Kaip tai veikia: hibridinis jėgos agregatas

„F1 Racing“ puslapiuose „Williams“ techninio departamento vadovas Patas Symondsas papasakojo apie hibridinius jėgos agregatus, kurie „Formulėje-1“ yra naudojami nuo 2014 metų...
P. Symondsas: „2006 metais buvo nutarta, kad „Formulėje-1“ reikia padidinti čia naudotų V8 2,4 litro variklių efektyvumą pridėjus sistemą, kuri leistų sukaupti energiją mašiną stabdant ir ją panaudoti įsibėgėjant. Komandos turėjo pilną laisvę pasirenkant technologijas, bet visi apsistojo ties variantu su generatoriumi ir elektros motoru – ši sistema gavo KERS pavadinimą ir leido vieno rato įveikimo tempą padidinti maždaug 0,3 sek.
KERS jau buvo naudojama lenktynėse, o FIA kartu su komandomis toliau svarstė, kokie turėtų būti naujausios karto varikliai. Buvo pasirinktas kelias naudoti kur kas galingesnius elektros motorus ir tuo pačiu metu mažinti vidaus degimo variklio darbo tūrį įrengiant turbiną ir mažinant degalų sąnaudas. Kadangi elektros motoras tapo atskira dalimi, naująją sistemą buvo nutarta pavadinti „jėgos agregatu“ – toks pavadinimas reiškė, kad galia priklauso jau ne nuo vien vidaus degimo variklio.
„Formulės-1“ hibridinės jėgainės smarkiai skiriasi nuo tų, kurios dabar naudojamos lengvųjų automobilių serijinėje gamyboje, bet tos technologijos, kurios šiuo metu yra išbandomos F-1 lenktynėse, ateityje bus pritaikytos ir automobilių pramonėje. Pagrindinis skirtumas tarp įprastinių mašinų ir F-1 bolidų yra tas, kad „Formulėje-1“ yra naudojama papildoma sistema MGU-H, kuri akumuliuoja išmetamųjų dujų, naudojamų turbinos, šiluminę energiją. Toks sprendimo būdas turi dvigubą naudą: visų pirma, panaikina vadinamąjį „turboduobės“ efektą, o antra – išmetamosios dujos generuoja elektros energiją, kurią galima panaudoti.
Sprendimas lenktynėse pereiti prie hibridinių jėgainių buvo susijęs su„Formulės-1“ filosofija – šios varžybos turi atitikti naujausius pasaulinės pažangos iššūkius. Didieji pasaulio automobilių gamintojai susikoncentravo ties tuo, kad serijiniuose automobiliuose būtina mažinti degalų sąnaudas ir CO2 išmetimą. Naujosios F-1 hibridinės jėgainės išėjo labai brangios ir sudėtingos, bet būtų neteisinga ignoruoti žmonijos norus, kitaip sirgaliai ir rėmėjai gali nusisukti, o tai apskritai pakenktų visam „Formulės-1“ verslui.
Labai sudėtinga naujųjų jėgos agregatų konstrukcija negalėjo atsiliepti jų kainai. Variklių gamyba nuo maždaug 220 tūkst. svarų sterlingų už vienetą padidėjo iki 550 tūkst., iš kitos pusės, dabar Techninis reglamentas per sezoną leidžia panaudoti dvigubai mažiau jėgainių nei anksčiau.
„Formulės-1“ variklis nedirba pilnu krūviu visą lenktynių distanciją – tenka taupyti degalus ir ieškoti kitų efektyvių būdų kuo greičiau įveikti distanciją. Mes iš anksto apsisprendžiame, kokiu metu taupysime degalus, o tai leidžia kai kuriose trasose įsipilti mažiau benzino. Be to, inžinieriai stebi daugybę jėgos agregato parametrų, kontroliuoja jo patikimumą, pataria pilotams, kokius reguliavimus reikia keisti.
Yra keletas apribojimų degalų suvartojimui – ne daugiau kaip 100 litrų per valandą ir ne daugiau kaip 100 kilogramų visoms lenktynėms. Jei nebūtų apribojimų momentiniam jų naudojimui, vidaus gedimo variklis galėtų duoti kur kas didesnė galią, bet mes neįtilptumėme į 100 kg visoms lenktynėms limitą. Yra keletas būdų degalams taupyti, bet kiekvienas iš jų atsiliepia rato įveikimo laikui. Pats efektyviausias iš jų – trumpam prieš posūkį atleisti akseleratorių, o tik po to pradėti stabdyti.
Naujosios jėgainės tapo kur kas tylesnės ir tam yra savas paaiškinimas. Ankstesnis V8 variklis dirbdavo labai aukštomis apsukomis, o tai duodavo didelį garsą. Naujosios jėgainės veikia ne tik mažesnėmis apsukomis, bet ir yra šeši cilindrai vietoje aštuonių. Naujausios kartos jėgainėse taip pat naudojamos turbinos, veikiančios nuo išmetamųjų dujų, kurios dabar tiesiogiai nėra išmetamos į atmosferą, o tai dar sumažina triukšmo lygį.
Hibridiniai jėgos agregatai yra kur kas efektyvesni nei ankstesnės kartos varikliai. Jie gali pasiekti lygiai tokią pačią galią kaip ir 2013 m. varikliai, bet dabar visai distancijai įveikti prireikia trečdaliu mažiau degalų nei anksčiau. Kartu turėkite galvoje tai, kad pilotai greičio pedalą spaudžia iki dugno, o tai yra pats prasčiausias režimas degalų taupymo prasme“.