Formel 1 - Erklärt: So funktionieren die Power-Units

Turboloch war einmal

Motorsport-Magazin.com erklärt, welches Teil des Power Units wann zum Einsatz kommt und wieso es kein Turboloch mehr gibt.
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Motorsport-Magazin.com - 1,6-Liter V6-Turbomotoren - wie oft wurde dieses Thema schon behandelt? Wer baut den stärksten Motor? Halten die Motoren? Reichen 100 Kilogramm Benzin für eine komplette Renndistanz? Doch die eigentliche Motorenrevolution steckt gar nicht bei den Verbrennungsmotoren an sich. Turbo-Motoren gab es in der Formel 1 bereits sehr wohl und in der Serie gibt es heute kaum mehr Motoren ohne Zwangsbeatmung.

Die wahre Revolution steckt im Gesamtpaket - den Power-Units. Das Zusammenspiel zwischen Verbrennungsmotor, ERS-H, ERS-K und dem Energiespeicher wird mindestens so essentiell wie der Verbrennungsmotor selbst, die Motorsteuerung wird ein noch zentralerer Bestandteil als bisher - trotz Anti-Lag-Systemen, angeblasenen Diffusoren oder ähnlichem. Motorsport-Magazin.com erklärt, wie die verschiedenen Einheiten des Power-Units im Rennbetrieb miteinander agieren.

Vollgas

Turbo befeuert Motor und ERS-K - Foto: Renault Sport F1

Tritt der Fahrer das Gaspedal voll durch, muss er sich nicht allein auf den Verbrennungsmotor verlassen - doch die Reserven der Batterie werden auch nicht angegriffen. Wie soll das funktionieren? Die Drehzahl des Turboladers ist auf 125.000 Umdrehungen beschränkt. Die Auspuffgase geben bei hoher Drehzahl mehr Energie an den Turbolader ab, als dieser unmittelbar in Mehr-Zufuhr an Verbrennungsluft umwandelt. Die Energiedifferenz fließt ohne Umwege direkt vom ERS-H zum ERS-K, wo sie unmittelbar an die Kurbelwelle abgegeben wird.

ERS-H: Wandelt Wärme-Energie in elektrische Energie um und leitet sie direkt an ERS-K
ERS-K: Bezieht elektrische Energie von ERS-H und gibt kinetische Energie an Kurbelwelle ab
Batterie: Hat keine Funktion

Überholen

ERS-H und ERS-K geben Vollgas - Foto: Renault Sport F1

Wird die volle Leistung - etwa bei einem Überholmanöver oder auf einer Qualifyingrunde - benötigt, wird ERS voll befeuert. Ein Teil der Energie stammt erneut vom Turbolader. ERS-H gibt überschüssige Energie wieder direkt an ERS-K weiter. Doch damit nicht genug: Auch auf die in der Batterie gespeicherte Energie wird zurückgegriffen. Dort dürfen ab 2014 4 Megajoule gespeichert werden, zuvor waren es lediglich 400 Kilojoule, also ein Zehntel.

ERS-H: Wandelt Wärme-Energie in elektrische Energie um und leitet sie direkt an ERS-K
ERS-K: Bezieht elektrische Energie von ERS-H und der Batterie und gibt kinetische Energie an Kurbelwelle ab
Batterie: Gibt Energie an ERS-K ab

Bremsvorgang

Der Turbo hat Verschnaufpause - Foto: Renault Sport F1

Beim Bremsvorgang koppelt sich ERS-H komplett aus. An den Hinterrädern unterstützt die Rekuperation den Bremsvorgang. Die kinetische Energie der Hinterräder wird nicht nur durch die Bremsen in Wärme umgewandelt, sondern auch von ERS-K in elektrische Energie. Diese wird direkt an die Batterie abgegeben, die Batterie wird also geladen.

ERS-H: Hat keine Funktion
ERS-K: Wandelt kinetische Energie der Hinterräder in elektrische Energie um und lädt die Batterie
Batterie: Wird von ERS-K geladen

Beschleunigen

Turboloch ade - Foto: Renault Sport F1

Am raffiniertesten arbeiten die neuen Power-Units beim Beschleunigen: Wo früher das Turboloch die Fahrbarkeit des Motors deutlich verschlechterte, sorgen heute komplexe Systeme für einen homogeneren Drehmomentverlauf. Bei Serienfahrzeugen wird das Turboloch durch das Zusammenschalten eines größeren und eines kleineren Turboladers ausgeschaltet - teilweise arbeiten noch mehr Turbinen parallel oder sequentiell, also in Reihe. In der Formel 1 ist allerdings nur ein einziger Turbolader erlaubt.

Damit die erzielte Mehrleistung groß genug ist, wird auch die Größe des Turbos entsprechend gewählt, was zur Folge hat, dass bei niedrigeren Drehzahlen aufgrund der Massenträgheit die Zwangsbeatmung auf Sparflamme läuft. In diesem uneffektiven Drehzahlbereich wird nun Energie von der Batterie an ERS-H geschickt, wo die Turbine mit elektrischer Energie auf Drehzahl gebracht wird. ERS-K bleibt in dieser Phase außen vor.

ERS-H: Batterie liefert Energie, die das Turbinenrad auf Drehzahl bringt
ERS-K: Hat keine Funktion
Batterie: Gibt Energie an ERS-H ab


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