Jetzt auch für: iPhone, iPad, Android und Windows
Marken
Themen
Artikel
Videos
Baureihen
Alle Treffer mit anzeigen

Renault stellt neuen Motor vor

"Vollgas ist nicht immer Vollgas"

Renault F1 Motor - 2015 Foto: Renault 17 Bilder

Renault hat sechs Tage vor den ersten Testfahrten seinen neuen Energy F1-2014-Motor im Detail präsentiert. Dabei erklären Motorenchef Rob White und Chefingenieur Naoki Tokunaga, wie kompliziert die neue Antriebseinheit ist. Vor allem die Fahrer werden umdenken müssen. Vollgas bedeutet nämlich nicht mehr Vollgas.

22.01.2014 Michael Schmidt

In den letzten 20 Jahren waren Motorenhersteller eher zugeknöpft. Es gab Zeiten, da wurde außer der Zahl der Zylinder kein einziges Detail veröffentlicht. Es gab noch nicht einmal Fotos von den Triebwerken. Die Drehzahlen mussten anhand von Soundanalysen ermittelt werden. Leistungsangaben basierten auf Schätzungen.

Das hat sich geändert. Die Motorenhersteller sind stolz auf ihre neuen Antriebseinheiten. Weil sie das komplizierteste Stück Technik der Formel 1-Geschichte sind. Renault geht erstaunlich offen mit den Daten des neuen Energy F1-2014-Motors um.

Renault verrät Bohrung und Hub des F1-Motors

Kostproben gefällig? So werden neben dem Hubraum von 1.598 Kubikzentimeter erstmals auch wieder Bohrung und Hub verraten. Die Bohrung beträgt 80 Millimeter, der Hub 53 Millimeter. Die Kurbelwelle rotiert 90 Millimeter über dem Motorboden. Es gibt eine Direkteinspritzung mit maximalem Einspritzdruck von 500 bar, einen Turbolader, der im Regelbetrieb einen Ladedruck von 3,5 bar aufbaut, einen Generator für die Rekuperation von kinetischer Energie mit maximal 50.000/min und einen Elektromotor, der sich aus thermischer Energie speist. Der ist an den Turbolader gekoppelt, der eine maximale Drehzahl von 100.000/min. erreicht.

Mercedes F1 Motor Prüfstand
Mercedes 2014er F1-Motor im Soundcheck 1:39 Min.

Der Rest ist vom Reglement vorgeschrieben. Die Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors beträgt 15.000/min. Renault gibt hierfür eine Nennleistung von 600 PS an. Sie wird in Wirklichkeit jedoch deutlich überschritten werden, zumindest in der Qualifikation. Pro Stunde dürfen 100 Kilogramm Sprit verbrannt werden. Das entspricht einer Reduzierung von 40 Prozent im Vergleich zu den V8-Motoren aus der vergangenen Saison.

Im Rennen stehen vom Start bis ins Ziel 100 Kilogramm Kraftstoff zur Verfügung. 35 Prozent weniger als 2013. Die MGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic) darf beim Bremsen pro Runde eine Energie von zwei MegaJoule speichern, die MGU-H (Motor Generator Unit - Heat) unbegrenzt. Pro Runde ist aus dem Energievorrat die Abgabe von vier MegaJoule erlaubt. Das ergibt 160 PS für 33 Sekunden. Damit ist auf einem Drittel der Runde eine ähnliche Leistung wie mit den V8-Motoren garantiert.

Turbolader bringt den Motor auf Touren

Doch so einfach ist das Ganze nicht. Die neuen Antriebseinheiten sind technische Ungeheuer. Es beginnt beim Verbrennungsmotor: wegen des Turboladers ist der Druck, der auf Kolben, Pleueln und der Kurbelwelle lastet, doppelt so hoch wie beim V8. Der Druck im Brennraum kann auf über 200 bar steigen. Dabei entsteht die Gefahr des "Klopfens", ein Phänomen, das den Motor zerstören kann. Für die Position der Leiste für die Direkteinspritzung gab es zwei Optionen. Oben am Zylinderkopf in der Nähe der Zündkerzen oder etwas tiefer am Block. Den Fotos nach zu urteilen, hat sich Renault für die erste der beiden Lösungen entschieden.

Der Turbolader ist ein Alleskönner, und braucht dennoch Hilfe von außen. Er versorgt die Brennräume mit hoch komprimierter Luft, treibt aber auch einen Generator an, der Strom an die Batterie oder direkt an den Elektromotor liefert. Um nicht in das berühmte Turboloch zu fallen, wird das Turbinenrad beim Hochbeschleunigen für eine kurze Zeit elektrisch angetrieben, solange bis die Auspuffgase genug Druck aufgebaut haben, um von selbst die nötige Drehzahl zur Verdichtung der Ansaugluft aufzubauen. Renault bezeichnet es als eine der großen Herausforderungen, das Ansprechverhalten auf das Niveau eines Saugmotors zu bringen.

Ohne Elektromotor ist Schluss

Die MGU-K ist wie beim bekannten KERS direkt mit der Kurbelwelle verbunden und lädt die Batterie in den Phasen auf, in denen sich der Motor im Schleppbetrieb befindet. Bei der MGU-H ist es umgekehrt. Sie kann nur laden, wenn der Turbolader überschüssige Energie entwickelt. Also bei Vollgas. Da wird ein Teil der Turbinenleistung zur Verdichtung der Luft verwendet, ein anderer zum Aufladen der Batterie.

Obwohl die MGU-H wie ein Wastegate-Ventil arbeitet, kann man auf dieses Überdruckventil nicht verzichten. Es ist eine Art Sicherheitsnetz, damit der Ladedruck nicht eine bestimmte Grenze übersteigt. Fällt der Elektromotor aus, der die elektrische Energie wieder in mechanischen Vortrieb umwandelt, ist das Rennen gelaufen. Dann stehen nur noch 600 bis 650 PS vom Verbrennungsmotor zur Verfügung. Bislang gingen lediglich drei Zehntel an Rundenzeit verloren.

Bis zu 30 Komponenten werden gekühlt

Die Batterien fallen 2014 deutlich größer und schwerer aus als bisher. Ein Formel 1-Ingenieur fühlte sich an Lastwagen erinnert. Die Speichereinheiten wiegen allein zwischen 20 und 25 Kilogramm. Das ließ das Gewicht der Antriebseinheiten in einigen Fällen deutlich über die Mindestgrenze von 145 Kilogramm ansteigen.

Das größte Problem ist die Kühlung. Während der V6 weniger Kühlkapazitäten als die hochdrehenden V8-Motoren beansprucht, kommen andere Kühlkomponenten dazu. Die größte ist der Ladeluftkühler, der die komprimierte Luft abkühlt, bevor sie in die Brennräume strömt. Aber auch die unterschiedlichen Steuergeräte und das Wastegate-Ventil müssen eigens gekühlt werden. Man hört, dass bis zu 30 Komponenten im Auto am Kühlkreislauf hängen.

Renaults Hybrid-Power-Plan

Die große Kunst ist es, die Power so zu verteilen, dass dabei die bestmögliche Rundenzeit bei der zur Verfügung stehenden Spritmenge herauskommt. Renault hat in einer Grafik veranschaulicht, wie sich die Leistung wann aufsplittet. Beim Bremsen wird die vom Motor produzierte Energie wie beim KERS von der MGU-K in die Batterie eingespeist. Sie arbeitet in dieser Phase als Generator.

Unter Beschleunigung treibt zunächst die MGU-K die Turbine an. Dann arbeitet der Turbolader mit maximaler Drehzahl. Jetzt ist die MGU-H ein Generator und zweigt die überschüssige Energie, die nicht zum Verdichten der Ansaugluft gebraucht wird, entweder direkt in den Elektromotor (MGU-K) oder in die Batterie ab. Der Computer entscheidet je nach Strategie, wie groß der Anteil ist, den die elektrische Maschine zur Power beisteuert. Muss Sprit gespart werden, ist er größer.

Bei Vollgas auf der Geraden ist es ähnlich. Will der Fahrer überholen, wird die ganze elektrische Energie in das System eingespeist. Ist Spritsparen angesagt, zweigt die MGU-H mehr Rotationsenergie vom Turbolader in die Batterie ab. Damit reduziert sich der Ladedruck, die Power und der Benzinverbrauch.

Strategie orientiert sich an "Minimum-Rundenzeit-Grenze"

Naoki Tokunaga erklärt die komplizierten Vorgänge der Rekuperation und Leistungsabgabe: "Das Energiemanagement ist extrem wichtig. Es entscheidet, wie viel Power wir aus der Kraftstoffverbrennung und wie viel aus den Batterien einsetzen. Die Aufgabe ist es, genau die Grenze zu finden, in der Spritverbrauch und Rundenzeit im optimalen Fenster liegen. Wir nennen es die "Minimum-Rundenzeit-Grenze". An der werden wir die ganze Zeit entlang fahren. Dieser "Power-Plan" wird vom Computer berechnet und verwaltet. Der Fahrer kriegt davon nichts mit. Er kann sich voll auf das Rennen konzentrieren."

Haben die Fahrer damit keine Einflussmöglichkeiten mehr? Tokunaga widerspricht: "Er kann weiterhin zwischen unterschiedlichen Motor-Programmen auswählen und damit das Kontrollsystem außer Kraft setzen, zum Beispiel, wenn er überholen will. In der Theorie kannst du das so oft wie möglich machen, aber wer es übertreibt, muss später mehr Benzin sparen. Voller Boost geht im Rennen vielleicht ein oder zwei Runden, aber nicht länger."

Renaults Chefingenieur prophezeit, dass die Fahrer ihren Fahrstil anpassen müssen. "Wenn der Fahrer Vollgas gibt, übernimmt das Kontrollsystem die Power-Verteilung unter der Vorgabe so schnell wie möglich mit der noch zur Verfügung stehenden Spritmenge zu fahren. Vollgas heißt deshalb nicht mehr unbedingt Vollgas. Es ist für das Kontrollsystem nur der Hinweis, dass der Fahrer jetzt maximale Power will. Die Leistungsabgabe kann aber je nach den Umständen unterschiedlich ausfallen."

White erwartet unberechenbare Rennen

Renault-Motorenchef Rob White zerstreut die Befürchtungen der Fans, dass die V6-Turbos im Vergleich zu den alten Achtzylinder-Motoren nur noch Luftpumpen sind. "Ich kann ihnen versichern, dass es nicht am Motor liegen wird, wenn die Rundenzeiten langsamer werden. Wir können jetzt schon am Prüfstand sehen, dass unsere Erwartungen in Bezug auf die Leistung übertroffen wurden. Die Power wird mehr als genug sein. Was sich ändern wird, ist die Art der Leistungsabgabe. Und das lässt viele Strategien zu. Damit erhöht sich die Zahl der Faktoren, die den Ausgang des Rennens unberechenbar werden lassen. Zwischen Startampel und Zielflagge wird es gutes Racing geben."

Kommentar schreiben

Es ist noch kein Kommentar vorhanden. Seien Sie der Erste und sagen Sie und Ihre Meinung.

Neues Heft
Empfehlungen aus dem Netzwerk
3D Felgenkonfigurator
Anzeige
Whatsapp
Immer auf dem neuesten Stand mit unserem WhatsApp-NewsletterJetzt kostenlos anmelden