Useimmilla ratapohjaisilla kilpa-autoilla on hihassaan joitain temppuja kilpailun syrjäyttämiseksi. Koska F1-autot ovat moottoriurheilun huippu, monimutkaiset järjestelmät, jotka on suunniteltu nopeuttamaan autoja, eivät ole vieraita.
Yksi tällainen järjestelmä on KERS. Se otettiin käyttöön vuonna 2009 tukemaan F1:n kaksinkertaista strategiaa edistää ympäristöystävällisten ja maantieautojen kannalta merkityksellisten teknologioiden kehittämistä F1-kilpailuissa, mutta se otettiin laajalti käyttöön vasta vuonna 2011.
Se on ollut jokaisessa autossa siitä lähtien.
Mikä on KERS ja miten se toimii?
KERS tulee sanoista Kinetic Energy Recovery System. Joka kerta kun jarrutat hidastaaksesi autoasi, liike-energia menetetään lämmön muodossa jarrupalojen ja varsinaisen pyörän välisestä kitkasta. KERS valjastaa sen sijaan tämän energian ja säästää sen käytettäväksi myöhemmin, kun siitä on hyötyä kuljettajalle.
On olemassa kaksi päätyyppiä KERS: mekaaninen ja sähköinen. Vaikka kaikki maantieautot saattavat käyttää mekaanista KERS-järjestelmää, F1-rakentajat ovat tähän mennessä ottaneet käyttöön sähköjärjestelmät.
Niitä saa sähkögeneraattorista nimeltä Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K), joka muuntaa jarrutuksessa syntyvän lämmön sähköenergiaksi. Muunnettu sähköenergia varastoidaan sitten akkuun, jonka FIA: n säätelemä kapasiteetti on 2 MJ kierrosta kohti, jota kutsutaan Energy Storageksi (ES).
Tarvittaessa kuljettaja voi painaa ohjauspyörässä olevaa painiketta saadakseen tämän voiman käyttöön yhdistämällä sen moottorin teholla sähkömoottorin ansiosta, joka sijaitsee yleensä etupäässä kampiakseli.
FIA säätelee myös MGU-K: n kokonaistehoa. Aikaisempien järjestelmien enimmäisteho oli 60 kW (noin 80 hv), mutta raja nostettiin myöhemmin 120 kW: iin (lähes 160 hv). vuonna 2014 tasapainottaakseen heikompaa 1,6-litraista V6:ta, joka korvasi vanhemman, tehokkaamman 2,4-litraisen V8:n moottori.
Vaikka F1-rakentajien KERS-järjestelmän, jota kutsutaan urheilussa yksinkertaisesti ERS: ksi, tarkat tiedot, olisi tarkoin varjeltu salaisuus, edellä mainittu järjestelmä muodostaa sähkön perusteet KERS.
MGU-K vs MGU-H
MGU-K: ta ei pidä sekoittaa MGU-H: hen (Heat), joka on erillinen elektroninen laite, joka muodostaa F1 ERS: n loppuosan. Se on samanlainen konsepti, mutta sen sijaan, että se kerää lämpöä jarruista, se kerää moottorin pakokaasun tuottaman lämpöenergian.
Kahden järjestelmän yhdistäminen tarkoittaa, että akku voidaan nyt ladata myös silloin, kun autoa ei jarruteta aktiivisesti. Lisäksi, koska FIA ei aseta MGU-H: lle mitään säännöksiä, kaikki sen tuottama energia voidaan syöttää suoraan MGU-K: lle ohittaen viimeksi mainitun säännökset.
MGU-H ratkaisee myös turboviiveen käyttämällä moottoria kompressorin tehonlähteenä, eikä siksi tarvitse turbiinia odottaa pakokaasuja. Nämä kaksi järjestelmää yhdessä muodostavat F1-auton ERS- tai Energy Recovery System -järjestelmän.
Kuten aiemmin mainittiin, voimansiirtoa pyöriin ohjataan kuljettajan ohjauksessa olevalla painikkeella. Tiimit auttavat usein kuljettajia jarruttamaan aggressiivisemmin tai vaihtamaan vaihteita tietyllä tavalla ladatakseen maksimaalisen energiamäärän joka kierros tai käyttääkseen sitä taktisemmin.
Eroaako ERS regeneratiivisesta jarrutuksesta?
Jos ERS kuulostaa toistaiseksi paljon sähköautoissa tiellä näkemältä regeneratiiviselta jarrutukselta, et ole väärässä. Ne ovat pohjimmiltaan sama asia. Molemmat järjestelmät hyödyntävät ajoneuvon jarrutusta auton akun lataamiseksi, jota käytetään sitten pyörien voimanlähteenä.
ERS on kuitenkin paljon monimutkaisempi ja tehokkaampi kuin maantieautoissa näkemäsi yksinkertaiset regeneratiiviset jarrutussovellukset. Maantieautoissa on regeneratiiviset jarrujärjestelmät, jotka on suunnattu lataamaan akkua mahdollisimman paljon ilman, että kuljettaja jarruttaa koko ajan saadakseen mitään irti järjestelmästä.
Tämä on auttanut saavuttamaan mitä kutsutaan yhdellä polkimella ajamiseksi useimmissa sähköautoissa. Kun päästät kaasun irti, järjestelmä käynnistyy ja hidastaa autoa aggressiivisesti, joka on usein kuljettajan hallittavissa.
Tämä varmistaa, että akkua ladataan niin paljon kuin mahdollista päivittäisten työmatkojen ja retkien aikana. Sen sijaan ERS keskittyisi saman akun lataamiseen mahdollisimman pienellä jarrutuksella, joten MGU-K: n ja MGU-H: n yhdistelmä. Varastoidun energian käyttö on myös paljon aggressiivisempaa.
KERS maantieautoissa
Joten voisitko pudottaa KERSin tavalliseen maantieautoon ja saada ajoneuvoja, joilla on hämmästyttävä kantama? Ei aivan, koska ERS on paljon aggressiivisempi kuin tavallinen hyötyjarrutus, tulee pari ongelmaa, alkaen akusta.
ERS: ssä käytetyt akut kestävät paljon paremmin nopeaa latausta ja purkamista, koska ne kantavat rasituksen F1-autosta, joka heittelee yli 60 kierrosta radalla. Ne voivat ottaa suuria määriä virtaa ladatakseen itsensä nopeasti ja antaa sitten yhtä suuren määrän tehoa lisätäkseen auton kokonaistehoa.
Maantieautojen akut on suunnattu kestävyyteen, pidempään käyttöikään, jotta ne kestävät enemmän latausjaksoja ja mikä tärkeintä, turvallisuuteen. Tämä ei tarkoita, että ERS ei olisi turvallinen, vaan tavallisen maantiesähkö- tai hybridiauton akku ei pysy järjestelmän mukana.
Autojen regeneratiiviset jarrujärjestelmät eivät myöskään tuota läheskään yhtä paljon tehoa akun palauttamiseen kuin auton liikuttamiseen tarvitaan. Tämä tarkoittaa, että saatu varaus on paljon pienempi kuin mitä MGU-K antaisi.
Lopuksi energian käyttö on myös melko erilainen, varsinkin jos ajat hybridiautoa, jossa sähköjärjestelmien on usein tarkoitus korvata auton kaasumoottorilla tuotettu teho. Sähköautoissa ei ole sähköistä käyttöönottoa ollenkaan, koska järjestelmä vain lataa akkua.
Sitä vastoin ERS F1:ssä tai KERSissä yleensä keskittyy käyttämään varastoitua sähkötehoa moottorin nykyiseen tehoon.
KERS: n tulevaisuus
Kun F1:n edistysaskeleet tekevät akuista ja regeneratiivisista järjestelmistä tehokkaampia, ne valuvat lopulta tieautoihin, joilla ajamme joka päivä. Tämä tarkoittaa, että saamme autoja, jotka latautuvat nopeammin, paremmalla kantamalla.
Siihen asti voit olla ylpeä ajoneuvosi olemassa olevista regeneratiivisista järjestelmistä, jotka säästävät yhtä paljon energiaa kuin ne jo säästävät.