BWM so sánh động cơ V10 với V8
Quyết định về việc thay thế động cơ V10 bằng V8 ở giải đua Công Thức 1 được ban hành vào cuối năm 2004 đã làm cho các chuyên gia về động cơ phải dồn nỗ lực cho qui định mới trong suốt năm qua. Năm 2006 là năm chứng kiến đỉnh điểm của sự chuyển đổi này.
Theo như giải thích của giám đốc BMW Motorsport - Mario Theissen: "Việc phát triển cỗ máy V8 cho giải Công Thức 1 là một thách thức to lớn với các kỹ sư của chúng tôi - đặc biệt là vấn đề thời gian để chuẩn bị thực hiên qui định này quá ngắn. Khái niệm về động cơ V8 hoàn toàn khác với V10. Sự cắt giảm công suất tương đương với 20% thể tích buồng đốt bị giảm đi. Như vậy có thể thấy rằng thời gian hoàn tất mỗi vòng đua sẽ tăng từ 1 đến 2 giây."
"Việc giảm công suất làm cho các tay đua phải tốn thêm đáng kể thời gian để hoàn tất mỗi vòng đua ở vận tốc tối đa. Khả năng thực hiện được ưu tiên tối đa. Chúng ta không thể đợi một hành động nghiêm túc để có thể xuất hiện trên đường đua Bahrain vào ngày 12/3 này. Chỉ đến lúc đó chúng ta mới biết được ai đã chuẩn bị tốt hơn ai"
Sự khác biệt
Mặc dù động cơ V8 hiện nay có góc V bắt buộc là 90 độ có thể trông như V10 bị cắt ngắn, xét về góc độ kỹ thuật, nó lại là một khái niệm hoàn toàn tách biệt với những yêu cầu cụ thể của nó. V8 có thứ tự đánh lửa khác hẳn và đòi hỏi một trục khuỷu có thiết kế khác biệt về cơ bản. Ngược lại với loại trục khuỷu góc 72 độ dùng cho động cơ V10 của BMW ở giải F1, trục khuỷu của động cơ V8 có thể có hai dạng hoặc là bốn cách quãng 90 độ hoặc bốn cách quãng 180 độ.
Các phiên bản thương mại của động cơ thông thường là có góc V 90 độ do thuộc tính động lực tốt hơn, nhưng trục khuỷu 180 độ lại được ưa chuộng hơn khi thiết kế động cơ cho xe đua. Sự vận hành được cải thiện cho phép khắc phục các bất lợi về khía cạnh động lực.
Quả thực, các động lực và dao động cơ khí là biểu hiện của vùng giới hạn đặc thù trong việc phát triển các thế hệ động cơ mới cho giải F1. Máy V8 có thứ tự và thời điểm đánh lửa khác với kẻ tiền nhiệm V10, việc đó dẫn đến một tình trạng khác biệt hoàn toàn trên phương diện dao động. Cỗ máy V10 có vùng dao động khi hoạt động ở mức 12.000 - 14.000 vòng/phút. Tuy nhiên, đó lại không thành vấn đề vì động cơ thường không hoạt động nhiều ở vòng tua này và khi các tay đua tăng tốc thì động cơ sẽ trở lại êm dịu. Và vì thế khi xác định được vòng tua nào chiếm đa phần thời gian, việc dao động không còn đáng lo nữa.
Mặt khác, với động cơ V8, nó lại không dễ dàng như thế. Biểu đồ dao động xảy ra chậm hơn so với V10, vào khỏang từ tua máy 16.000 vòng/phút và bắt đầu tăng dần. Như thế, không thể giải quyết việc rung động bằng cách ổn định ở vòng tua cao hơn. Vấn đề là càng tăng vòng tua thì càng phải đương đầu với rung động càng lớn. Nếu không kiềm chế được dao động thì nó sẽ làm tổn hại tuổi thọ của động cơ và liên tục tăng áp lực lên các bộ phận thân xe. Để giải quyết tình trạng này, các số liệu tính toán và phân tích về từng bộ phận riêng rẽ của động cơ phải hoàn toàn đáng tin cậy. Tuy nhiên, việc phân tích các bộ phận riêng rẽ chỉ là một phần của thử thách lớn hơn. Để xác định được cách các bộ phận này hoạt động cũng như tương tác của nó đến toàn bộ hệ thống mới là vấn đề chính yếu.
Các giới hạn
Trọng lượng bị giảm sẽ có chiều hướng làm giảm các "rung động xấu". Tuy nhiên những quy định mới về động cơ đã giới hạn sự chọn lựa chất liệu chế tạo động cơ của các nhà của các nhà thiết kế, thay vì lựa chọn loại vật liệu nhẹ nhưng bền, họ bị buộc phải chế tạo thế hệ V8 mới với hợp kim Nhôm-Titan thông dụng.
Máy V8 mới phải nặng hơn V10, mặc dù V10 nhiều hơn V8 tới 2 xy lanh. Động cơ trong mùa giải này phải nặng không dưới 95 kilogram. Trọng lượng này phải bao gồm cả hệ thống nạp gồm cả lọc gió, đầu phun nhiên liệu, cuộn dây bôbin, các cảm ứng, dây dẫn, máy phát, bơm nước giải nhiệt và dầu bôi trơn. Trọng lượng này không bao gồm các chất lỏng, bộ cổ góp khí xả, các tấm cách nhiệt, thùng dầu, ắc qui, két nước và bơm thủy lưc.
Thêm vào đó, luật mới mới còn qui định trọng tâm của động cơ phải đạt ít nhất là 165mm tính từ góc thấp nhất của cạc te. Trước đó các chuyên gia đã cố gắng hạ trọng tâm của máy V10 để tăng khả năng vận hành của xe. Tuy nhiên, trọng tâm của dòng động cơ V8 này phải được đặt ở tâm hình học của nó với sai số không quá +/-50 mm.
Khi chạy thử kỹ thuật, việc kiểm tra xem mọi thứ có đâu vào đấy không không còn đơn giản là đem cân động cơ. Để đảm bảo rằng các qui định được tuân thủ nghiêm chỉnh, trọng lượng động cơ sẽ được đo đạc theo hai cấp độ bắng các công thức tính toán phù hợp.
Trước kia được coi như một bí mật, nhưng nay đường kính xy lanh cũng bị giới hạn còn 98mm, khoảng cách giữa các xy lanh cũng được ghi vào qui định là 106.5mm (+/- 0.2mm). Tâm của trục khuỷu phải nằm thấp trong khỏang nhỏ hơn 58mm dựa trên mặt phẳng tham chiếu.
Còn cómột thay đổi quan trọng khác trong các qui định là việc cấm sử dụng các hệ thống nạp biến đổi. Được biết đến với cái tên "trumpets", những hệ thống kiểu này trước đây có thể đã được dùng để tối ưu hóa mômen của động cơ. Dường ống hút với chiều dài bị cố định giờ đây làm cho việc đạt được sức kéo tối ưu của động cơ trở thành một thử thách thật sự. Các đội phải đương đầu với sự kết hợp giữa công suất tối đa và sức kéo tối ưu. Việc xác đinh chiều dài tối ưu của đường ống lại phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Ví dụ như cách bố trí đường đua và thời tiết cũng là một trong những yếu tố nói trên.
Các đội sẽ chọn 1 bộ cổ hút cho các đường đua có đoạn thẳng kéo dài như like Monza, Indianapolis and Spa là những nơi mà công suất có vai trò chủ đạo và một bộ cổ hút khác cho các đường đua ngoắt nghéo như Budapest and Monaco, là những nơi mà khả năng ôm cua sẽ đẩy công suất ra ghế sau. Qui định này cũng được áp dụng khi thời tiết ẩm ướt. Theo quy định, cổ hút cũng là 1 phần của động cơ và nằm trong trọng lượng tối đa 95kg của nó.
* Nguồn: BMW Motorsport
* Hỗ trợ chuyển ngữ: Kebab & Vuhn2509
Quyết định về việc thay thế động cơ V10 bằng V8 ở giải đua Công Thức 1 được ban hành vào cuối năm 2004 đã làm cho các chuyên gia về động cơ phải dồn nỗ lực cho qui định mới trong suốt năm qua. Năm 2006 là năm chứng kiến đỉnh điểm của sự chuyển đổi này.
Theo như giải thích của giám đốc BMW Motorsport - Mario Theissen: "Việc phát triển cỗ máy V8 cho giải Công Thức 1 là một thách thức to lớn với các kỹ sư của chúng tôi - đặc biệt là vấn đề thời gian để chuẩn bị thực hiên qui định này quá ngắn. Khái niệm về động cơ V8 hoàn toàn khác với V10. Sự cắt giảm công suất tương đương với 20% thể tích buồng đốt bị giảm đi. Như vậy có thể thấy rằng thời gian hoàn tất mỗi vòng đua sẽ tăng từ 1 đến 2 giây."
"Việc giảm công suất làm cho các tay đua phải tốn thêm đáng kể thời gian để hoàn tất mỗi vòng đua ở vận tốc tối đa. Khả năng thực hiện được ưu tiên tối đa. Chúng ta không thể đợi một hành động nghiêm túc để có thể xuất hiện trên đường đua Bahrain vào ngày 12/3 này. Chỉ đến lúc đó chúng ta mới biết được ai đã chuẩn bị tốt hơn ai"
Sự khác biệt
Mặc dù động cơ V8 hiện nay có góc V bắt buộc là 90 độ có thể trông như V10 bị cắt ngắn, xét về góc độ kỹ thuật, nó lại là một khái niệm hoàn toàn tách biệt với những yêu cầu cụ thể của nó. V8 có thứ tự đánh lửa khác hẳn và đòi hỏi một trục khuỷu có thiết kế khác biệt về cơ bản. Ngược lại với loại trục khuỷu góc 72 độ dùng cho động cơ V10 của BMW ở giải F1, trục khuỷu của động cơ V8 có thể có hai dạng hoặc là bốn cách quãng 90 độ hoặc bốn cách quãng 180 độ.
Các phiên bản thương mại của động cơ thông thường là có góc V 90 độ do thuộc tính động lực tốt hơn, nhưng trục khuỷu 180 độ lại được ưa chuộng hơn khi thiết kế động cơ cho xe đua. Sự vận hành được cải thiện cho phép khắc phục các bất lợi về khía cạnh động lực.
Quả thực, các động lực và dao động cơ khí là biểu hiện của vùng giới hạn đặc thù trong việc phát triển các thế hệ động cơ mới cho giải F1. Máy V8 có thứ tự và thời điểm đánh lửa khác với kẻ tiền nhiệm V10, việc đó dẫn đến một tình trạng khác biệt hoàn toàn trên phương diện dao động. Cỗ máy V10 có vùng dao động khi hoạt động ở mức 12.000 - 14.000 vòng/phút. Tuy nhiên, đó lại không thành vấn đề vì động cơ thường không hoạt động nhiều ở vòng tua này và khi các tay đua tăng tốc thì động cơ sẽ trở lại êm dịu. Và vì thế khi xác định được vòng tua nào chiếm đa phần thời gian, việc dao động không còn đáng lo nữa.
Mặt khác, với động cơ V8, nó lại không dễ dàng như thế. Biểu đồ dao động xảy ra chậm hơn so với V10, vào khỏang từ tua máy 16.000 vòng/phút và bắt đầu tăng dần. Như thế, không thể giải quyết việc rung động bằng cách ổn định ở vòng tua cao hơn. Vấn đề là càng tăng vòng tua thì càng phải đương đầu với rung động càng lớn. Nếu không kiềm chế được dao động thì nó sẽ làm tổn hại tuổi thọ của động cơ và liên tục tăng áp lực lên các bộ phận thân xe. Để giải quyết tình trạng này, các số liệu tính toán và phân tích về từng bộ phận riêng rẽ của động cơ phải hoàn toàn đáng tin cậy. Tuy nhiên, việc phân tích các bộ phận riêng rẽ chỉ là một phần của thử thách lớn hơn. Để xác định được cách các bộ phận này hoạt động cũng như tương tác của nó đến toàn bộ hệ thống mới là vấn đề chính yếu.
Các giới hạn
Trọng lượng bị giảm sẽ có chiều hướng làm giảm các "rung động xấu". Tuy nhiên những quy định mới về động cơ đã giới hạn sự chọn lựa chất liệu chế tạo động cơ của các nhà của các nhà thiết kế, thay vì lựa chọn loại vật liệu nhẹ nhưng bền, họ bị buộc phải chế tạo thế hệ V8 mới với hợp kim Nhôm-Titan thông dụng.
Máy V8 mới phải nặng hơn V10, mặc dù V10 nhiều hơn V8 tới 2 xy lanh. Động cơ trong mùa giải này phải nặng không dưới 95 kilogram. Trọng lượng này phải bao gồm cả hệ thống nạp gồm cả lọc gió, đầu phun nhiên liệu, cuộn dây bôbin, các cảm ứng, dây dẫn, máy phát, bơm nước giải nhiệt và dầu bôi trơn. Trọng lượng này không bao gồm các chất lỏng, bộ cổ góp khí xả, các tấm cách nhiệt, thùng dầu, ắc qui, két nước và bơm thủy lưc.
Thêm vào đó, luật mới mới còn qui định trọng tâm của động cơ phải đạt ít nhất là 165mm tính từ góc thấp nhất của cạc te. Trước đó các chuyên gia đã cố gắng hạ trọng tâm của máy V10 để tăng khả năng vận hành của xe. Tuy nhiên, trọng tâm của dòng động cơ V8 này phải được đặt ở tâm hình học của nó với sai số không quá +/-50 mm.
Khi chạy thử kỹ thuật, việc kiểm tra xem mọi thứ có đâu vào đấy không không còn đơn giản là đem cân động cơ. Để đảm bảo rằng các qui định được tuân thủ nghiêm chỉnh, trọng lượng động cơ sẽ được đo đạc theo hai cấp độ bắng các công thức tính toán phù hợp.
Trước kia được coi như một bí mật, nhưng nay đường kính xy lanh cũng bị giới hạn còn 98mm, khoảng cách giữa các xy lanh cũng được ghi vào qui định là 106.5mm (+/- 0.2mm). Tâm của trục khuỷu phải nằm thấp trong khỏang nhỏ hơn 58mm dựa trên mặt phẳng tham chiếu.
Còn cómột thay đổi quan trọng khác trong các qui định là việc cấm sử dụng các hệ thống nạp biến đổi. Được biết đến với cái tên "trumpets", những hệ thống kiểu này trước đây có thể đã được dùng để tối ưu hóa mômen của động cơ. Dường ống hút với chiều dài bị cố định giờ đây làm cho việc đạt được sức kéo tối ưu của động cơ trở thành một thử thách thật sự. Các đội phải đương đầu với sự kết hợp giữa công suất tối đa và sức kéo tối ưu. Việc xác đinh chiều dài tối ưu của đường ống lại phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Ví dụ như cách bố trí đường đua và thời tiết cũng là một trong những yếu tố nói trên.
Các đội sẽ chọn 1 bộ cổ hút cho các đường đua có đoạn thẳng kéo dài như like Monza, Indianapolis and Spa là những nơi mà công suất có vai trò chủ đạo và một bộ cổ hút khác cho các đường đua ngoắt nghéo như Budapest and Monaco, là những nơi mà khả năng ôm cua sẽ đẩy công suất ra ghế sau. Qui định này cũng được áp dụng khi thời tiết ẩm ướt. Theo quy định, cổ hút cũng là 1 phần của động cơ và nằm trong trọng lượng tối đa 95kg của nó.
* Nguồn: BMW Motorsport
* Hỗ trợ chuyển ngữ: Kebab & Vuhn2509
Chủ đề tương tự
Ngày đăng:
Ngày đăng:
Ngày đăng:
