Bắt đầu từ mùa giải 2014, những chiếc xe F1 bắt đầu sử dụng thế hệ động cơ 1,6 lít V6 với tính năng siêu nạp và thu hồi năng lượng (ERS) thay cho thế hệ 2,4 lít V8 trước đây. Đây được coi là một thay đổi lịch sử trong thiết kế xe F1. Động cơ hiện tại mà nhóm sử dụng là một trong ba nhà sản xuất Ferrari, Mercedes và Renault. Honda, nhà sản xuất động cơ khác của mùa giải này, sẽ tham gia vào bốn trận đấu đầu tiên của mùa giải mới bắt đầu từ năm 2015. Bộ trợ lực do Mercedes cung cấp tạm thời chứng tỏ được ưu thế của mình. Ngoài đội McLaren gây thất vọng, ba đội đua khác sử dụng động cơ Mercedes là Force India, Williams và Mercedes đều có thành tích so với các đối thủ sử dụng động cơ Ferrari và Renault. nổi bật. Trong đó, đội đua Mercedes nổi bật với cả 4 chiến thắng và 4 vị trí pole, phá hàng loạt kỷ lục F1. “Ngọc trai đen” Hamilton được hưởng lợi nhiều nhất từ sức mạnh động cơ của Mercedes trong tốp ba và tốp ba.
Lợi thế về động cơ đã giúp Hamilton (trái) và Mercedes tiếp tục năm thành công này. Ảnh: Formula One.
Mercedes-Benz W05 nhanh hơn đối thủ một giây mỗi vòng. Bí mật của một thành tựu đáng kinh ngạc đó nằm ở quá trình làm việc tài tình và sự tỉ mỉ, tư duy sáng tạo khi thiết kế động cơ của nhà sản xuất xe hơi Đức. Thiết kế độc đáo của động cơ V6 mới do Mercedes sản xuất, so với các sản phẩm của Ferrari và Renault, tính năng mạnh mẽ và tiết kiệm nhiên liệu của nó giúp đội đua Đức nổi bật ở các khía cạnh khác. Vai trò sản xuất của công ty mẹ giúp Đội đua Mercedes có nhiều lợi thế hơn so với các đội đua khách hàng như Đội đua Ấn Độ, Đội Williams và Đội McLaren mặc dù dùng chung động cơ.
Cấu trúc của động cơ thế hệ tiếp theo V6 F1 Village vô cùng phức tạp khi áp dụng nhiều công nghệ đột phá trong ngành ô tô. Nhà sản xuất động cơ F1 đã kết hợp hai phần khác nhau của động cơ tăng áp V6 với công nghệ hybrid.
Trục sau của xe F1 được trang bị một máy phát điện (gọi là MGU-K) được thiết kế để khôi phục lực phanh quá mức. năng lượng. Hệ thống chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng và tích trữ vào ắc quy, khi vượt hoặc tăng tốc, người lái chỉ cần nhấn nút khởi động trên mô-tơ để xe tăng tốc, từ đó giúp thu hồi lượng nhiệt hao phí. Theo quy định, lượng năng lượng được thu hồi và tái sử dụng từ xe MGU-K là có giới hạn.
Tổ máy phát điện thứ hai (MGU-H sẽ được lắp trên bộ tăng áp) để thu hồi nhiệt đã tiêu tán và thải nó ra khỏi khí thải của giai đoạn tuabin. Sau đó, khi người lái nhấn ga, năng lượng thu hồi sẽ được sử dụng để làm quay tuabin. Điều này sẽ làm giảm độ trễ khi tăng tốc thường được tạo ra bởi động cơ tăng áp. Ngoài ra, nguồn năng lượng cũng có thể được sử dụng để tác động lên trục sau nhằm đạt được khả năng tăng tốc nhanh chóng.
Hình ảnh mặt cắt của động cơ F1 2014. Ảnh: Formula One.-Thiết bị thu hồi năng lượng cũ (KERS) chỉ cung cấp năng lượng trung bình 80 kW cho xe F1, với thời gian 6 giây cho mỗi vòng quay. Đồng thời, ERS cung cấp cho xe công suất lên tới 120 kW, tiêu thụ tới 33 giây cho mỗi vòng quay. Do đó, khi mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ F1 bị hạn chế, năng lượng thu hồi từ ERS đóng vai trò rất quan trọng. Đối với mỗi trận thi đấu chính thức, mỗi xe chỉ được sử dụng tối đa 100 kg nhiên liệu (ở các mùa giải trước, mỗi xe tiêu thụ tối đa 160 kg nhiên liệu), và dòng nhiên liệu tức thời cũng được giới hạn ở mức 100 kg nhiên liệu mỗi giờ. .
Thực tế là năng lượng có thể được phục hồi từ MGU-H không giới hạn ở số lượng, điều này làm cho phần này trở thành trọng tâm chính của nhà thiết kế động cơ. Giải quyết được vấn đề mấu chốt này sẽ giúp đội đua nâng cao hiệu suất của động cơ F1. Mercedes (Mercedes) được coi là hãng tiên phong giải quyết những vấn đề quan trọng này.
Động cơ tăng áp sử dụng máy nén và tuabin.Tạo ra nhiều năng lượng hơn động cơ thông thường. Dòng khí thải của động cơ sẽ làm quay tuabin, đồng thời làm quay máy nén và nén không khí vào buồng đốt của động cơ. Dòng không khí cũng đi qua một bộ làm mát, sau đó được nén lại để làm cho nó hoạt động hiệu quả hơn, rồi được bơm vào động cơ.
Thông thường, máy nén và tuabin được đặt cạnh nhau. Tuy nhiên, Mercedes đã không đi theo con đường này. Họ sẽ đặt máy nén ở phía trước động cơ và tuabin ở phía sau động cơ. Thiết kế này có nhiều ưu điểm.
Trước hết, không khí hút vào sẽ lạnh hơn. Điều này có nghĩa là máy làm mát sẽ nhỏ gọn hơn và chiếm ít diện tích hơn trước. Khoảng cách giữa khí vào và máy nén qua bộ gia nhiệt sơ bộ đến buồng đốt ngắn hơn. Do đó, tổn thất áp suất không khí sẽ giảm đi rất nhiều và giúp động cơ tăng công suất. Thiết kế này cũng giúp rút ngắn số lượng ống dẫn theo yêu cầu của động cơ, giúp xe nhẹ hơn và cho phép phân bổ trọng lượng xe hợp lý.
Cấu trúc phía trên giúp giảm độ trễ của hệ thống, do bộ tăng áp gần như giảm xuống không. Do đó, hệ thống tăng áp không cần nguồn ERS MGU-H nữa. Thay vào đó, năng lượng này sẽ được truyền vào trục sau của xe để tăng tốc nhanh chóng. Hệ thống làm mát của động cơ và các ống dẫn khí nhỏ gọn hơn giúp thân xe thon gọn hơn và có được lợi thế về khí động học trong cuộc cạnh tranh. Suy nghĩ hợp lý hơn và giúp xe chuyển hướng dễ dàng. Do đó, có thể dễ dàng kiểm tra lốp trước và phanh không còn phải làm việc nhiều như trước. Tất cả những điều này góp phần vào hiệu quả của xe.
Khi máy nén của Ferrari không phải chạy tuabin, ý tưởng của Ferrari cũng giống như Mercedes. Tuy nhiên, hãng xe Ý đã không đạt được đẳng cấp như Mercedes thiết kế. Bộ siêu nạp của Ferrari chỉ bằng 1/3 động cơ và tua-bin cánh quạt hình chữ V chứ không tách rời hoàn toàn như Mercedes. Ferrari có thể làm như vậy do lo ngại về sự rung lắc của trục nối giữa máy nén và tuabin. Đối với Mercedes, việc kiểm soát độ rung khi trục kết nối quay ở tốc độ 120.000 vòng / phút là một thách thức thực sự.
Vì bất cứ lý do gì, các nhà thiết kế động cơ của Ferrari sẽ cảm thấy buồn. Trân trọng biết rằng họ đã đi vào con đường giữa thành công và thất bại trong mùa giải 2014. Họ không dám đổi mới như Mercedes. Đây là lý do đội đua của Đức dẫn trước các đội khác trong 4 chặng đua đầu tiên của mùa giải.
Tốc độ của xe Mercedes-Benz nhanh hơn đối thủ một giây. cuộc đua. Đây là tuyên bố của Red Bull khi ông nói rằng RB10 đứng sau W05 trên đường thẳng của F1. Tất nhiên, đường đua F1 là sự kết hợp giữa khung gầm và động cơ. Vì vậy, không thể giảm bớt từng bộ phận đóng góp vào hiệu suất chung của xe. Nhưng khi nó tương đối đơn giản. Hiện tại, khung gầm của Red Bull không thua kém nhiều so với Mercedes, nhưng động cơ của Renault thì thua xa.
Nhưng ngay cả đội đua cũng dùng chung động cơ với Mercedes, chẳng hạn Force India, Williams và McLaren cũng không có xe hiệu suất cao như Đức. đội. Ai đó có thể giải thích rằng họ không quen sử dụng động cơ mới như đội đua Mercedes nên không thể tối ưu hóa chiếc xe như đội đua xuất xưởng. Muốn đuổi kịp Mercedes. Ảnh: Xe Công thức Một – ngoài ra, chúng không mạnh bằng Mercedes. Đội Williams và đội Force India chỉ là những đội đua tư nhân, tài chính yếu kém, ngân sách của hai đội này chỉ bằng một nửa so với các đội đua hàng đầu như Ferrari và Mercedes. Đồng thời, đội ngũ McLaren có khả năng đã trải qua giai đoạn khó khăn nhất trong 30 năm qua và hiện đang tiến hành tái cấu trúc.Công ty cạnh tranh. Những lợi thế to lớn của động cơ Mercedes cho phép những đội đua đang gặp khó khăn này cạnh tranh với Ferrari và Red Bull Racing trên một sân chơi bình đẳng.
Rất khó để hiểu và so sánh chính xác các đội đua F1 khi các nhà sản xuất giữ bí mật về công nghệ của họ. Tuy nhiên, nhóm vẫn có thể đánh giá tương đối khách quan bằng cách phân tích dữ liệu thu thập được trên đường đua. Do đó, công suất động cơ của Mercedes vượt xa 30 kilowatt của Ferrari. Đồng thời, động cơ của Renault đi sau Ferrari một chút. Renault đã khẳng định sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến động cơ xe F1. Sự chậm trễ này khiến động cơ Renault mất đi những ưu điểm trước đây về khả năng tiết kiệm nhiên liệu, bên cạnh việc thua kém các đối thủ về công suất và hệ thống thu hồi năng lượng.
Đồng thời, khi động lực của Ferrari phải tiếp tục giảm, họ cũng gặp phải vấn đề tương tự. Phát triển mà không thực sự đạt được hiệu suất như mong đợi. Sức mạnh của động cơ Ferrari lớn đến mức khó kiểm soát, khiến chiếc xe rất khó di chuyển ở những góc cua. Khi lực kéo của động cơ vốn đã rất thấp, điều này càng khiến Ferrari đau đầu hơn. Khi MGU-H không thể có được sức mạnh cần thiết, Ferrari không thể đạt tốc độ cao trên đường thẳng, đây cũng là một vấn đề. Renault phải đối mặt với vấn đề này giống như hãng xe Ý.
Điều này có thể được giải thích là do Mercedes đã làm cho MGU-H hiệu quả hơn các đối thủ với thiết kế động cơ độc đáo của nó. Vấn đề lớn nhất là Renault và Ferrari đang cố gắng cắt giảm ngân sách, điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc nghiên cứu và phát triển xe hơi của họ. Thông thường, trước khi bắt đầu mùa giải, nhà sản xuất động cơ phải gửi báo cáo thông số kỹ thuật động cơ cho Liên đoàn Đua xe Thế giới (FIA). Chỉ thực hiện các thay đổi đối với đội giữa mùa giải trên cơ sở đáng tin cậy, an toàn và có lợi.
Những hạn chế trên khiến Red Bull và Ferrari khó có thể đối phó trong mùa giải thứ năm. Vì vậy, dù lợi thế dẫn bàn Mercedes không thể duy trì lợi thế tuyệt đối như 4 trận đầu mùa này nhưng vẫn đủ giúp họ thống trị cả mùa giải.