TJI - секретное будущее моторов Ф-1

<< Назад | 20.10.2016 04:32 | Просмотров: 5249 | Комментариев: 5

Когда речь заходит о повышении КПД силовой установки, то улучшить можно сразу несколько параметров. Но многие из них строго ограничены регламентом. К примеру, пресловутое правило расхода не более ста килограммов за час гонки, а также ограничение в 500 бар для системы впрыска топлива.

Но если поток топлива, его средний дебит ограничен, то никто не мешает экспериментировать с качеством топливной смеси. Однако об этом чуть ниже. «Карт-бланш» получили и производители топлива – Total, Shell, Mobil и Petronas предоставляют своим клиентам уникальные продукты, с необычайно высокими показателями эффективности сгорания и количества выделяемой энергии.

Другая переменная – уровень компрессии, обозначающий степень давления в цилиндре. Он может меняться в зависимости от температуры, загруженности и так далее. В абсолюте, чем уровень компрессии выше, тем мотор мощнее. Но есть определённый предел, за которым мотор уже не выдерживает. Турбомотор – это ещё более высокие механические нагрузки на узлы установки, нежели в случае с атмосферными двигателями, и это всё усложняет поиски пресловутой «золотой середины».

Есть ещё один фактор – это качество смеси. Теоретически, чем больше бензина в приготавливаемой смеси, тем мотор мощнее. Но лимит на количество используемого топлива за час гонки вынуждает конструкторов искать пути увеличения мощности другими путями. Есть и другой нюанс – современные системы MHU-H, питающиеся теплом от выхлопных труб, нуждаются в как можно большем количестве газа. Иными словами, чтобы гибридная силовая установка была максимально эффективной, нужен максимальный объём выхлопных газов, но всё упирается в лимит по расходу. И вот тут спасением становятся lean-burn двигатель – мотор, работающий на бедной смеси.

Двигатель на бедной смеси, или lean-burn, работает при повышенном содержании воздуха в смеси, но настроить его весьма сложно, так как двигатели с подобной системой питания склонны к детонации, что не только снижает мощность, но также способно вызвать разрушения поршня. Турбодвигатели склонны к подобным вещам ещё больше, чем атмосферные моторы, так как работают при повышенных температурах. Из-за этого производители топлива с 2014-го года усердно работают над повышением октановых чисел своих продуктов, дабы снизить эффекты негативных процессов и улучшить наполняемость смесью. Мотористы, в свою очередь, работают над тем, чтобы оптимизировать процесс её сгорания.

И те, и другие серьёзно интересуются технологией непрямого впрыска топлива, который давно используется на дизельных моторах. В прошлом году компания MAHLE, поставляющая системы впрыска топлива, предложила Ferrari систему Turbulent Jet Ignition. Она дебютировала в Канаде. Если говорить попросту, то система TJI ввиду сложностей с эффективным зажиганием и сгоранием бедной топливной смеси, усложнённой правилом использования лишь одной свечи зажигания на цилиндр, использует специальный «пре-камбер» - камеру ещё до цилиндра, в которой смесь в очень ограниченном пространстве воспламенятся сразу в нескольких местах.

Как видно на рисунке, в «пре-камбере» располагаются свеча зажигания и выход форсунки, а в основную камеру сгорания ведёт специальный канал. Как работает система на Ferrari, доподлинно неизвестно, поэтому для анализа придётся прибегнуть во многом к языку догадок и предположений. Возможно, форсунка вбрасывает в «пре-камбер» определённое количество обеднённой смеси, которая затем разбрасывается, будучи частично подожженной, в основную камеру сгорания.

Вслед за ней «пре-камбер» наполняется уже богатой смесью, но в малом количестве. Она проникает в основную камеру, зажигая остальную часть бедной смеси, которая перед этим была распределена в основной камере сгорания. То есть, обеднённая смесь загорится не прямо у свечи, а благодаря порции богатой смеси. Это создаст несколько зон «поджога», что означает более эффективное сгорание смеси и последующее наполнение камеры. Самое важное – это стабильность сгорания топлива, что изначально минимизирует вероятность детонации.

«Работа нового инжектора MAHLE основывается на особой системе зажигания, которая увеличивает эффективность двигателя. Топливно-воздушная микстура подвергается процессу предварительного зажигания в «пре-камбере». Это означает, что часть топлива добирается до поршня уже подожжённой, и зажигает остальную порцию топлива. Обычно зажигание смеси происходит в центре цилиндра, в случае с инжектором MAHLE важно, чтобы сгорание происходило от краёв к середине, это обеспечивает большую эффективность процесса. Результат – больше мощности, меньше потерь», - гласит релиз MAHLE.

Если Ferrari уже использует подобное зажигание, то что у конкурентов? Как сообщает авторитетный журналист Марк Хьюз, Mercedes также использует аналогичную систему с 2014-го года. Впрочем, по другим источникам, она появилась на машинах из Брэкли лишь осенью 2015-го. Это было в Монце, где Mercedes представила обновлённый мотор, позволивший Хэмилтону выиграть гонку с ещё большим преимуществом, чем обычно. Тогда техники проговорились, что дело не только в новом моторе, но и новом топливе. А в 2016-м попытки внедрить TJI начинает и Renault. В Монако дебютировала новая версия мотора, которая не была оснащена системой непрямого впрыска топлива, но которая, по обтекаемому выражению Реми Таффина, «была шагом в этом направлении».

«Более стабильные условия в цилиндре и лучшее смесеобразование позволяют эффективнее настраивать мотор и использовать кривую его мощности», - заявил тогда Таффин.

Апгрейд в Монако базировался на спецификации D силовой установки, дебютировавшей в Бразилии в 2015-м году. Тогда силовая установка дала дополнительные тридцать лошадиных сил, что слегка успокоило руководство Red Bull, весь прошлый год метавшееся по адвокатам с целью разорвать контракт с Renault без потерь для себя. Но тогда же Таффин признался, что дальнейшие апгрейды возможны лишь при внедрении такой системы, как «пре-камбер», которая в конце 2015-го уже не была абсолютной диковинкой в Ф-1. Судя по всему, сейчас Renault уже занята вопросом, если ещё не установила подобное ноу-хау на свои моторы. Если нет – то это случится в 2017-м. Французы не намерены уступать своим конкурентам вечно.

Что до Honda, то про неё можно сказать однозначно – пока не используется, но вопрос прорабатывается. На это в Спа намекнул Юсуке Хасегава, глава проекта Ф-1.

«Как мотористы, мы следим за всеми новинками, новыми технологиями, и мы уже имели дело с упомянутыми вещами. Jet Ignition – одна из них. Это опция на будущее, но пока мы ещё не решили».

Теги: FIA

Я тоже хочу сказать

[Закрытый блок] Для зарегистрированных пользователей       RuTube YouTube

Расширенная форма

Если зарегистрированы	Код на картинке:
	Обновить