У Renault розказали про особливості своїх двигунів RS27

Конструктори двигунів команди Renault Sport F1 розповіли про основні принципи роботи кількох основних систем двигуна RS27.

Яка функція паливної системи?

Завдання паливної системи двигуна полягає в тому, щоб доставити паливо з бака у двигун, де воно розпилюється у впускному тракті, змішуючись з повітрям на шляху в циліндр. Там ця суміш запалюється, що в підсумку призводить до створення крутного моменту. Пальне має бути доставлено до форсунок під певним тиском, його кількість необхідно точно дозувати, для чого використовується механічний насос.

Паливна система починається з паливної комірки (бака), який знаходиться всередині монокока між гонщиком і двигуном. Це велика герметична еластична ємність, виготовлена ​​з матеріалів, аналогічних тим, що застосовують у військовій промисловості, в якому розміщене усе паливо, необхідне для гонки (близько 160 кг, або 230 л). На паливопроводах, за якими бензин подається в двигун, встановлені спеціальні муфти, що перешкоджають його витоку з бака, якщо при аварії двигун відірветься від шасі.

Паливо всередині осередку відчуває бічні і поздовжні перевантаження в поворотах, при прискореннях і гальмуваннях, і переміщається з боку в бік, що ускладнює його подачу, особливо при низькому рівні бензину. Тому всередині осередку знаходиться 3 або 4 електронасоса низького тиску, які викачують паливо з різних кутів бака. Паливопроводи цих насосів обладнані фільтрами, що захищають двигун від пошкоджень, які можуть бути викликані сторонніми домішками. Помпи подають паливо в ємність відносно невеликого розміру, так званий "колектор", розташований всередині паливного елемента і вміщає 2,5 кг (або 3 літри).

Паливо в колекторі перебуває під тиском, і його там достатньо, щоб безперервно забезпечувати основний насос, навіть якщо електронасоси починають працювати з перебоями через низький рівень палива. При цьому варто врахувати, що двигун на повних обертах споживає до 3,5 літрів палива на хвилину.

На наступному етапі паливо надходить з колектора в насос, який у свою чергу подає його до форсунок. Насос повністю механічний і захищений фільтром тонкого очищення. Цей насос подає паливо пропорційно оборотам двигуна. Але залежність ця не лінійна, і щоб кількість палива, що поставляється відповідало необхідному кількості, основний насос забезпечений спеціальним складним пристроєм, що регулює тиск.

Після проходження насоса і фільтра тонкої очистки паливо надходить до форсунок під високим тиском (95 бар). Технічний регламент забороняє тиск вище 100 бар. Форсунки - це високоточні електромеханічні соленоїди, які управляються SECU (Standard Electronic Control Unit-стандартний електронний блок управління). Обладнання та контрольне програмне забезпечення SECU - єдине для всіх двигунів Формули 1, але його налаштування допускаються в межах, встановлених FIA.

У момент включення соленоїда паливо під високим тиском впорскується в повітряну камеру. Для досягнення оптимального наповнення циліндрів і підготовки суміші це відбувається в певний момент робочого циклу двигуна, що в кінцевому рахунку сприяє ефективному згорянню суміші і, отже, підвищенню ефективності мотора.

Як змінювалися паливні системи моторів V8?

За винятком удосконалень, викликаних щорічними доопрацюваннями машин, в цілому схема роботи системи залишилася практично незмінною, хіба що розмір паливної комірки був збільшений після заборони дозаправок. Раніше бак міг бути менший, так як вміщував стільки палива, скільки машина витрачала між піт-стопами (близько 70 кг), але тепер комірка повинна бути досить великою, щоб вмістити все паливо, необхідне для перегонів.

Значні розміри осередку поставили перед інженерами нові завдання. Зокрема, при великому обсязі осередку ускладнений процес забору палива при його низькому рівні. Крім того, окремої уваги зажадала проблема температури палива. Воно нагрівається через двигуна, системи вихлопу, і так далі. Висока температура палива знижує ефективність двигуна, а крім того ускладнює подачу палива в колектор.

Всі ці проблеми довелося вирішувати, в тому числі шляхом зміни конструкції машини, а також за рахунок додаткового обмеження хімічного складу палива та поліпшенням конструкцій паливної комірки і насосів.

А якби не було мораторію на модернізацію двигунів?

Насправді розвиток паливних систем більше обмежена технічним регламентом, ніж мораторієм на модернізацію двигунів. Тиску упорскування може бути максимум 100 бар (що в 100 разів вище нормального атмосферного тиску на рівні моря), а на кожен циліндр доводиться тільки одна форсунка, розташована у впускному тракті.

Ці правила поставили поза законом використання системи упорскування з надвисоким тиском, а також застосування безпосереднього вприскування в камеру згоряння. При більшій технічній свободі, цілком ймовірно, були б розроблені більш складні системи упорскування, з тиском в 500 бар. В результаті мотори були б більш потужними, керованими і економічними