezgre jednog i drugog hladnjaka, te razlika u simetriji cijevi za zrak i onih punjenih tekućinom.
Chargecooler (zrak-tekućina) omogućuje postavljanje vodom punjenih radijatora postavljenih u bokove bolida, jedan za benzinski motor, drugi za turbokompresor, te hladnjak s vodenom košuljicom smješten između kompresora i usisa. Ovaj sistem ima par nedostataka koji nadmašuju pozitivne strane. Vodena košuljica je smještena prilično visoko (povišen centar gravitacije), ali kraći put od kompresora do usisa, znači da ima manji pad tlaka (povećane performanse). Ovaj sistem zbog korištenja pred radijatora nema problema s pakiranjem sistema jer nema cijevi velikog dijametra koje koristi zrak-zrak aranžman.
Aerodinamika F1 bolida uvjetuje što manje “rupe” na samom bolidu kako bi ona bila što učinkovitija. Ako momčad želi pouzdan motor, onda zasigurno mora konstruirati efiksan način hlađenja koji ipak nepovoljno utječe na aerodinamiku. U svakom slučaju, treba dovesti dovoljno zraka do sistema za hlađenje.Problem je u tome što je brzina zraka koji struji prema hladnjacima vrlo mala, tj. pri brzini od 300km/h, u hladnjak struji zrak brzine 35 km/h. Zbog toga inžinjeri imaju težak posao, pogotovo ove sezone, treba uskladiti hlađenje s povoljnom aerodinamikom.
Kakve su razlike među timovima? Mercedesove mušterije su dobile kompletno istu PJ, s odvojenim kompresorom od turbine, ali hlađenje su morali sami rješavati, a tu je Mercedes, između ostalog, napravio pravu malu revoluciju.
Simetrija obiju bokova ukazuje da su charge cooler postavili u praznini između tanka za gorivo i bloka motora (slika 2) dajući time najkraći put pritisku zraka i takav aranžman zahtijeva manji prostor u bokovima bolida, istovremeno održavajući simetriju i nisko težište PJ. Mercedes, kapa do poda.
Williams
FW36 ima standardno položeni radijator motora s desne strane, s pretpostavkom (nema slike s lijeve strane) da kao i u npr. McLarenu, u lijevoj stranici imaju zrak-zrak hladnjak pritiska.
Radijator u desnoj stranici svijetlije boje je zračni hladnjak, a tamniji vodeno hlađenje. MP4-29 ima dvostruke radijatore postavljene s desne strane, dok se u lijevoj nalazi zrak-zrak hladnjak pritiska. Ovakav aranžman je nekonvencionalan za McM (bočno postavljeni hladnjaci) prema prošlim sezonama. Cijevi na bočnim usisnicima sugeriraju da zrak kruži oko radijatora.
RB se odlučio na težu soluciju hlađenja turbo sistema postavljajući radijator motora i charge cooler radijatore u oba boka, dok je charge cooler ispred. To je primjereno rješenje uzevši u obzir da kod njih turbo i kompresor nisu odvojeni kao kod Mercedesa, pa je time kraći cjevovod pritiska i smješten pored turbopunjača.
Zbog jako malo dostupnih slika Ferrarijeve PJ, Sauber i Marussija su dostupniji za analizu.
Svakako koriste charge cooler aranžman.
Prema ovim slikama Marussia se odlučila na chargecooler aranžman s radijatorom motora na jednoj strani i predradijator u drugoj. Ta konfiguracija Približava Ferrari više Mercedesu nego Renaultu, ali sa značajnim varijacijama. Ferrari nije razdvojio kompresor od turbine, ali čini se da cijev pritiska iz kompresora ide uz motorov”V”završavajući u hladnjaku pritiska. Taj zrak je onda ohlađen unutar sistema i takav ulazi u usis (zelene naljepnice na karbonskoj cijevi).
Sauber ima vertikalno postavljene radijatore, ali se služe istim sistemom kao Marussia.
E22 ima vertikalno postavljene radijatore motora, pred radijatore charge coolera na oba boka s charge coolerom postavljenim iza zadnjeg radijatora. Dodatak protoku hladnog zraka u tom području je tim pospješio s otvorom u podu bolida s lijeve strane (slika 3) zbog povećane grane ispuha.
Zahvala korisniku Zeus na ovoj iscrpnoj analizi.
odlican članak
odlično odrađeno …samo je kod williamsa sistem sličan mercedesovom , isto je uguran ispred motora…
http://www.formula1.com/news/technical/2014/923/1197.html
Hvala i GP1 ekipi na ukazanom povjerenju.
povjerenje se isplatilo!
Kapa do poda za clanak,super objasnjava.ps,ko ce drugi nego susjed zeus ovako u detalje ici;)))
Svaka čast,dobra analiza.
Kad bi to stavili na razinu dostupnu nama svakodnevnim korisnicima kojekakvih motora,u brojkama se vidi,sa i bez intercoolera.Dva prastara TD motora istog proizvođača,bez 70KW,sa intercoolerom 90KW.Razlika je ogromna i kad se to digne na razinu F1 onda postaje područje gdje se gubi ili dobiva,naravno uz sve drugo.Npr trenuci ušpricavanja goriva(treči takt),kalorična vrijednost istog,raspored komponenti,itd.
Hvala lijepa.
Napokon odličan članak!
odlican posao zeus samo ova naslovna slika nema veze sa pj ovo je hybridni motor od sls ja mislim
Nigdje nije bilo slike da se vidi gdje su smjestili hladnjak pritiska, tako je smješten i na PU 106A. Previše ima metala za F1, a i mjenjač je “ogroman”. 😉
Odlična analiza Zeus, nadam se da ćemo odsad češće viđati ovakve tehničke analize :thumbs:
Svaka čast Zeus, velike pohvale, nadam se da će biti još ovakvih analiza :klanjam:
Zeus prikuco sve pohvale :klanjam:
Hvala na analizi,vremenu i trudu.
Svaka čast..jako zanimljivo