Рено V8 F1 Характеристика двигателя: Топливные системы

В этом году, последнем году выпуска RS27, мы подробно расскажем о каждой из ключевых систем двигателя V8. На этой неделе мы представим вам топливную систему — ключевую систему автомобиля, находящуюся на стыке между... шасси а также команды, занимающиеся двигателями: команда, отвечающая за шасси, проектирует и эксплуатирует топливный бак, подкачивающие насосы и коллектор, а команда, отвечающая за двигатель, несет ответственность за главный топливный насос, фильтры и форсунки.

Какова функция топливной системы двигателя?

Задача топливной системы двигателя состоит в том, чтобы извлечь топливо из топливного бака и доставить его в двигатель, где оно распыляется в трубы, чтобы смешаться с воздухом по пути в цилиндр, где смесь топлива и воздуха воспламеняется, чтобы произвести крутящий момент. Топливо должно подаваться в форсунки при правильном давлении, чтобы впрыскиваемое количество можно было точно дозировать, чтобы топливная система была рассчитана на извлечение топлива из бака и повышение и регулирование этого давления с помощью сложного механического насоса.

Топливная система начинается с топливного бака, который расположен внутри монокок За водителем, но перед двигателем. Это большой герметичный гибкий резервуар, изготовленный из баллистического материала военного класса, вмещающий все топливо, необходимое автомобилю во время гонки (приблизительно 160 кг или 230 л). Шланги, подающие топливо к двигателю, оснащены быстроразъемными соединениями, поэтому, если двигатель и шасси отделятся в результате аварии, топливо не сможет вытечь из поврежденного шланга, что создало бы очевидную опасность возгорания, как это было в случае пожаров 1970-х годов.

Детали двигателя Reanult turbo V6 F1 двигатель

Топливо внутри пузыря подвержено боковым и продольным перегрузкам из-за поворотов, ускорения и торможения. Таким образом, топливо разбрызгивается вокруг бака, перемещаясь из стороны в сторону, назад и вперед. В результате может быть сложно восстановить топливо при его перемещении в баке, особенно на низком уровне - представьте себе, что вы пьете с соломой из воды, которая натыкается на лоток, по сравнению с тем, чтобы пить ту же воду с соломой в бутылке!

Таким образом, бак содержит несколько «подъемных насосов» с электрическим приводом низкого давления, обычно 3 или 4, расположенных для всасывания топлива из углов бака. Фильтры на входе в эти насосы защищают их от повреждений, которые могут быть вызваны примесями, которые могли попасть в топливный элемент. Подъемные насосы доставляют в меньшую емкость внутри топливного элемента, известного как «коллектор», который обычно имеет емкость 2.5 кг или 3 L.

Коллектор находится под давлением от подъемных насосов, и в нем содержится достаточно топлива для непрерывной подачи основного насоса, даже если подача от подъемных насосов становится прерывистой при низких уровнях топлива, особенно с учетом того, что для работы двигателя на полных оборотах потребуется до 3.5 L / мин топлива. Это похоже на перевернутую бутылку содовой, то есть высокую и тонкую, чтобы обеспечить постоянную подачу топлива.

Следующий этап — подача топлива коллектором в топливный насос с механическим приводом, который в свою очередь подает топливо в инжекторы. Фактически, роль главного насоса можно сравнить с бытовой струйной мойкой, которая управляется кнопкой — она берет водопроводную воду под низким давлением и подает ее под гораздо более высоким давлением в распылительную трубку, когда это необходимо, но когда кнопка не нажата, ничего не подается.

Насос полностью механический и должен быть защищен фильтром тонкой очистки на входе. Этот насос обеспечивает расход топлива, в основном пропорциональный оборотам двигателя. Топливо, потребляемое двигателем, также приблизительно пропорционально оборотам в минуту при полном газе, но при закрытом газе двигатель не использует топливо. Чтобы соответствовать топливу, подаваемому на требуемое топливо, главный насос имеет механизм переменного смещения, приводимый в действие сложным устройством регулирования давления.

После прохождения насоса и выпускного фильтра в топливной рампе топливо подается в форсунки под высоким давлением (бар 95). Технический регламент запрещает давление выше бар 100.

Форсунки — это, говоря техническим языком, прецизионные электромеханические соленоидные клапаны, управляемые SECU (стандартным электронным блоком управления). Аппаратное и программное обеспечение SECU является общим для всех F1 двигатели, но калибровка бесплатна в пределах диапазона, разрешенного FIAТопливо подается при активации соленоида, обеспечивая подачу его под высоким давлением во впускной воздух точно в нужный момент цикла работы двигателя для достижения оптимального заполнения цилиндра и подготовки топливной смеси, что в конечном итоге способствует эффективному сгоранию и, следовательно, повышению производительности двигателя.

Как изменилась топливная система за эру V8?

Помимо обычных изменений, связанных с ежегодным развитием автомобиля, общая компоновка системы мало изменилась, за исключением изменения размера топливного элемента, чтобы соответствовать запрету на заправку, начиная с 2010. Раньше топливный элемент мог быть меньше; содержит топливо, необходимое между пит-стопами (скажем, 70kg), но теперь оно должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать топливо для всей гонки.

Большая ячейка высвечивает проблемы восстановления последнего топлива в баке:

• Большой объем топлива на низком уровне бака сложнее извлечь с помощью подъемных насосов.
• Температура топлива также вызывает большую обеспокоенность. Топливо нагревается за счет теплопроводности и излучения от остальной части автомобиля - выхлопных газов, двигателя и т. Д. Более высокая температура топлива снижает производительность двигателя, а также затрудняет прокачку топлива с помощью подъемных насосов.

Были предприняты усилия по преодолению этих проблем, включая изменения в конструкции автомобиля для снижения теплопередачи топливу, введение дополнительных ограничений на состав топлива, а также усовершенствование конструкции топливных элементов и подкачивающих насосов.

Что бы мы сейчас увидели, если бы не было зависания двигателя?

На самом деле в этом случае развитие было более ограничено техническим регулированием, чем остановкой двигателя. Давление впрыска ограничено максимумом бара 100 (или 100, умноженного на нормальное давление воздуха на уровне моря), и один впрыск на цилиндр должен быть расположен во впускном тракте.

Эти правила запрещают использование систем впрыска сверхвысокого давления, а также использование прямого впрыска в камеру сгорания.

При большей технической свободе, вероятно, были бы разработаны более сложные системы впрыска, возможно, с несколькими форсунками на цилиндр, с давлением подачи около 500 бар (давление, возникающее при нахождении на глубине 5 км под водой или эквивалентное весу слона, уравновешенного на почтовой марке, или эквивалентное одному человеку, пытающемуся удержать 50 больших реактивных самолетов!)

Renault Выхлопная система RS27

Окупаемость производительности для этой работы была бы улучшена мощность, управляемость и расход топлива.

Любая интересная статистика и факты?

При 18,000rpm - до срабатывания ограничителя - топливная форсунка срабатывает один раз каждые 6.6ms на протяжении 2.7ms на полном газу. Топливо, доставляемое при каждом впрыскивании, составляет 0.049cc, примерно столько же яда при укусе змеи. Тем не менее, топливо, используемое двигателем на максимальных оборотах в тех же условиях, составляет от 3.5L / мин до 4L / мин в зависимости от условий окружающей среды, примерно вдвое меньше, чем нормальный душ подает во время вашего ежедневного душа!

Об авторе

Леопольд

Леопольд Плейсиер основал F1-Fansite.com в 2001 году и следит за Формулой-1 с начала 1980-х годов. Он пишет о повседневных событиях. F1 Новости, гоночные уикенды, пилоты и история этого вида спорта.

Похожие темы