Renault V8 F1 Motormerkmal: Kraftstoffsysteme

In diesem Jahr, dem letzten Produktionsjahr des RS27, erklären wir Ihnen jedes der Schlüsselsysteme des V8-Motors im Detail. Diese Woche widmen wir uns dem Kraftstoffsystem, einem zentralen Fahrzeugsystem an der Schnittstelle zwischen … Chassis und die Motorenteams – das Chassis-Team, das die Brennstoffzelle und die Förderpumpen sowie den Sammler konstruiert und betreibt, und das Motorenteam, das die Verantwortung für die Hauptkraftstoffpumpe, Filter und Einspritzdüsen übernimmt.

Welche Funktion hat das Kraftstoffsystem eines Motors?

Das Kraftstoffsystem des Motors hat die Aufgabe, den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zurückzugewinnen und dem Motor zuzuführen, wo er in die Trompeten gesprüht wird, um sich auf dem Weg in den Zylinder mit Luft zu mischen, wo das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird, um Kraftstoff zu erzeugen Drehmoment. Der Kraftstoff muss mit dem richtigen Druck an die Einspritzdüsen geliefert werden, damit die eingespritzte Menge genau dosiert werden kann. Daher ist das Kraftstoffsystem darauf ausgelegt, Kraftstoff aus dem Tank zurückzugewinnen und diesen Druck mithilfe einer ausgeklügelten mechanischen Pumpe zu erhöhen und zu regulieren.

Das Kraftstoffsystem beginnt mit der Brennstoffzelle (dem Tank), die sich im Inneren befindet. Einrumpf Hinter dem Fahrer, aber vor dem Motor, befindet sich ein großer, auslaufsicherer und flexibler Tank aus ballistischem Material in Militärqualität. Er fasst den gesamten Kraftstoff, der während eines Rennens für das Auto benötigt wird (ca. 160 kg oder 230 Liter). Die Kraftstoffschläuche zum Motor sind mit Sollbruchstellen ausgestattet. Sollte sich Motor und Chassis bei einem Unfall trennen, kann kein Kraftstoff aus dem gebrochenen Schlauch austreten, was – wie die verheerenden Unfälle der 1970er-Jahre zeigten – eine erhebliche Brandgefahr darstellen würde.

Teile des Renault Turbo V6 F1 Sie

Der Kraftstoff in der Blase unterliegt seitlichen und longitudinalen G-Kräften aufgrund von Kurvenfahrt, Beschleunigung und Bremsen. Der Kraftstoff schwappt daher um den Tank herum und bewegt sich hin und her. Infolgedessen kann es schwierig sein, den Kraftstoff wiederzugewinnen, wenn er sich im Tank bewegt, insbesondere bei niedrigem Füllstand. Stellen Sie sich vor, Sie trinken mit einem Strohhalm aus einem Tablett, während Sie dasselbe Wasser mit einem Strohhalm in einer Flasche trinken!

Der Tank enthält daher eine Reihe von elektrisch betriebenen Niederdruck-Saugpumpen, typischerweise 3 oder 4, die so positioniert sind, dass Kraftstoff aus den Tankecken angesaugt wird. Filter am Eingang dieser Pumpen schützen sie vor Schäden, die durch in die Brennstoffzelle eingedrungene Verunreinigungen verursacht werden können. Die Saugpumpen fördern in ein kleineres Gefäß in der Brennstoffzelle, das als „Sammler“ bezeichnet wird und typischerweise eine Kapazität von 2.5 kg oder 3 L hat.

Der Kollektor wird von den Saugpumpen mit Druck beaufschlagt und enthält genügend Kraftstoff, um die Hauptpumpe kontinuierlich zu versorgen, auch wenn die Versorgung von Saugpumpen bei niedrigen Kraftstoffniveaus unterbrochen wird. Dies gilt insbesondere, wenn ein Motor mit voller Drehzahl bis zu 3.5 L benötigt / min Kraftstoff. Es sieht aus wie eine umgedrehte Getränkeflasche - das heißt, groß und schlank, um eine konstante Kraftstoffzufuhr zu gewährleisten.

Im nächsten Schritt leitet der Kollektor den Kraftstoff an eine mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe weiter, die wiederum den Kraftstoff an die Einspritzdüsen liefert. Tatsächlich kann man die Funktion der Hauptpumpe mit der eines Haushalts-Hochdruckreinigers vergleichen, der per Knopfdruck bedient wird – sie nimmt Leitungswasser mit niedrigem Druck auf und leitet es bei Bedarf mit viel höherem Druck an die Sprühlanze weiter, aber wenn der Knopf nicht gedrückt wird, wird nichts gefördert.

Die Pumpe ist rein mechanisch und muss am Eingang durch einen Feinfilter geschützt werden. Diese Pumpe liefert einen Kraftstoffdurchsatz, der im Wesentlichen proportional zur Motordrehzahl ist. Der vom Motor verbrauchte Kraftstoff ist auch ungefähr proportional zur Drehzahl bei Vollgas, aber bei Vollgas verbraucht der Motor keinen Kraftstoff. Um den zugeführten Kraftstoff dem erforderlichen Kraftstoff anzupassen, verfügt die Hauptpumpe über einen variablen Verdrängungsmechanismus, der von einer ausgeklügelten Druckregelvorrichtung betätigt wird.

Nach dem Durchlaufen der Pumpe und eines Endfilters im Kraftstoffverteiler wird der Kraftstoff unter hohem Druck (95 bar) an die Einspritzdüsen abgegeben. Technische Vorschriften verbieten einen Druck über 100 bar.

Die Injektoren sind – technisch ausgedrückt – präzise elektromechanische Magnetventile, die von der SECU (Standard Electronic Control Unit) gesteuert werden. Die Hardware und Steuerungssoftware der SECU ist für alle F1 Motoren, aber die Kalibrierungen sind innerhalb des zulässigen Bereichs frei von FIADer Kraftstoff wird zugeführt, sobald das Magnetventil aktiviert wird. Er wird mit hohem Druck in die Ansaugluft zum genau richtigen Zeitpunkt im Motorzyklus eingespritzt, um eine optimale Zylinderfüllung und Gemischaufbereitung zu erreichen und so letztendlich eine effiziente Verbrennung und damit eine optimale Motorleistung zu fördern.

Wie hat sich das Kraftstoffsystem im Laufe der V8-Ära verändert?

Abgesehen von routinemäßigen Änderungen aufgrund der jährlichen Autoentwicklung hat sich das Gesamtlayout des Systems nur geringfügig geändert, abgesehen von der Änderung der Größe der Brennstoffzelle, um das Tankverbot seit 2010 zu berücksichtigen. Bisher konnte die Brennstoffzelle kleiner sein; Es enthält den Kraftstoff, der zwischen den Boxenstopps benötigt wird (z. B. 70kg), muss aber jetzt groß genug sein, um den Kraftstoff für das gesamte Rennen aufzunehmen.

Die größere Zelle macht auf die Probleme bei der Rückgewinnung des letzten Kraftstoffs im Tank aufmerksam:

• Das große, flache Kraftstoffvolumen bei niedrigem Tankfüllstand ist mit den Hebepumpen schwieriger zu bergen.
• Die Kraftstofftemperatur ist ebenfalls ein größeres Problem. Kraftstoff wird durch Wärmeleitung und Strahlung vom Rest des Fahrzeugs erwärmt - den Abgasen, dem Motor usw. Eine höhere Kraftstofftemperatur verringert die Motorleistung und erschwert das Pumpen des Kraftstoffs durch die Saugpumpen.

Es wurden Entwicklungen zur Bewältigung dieser Herausforderungen vorgenommen, darunter Änderungen im Fahrzeugdesign zur Reduzierung der Wärmeübertragung auf den Kraftstoff, zusätzliche Einschränkungen bei der Kraftstoffzusammensetzung sowie Verbesserungen im Design von Brennstoffzellen und Hebepumpen.

Was würden wir jetzt sehen, wenn es keinen Motorstillstand gegeben hätte?

Tatsächlich war die Entwicklung in diesem Fall eher durch technische Vorschriften als durch das Einfrieren des Motors begrenzt. Der Einspritzdruck ist auf maximal 100 bar (oder 100 mal normaler Luftdruck auf Meereshöhe) begrenzt, und ein einziger Injektor pro Zylinder muss im Einlasskanal positioniert werden.

Diese Vorschriften haben die Verwendung von Ultrahochdruck-Einspritzsystemen sowie die Verwendung einer Direkteinspritzung in die Brennkammer verboten.

Mit größerer technischer Freiheit hätten sich wahrscheinlich komplexere Einspritzsysteme entwickelt, vielleicht mehrere Einspritzdüsen pro Zylinder mit Förderdrücken von knapp 500 Bar (das entspricht dem Druck in fünf Kilometern Tiefe oder dem Gewicht eines Elefanten, der auf einer Briefmarke balanciert, oder dem Gewicht einer Person, die versucht, 5 Jumbojets zu tragen!).

Renault RS27 Auspuffanlage

Die Rückzahlung der Leistung für diese Arbeit wäre eine Verbesserung der Leistung, des Fahrverhaltens und des Kraftstoffverbrauchs gewesen.

Interessante Statistiken und Fakten?

Bei 18,000rpm - bevor der Begrenzer anspringt - wird der Kraftstoffinjektor einmal alle 6.6ms für eine Dauer von 2.7ms bei Vollgas gezündet. Der Kraftstoff, der durch jedes Einspritzereignis abgegeben wird, ist 0.049cc, ungefähr das gleiche Volumen an Gift in einem Schlangenbiss. Der Kraftstoffverbrauch des Motors bei Vollgas unter den gleichen Bedingungen liegt jedoch je nach Umgebungsbedingungen zwischen 3.5L / min und 4L / min und ist damit etwa halb so hoch wie bei einer normalen Massagedusche, die Sie beim täglichen Duschen verbrauchen!

Über die Autorin

Leopold

Leopold Pleijsier gründete F1-Fansite.com im Jahr 2001 und verfolgt die Formel 1 seit den frühen 1980er Jahren. Er schreibt täglich über die Rennserie. F1 Neuigkeiten, Rennwochenenden, Fahrer und die Geschichte des Sports.

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