Motory pro formuli 1: Bude to pořádná revoluce

Bezpečnost, napínavost, finanční přiměřenost – mezi těmito mantinely formule 1 tancuje jako kulička ve známé hře tivoli. Každý rok se tak minimálně mluví o spoustě méně či více výrazných změn, jež by královské disciplíně pomohly splnit tyto v lecčems protichůdné požadavky. Takto na čas skončily hladké pneumatiky (slicky), zakázáno bylo doplňování paliva, naopak přišly systémy Kers (krátkodobé navýšení výkonu pomocným elektromotorem využívajícím rekuperovanou energii) a DRS (úprava geometrie zadního přítlačného křídla) atd.

Balík letošních inovací je ale považován za nejradikálnější v dějinách formule 1. Psali jsme o nich již v Auto Tipu č. 1/14: přijdou nové osmistupňové převodovky (doposud sedmistupňové), monoposty budou mít pouze jeden výfuk, navíc poslední díl (150 milimetrů) musí směřovat nahoru, minimální hmotnost vozů vzroste ze 642 na 690 kilogramů, povezou si ale méně paliva (100 kg, pokles asi o 35 procent). Karoserie dostanou nižší nos, jednodušší zadní a menší přední křídlo. Novodobý „kers“ bude účinkovat výrazněji a déle: místo asi 80 koní na šest sekund v každém kole zvládne díky využití různých zdrojů, o nichž hovoříme dále, nabídnout pokaždé až 160 koní v průběhu až 33 sekund. Navíc v posledním závodě se pojede o dvojnásobný počet bodů…

Zřejmě nejzásadnější inovací je ovšem zavedení jedním turbodmychadlem přeplňovaných šestiválců namísto atmosférických osmiválců. Jednotky budou mít objem 1,6 litru a jejich omezovač zasáhne při 15 000 otáčkách za minutu. Jako jeden z prvních ukázal svou novinku vyhovující nově formulovaným předpisům Renault. Agregát Energy F1 vyvinul ve svém francouzském pracovišti ve Viry-Châtillon (areál, u jehož zrodu stál Amédée

Gordini, byl mimochodem otevřen 6. února 1969, tedy před 45 lety).

Základem je klasický blok se spalovacími komorami, doplněný ovšem dvěma generátory, jež získávají energii z výfukových plynů a rekuperací při brzdění. Francouzi se proto přimlouvají za to, aby se v této souvislosti už nepoužívalo slovo motor, ale pohonné jednotky, protože chystané monoposty budou zmíněnou trojici využívat velmi často dohromady.

Šestiválcová šestnáctistovka sází na přímé vstřikování a může dosahovat až 15 000 otáček za minutu. To je proti předchozím osmiválcům 2.4 ústup ze slávy, protože dosavadní jednotky měly maximum v 18 000/min a v laboratořích se dokonce vyšvihly až k dvaceti tisícům otáček!

Doplňkové generátory dostaly speciální názvy. Ten výfukový MGU-H (Motor Generator Unit-Heat), pro něj se ovšem možná vžije označení Ters – podobně jako Kers, ale T bude značit turbo. Jde totiž o to, že je roztáčen mechanickým převodem od výfukového turbodmychadla. Brzdový, respektive rekuperační generátor se označuje jako MGU-K (K – Kinetic, vlastně Kers).

Elektrická energie vyráběná oběma ústrojími se bude ukládat ve 20 kilogramů vážící baterii, odkud ji lze poslat plnit dva úkoly. Zaprvé dokáže pomoci s roztáčením turbodmychadla, aby motor snáze najel na plný výkon, a zadruhé může zamířit zpět k MGU-K, které v té chvíli začne fungovat jako pomocný elektromotor připojený ke klikové hřídeli spalovacího agregátu. Systémový výkon, který tak pilot dostane k dispozici, se má vyšplhat na 760 koní, tedy 559 kW. To zhruba odpovídá úrovni dosud používaných jednotek. Samotný spalovací šestiválec poskytne okolo šesti set koní. Pokud je akumulátor prázdný, lze „em-gé-ká“ ve funkci elektromotoru zásobovat přímo z MGU-H. Potíž je v tom, že „em-géčka“ nemají monoposty pouze zrychlovat, ale musí také významně promlouvat do ekonomiky provozu. Podle nových pravidel si totiž formule povezou jen 100 kilogramů benzinu, což je proti předchozím letům významná redukce. Hybridní pohon tak bude muset být zapínán i kvůli úsporám. Jinými slovy: jestliže loni defektní kers znamenal zpomalení asi o 0,3 sekundy na kolo, tak pokud letos někomu při závodu klekne MGU, přestane být jeho vůz de facto konkurenceschopný, protože nejen zeslábne, ale bude mít i co dělat, aby vůbec s tenčící se zásobou paliva dojel do cíle…

Celý dost složitý systém výroby a distribuce energie je průběžně pečlivě sledován a neustále probíhající výpočty pokaždé určí, co je aktuálně pro bilanci monopostu nejvýhodnější. Technický ředitel vývoje renaultovských pohonných jednotek Naoki Tokunaga k tomu podotýká, že soustava též pracuje s tokem paliva, který neustále podle potřeb upravuje. Pilot změny v chování vozu pocítí, ale standardně se počítá s tím, že až na speciální případy – například předjíždění - do ničeho zasahovat nebude. To ale neznamená, že jeho práce bude snazší. Japonský inženýr dokonce tvrdí, že to bude naopak – piloti se musí s novými stroji naučit jezdit. Jiné totiž bude chování při brzdění a ještě odlišnější při akceleraci: tehdy se totiž vyžaduje největší přísun energie, té ale nebude ve všech takových situacích stejně, protože úroveň nabití životně důležitých baterií bude kolísat.

Mimochodem MGU-K dokáže každé kolo generovat energii ve výši asi 1,11 kWh. To je významná pomoc, protože průměrný monopost potřebuje na projetí hypotetického devadesátisekundového kola, jež se ze sedmdesáti procent jede na plný plyn, asi 9,2 kilowatthodiny. Celkově ale půjde „plnou forsáž“ využívat maximálně jeden nebo dva okruhy, než se zdroje vyčerpají.

To mimo jiné znamená, že hrátky s energiemi promluví i do kvalifikací – dvě stoprocentně rychlá kola hned za sebou prostě monopost nezvládne, protože akumulátor nebude mít dost elektřiny. Aby se zase mohlo naplno šlapat na plyn, bude mezi nimi tedy nutné odkroužit nějaké „nabíjecí“ kilometry, To samozřejmě povede k rozličným strategiím.

Jde-li čistě o spalovací agregáty, tak proti předchozím V8 jsou nastupující šestiválce úplně jiná ústrojí. A nejde jen o objem nebo počet válců, ale také o nutné vlastnosti použitých materiálů a podobně. Vždyť díky turbu například tlaky ve spalovacích komorách vzrostly dvojnásobně, počítá se až s 200 bary. Kvůli tomu se konstruktéři obávají klepání, tedy detonačního spalování, jež by mohlo jednotku zcela zničit. Proto byly pro sezonu 2014 připraveny nové receptury paliv.

Stejná péče musela být věnována též turbodmychadlu, jehož maximem je 100-120 000 otáček za minutu, tedy až 2000 otáček za sekundu! Pro řízení turba Renault použil obtokový ventil, ale hlavní roli při řízení rotace bude mít MGU-H, tedy jeho nároky na energii. Jaký tlak přeplňování vyvine, regulemi určeno není, Renault počítá s maximem zhruba 3,5 baru (pro ilustraci běžná závodní auta oscilují okolo dvou barů).

Celé pohonné ústrojí váží pouhých 145 kilogramů (z toho „em-géčka“ asi 20-25 kg), proti předchozím osmiválcům by mělo mít asi o patnáct procent méně pohyblivých částí. Celkově loňské motory pro F1 sestávaly asi z pěti tisíc jednotlivých komponentů. Co se převodovek týče, převodové poměry nově zavedených osmi stupňů musí stáj zachovat pro celou sezonu, změnit se mohou pouze jednou. Jestliže ale technický komisař FIA při velké ceně zjistí, že některé komponenty jsou nebezpečně opotřebované, může povolit jejich výměnu.

Pravidla ohledně pohonu

Pohonné jednotky pro sezonu 2014 sestávají ze šesti základních elementů. Jsou to:

• Spalovací motor
• MGU-K
• MGU-H
• Baterie
• Turbodmychadlo
• Řídicí elektronika

Pokud nepojede za více než jeden tým, smí každý pilot v sezoně využít nejvýše pět exemplářů od každého ze šesti zmíněných komponentů. Jakmile se u čehokoliv sáhne po šestém kusu, následuje v příštím závodě trest v podobě poklesu o deset míst na startovním roštu. Tím se rozjíždí nový cyklus, takže když pak přijde na řadu jiný šestý kus, spadne se roštem o pět míst. Stejný postih následuje i po použití sedmých kusů. Je-li ale postavení jezdce na startu takové, že sankce nelze v plném rozsahu využít, přechází „nevyčerpaný zbytek“ do následujícího podniku. Vždy ale platí, že trest nelze celkově rozprostřít na více než dvě velké ceny. Pokud stáj vymění úplně celé ústrojí, musí jezdec startovat z boxové uličky.

Motory Renault v F1

• 12 titulů mezi konstruktéry
• 11 titulů mezi jezdci
• 165 vítězství v závodech
• 213 pole position
• 165 nejrychlejších kol
• 6142,5 bodu
• 300 pódiových umístění
• 53 591 km ve vedení závodů (Včetně verzí nazvaných Playlife, Supertec a Mecachrome)