Formula 1 je vrhunac moto sporta, gdje se najbolji vozači natječu u najbržim i tehnološki najnaprednijim strojevima. Ali što ove strojeve čini tako brzima?
Odgovor leži u njihovim motorima, odnosno pogonskim jedinicama, kako ih danas zovu. Oni su srce i duša svakog F1 automobila i prošli su kroz nevjerojatnu evoluciju tijekom godina.
Motori F1 puno su više od pukih snažnih strojeva koji troše gorivo i proizvode brzinu. To su složeni sustavi koji kombiniraju unutarnje izgaranje, turbo punjenje, hibridne električne komponente i sofisticirani softver za postizanje nevjerojatne razine učinkovitosti i performansi.
Provest ću vas kroz putovanje F1 motora i kako ti motori rade (pokušat ću to zadržati što je moguće manje tehnički) od njihovih skromnih početaka kao pumpe za vodu do njihovog trenutnog stanja kao hibridna čuda.
Također ću istaknuti neke od velikih promjena koje su se dogodile u vezi s motorima u posljednjih 70 godina. Zato se zakopčajte i uživajte u vožnji! Ali prvo, krenimo na neke osnove i shvatimo kako F1 motor zapravo radi.
Kako rade F1 motori?
F1 motori temelje se na zajedničkoj formuli koju je definirala FIA, upravno tijelo sporta.
Trenutna formula, koja je uvedena 2014. i ostat će na snazi najmanje do 2025., navodi da svaka momčad mora koristiti 4-taktni 1,6-litreni V6 motor s jednim turbopunjačem i dva hibridna električna sustava.
4-taktni ciklus motora s unutarnjim izgaranjem sastoji se od četiri faze: usisa, kompresije, snage i ispuha.
U fazi usisa zrak i gorivo se kroz ventil uvlače u cilindar.
U fazi kompresije, klip se pomiče prema gore i istiskuje smjesu zraka i goriva.
U fazi napajanja, svjećica zapali smjesu, uzrokujući eksploziju koja gura klip prema dolje i okreće radilicu.
U fazi ispuha, klip se ponovno pomiče prema gore i izbacuje izgorjele plinove kroz drugi ventil.
⭐ Konfiguracija V6 znači da postoji šest cilindara raspoređenih u obliku slova V, s tri na svakoj strani bloka motora. Kut između dvije strane cilindara je 90 stupnjeva, što pomaže u ravnoteži sila i vibracija koje stvara motor.
⭐ Turbopunjač je uređaj koji koristi ispušne plinove za okretanje turbine, koja zauzvrat pokreće kompresor koji tjera više zraka u motor. Ovo povećava izlaznu snagu motora dopuštajući sagorijevanje više goriva.
⭐ Hibridni električni sustavi poznati su kao MGU-K (Motor Generator Unit — Kinetic) i MGU-H (Motor Generator Unit — Heat).
MGU-K je povezan s radilicom i može prikupiti kinetičku energiju kočenja ili isporučiti električnu energiju za povećanje ubrzanja.
MGU-H je spojen na turbopunjač i može prikupljati toplinsku energiju iz ispušnih plinova ili isporučivati električnu energiju za brže pokretanje turbopunjača.
I MGU-K i MGU-H mogu pohraniti energiju u bateriju ili je koristiti izravno.
⭐ Najveći dopušteni broj okretaja u minuti (okretaja u minuti) F1 motora je 15 000, što znači da se svaki klip pomiče gore-dolje 250 puta u sekundi. Međutim, elektronički su ograničeni na 12 000 od sezone 2022. kako bi se smanjili troškovi i poboljšala pouzdanost.
⭐ Izlazna snaga F1 motora procjenjuje se na preko 1000 konjskih snaga (KS), što je ekvivalentno oko 750 kilovata (kW).
Kako su se razvijali F1 motori?
Motori F1 prošli su kroz mnoge promjene od početka sporta 1950. godine. Formula motora revidirana je nekoliko puta kako bi odražavala tehnološki napredak, zabrinutost za sigurnost, ekološka pitanja i sportske ciljeve.
Evo nekih od najznačajnijih razdoblja u povijesti F1 motora —
Rani dani: 1947–1953
Formula 1 rođena je 1947. godine, kada je FIA (upravno tijelo motosporta) uspostavila skup pravila za Grand Prix utrke.
Pravila su dopuštala dvije vrste motora:
4,5-litreni atmosferski (ili atmosferski) motori, odn
1,5-litreni motori s kompresorom.
Supercharging znači korištenje uređaja koji tjera više zraka u motor, povećavajući njegovu snagu.
Prva F1 sezona održana je 1950. i sadržavala je sedam utrka diljem Europe. Dominantni motor u to vrijeme bio je Alfa Romeo 158, kompresorski 1,5-litreni redni osmerac koji je proizvodio oko 350 konjskih snaga. Bio je toliko moćan da je osvojio sve osim jedne utrke u prve dvije sezone.
Međutim, nisu svi motori bili tako sofisticirani kao Alfa Romeo. Neki su zapravo izvedeni iz pumpi za vodu, kao što je Coventry-Climax FPF, koji je ranih 1950-ih koristilo nekoliko britanskih timova.
Bio je to četverocilindrični redni motor koji je dolazio u različitim zapreminama, u rasponu od 1,5 do 2,5 litara.
Uspon Ferrarija: 1954–1966
Godine 1954. FIA je promijenila pravila kako bi dopustila samo 2,5-litrene atmosferske motore ili 0,75-litrene motore s kompresorom. To je učinjeno kako bi se smanjili troškovi i povećala pouzdanost, kao i kako bi se potaklo više proizvođača da uđu u sport.
Jedan proizvođač koji je iskoristio ovu promjenu bio je Ferrari, koji se prethodnih godina borio s konkurencijom Alfa Romeu. Ferrari je razvio novi motor, 2,5-litreni V12 koji je isporučivao preko 250 konjskih snaga.
Dobio je nadimak “Lampredi motor”, po svom dizajneru Aureliju Lamprediju.
Lampredi motor dao je Ferrariju prednost nad svojim suparnicima i pomogao im da osvoje svoje prve vozačke i konstruktorske titule 1956. Također se pokazao kao vrlo svestran, jer se mogao prilagoditi različitim konfiguracijama i zapreminama tijekom godina.
Još jedan značajan motor iz ovog doba bio je Maserati 250F, šestocilindrični redni motor koji je pokrenuo Juana Manuela Fangia do njegove četvrte i pete titule 1954. i 1957. Hvaljen je zbog svoje glatkoće i odziva i smatran je jednim od najboljih motora u svijetu svoje vrijeme.
Cosworthova revolucija: 1967.–1985
Godine 1966. još jedna promjena pravila uzdrmala je scenu F1 motora. FIA je povećala najveći obujam za atmosferske motore na 3 litre, dok je potpuno zabranila motore s kompresorom.
To je značilo da timovi moraju razviti nove motore od nule ili modificirati postojeće kako bi odgovarali novim propisima.
Jedan tim koji se suočio s ovim izazovom bio je Lotus, koji je do tada koristio motore Coventry-Climax. Osnivač Lotusa Colin Chapman odlučio je potražiti novog dobavljača motora i pronašao ga je u Cosworthu, britanskoj tvrtki koja se specijalizirala za ugađanje Fordovih motora za utrke.
Cosworth je pristao dizajnirati i izraditi novi motor za Lotus, uz financijsku potporu Forda. Rezultat je bio Cosworth DFV (Double Four Valve), 3-litreni V8 koji je debitirao 1967. Postigao je trenutni uspjeh, pobijedivši u svojoj prvoj utrci s Jimom Clarkom za upravljačem.
Cosworth DFV nije bio samo snažan (dostigao je više od 400 konjskih snaga do kraja svog životnog vijeka), već i pouzdan, lagan i jeftin.
Postao je najpopularniji motor u povijesti F1, osvojivši 155 utrka i 12 vozačkih i konstruktorskih prvenstava između 1967. i 1983. Koristio ga je gotovo svaki tim u nekom trenutku, osim Ferrarija, koji se držao vlastitih V12 motora.
Cosworth DFV također je iznjedrio nekoliko izvedenica, kao što su DFY, DFR i DFW, koji su se koristili do 1985. To je također bila osnova za turbopunjeni Cosworth GBA, koji su koristili Benetton i Ligier 1986. i 1987.
Turbo era: 1977–1988
Dok je Cosworth DFV dominirao F1 scenom gotovo dva desetljeća, pojavila se nova tehnologija koja će dovesti u pitanje njegovu nadmoć: turbo punjenje.
Turbo punjenje je proces koji tjera više zraka u motor, povećavajući njegovu snagu. Također omogućuje manje i lakše motore, što može poboljšati upravljivost i aerodinamiku automobila.
Prva momčad koja je eksperimentirala s turbopunjačem u F1 bio je Renault, koji je 1977. predstavio 1,5-litreni V6 turbo motor.
Dobio je nadimak “Žuti čajnik” zbog svoje boje i sklonosti pregrijavanju i izbacivanju dima. Također je bio vrlo nepouzdan i zaostao, što znači da je došlo do kašnjenja između vozača koji je pritisnuo gas i motora koji je isporučio snagu.
Međutim, Renault je ustrajao u svom turbo projektu, te je tijekom godina postupno poboljšavao svoj motor. Do 1983. postala je nevjerojatna sila, pobijedivši u četiri utrke i boreći se za naslov s Alainom Prostom. Također je inspirirao druge proizvođače da slijede njihov primjer, poput Ferrarija, BMW-a, Honde, Porschea i Forda.
The turbo era reached its peak in the mid-1980s, when the engines produced over 1000 horsepower in qualifying trim, and over 800 horsepower in race trim. The cars were incredibly fast, but also very dangerous, as they were prone to sudden bursts of power and torque that could catch out even the most skilled drivers.
The FIA decided to limit the power of the turbo engines by introducing a fuel limit of 150 litres per race in 1984, and a boost pressure limit of 4 bar in 1986. These measures reduced the power output to around 600–700 horsepower but also increased the complexity and cost of the engines.
The turbo era came to an end in 1988, when the FIA banned turbocharged engines altogether, and mandated a new formula of 3.5-litre atmospheric engines for 1989.
The V10 Era: 1989–2005
The new engine formula of 3.5-litre atmospheric engines opened up a new range of possibilities for the manufacturers. They could choose between different configurations and cylinder numbers, such as V8, V10 or V12.
The most common choice was the V10, which offered a good balance between power, weight and fuel efficiency.
The power output increased steadily from around 600 hp in 1989 to over 900 hp in 2005. The engines also became more reliable, with fewer failures and longer lifespans.
Jedan od najuspješnijih V10 motora bio je Honda RA109E, koji je McLarenu donio obje titule 1989. Slijedio ga je Honda RA100E, koji je učinio isto 1990. i 1991. Hondini V10 motori bili su poznati po svojoj pouzdanosti i performansama, kao kao i njihov karakterističan visok zvuk.
Još jedan značajan V10 motor bio je Renault RS01, koji je debitirao 1992. godine i osvojio šest uzastopnih konstruktorskih naslova s Williamsom i Benettonom od 1992. do 1997. godine.
Također ga je koristilo nekoliko drugih momčadi, poput Ligiera, Lotusa i Saubera. Renaultovi V10 motori hvaljeni su zbog svojih voznih osobina i učinkovitosti goriva, kao i svojih inovativnih značajki kao što su pneumatski ventili i leptir za gas pomoću žice.
Era V8: 2006–2013
Ovo je bila druga era u kojoj je formula motora standardizirana za sve momčadi, s konfiguracijom 2,4 litre V8 koju je propisala FIA.
Izlazna snaga lagano se smanjila s oko 800 KS u 2006. na oko 750 KS u 2013. Motori su također postali ograničeniji, s ograničenjima broja okretaja u minuti, protoka goriva i razvoja motora.
Neki od najpoznatijih motora ovog doba bili su Mercedes FO108Z V8, Renault RS27 V8 i Ferrari 056 V8.
Turbo-hibridna era (2014.-danas)
Ovo je trenutna era u kojoj je formula motora standardizirana za sve momčadi, s 1,6-litrenom V6 turbo-hibridnom konfiguracijom koju propisuje FIA.
Izlazna snaga značajno je porasla s oko 750 KS u 2014. na preko 1000 KS u 2022. Motori su također postali učinkovitiji, s manjom potrošnjom goriva i nižim emisijama.
Neki od najpoznatijih motora ovog doba su Mercedes PU106C Hybrid, Ferrari 065/6 Hybrid i Honda RA621H Hybrid.
Što motore F1 čini tako posebnima?
F1 motori su posebni jer su rezultat desetljeća inovacija, natjecanja i strasti. Oni nisu samo strojevi koji proizvode buku i brzinu, oni su umjetnička djela koja prikazuju ljudsku genijalnost i izvrsnost.
Oni pomiču granice onoga što je moguće u inženjerstvu, fizici i kemiji. Oni nisu samo uređaji koji pretvaraju gorivo u pokret, to su sustavi koji optimiziraju svaki aspekt performansi, učinkovitosti i pouzdanosti.
Oni su dio sporta koji nadahnjuje milijune ljudi diljem svijeta. Oni nisu samo alati za utrke i pobjede, oni su vozila za zabavu i obrazovanje.
F1 motori su posebni jer su više od samih motora.
Oni stvaraju emocije i sjećanja koja traju cijeli život. Oni nisu samo izvori moći i uzbuđenja, oni su simboli slave i ponosa.
