Motor Renault RS27: Zajímavé údaje a technické parametry

Motor RS27 se vyrábí ve Viry-Chatillon na jižním předměstí Paříže. V továrně o velikosti 10 000 metrů čtverečních pracuje 250 zaměstnanců. Čtyři výše uvedení zákazníci dostávají identické jednotky, Renault Sport F1 jim však na míru přizpůsobuje své služby tak, aby co nejlépe vyhověl jejich požadavkům, kultuře a atmosféře. Každému z nich během závodních víkendů rovněž poskytuje tým inženýrů a techniků s podporou továrny.

Renault svůj první motor RS01 postavil v roce 1977. Tehdy se jednalo o 1,5litrové šestiválcové turbo, s nímž závodil Jean-Pierre Jabouille. Tým s ním debutoval ve Velké ceně Británie, během roku se zúčastnil ještě tří dalších závodů. V současnosti patří ke špičce, vždyť Red Bull za své poslední titul vděčí i právě jejich pohonné jednotce.

Renault Sport F1 má 10 testovacích stolic. Každý dynamometr je ve Viry běží každý týden po 4,5 dne, 12 hodin denně. Při započtení svátků a prostojů se ročně jedná dohromady o  více než 20 000 hod ročně.

Před závodem každý inženýr Renaultu stráví přibližně dva dny přípravou motorových map a testováním na dynamometru, aby své navrhované mapy prověřil. Pro každého pilota to představuje 4,5 hodin testování na stolici a dalších pět hodin strávených kalibrací motoru. Před novým závodem je této práci třeba věnovat dvojnásobek času - například letošní Velká cena Spojených států v Austinu si vyžádá čtyři dny příprav.

Na testovací zařízení lze nahrát jednotlivé okruhy tak, aby motory byly vystaveny stejné zátěži. Nejnáročnější jsou z pohledu agregátů tratě v Monze a ve Spa, proto se používají jako výchozí měřítka pro určování spolehlivost motorů na dynamometru. V Monze piloti s naplno sešlápnutým plynem tráví 75 % času jednoho kola (5,793 km), ve Spa 70 %.

Testování motoru Renault RS27 ve Viry (foto: Renault Sport F1)

To, co většinu lidí nejvíce zajímá a co si výrobce pečlivě hlídá, je výkon 2,4l atmosférického osmiválcového motoru, který točí maximálně 18 000 otáček za minutu. Renault pouze uvádí, že u letošní verze převyšuje 750 koní. I když zřejmě není absolutně nejvýkonnějším, svými dalšími parametry - jako jsou například spotřeba, velikost, provozní teploty či snadná zabudovatelnost do vozu - mezi absolutní špičku patří.

Důležitou součástí každého motoru je jeho pevnost, jelikož tvoří strukturální součást šasi - bez něj by monopost nemohl stát na čtyřech kolech. Proto je jeho pevnost v místech uchycení k vozu pro týmy důležitým prvkem.

Velkou roli hraje i jeho celková velikost, která má dopad na aerodynamiku vozu. Menší nároky na prostor dávají týmům větší prostor pro efektivnější tvarování kapotáže i podlahy.

Před nastartováním motoru RS27 se musí teplota vodního systému stabilizovat přinejmenším na 50 °C. Tolerance vnitřních součástí neumožňují, aby motor mohl fungovat při nižší teplotě. Například písty jsou vyrobeny při pokojových teplotách jemně oválné, aby mohly být cylindrické při provozní teplotě motoru.

Během závodu dosahuje teplota ve výfucích motorů až 900 °C - pro srovnání vaše běžná trouba v domácnosti maximálně 240 °C. To se blíží bodu tavení většiny kovů, proto jsou využívány speciální lehké materiály, jako je například Inconel - vysoce legovaná slitina niklu a chromu, která byla vyvinuta pro využití ve vnitřních částech tryskových motorů. I při vysokých teplotách zůstává pevný, což umožňuje, aby výfuky byly velmi tenké a tudíž i lehké. Rychlost průtoku výfukových plynů dosahuje dle Renaultu 240 m/s.

Motor je strukturální součástí monopostu, pevnost jeho uchycení je proto velmi důležitá(foto: Renault Sport F1)

Pohonná jednotka Renaultu se skládá z 2 500 částí, jejichž celková hmotnost činí 95 kg, což je minimum dáno pravidly (viz níže). Pokud by vývojářům byla dána možnost, byla by dnes podstatně lehčí. Nízké hmotnosti je dosahováno díky pečlivé výrobě z materiálů, jako je hliník či titan, a její optimalizaci.

Byť jednotlivé písty vyráběné ze slitiny hliníku váží pouze kolem 250 gramů, při maximálních otáčkách (18 000 ot/min) to pro spojující části představuje sílu o velikosti 2 tun.

V případě motoru RS27 jsou písty a blok vyrobeny z hliníkové slitiny, ojnice ze slitiny titanu, vačková a kliková hřídel je z nitridované ocelové slitiny a její protizávaží ze slitiny wolframu. Agregát obsahuje osm škrticích klapek typu butterfly.

Jaké zrychlení dosahuje vůz Formule 1? Z 0 - 60 km/hod to zvládne za 1,6 sec, z 0 - 100 km/hod za 2,5 sec, z 0 - 200 km/hod za 5,1 sec a z 0 - 300 km/hod za 12 sec, samozřejmě vše v závislosti na převodových poměrech a aerodynamické konfiguraci vozu (tým Lotus využívající motory Renaultu například uvádí zrychlení z 0 - 200 km/hod za 4,9 sec).

Jak je to se spotřebou dnešních motorů F1? Během průměrného závodu spotřebuje motor RS27 kolem 220 litrů benzínu. Většina závodů měří něco mále přes 300 km, ale motor vydrží desetinásobek - kolem 3 000 km. Ve srovnání s běžným silničním vozem, s nímž mnoho lidí najede ročně přes 15 000 km to není mnoho, jenže motory běžných vozů nedosahují 18 000 ot/min.

Teplota ve výfukovém systému dosahuje 900 °C, při které se většina kovů již taví(foto: Renault Sport F1)

KERSI během sezóny mohou týmy využívat systémy pro rekuperaci kinetické energie (KERS), které přeměňují část kinetické energii uvolňující se při brzdění do síly, která může být využita dle požadavků pilota pro krátkodobé navýšení zrychlení. I když tyto systémy nejsou povinné, letos je využívají všechny týmy s výjimkou HRT a Marussie.

Renault Sport F1 vyvíjel KERS ve spolupráci s Magneti Marelli. Využívají jej Lotus, Red Bull a letos poprvé i Caterham. Čtvrtý zákaznický tým Williams využívá vlastní systém.

KERS Renaultu stejně je stejně jako u ostatních týmů založen na motorgenerátoru, který mechanickou energii přeměňuji v energii elektrickou, a ukládá ji v bateriích, jež váží kolem 20 kg. Tato elektrická energie je po stisku tlačítka na volantu znovu přeměňována v energii mechanickou. Vše je řízeno elektronickou řídicí jednotkou (ECU),  která rovněž dokáže řídit úroveň sběru a uvolňování energie.

Jakmile jsou plně nabity, mohou dodat až 400 kJ energie (maximum povolené pravidly), díky čemuž zvednou výkon o 60 kW (80 koní) po dobu 6,7 sec v každém kole. Využívání KERSU je proto strategickým prvkem, který může pilot v malých dávkách využívat ve svůj prospěch. Přínos KERSu činí přibližně 0,3 - 0,4 sec na kolo.

V roce 2006 FIA s ohledem na omezení nákladů zmrazila vývoj motorů, proto nedochází k fundamentálním změnám jejich specifikací ani výraznějšímu nárůstu výkonů.

Motor Renault RS27 v současnosti v F1 využívají čtyři týmy (foto: Renault Sport F1)

Hlavní pravidla, která se týkají motorů:- musí být čtyřdobé, o objemu 2,4 litru, V8 s úhlem sevření válců 90 °- rychlost otáčení klikové hřídele nesmí překročit 18 000 ot/min- motory musí mít přirozené sání (tj. žádá turba)- hmotnost nesmí být nižší než 95 kg- musí mít dva sací a dva výfukové ventily- vrtání válce nesmí přesáhnout 98 mm- prostor mezi středem vrtání válců musí dosahovat 106,5 mm (+/- 0,2 mm)- těžiště motoru nesmí ležet níže než 165 mm nad referenční rovinou vozu- podélné a boční pozice centra těžiště musí se musí nacházet v oblasti +/- 50 mm od   geometrického centra motoru- nejsou povolené sací ani výfukové systémy s variabilní geometrií- variabilní časování ani zdvih ventilů nejsou povoleny- s výjimkou elektrické palivové pumpy musí být příslušenství mechanicky poháněno přímo   motorem s fixním poměrem ke klikové hřídeli- kliková a vačková hřídel musí být vyrobeny z železné slitiny- každá vačková hřídel i vačky musí být vyrobeny ze stejného kusu materiálu- ventily musí být vyrobeny ze slitin železa, niklu, kobaltu či titanu

Co se změnilo pro rok 2012- krouticí moment motoru může být vytvářen pomocí stálého sešlapování plynulého pedálu, ne    díky mapování motoru či předprogramovaných specifických modů v různých polohách   plynového pedálu- akcelerační mapování pedálu (shaping map) může být využitou pouze pro jemné doladění    vyvážení u různých typů pneumatik, tj. jediná povolená změna se týká "suchého" nebo   "mokrého" nastavení- motor má být provozován co nejefektivnějším způsobem, proto je dodatečné foukání z výfuků   letos zakázáno- volnoběžné otáčky nesmí překročit 5 000 ot/min- zapalování, vstřikování ani škrticí klapky nesmí být využívány k umělému řízení rychlosti motoru   či ke změně odezvy motoru v oblasti otáček vyšší než 1 000 ot/min pod finálním limitem- výfukové systémy motorů nesmí obsahovat více než dva výstupní otvory, obě koncovky musí   směřovat dozadu a musí jimi procházet veškeré výfukové plyny- motor musí být provozován v osmi- či čtyřválcovém modu, žádné další možnosti už nejsou   povoleny

2,4l osmiválce Renaultu pohánějí vozy Caterhamu, Lotusu, Red Bullu a Williamsu(foto: Renault Sport F1)

Technické specifikace motoru RS27-2012- objem: 2 400 cm3- architektura: V8 s úhlem sevření válců 90 °- počet ventilů: 32- písty ze slitiny hliníku- 8 škrticích klapek typu butterfly- ojnice ze slitiny titanu- blok motoru ze slitiny hliníku- kliková hřídel: nitridovaná ocelová slitina s vyrovnávacím závažím z wolframové slitiny- svíčky s mezúrovňovým vybíjením- hmotnost: 95 kg- maximální otáčky: 18 000 ot/min- ECU: MES SECU- palivo: Total- olej: Total- výkon: přes 750 koní