Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

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Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Redaktion » 28.08.2019, 11:55

Mercedes gibt einen Einblick in das Herz eines Formel-1-Autos: Woraus besteht der Motor, worauf kommt es an und wie sieht die Entwicklung in den Jahren aus? © LAT Mercedes hatte jahrelang den Ruf der besten Power-Unit im Feld Die aktuelle Generation von Formel-1-Autos wird von Hochleistungs-Turbomotoren und elektrischen Hybrid-Power-Units angetrieben. Vor dem Ende der Sommerpause und dem anstehenden Rennen in Spa-Franchorchamps wirft Mercedes einen Blick auf das mechanische Herz der Power-Unit: den Verbrennungsmotor und dessen Weiterentwicklung seit dem Jahr 2014.Aus welchen Elementen besteht eine Formel-1-Power-Unit?Die FIA unterscheidet bei einer modernen Power-Unit (PU) zwischen sechs verschiedenen Bestandteilen. Das Herz der PU ist der Verbrennungsmotor (Internal Combustion Engine, kurz ICE), der eine Strukturkomponente des Fahrzeugs darstellt und das Chassis mit dem Getriebe verbindet. Die aktuellen Formel-1-Motoren sind Sechs-Zylinder-Motoren, die einen Zylinderbankwinkel von 90 Grad und 1,6 Liter Hubraum besitzen.Das zweite Element ist der Turbolader (Turbocharger, kurz TC), der die Dichte der aufgenommenen Luft verstärkt und dem Motor dadurch mehr Leistung gibt.Ein modernes Aggregat ist ein Hybridmotor, in dem zwei Elektromotoren Energie zurückgewinnen und freigeben. Zum einen die Motor-Generator-Einheit - Kinetisch (Motor Generator Unit-Kinetic, kurz MGU-K), die kinetische Energie beim Bremsen sammelt, und die Motor-Generator-Einheit - Hitze (Motor Generator Unit-Heat, kurz MGU-H), die mit dem Turbolader verbunden ist und überschüssige Energie aus dem Auspuff nutzbar macht.Beide Motor-Generator-Einheiten wandeln die Energie ihrer jeweiligen Quelle in elektrische Energie um, die dann dazu eingesetzt werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Energie wird im fünften Element der Power-Unit gespeichert - einer großen Batterie, die als Energiespeicher (Energy Store, kurz ES) bezeichnet wird. Wenn Mercedes das erste Motoren-Update bringt ... Mercedes hat als einziger Antriebshersteller 2019 noch kein Update gebracht. Für Kanada wird das erste erwartet. Kann die Konkurrenz direkt einpacken? Weitere Formel-1-Videos Dieses komplexe System an verschiedenen Komponenten wird vom sechsten und letzten Bestandteil der PU gesteuert: der Kontrollelektronik (Control Electronics, kurz CE). Jedem Fahrer stehen im Verlauf einer Saison je drei Komponenten der ICE, MGU-H und TC sowie je zwei Komponenten von ES, CE und MGU-K zur Verfügung. Diese dürfen in jeder beliebigen Kombination eingesetzt werden. Wenn ein Fahrer das erlaubte Limit überschreitet, erhält er eine Zurückversetzung in der Startaufstellung.Wie funktioniert der Verbrennungsprozess im ICE eines Formel-1-Autos?Der Verbrennungsprozess im Herzen des ICE erfolgt, wenn das Benzin und die Luft sich mischen und entzündet werden, um Energie freizusetzen. Dieser Prozess funktioniert exakt wie in einem Straßenfahrzeug, allerdings fallen die Systeme ein wenig komplexer aus.Die Verbrennungsluft wird durch den Lüftungskanal hinter dem Überrollbügel in den Motor geleitet. Der Luftdruck wird durch einen Kompressor verstärkt, der Teil des Turboladers ist. Dieser Prozess erhöht die Lufttemperatur, weshalb die Luft danach in einem Ladekühler wieder abgekühlt werden muss, bevor sie über den Luftsammler am oberen Ende des Motors eingespeist wird. Von dort durchläuft sie die sechs Einlasskanäle und die beiden Einlassventile bis in die Zylinder.Dort kommt das Benzin ins Spiel. Formel-1-Motoren besitzen, wie die meisten modernen Straßenfahrzeuge auch, eine Direkteinspritzung in die Brennkammer. Das Benzin darf per Reglement mit maximal 500 Bar eingespritzt werden. Während dieser Wert geringer ausfällt als die 350 Bar, die normalerweise bei der Direkteinspritzung in einem Benzinmotor eines Straßenautos zum Einsatz kommen, liegt er weit unter dem Wert eines modernen Dieselmotors, in dem der Benzindruck bis zu 2.500 Bar erreichen kann. Mercedes feiert 125 Jahre im Motorsport © Daimler   Die Mischung aus Luft und Kraftstoff wird vom Kolben verdichtet und danach von den Zündkerzen entzündet. Die Kraft der Verbrennung drückt den Kolben nach unten, der durch eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist und diese dadurch antreibt. Wenn der Kolben sich wieder anhebt, öffnen sich die Auslassventile, um die Auspuffgase aus dem Motor zu entlassen. Nun kann der gesamte Prozess wieder von vorne beginnen - bis zu 15.000 Mal pro Minute (oder 250 Mal pro Sekunde).Die Auspuffgase werden dazu verwendet, um das Turbinenrad des Turboladers anzutreiben, der wiederum den Kompressor antreibt. Der Rest wird durch das Auspuffrohr abgegeben, wobei ein Wastegate-System dazu verwendet wird, um den Druck in dieser Phase zu kontrollieren.Welche anderen Systeme sind Teil des ICE?Zum Motor gehören auch sehr komplizierte und komplexe Öl- sowie Wassersysteme, die zwischen den unterschiedlichen Elementen liegen. Diese sorgen dafür, dass der Motor reibungslos funktioniert und regulieren die Temperatur, die unheimlich wichtig ist, wenn man bedenkt, dass die Gastemperaturen in der Brennkammer bis zu 2.600 Grad Celsius erreichen können.Die Hauptaufgabe des Wasserkreislaufs ist es, die Temperaturen der vielen verschiedenen Elemente und Materialien zu kontrollieren, aus denen die Power-Unit besteht. Vom Kurbelgehäuse bis zum Zylinderkopf geht es nur ums eins: Der Motor darf nicht überhitzen. Dafür wird jede Menge Ingenieurskunst angewandt, von der Kontrolle des Wasserkreislaufes bis zur Effizienz der Pumpe.Welche Fortschritte hat Mercedes seit 2014 erzielt?Das Power-Unit-Reglement blieb seit seiner Einführung zu Beginn der Saison 2014 relativ stabil. Dadurch hat sich die grundlegende Philosophie der PU seit der ersten Version vor fünf Jahren nicht erheblich verändert. Dank zahlreicher Veränderungen in anderen Bereichen konnte das Team bei Mercedes in Brixworth jedoch jedes Element der Power-Unit verbessern und dadurch mehr Leistung abrufen sowie die thermische Effizienz steigern. Formel 1 2017: Mercedes zeigt Verbrennungsprozess In seiner Technikserie "Formel 1 2017 erklärt" widmet sich Mercedes in der neuesten Folge dem Verbrennungsprozess. Weitere Formel-1-Videos Im Jahr 2014 leistete die PU 900 PS und hatte eine Wärmeeffizienz von 44 Prozent. Das bedeutet: 44 Prozent der Energie aus dem Kraftstoff wurden in nutzbare Arbeit umgewandelt, mit der das Fahrzeug angetrieben wurde. Im Verlauf der Jahre wurde der Wärmewirkungsgrad stetig gesteigert, bis er im Jahr 2017 auf dem Prüfstand die 50-Prozent-Marke durchbrach.Wo hat das Team in den letzten Jahren mehr Leistung gefunden?In den vergangenen fünf Jahren hat sich das Team alle Bestandteile des Motors genau angesehen, um mehr Performance und eine bessere Effizienz zu erreichen. Ein Bereich, an dem das Team viel gearbeitet hat, war zum Beispiel der Durchfluss von Gasen durch den Motor - sowohl in Form der Verbrennungsluft, die in den Motor eingespeist wird, als auch bei den Auspuffgasen, die diesen wieder verlassen.Beim Einlasssystem stellte der Luftsammler ein entscheidendes Entwicklungsgebiet dar. Er sitzt an der Spitze des Motors zwischen dem Ladeluftkühler und den Einlassventilen. Die beiden Luftsammler, einer pro Zylinderbank, halten die Druckluft, die aus dem Kompressor kommt, und sorgen für eine stabile Quelle an verdichteter Luft, selbst bei unterschiedlicher Versorgung (anlässlich verschiedener Verdichterdrehzahlen) und Bedarf (ein Motor im Leerlauf benötigt weniger Luft als ein Motor unter Volllast).Aus dem Sammler wird die Luft durch verschiedene Einlasssysteme in die Zylinder geleitet. In der Saison 2014 schrieb das Reglement ein fixes Geometriesystem für den Luftsammler vor. Dabei ließ es wenig Raum für Performanceverbesserungen. Diese Regel wurde für die Folgesaison geändert, sodass die Ingenieure neue Wege einschlagen konnten. So funktionieren Turbolader und Wastegate Einfach erklärt: Dieses Video zeigt, wie ein Turbolader funktioniert und was es mit dem Wastegate auf sich hat Weitere Formel-1-Videos Dadurch verdoppelte sich nicht nur die Größe der Luftsammler, sie beinhalten jetzt auch ein viel komplexeres Trompetensystem. Diese Schächte in Form von Trompeten sind unterschiedlich lang und entsprechend dadurch der passenden Länge für die Motordrehzahl. Auf diese Weise helfen sie damit, die Menge an Luft, die in den Motor eingespeist wird, zu maximieren. In der Saison 2015 wurden aus den Trompeten eher Posaunen.Nun gleitet die Einlasstrompete auf und ab und verändert bei jeder Bewegung die Länge des Einlasssystems. Dadurch kann das Trompetensystem samt des Luftflusses an die Drehzahl des Motors angepasst und so die beste Länge für die unterschiedlichen Umdrehungen pro Minute bestimmt werden, um die beste Leistung zu erzeugen.Ein Teil dieser Evolution lässt sich sogar von außen erkennen: Seit dem Jahr 2015 wuchs die Größe der Luftsammler jedes Jahr stetig an, sodass Kohlefaserteile die Länge des Motors erhöhten und rund um die Motorabdeckung sogar aus dem Bodywork herausstehen. Deshalb kann man an jeder Seite der Motorabdeckung kleine Höcker erkennen.Hat das Team noch auf eine andere Weise am Gasfluss im Motor gearbeitet?Ein weiterer Bereich, in dem es große Verbesserungen gegeben hat, ist das Auspuffsystem. Seine Form, Länge und Durchmesser haben einen enormen Einfluss auf die Motorleistung. Je schneller die beim Verbrennungsprozess entstandenen Auspuffgase aus der Brennkammer befördert werden können, desto schneller kann der neue Brennzyklus beginnen. © LAT Andy Cowell ist bei Mercedes verantwortlich für die Motorenabteilung Im Jahr 2014 verwendete das Team ein leichtgewichtiges Auspuffsystem, das auf den kürzesten Weg vom Zylinderkopf bis zur Turbine des Turboladers setzte. Dieses System hatte zwei Vorteile: Es verursachte nicht viel Gewicht und die kurzen Rohre sorgten dafür, dass auf dem Weg zur Turbine des Turboladers und der MGU-H nicht viel Hitze verloren ging. Im Jahr 2015 führte das Team jedoch ein komplexeres System ein, das dabei half, die Leistung des Motors zu erhöhen.

In diesem verbesserten Auspuff waren die Hauptrohre (die sechs Rohre, die direkt vom Zylinderkopf wegführen) gleich lang, aber das Sekundärrohr war länger, was die Leistungskurve und die Leistungsabgabe des Motors veränderte. Seitdem hat das Team in jedem Jahr ein neues Auspuffsystem eingeführt, um jedes Mal mehr Leistung aus dem Motor herauszuholen.

Auf welche anderen Gebiete hat sich das Team sonst noch konzentriert?
Ein weiteres Gebiet, auf dem das Team Fortschritte erzielt hat, sind die verwendeten Materialien. Große Teile des Motors bestehen aus Metall (zum Beispiel der Zylinderkopf, der aus Aluminium gefertigt wird), allerdings schreibt das Reglement nicht immer genau vor, welche Metalle verwendet werden müssen. Entsprechend kann die Auswahl der richtigen Legierung und der richtigen Komponenten großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit und die Leistung des Motors haben.

Gleichzeitig arbeitet das Team auch ständig an der Reduzierung von Reibung. Reibung kostet Leistung, während die Energie als Wärme abgegeben wird. An dieser Stelle spielen die Schmiermittel von Petronas eine wichtige Rolle, da der Ölfilm zwischen den belasteten Komponenten die Reibung verringert und dadurch die Leistung steigert. Zur gleichen Zeit reduziert er aber auch die Abnutzung und verbessert dadurch die Zuverlässigkeit.

Auch der Transport des Öls an jene Stellen des Motors, an denen es benötigt wird, ist ein wichtiger Entwicklungsbereich. Der Motor wird enormen G-Kräften ausgesetzt, die beim Bremsen, Beschleunigen oder der Kurvenfahrt die vier- oder fünffache Erdbeschleunigung erreichen können.

Damit das Öl jede Komponente erreicht, die es braucht, es gleichzeitig aber auch wieder aus dem Motor herauskommt, wird ein sehr komplexes Absaugsystem benötigt. Am unteren Ende des Motors befinden sich etwa zehn Ölpumpen, die Öl aus dem Zylinderkopf und der Kurbelwelle sowie einigen anderen Bereichen ziehen, um sicherzustellen, dass der Öltank niemals trocken ist.

Welche Rolle spielt der Kraftstoff bei der Jagd nach Performance?
Das Benzin kommt im Herzen des Verbrennungsprozesses zum Einsatz und hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Motors. Das Reglement schreibt vor, dass der Kraftstoff bleifrei sein muss. Dadurch ist er wie das Benzin in einem Straßenfahrzeug. © Sutton Formel-1-Autos könnten auch mit handelsüblichem Benzin fahren Kann man eine Power-Unit also potenziell mit normalem Sprit für ein Straßenauto von der Tankstelle betreiben? Man könnte es, aber es würde einige Veränderungen an der Kalibrierung nach sich ziehen, zum Beispiel bei der Zündung. Man würde auch einen spürbaren Leistungsverlust feststellen. Warum? Weil der Sprit, den das Team verwendet, in den vergangenen acht Jahren speziell für die Mercedes-Power-Unit entwickelt und feingetunt wurde.

Eine Gruppe von Petronas-Ingenieuren arbeitet kontinuierlich an der chemischen Zusammensetzung des Kraftstoffs, um sicherzustellen, dass dessen Charakteristiken den Anforderungen des Motors entsprechen. Diese Entwicklungsarbeit wird in enger Zusammenarbeit mit den Thermodynamikingenieuren von HPP geleistet.

Wie lange dauert es, eine Formel-1-Power-Unit zu bauen und wie sieht der Prozess aus?
Power-Units sind komplexe Maschinen. Mit der Leistung stieg aber auch die Komplexität. Im Jahr 2014 benötigten zwei Personen rund zwei Wochen, um eine Power-Unit zu bauen. Fünf Jahre später würde diese Aufgabe mit der gleichen Anzahl an Personen drei Wochen dauern.

Aus diesem Grund musste das Team in Brixworth versuchen, diesen Zeitraum zu verkürzen, damit es durch den Montageprozess keine wertvolle Entwicklungszeit verliert. Deshalb arbeiten nun mehr Leute an der Montage der Power-Units. Somit dauert es weiterhin zwei Wochen, um eine PU zusammenzubauen, allerdings ist dabei mehr Personal in den Prozess eingebunden.
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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Obi » 28.08.2019, 12:30

Wow. Respekt vor den Motoreningeneuren. Ich finde das ein moderner f1 Motor genau so sein muss. Und nicht wie viele verlangen alte Steinzeit Motoren einbauen.
Formel 1 sollte immer vortschrittlich sein.
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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Ferrarista1985 » 28.08.2019, 12:50

Obi hat geschrieben:Wow. Respekt vor den Motoreningeneuren. Ich finde das ein moderner f1 Motor genau so sein muss. Und nicht wie viele verlangen alte Steinzeit Motoren einbauen.
Formel 1 sollte immer vortschrittlich sein.
Aber genau diese Art von Technik steht im vollen Gegensatz zu der eigentlichen Idee der F1 Herrschaften!

Nämlich Kosten sparen. Diese Motoren mögen hochentwickelt sein, haben einen sehr guten Wirkungsgrad! Doch was bringt das Ganze? Der Bericht bringt es doch ganz klar auf den Punkt: Es wird immer mehr Geld in die Weiterentwicklung gesteckt und selbst eine perfekt geglaubte PU ist es nach 5 Jahren wieder nicht. Diese Spirale wird sich immer weiter drehen und irgendwann wird dann der Hersteller anfangen an den Materialien zu tricksen, wie schon oben im Artikel erwähnt.

Das ganze ist eine riesige verbrennungsmaschinerie aber das ist Motorsport. Aber es darf keiner kommen und sagen, man MUSS kosten sparen, das ist leider nicht so!

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von S3Turbo » 28.08.2019, 14:06

Obi hat geschrieben:Wow. Respekt vor den Motoreningeneuren. Ich finde das ein moderner f1 Motor genau so sein muss. Und nicht wie viele verlangen alte Steinzeit Motoren einbauen.
Formel 1 sollte immer vortschrittlich sein.

Naja was in dem Artikel beschrieben wird ist nur ganz oberflächlich und beschreibt eigentlich nur in grundzügen die generelle Arbeitsweiße eines Verbrennungsmotors mit Turbolader. Nichts besonderes.
Man könnte die genannten technischen Infos auch auf einen Serien-Turbomotor der 90er beziehen.

Abgeshen von der MGU-H sind diese Motoren, den wie du sie beschreibst, "Steinzeitmotoren" im grunde auch technologisch nicht überlegen.
Die V8 und V10 hatten Wahnsinnige Drehzahlen von bis zu 20.000U/min. Was da für Kräfte an Pleuel walten, kann man sich nichtmal im Traum vorstellen. Da sind die aktuellen Drehzahlen von 12-13kU/min deutlich humaner und einfacher zu händeln.
Auch ist es generell schwieriger aus einem Saugmotor mehr Leistung zu holen als aus einem Turbomotor (vereinfacht gesagt).

Die V8 Saugmotoren sind mindestens genau so Hightech wie die aktuellen V6T. Lediglich deutlich komplexer und vorallem teurer sind die aktuellen PU´s.


Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:

benfsrb
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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von benfsrb » 28.08.2019, 14:41

Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:
Erwärmte Luft hat ein höheres Volumen. Daher werden die Abgasanlagen in den PU´s auch so extrem gedämmt.
Mehr Volumen bringt einen höheren Durchfluss des Abgases und somit eine höhere Leistung an der MGU-H.

Aber du hast schon Recht, es ist kinetische Energie die jedoch effizienter mit heißen Abgasen gewonnen werden kann.

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von ElementalRP1 » 28.08.2019, 14:46

Dito. Interessant wären für mich mal mehr technische Details, z.B. in puncto ICE: 1. Was sind die Technologien dort (pneumatikshcer Ventiltrieb?, Nockenwellen über Stirnräder angetriben, warum etc., variable Ansauglänge: Wie groß ist der Effekt (ich habe in meinem Wagen z.B. nur eine dreistufige Resonanzansauganlage), an welchen Stellen hebt man da noch Potential, wie groß ist der Effizienzgewinn durch Vorkammerzündung, bzw. was sind die weiteren Vorteile etc. Das muss ja nicht alles auf die zehnte Nachkommastelle genau angegebenwerden, aber eine Einordnung wäre gut.
Die Komplexität der derzeitigen PUs liegt in der Verknüpfung der drei Energiebereitstellungssysteme und die Optimierung des Zusammenspiels auf eine bestmögliche Rundenzeit hin (Qualifying) oder auf ein Rennen hin (höchste Effizienz = weniger Treibstoffbedarf = weniger Startgewicht) vs. maximale Leistung (mehr Startgewicht, aber häufigeres Abrufen der Maximaleistung etc.).
Schade, dass die Motorenformel nicht ausschließlich nach Effizienkriterien gewählt wurde (siehe 6Zylinder vs. 3- oder 4-Zylinder-Triebwerke, Begrenzung der rekuperierten Energiemenge auf 2MJ je Runde z.B.).
Das Arbeitspotential des Abgases ist bei höheren Temperaturen größer, gleichzeitig ist die Abgastemperatur bei einem hocheffizienten Verbrennungsmotor niedriger...

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von S3Turbo » 28.08.2019, 15:07

benfsrb hat geschrieben:
Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:
Erwärmte Luft hat ein höheres Volumen. Daher werden die Abgasanlagen in den PU´s auch so extrem gedämmt.
Mehr Volumen bringt einen höheren Durchfluss des Abgases und somit eine höhere Leistung an der MGU-H.

Aber du hast schon Recht, es ist kinetische Energie die jedoch effizienter mit heißen Abgasen gewonnen werden kann.
Genau, mehr Wärem heißt mehr Volumen. Aber wie du auch schon schreibst, passiert das mit der ausdehnung viel früher und was den Lader antreibt ist der Volumenstrom und nicht die Hitze.

Man gauckelt hier den Laien vor, man macht aus der Hitze Eneregie und das finde ich von anganf an schrecklich.

Mehr effizienz bedeuted auch das die Abgase kälter werden müssten, da mehr Energie des Kraftstoffs in Vortrieb umgewandelt werden.

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von S3Turbo » 28.08.2019, 15:12

ElementalRP1 hat geschrieben:Dito. Interessant wären für mich mal mehr technische Details, z.B. in puncto ICE: 1. Was sind die Technologien dort (pneumatikshcer Ventiltrieb?, Nockenwellen über Stirnräder angetriben, warum etc., variable Ansauglänge: Wie groß ist der Effekt (ich habe in meinem Wagen z.B. nur eine dreistufige Resonanzansauganlage), an welchen Stellen hebt man da noch Potential, wie groß ist der Effizienzgewinn durch Vorkammerzündung, bzw. was sind die weiteren Vorteile etc. Das muss ja nicht alles auf die zehnte Nachkommastelle genau angegebenwerden, aber eine Einordnung wäre gut.
Die Komplexität der derzeitigen PUs liegt in der Verknüpfung der drei Energiebereitstellungssysteme und die Optimierung des Zusammenspiels auf eine bestmögliche Rundenzeit hin (Qualifying) oder auf ein Rennen hin (höchste Effizienz = weniger Treibstoffbedarf = weniger Startgewicht) vs. maximale Leistung (mehr Startgewicht, aber häufigeres Abrufen der Maximaleistung etc.).
Schade, dass die Motorenformel nicht ausschließlich nach Effizienkriterien gewählt wurde (siehe 6Zylinder vs. 3- oder 4-Zylinder-Triebwerke, Begrenzung der rekuperierten Energiemenge auf 2MJ je Runde z.B.).
Das Arbeitspotential des Abgases ist bei höheren Temperaturen größer, gleichzeitig ist die Abgastemperatur bei einem hocheffizienten Verbrennungsmotor niedriger...
Exakt solche Fragen gehören beantwortet! :thumbs_up:

Wie haben die Hersteller es geschafft Öl der Verbrennung zuzfügen?
Man hörte manche Hersteller haben durch dehnbare Benzinleitung nach dem Durchflusssensor, es geschafft dort Benzin zu bunkern und wenn notwenig mehr als die erlaubten 100/105Kg/h einzuspritzen. War das wirklich so?
Wie viel Leistung hätten die Motoren bei erlaubter maximal Drehzahl vom Reglement?
Wie würden sie sich anhören wenn sie höher drehen?

Martinho
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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Martinho » 28.08.2019, 15:26

S3Turbo hat geschrieben:

Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:
Nicht dein ernst, oder? Was meinst du was die Hitze bewirkt? eben genau, DASS die abgase schneller strömen. und das bedeutet eben mehr kinetische energie. Ekin=m/2*vhoch2

das ist auch der grund warum die turbos im vergleich zu den saugern so leise ist. die lautstärke der sauger sind dichteschwankungen der luft. diese werden verursacht durch die hohe kinetische energie der heißen abgase der sauger. diese dichtschwankungen "rütteln" an deinen trommelfellen und das nennt der mensch dann eben "laut".

der turbomotor verwertet diese energie der abgase lieber, um damit den turbolader anzutreiben. das ist effizienter. auch wenn es sich nicht so spektakulär anhört.

ich kann noch immer nicht glauben, dass mercedes tatsächlich mal mit diesen trompeten am auspuff versucht hat, die motoren künstlich lauter zu machen. da fragt man sich wie leute mit solchen schwachsinnigen ideen einen so guten motor bauen können. wer glaubt, mit so einer trompete den turbomotor lauter machen zu können hat das prinzip nicht verstanden.

ich kann mir gut vorstellen, dass die hohe kinetische energie heißen wassers auch dafür verantwortlich ist, dass man sich damit verbrühen kann. die wassermoleküle treffen mit hoher geschwindigkeit auf die haut und zerstören diese.

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Somperle » 28.08.2019, 15:50

Mercedes? so um 5-8% mehr Leistung als alle andere.. das ist alles. Und schon dosieren das es superspannend aussieht.. :rofl: :rofl: :rotate:

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von rot » 28.08.2019, 18:14

Redaktion hat geschrieben:Wie lange dauert es, eine Formel-1-Power-Unit zu bauen und wie sieht der Prozess aus?
Power-Units sind komplexe Maschinen. Mit der Leistung stieg aber auch die Komplexität. Im Jahr 2014 benötigten zwei Personen rund zwei Wochen, um eine Power-Unit zu bauen. Fünf Jahre später würde diese Aufgabe mit der gleichen Anzahl an Personen drei Wochen dauern.
3 Wochen... klar...

Bild

Okay, wenn der Bau inklusive Produktion der Einzelteile sein soll, dann nehm ich ihnen die Dauer ab. Aber da von 2 Personen gequatscht wird... :shrug:

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Giacomo » 28.08.2019, 21:51

benfsrb hat geschrieben:
Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:
Erwärmte Luft hat ein höheres Volumen. Daher werden die Abgasanlagen in den PU´s auch so extrem gedämmt.
Mehr Volumen bringt einen höheren Durchfluss des Abgases und somit eine höhere Leistung an der MGU-H.

Aber du hast schon Recht, es ist kinetische Energie die jedoch effizienter mit heißen Abgasen gewonnen werden kann.
Das kommt aus der Thermodynamik, welche diesen Prozess beschreibt.
Man spricht in der Thermodynamik von Wärmeenergie, weil man die chemisch gebundene Energie beim Verbrennungsprozess umwandelt in Wärme. Der "Turbo" ist dabei nur eine weitere Möglichkeit/Stufe das Gas weiter zu entspannen. Somit stellt sich ein tieferes (Wärme)-Energie Niveau ein und man sagt dann salopp, dass der Turbo die Wärme der Abgase nützt, und sie in kinetische Energie umwandelt.
Von kinetischer Energie spricht man eigentlich nicht. Vielleicht können man noch von der im komprimierten Gas enthaltene Energie sprechen, aber das ist nicht so üblich.
Thermisch isoliert man das Ganze, um möglichst ein adiabate Expansion zu erzielen...

@Rot habe ich mich korrekt ausgedrückt? Magst du noch was hinzufügen?
Toto: "You never stop to amaze us!" German GP 2019 :lol:

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von Giacomo » 28.08.2019, 22:18

Martinho hat geschrieben: [...] Was meinst du was die Hitze bewirkt? eben genau, DASS die abgase schneller strömen. und das bedeutet eben mehr kinetische energie. Ekin=m/2*vhoch2

das ist auch der grund warum die turbos im vergleich zu den saugern so leise ist. die lautstärke der sauger sind dichteschwankungen der luft. diese werden verursacht durch die hohe kinetische energie der heißen abgase der sauger. diese dichtschwankungen "rütteln" an deinen trommelfellen und das nennt der mensch dann eben "laut".
Martinho hat geschrieben: Nicht dein ernst, oder?
Martinho hat geschrieben: ich kann mir gut vorstellen, dass die hohe kinetische energie heißen wassers auch dafür verantwortlich ist, dass man sich damit verbrühen kann. die wassermoleküle treffen mit hoher geschwindigkeit auf die haut und zerstören diese.
Also wenn du schon keine Ahnung von der Materie hast, brauchst du auch niemanden zu verarschen, der es nicht weiß und gerne verstehen möchte, warum das so ist.
Toto: "You never stop to amaze us!" German GP 2019 :lol:

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von S3Turbo » 29.08.2019, 08:32

Martinho hat geschrieben:
S3Turbo hat geschrieben:

Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:
Nicht dein ernst, oder? Was meinst du was die Hitze bewirkt? eben genau, DASS die abgase schneller strömen. und das bedeutet eben mehr kinetische energie. Ekin=m/2*vhoch2

das ist auch der grund warum die turbos im vergleich zu den saugern so leise ist. die lautstärke der sauger sind dichteschwankungen der luft. diese werden verursacht durch die hohe kinetische energie der heißen abgase der sauger. diese dichtschwankungen "rütteln" an deinen trommelfellen und das nennt der mensch dann eben "laut".

der turbomotor verwertet diese energie der abgase lieber, um damit den turbolader anzutreiben. das ist effizienter. auch wenn es sich nicht so spektakulär anhört.

ich kann noch immer nicht glauben, dass mercedes tatsächlich mal mit diesen trompeten am auspuff versucht hat, die motoren künstlich lauter zu machen. da fragt man sich wie leute mit solchen schwachsinnigen ideen einen so guten motor bauen können. wer glaubt, mit so einer trompete den turbomotor lauter machen zu können hat das prinzip nicht verstanden.

ich kann mir gut vorstellen, dass die hohe kinetische energie heißen wassers auch dafür verantwortlich ist, dass man sich damit verbrühen kann. die wassermoleküle treffen mit hoher geschwindigkeit auf die haut und zerstören diese.

Kein Kommentar :facepalm:

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Re: Feature: Das Geheimnis der Formel-1-Motoren

Beitrag von S3Turbo » 29.08.2019, 08:36

Giacomo hat geschrieben:
benfsrb hat geschrieben:
Mich würde auch echtmal interessieren warum hier immer von Hitze Energie gesprochen wird. Die MGU-H, als der Turbolader, erhält seiner Energie nicht dadurch weil die Auspuffgase heiß sind, sonder weil sie extrem schnell strömen, also durch Kinetische (Bewegungs) Energie. Dadurch wird die Abgasturbine beschleunigt. Die Hitze bringt in dem moment nicht viel :shrug:
Erwärmte Luft hat ein höheres Volumen. Daher werden die Abgasanlagen in den PU´s auch so extrem gedämmt.
Mehr Volumen bringt einen höheren Durchfluss des Abgases und somit eine höhere Leistung an der MGU-H.

Aber du hast schon Recht, es ist kinetische Energie die jedoch effizienter mit heißen Abgasen gewonnen werden kann.
Das kommt aus der Thermodynamik, welche diesen Prozess beschreibt.
Man spricht in der Thermodynamik von Wärmeenergie, weil man die chemisch gebundene Energie beim Verbrennungsprozess umwandelt in Wärme. Der "Turbo" ist dabei nur eine weitere Möglichkeit/Stufe das Gas weiter zu entspannen. Somit stellt sich ein tieferes (Wärme)-Energie Niveau ein und man sagt dann salopp, dass der Turbo die Wärme der Abgase nützt, und sie in kinetische Energie umwandelt.
Von kinetischer Energie spricht man eigentlich nicht. Vielleicht können man noch von der im komprimierten Gas enthaltene Energie sprechen, aber das ist nicht so üblich.
Thermisch isoliert man das Ganze, um möglichst ein adiabate Expansion zu erzielen...

@Rot habe ich mich korrekt ausgedrückt? Magst du noch was hinzufügen?

Danke gut erklärt!

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