Formula 1 Motorları

Bu yazımda size içten yanmalı motorların teknolojik olarak geldikleri son nokta olan Formula 1 motorlarından bahsedeceğim. Motor sporlarının kalbi olan Formula 1 araçları, her gün gördüğümüz normal araçlardan oldukça farklı olmasının yanında tasarımlarında da ileri mühendislik uygulanır. Yapımı çok pahalı olduğunda günlük hayatta karşılaşmamız pek mümkün değildir. O yüzden sadece yarışlarda karşılaşabileceğimiz bu mühendislik harikası araçların motorlarını yakından tanıyalım.

Formula 1 Motoru Özellikleri

Formula 1 araçları yıllar boyunca oldukça geniş kapsamlı değişiklikler yaşamıştır. F1 araçları ilk önceleri V12 motorlar ile koşulmuş, ardından V10 ve V8 motorlar ile yarışılmıştır. 2014 yılında ki son düzenleme ile motorlar turbo beslemeli V6 silindirli olacak ve 1.6 litrelik motor hacmini geçemeyecektir. Aslında Formula 1 motorlarındakine motordan ziyade güç ünitesi demek daha doğru olacaktır. Çünkü bu güç ünitesi, birden fazla parçanın birleşmesinden oluşuyor.

Şimdi bu parçalardan en önemlisi olan içten yanmalı motor bölümüne bakalım ilk önce. İçten yanmalı motor bölümünde, 1.6 litre, 90 derece açıda bulunan 6 silindirli V6 motor bulunuyor. Bu motorda bir tane turbo bulunuyor. Motor aslında baktığınız zaman günümüzdeki araçlardan çok da farklı değil temel olarak. Hava filtresinden hava alınıyor, bu hava turbonun kompresör bölümünden geçiyor, sonra Intercooler’dan geçiyor. Farklı olarak bu motorlarda bir hava kabı var. Yani bütün hava bir kap içinde toplanıyor. Bu kap genelde hafif olması için karbonfiber oluyor. Silindirlere hava oradan çekiliyor. Bunun amacı da, bütün silindirlere homojen ve eşit miktarda hava alımının sağlanması ve havanın akışının kontrol edilebilmesi.

Aynı zamanda bu V6 motor, yakıt sağlayıcılarından alınan özel moleküler bilgilere göre tasarlanıyor. Örneğin; Mercedes AMG için Petronas, özel yakıtının moleküler yapısını sağlıyor ve Mercedes de motoru bu moleküler yapıya en uygun şekilde motoru tasarlıyor ve ürettiriyor. Bu şekilde, hava-yakıt karışımı silindirin içinde daha çok homojen dağılıyor ve yanma sırasında her yer homojen olarak yanıyor.

Bu motorlarda sıkıştırma oranları çok yüksek olduğu için özel bujiler kullanılıyor. Çünkü F1 takımları, bu yüksek sıkıştırma oranında her yerin homojen yanmasını istiyorlar ve yanma sırasında piston başına 4 fil basıncı yaratan bir basınç ortaya çıkıyor. Aynı zamanda yanma sırasında silindirin maksimum sıcaklığı da güneşin yüzey sıcaklığının yarısı olan 2750 °C’ye ulaşıyor. Bunlar günümüzde kullandığımız arabalardakinin çok daha üstü değerler tabii ki. Böyle olunca tekrar çıkan egzoz gazı turbonun türbin bölümünde geçiyor ve egzoz gazı olarak atılıyor.

Bu üstün mühendislik sayesinde, F1 takımlarının iddia ettiği üzere bu Formula 1 araçlarındaki verimlilik %50. Günlük arabalarda %30 küsür verim aldığımızı düşünürsek bu çok yüksek bir sayı olarak karşımıza çıkıyor. Tabii ki bunun böyle olmasının sebebi özel tasarım ve özel yakıt kullanımı.

ERS Sistemi

Aracın ileri gitmesini sağlayan tamamen entegre turbo beslemeli 1.6 litrelik turbo V6 motor kadar, güç ünitesinde yer alan ve hem egzozdan hem de frenlerden çıkan ısı enerjisini kullanıp dönüştürerek güç ünitesinin genel olarak verimliliğini ciddi ölçüde arttıran Enerji Geri Dönüşüm Sistemi (ERS) bulunuyor.

ERS bölümünün içinde iki farklı motor ve pil ünitesi var. Aynı zamanda elektronik kontrol ünitesi de bunun içinde bulunuyor. İki farklı elektrik motorunun çalışması şu şekilde: Bu elektrik motorlarından biri ısıl ünite olarak, diğeri kinetik ünite olarak geçiyor.

Isıl ünite, motorun turbosuna bağlı, yani türbine bağlı dönüyor. Kinetik ünite de, doğrudan krank miline bağlı. Örneğin, tam gaz düzlükte hızlanıyorken, turbonun içinde türbin daha çok dönüyor egzoz gazlarıyla. Bu turbo kompresörü çeviriyor ve hala daha üzerinde artan enerji bulunuyor turbonun içinde. Tam gaz sırasında bu ısıl elektrik motoru jeneratör haline gelip bu türbinde hala daha fazla olan enerjiyi alıp depoluyor ya da gereken enerjiyi kinetik üniteye verip, kranka doğrudan güç olarak aktarabiliyor. Bu güç 160 beygir civarı. Tam tersi yavaşlamaya geçtiği zaman ise araç, kinetik olan ünite jeneratör olarak kullanılıyor. Depolanan enerji bu sefer ısıl üniteye aktarılıp turbonun hala aynı hızda dönmesi sağlanıyor. Böylece turbo lag’ı engelleniyor. Formula 1 arabası yavaşladığı zaman turbosu yavaşlamıyor ve gaza bastığı anda tüm basınç ve boost ile aynı hızda devam edebiliyor. Bütün bu olaylar olurken turbo dakikada 100.000 devir çeviriyor. Ve bu devirin altına inmemesi için bu elektronik üniteler kendisini kontrol ediyor.

Formula 1’de motorlar bazı şartlar altında üretilmesi gerekiyor yani bazı sınırlamalar var.

• 1.600 cc motor hacmi ile sınırlandırılmıştır.
• V6 silindir yapısı ile üretilmiş olmak zorundadır.
• Bu motorlar dakikada max 15.000 devir çevirebilmelidir..
• Motorlar 750-800 Hp beygir gücü bandında olmak zorundadır.
• Motor; çelik ve dökme demirden üretilmek zorundadır.
• Pistonlar, silindir başı ve silindir yatakları yapay kimyasall bileşiklerden yapılamazlar.
• Tork gücü sınırlaması yapılmamıştır. 1.000 Nm üzeri olduğu bilinmektedir.
• Yarış başına max 105 kilogram yakıt kullanılmalıdır.
• Motorların minimum ağırlığı 145 kilogram olmak zorundadır.

Bu motorun en önemli özelliği %50 verimliliğe çıkılabildiğini görüyor olmamız. Bu, aslında çok önemli bir değer. Günlük arabalarda elde edildiği takdirde çevre kirliliğini oldukça azaltacak, güç değerlerini çok arttıracak bir değer. Ama maalesef bu kadar para harcamak tabii ki mümkün değil Formula 1 motorları için milyonlarca dolar harcandığını göze alırsak. Bu değerler günümüzdeki arabalara aktarılırsa günümüzdeki arabaların fiyatı çok artacağı için seri üreticiler tabii ki değerleri kısarak verimliliği de bu şekilde alçaltmış oluyorlar. Aynı zamanda yakıt kalitesinin her zaman aynı olmasını sağlamak da imkansız. Bu gibi faktörler yüzünden günlük arabalar %30 küsürün üzerine çıkamıyor.

Kaynak: eurosport.com formula1.com