Что ждет Формулу 1 в будущем?

[Monica]

Yalex, всё не так.

Что у тебя главное не так:

Чтобы разогнать газ, сопло сужается, а не расширяется. (оставим Лаваля в покое, с его сверхзвуковым соплом)

Импульс, передаваемый турбине, не изменится, если мы изменим скорость газа, закон сохранения энергии не даст. (увеличиваем скорость – давление падает)

[Yalex]

Чтобы разогнать газ, сопло сужается, а не расширяется. (оставим Лаваля в покое, с его сверхзвуковым соплом)

Импульс, передеваемый турбине, не изменится, если мы изменим скорость газа, закон сохранения энергии не даст. (увеличиваем скорость – давление падает)

На то чтобы сжать газ в дивергентной части потребуется совершить работу. При совершении работы по сжатию вы передадите ему энергию и его температура возрастет. Я говорю вам об обратном: расширить и охладить. Расширение которое ускорит поток произойдет "самопроизвольно" за счет законов термодинамики( подробнее этот процесс описывает цикл Карно, но в случае с турбонагнетателем, работает лишь половина этого цикла ). Расход газа это функция давления, а давление функция температуры. Т.е. при постоянной температуре выхлопных газов( а у двигателя она условно постоянна) единственный способ ускорить газ без затрат энергии это дать ему расшириться( адиабатически).

На адиабатическом расширении газа основаны все термодинамические машины: и ДВС и турбины.

Импульс пропорционален массе помноженной на квадрат скорости. Расход( масса в секунду) у нас постоянен. Мы не меняем массу, мы меняем объем за счет температуры. Увеличение объема дает увеличение скорости. Для нагретого газа прибавка скорости потока в 30-40% за счет расширения обычное дело. Отдавленный пример ракетный двигатель, 40% тяги которого создает сопло. Т.е. рабочее тело и расход один и тот же, разница лишь в скорости истечения.

Тоже и для турбины, ускорение потока произойдет за счет снижения температуры газа при расширении т.е. законы сохранения не нарушаются.

[Monica]

...Я говорю вам об обратном: расширить и охладить. Расширение которое ускорит поток произойдет "самопроизвольно" за счет законов термодинамики( подробнее этот процесс описывает цикл Карно, но в случае с турбонагнетателем, работает лишь половина этого цикла )....

Это вообще другая задачка. Не будет газ перед турбиной расширяться. Чтобы расширялся – надо турбину убрать.

[Yalex]

Это вообще другая задачка. Не будет газ перед турбиной расширяться. Чтобы расширялся – надо турбину убрать.

В цилиндре он не только расширяется, но и толкает поршень. Турбина не герметизирует выхлоп, объем выхлопного тракта при работе турбины не изменяется(он вообще не замкнут), газу ни что не мешает расширяться. Если дать газу расширяться в строго профилированном канале, можно его ускорить( повысить кинетическую энергию за счет снижения энтропии).

[Monica]

В цилиндре он не только расширяется, но и толкает поршень. Турбина не герметизирует выхлоп, объем выхлопного тракта при работе турбины не изменяется(он вообще не замкнут), газу ни что не мешает расширяться. Если дать газу расширяться в строго профилированном канале, можно его ускорить( повысить кинетическую энергию за счет снижения энтропии).

У меня идея. В статье на главной, на которую SERB ссылку привёл, представитель компании, которая занимается двигателями, открытым текстом говорит:

Вопрос: Система ERS в 2014 году заменит KERS: в чём между ними разница?

Петер Шёгль: Буква K в аббревиатуре KERS означает Kinetik (кинетический) - в этом году в системах рекуперации используется только энергия, которая возникает при вращении. В следующем сезоне можно будет также удерживать часть энергии мотора, так сказать, отнимая её у турбонагнетателя….

Вопрос: Как долго можно будет использовать ERS по ходу круга?

Петер Шёгль: Это тоже зависит от того, какую стратегию вы используете. Если, например, вы выбираете тактику предварительной атаки, то на одном круге можете отнять чуть больше энергии у мотора, чтобы на следующем получить большую мощность…

Вот и расскажи ему, что энергия питающая турбину – "дармовая".

[mobut]

Сопло перед турбиной должно быть. Не столько для ускорения газа, сколько для сглаживания колебаний.

Кстати, почему вы считаете, что часть кинетической энергии отдаваемая турбиной генератору обязательно должна сказаться на мощности двигателя? Давление турбины условно ограничено, так почему бы не крутить турбину больше чем нужно для данного режима работы двигателя?

[Yalex]

У меня идея. В статье на главной, на которую SERB ссылку привёл, представитель компании, которая занимается двигателями, открытым текстом говорит:

Вопрос: Система ERS в 2014 году заменит KERS: в чём между ними разница?

Петер Шёгль: Буква K в аббревиатуре KERS означает Kinetik (кинетический) - в этом году в системах рекуперации используется только энергия, которая возникает при вращении. В следующем сезоне можно будет также удерживать часть энергии мотора, так сказать, отнимая её у турбонагнетателя….

Вопрос: Как долго можно будет использовать ERS по ходу круга?

Петер Шёгль: Это тоже зависит от того, какую стратегию вы используете. Если, например, вы выбираете тактику предварительной атаки, то на одном круге можете отнять чуть больше энергии у мотора, чтобы на следующем получить большую мощность…

Вот и расскажи ему, что энергия питающая турбину – "дармовая".

Это результат перевода. Отнимать часть энергии от турбины это не значит отнимать энергию с вала двигателя( как делает это механический нагнетатель). Потери косвенные в виде возможной потери производительности турбины из-за снижения оборотов. Но турбина всегда перерабатывает т.к. имеет инерцию, в гражданских машинах лишний воздух стравливают в атмосферу. В Ф1 тормозить турбину до необходимой скорости(читайте производительности) будут генератором. Такой возможности до этого не существовало, это совершенно новая технология которая повысит К.П.Д. силовой установки гораздо больше чем нынешний КЕРС. Количество комбинаций стратегии которые рождает эта система просто колоссально. Так же как и сложность алгоритмов работы и взаимодействия всех элементов силовой установки. Именно поэтому её вводят в 2015. Я думаю еще много лет после введения будет битва умов именно в области алгоритмов работы т.к. эволюцию механической части быстро заморозят.

Интересен в точки зрения технологии сам узел турбина-генератор.

Во-первых скорость вращения в пределах 1000-3000 об в секунду. И для турбины и для статора

Во-вторых необходимость снижения массы(инерции) ротора в сборе с крыльчаткой.

В-третьих генератор должен работать как электродвигатель.

В-четвертых большая сложность обеспечить надежную работу генератора/мотора при скорости до 3000 об/сек при наличии в нем токосъемных устройств.

Если на первый вопрос уже есть готовые решения, то насчет остальных возможен только некий компромисс.

[maxer]

Думаю, что командам не дадут возможность экспериментировать с алгоритмами. За всё будет отвечать стандартный блок управления.

[mobut]

Это результат перевода. Отнимать часть энергии от турбины это не значит отнимать энергию с вала двигателя( как делает это механический нагнетатель). Потери косвенные в виде возможной потери производительности турбины из-за снижения оборотов. Но турбина всегда перерабатывает т.к. имеет инерцию, в гражданских машинах лишний воздух стравливают в атмосферу. В Ф1 тормозить турбину до необходимой скорости(читайте производительности) будут генератором. Такой возможности до этого не существовало, это совершенно новая технология которая повысит К.П.Д. силовой установки гораздо больше чем нынешний КЕРС. Количество комбинаций стратегии которые рождает эта система просто колоссально. Так же как и сложность алгоритмов работы и взаимодействия всех элементов силовой установки. Именно поэтому её вводят в 2015. Я думаю еще много лет после введения будет битва умов именно в области алгоритмов работы т.к. эволюцию механической части быстро заморозят.

Торможение турбины генератором это само собой. Главный вопрос: "А что же будет, если пилот выйдя из поворота утопит в пол педаль газа, а турбина окажется приостановленной генератором? Ты верно подметил, у этой штуки есть инерция.

[Yalex]

Торможение турбины генератором это само собой. Главный вопрос: "А что же будет, если пилот выйдя из поворота утопит в пол педаль газа, а турбина окажется приостановленной генератором? Ты верно подметил, у этой штуки есть инерция.

В этом я и вижу сложность алгоритма. Скорость регулирования режимов работы должна быть беспрецедентной. Связка генератор/двигатель должна контролировать расход воздуха на оптимальном уровне через обороты турбины. Диапазон оборотов Ф1 большой, следовательно и разница в расходе выхлопных газов будет велика несколько десятков процентов точно. Максимальное давление наддува ограничено. Значит высокую производительность(максимальное) давление) турбина должна показывать уже в начале рабочего диапазона оборотов, следовательно на высоких оборотах в конце рабочей области она будет явно перерабатывать. И чем больше будет диапазон рабочих оборотов тем больше турбина будет давать лишней энергии.

В тему блока управления:

Если он общий это не значит что алгоритмы его работы одинаковые. Это ведь только стандартизированное железо, а ПО будет у всех свое.

[mobut]

В этом я и вижу сложность алгоритма. Скорость регулирования режимов работы должна быть беспрецедентной. Связка генератор/двигатель должна контролировать расход воздуха на оптимальном уровне через обороты турбины. Диапазон оборотов Ф1 большой, следовательно и разница в расходе выхлопных газов будет велика несколько десятков процентов точно. Максимальное давление наддува ограничено. Значит высокую производительность(максимальное) давление) турбина должна показывать уже в начале рабочего диапазона оборотов, следовательно на высоких оборотах в конце рабочей области она будет явно перерабатывать. И чем больше будет диапазон рабочих оборотов тем больше турбина будет давать лишней энергии.

В тему блока управления:

Если он общий это не значит что алгоритмы его работы одинаковые. Это ведь только стандартизированное железо, а ПО будет у всех свое.

Вот и я о том же. Правда в таком случае появится несколько излишнее сопротивление на выпуске, что может немного повлиять на макисмальную мощность, но это должно полностью восполнятся с помощью ERS.

Хотя это все ерунда, куда более интерстно наличие непосредственного впрыска+турбокомпрессор.

[maxer]

В тему блока управления:

Если он общий это не значит что алгоритмы его работы одинаковые. Это ведь только стандартизированное железо, а ПО будет у всех свое.

ПО тоже стандартизировано. По крайней мере сейчас это именно так. Лишь небольшую часть кода команды имеют право под себя подгонять.

[mobut]

ПО тоже стандартизировано. По крайней мере сейчас это именно так. Лишь небольшую часть кода команды имеют право под себя подгонять.

Это как? Дивгатели разных производителей работают по одинаковой программе???

[maxer]

Это как? Дивгатели разных производителей работают по одинаковой программе???

Нет конечно. Именно из-за разных двигателей и дают командам возможность вносить определённые изменения в ПО. Собственно из-за чего и начались скандалы с картографией. Поэтому пришлось наложить дополнительные ограничения.

http://www.f1news.ru/news/f1-73331.html

http://www.f1news.ru/interview/white/77626.shtml

http://www.f1news.ru/tech/83094.shtml

[mobut]

Нет конечно. Именно из-за разных двигателей и дают командам возможность вносить определённые изменения в ПО. Собственно из-за чего и начались скандалы с картографией. Поэтому пришлось наложить дополнительные ограничения.

http://www.f1news.ru...s/f1-73331.html

http://www.f1news.ru...ite/77626.shtml

http://www.f1news.ru/tech/83094.shtml

Как это вносить изменения? Каждый двигатель(отдельного производителя) имеет свою картографию, разработанную изготовителем. Вот именно в нее можно вносить изменения, которые разрешены ФИА. Поставщики блоков управления никакого програмного обеспечения относящиеся к работе двигателя не предоставляют.

[maxer]

Как это вносить изменения? Каждый двигатель(отдельного производителя) имеет свою картографию, разработанную изготовителем. Вот именно в нее можно вносить изменения, которые разрешены ФИА. Поставщики блоков управления никакого програмного обеспечения относящиеся к работе двигателя не предоставляют.

Внимательно почитайте ссылки, которые я приложил.

[mobut]

Внимательно почитайте ссылки, которые я приложил.

Картографий одинаковых быть не может. FIA разработать картографию тоже не может. Читать там нечего, там говорится о совершенно другом програмном обеспечении.

[maxer]

Картографий одинаковых быть не может. FIA разработать картографию тоже не может. Читать там нечего, там говорится о совершенно другом програмном обеспечении.

Мы кажется вели разговор про универсальный блок управления, он же ECU. Именно о нём там и идёт речь.

[Yalex]

ПО не может быть одинаковым по определению т.к. двигатели обладают разными характеристиками. Механическая часть у них почти одинаковая т.к. одни и те же инженерные задачи рождают одни и те же инженерные решения. Возможности эволюции механической части были заморожены(по моему мнению не заслуженно), вот и пытались извлечь выгоду лишь за счет управления. Просто рамки изменений очень строгие. Количество впрысков за такт может быть 5 и выше. Причем в зависимости от оборотов оптимальный режим подачи топливной смеси может кардинально меняться.

mobut

Изменения в типе моторов меня очень радуют. Наконец то логика взяла вверх. За турбомоторами будущее ДВС. Это единственно возможный путь к повышению К.П.Д. + мотор будет меньше по сечению(сочетание масса/габариты/мощность у него должно быть выше), что позволит нивелировать увеличенный размер радиаторов.

[mobut]

Мы кажется вели разговор про универсальный блок управления, он же ECU. Именно о нём там и идёт речь.

Одно дело управление вспомогательными системами, другое дело формирование сигналов на исполнительные устройства (топливные форсунки, дроссели, систему зажигания). У двигателя Renault они одни, у Ferrari другие. Невозможно сделать ПО для работы двух двигателей разных производителей абсолютно одинаковыми не повлияв на их характеристики.

[maxer]

Одно дело управление вспомогательными системами, другое дело формирование сигналов на исполнительные устройства (топливные форсунки, дроссели, систему зажигания). У двигателя Renault они одни, у Ferrari другие. Невозможно сделать ПО для работы двух двигателей разных производителей абсолютно одинаковыми не повлияв на их характеристики.

Есть полноценный регламент на двигатели, где функционирование всех исполнительных устройств так же чётко описано, в т.ч. дросселей, системы впрыска и т.д. Этот ECU (engine control unit) собственно и ввели для того, чтобы команды прекратили использовать всякую вспомогательную электронику с серым программными обеспечением.

[miniNexx]

Торможение турбины генератором это само собой. Главный вопрос: "А что же будет, если пилот выйдя из поворота утопит в пол педаль газа, а турбина окажется приостановленной генератором? Ты верно подметил, у этой штуки есть инерция.

Регламентом предусмотрена возможность установки сцепления между валом турбины и валом MGU-H. Я писал об этом выше. Так что просто рассоединят эти валы в такой ситуации и всё.

Максимальное давление наддува ограничено.

Про ограничение давления наддува я в регламенте ничего не нашел. Слышал про 3.5 бар, но это скорее прогнозируемое значение, а не ограничение.

[mobut]

Есть полноценный регламент на двигатели, где функционирование всех исполнительных устройств так же чётко описано, в т.ч. дросселей, системы впрыска и т.д. Этот ECU (engine control unit) собственно и ввели для того, чтобы команды прекратили использовать всякую вспомогательную электронику с серым программными обеспечением.

Ты хоть понимаеш в чем основная задача ECU, что собой представляют картографии и тд.?

[mobut]

Регламентом предусмотрена возможность установки сцепления между валом турбины и валом MGU-H. Я писал об этом выше. Так что просто рассоединят эти валы в такой ситуации и всё.

Про ограничение давления наддува я в регламенте ничего не нашел. Слышал про 3.5 бар, но это скорее прогнозируемое значение, а не ограничение.

А причем тут сцепление? Что бы обеспечить столь высокооборотистый мотор воздухом турбина должна быть не маленькой. А у немаленькой турбины подхват хуже. Пилот нажмет на педаль газа, а турбина не сможет дать достаточного кол-ва воздуха, что скажется на разгоне. Поэтому турбокомпрессор вращаясь не на максимальных оборотах, по идее, должен обеспечивать воздухом режим работы двигателя с максимальной частотой вращения коленчатого вала.

Ограничение давления наддува ограниченно условно, через производительность форсунок. Хотя опять же, двигатель с непосредственным впрыском.

[maxer]

Ты хоть понимаеш в чем основная задача ECU, что собой представляют картографии и тд.?

:D Конечно нет, куда уж мне.