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F1-Starts

Fragen und Antworten über die Technik in der Formel 1.
Beitrag Mo Sep 22, 2014 12:45 am

Beiträge: 37862
Heute hieß es, dass 95% des Starts nach wie vor elektronisch abläuft und von Software programmiert ist. Kann mich da jemand mal aufklären?`Dachte eine Startautomatik sei verboten>? Wo ist da derr Unterschied?

Beitrag Di Nov 25, 2014 5:17 pm

Beiträge: 2
Ich denke das Verbot bezieht sich auf die Traktionskontrolle. Was mit dem ganzen Hybridzeug beim Start abläuft kann man händisch gar nicht managen. Es gibt ja auch keinen klassischen KERS-Knopf mehr. Verbrauch und Ernten der elektrischen Energie ist ja in jede Runde einprogrammiert.

Beitrag Mi Jan 07, 2015 2:38 am

Beiträge: 179
Was es definitiv gibt ist für die gesamte Power Unit ein Start-Modus.
Der Bereich an Einflussfaktoren von Software auf den Start fängt auf jeden Fall mal mit der Kupplung an.
Die Fahrer haben 2 Hebel für die Kupplung auf der Rückseite des Lenkrades wobei der erste üblicherweise einfach beim Ausgehen der Ampeln losgelassen wird und der zweite dann kontinuierlich losgelassen wird. Dabei sind diese Hebel einfach nur Potentiometer und die Software sagt der Kupplung, was sie machen soll (da muss es aber eine feste Kennlinie geben, wobei die nicht linear sein muss). Der erste Hebel schließt die Kupplung genau bis zum Schleifpunkt, der zweite macht den Rest. Was man öfters mal hörst ist, dass der Fahrer einen "bite point learn" machen soll. Das ist das Anlernen des Schleifpunktes der Kupplung. Dabei "lernt" die Motorsteuerung, bei welcher Aktuatorposition die Kupplung anfängt zu schleifen. Das dürfte eine automatische Prozedur sein und in sich recht unspektakulär. Wo man von der Software für den Fahrer sicherlich was machen kann ist die Kennlinie des zweiten Hebels. Manche Fahrer sind da vielleicht eher etwas grobmotorisch oder mögen eine progressive/degressive Kennlinie, andere wollen es genau linear, oder nur die ersten 10% langsam und dann linear, was auch immer. Da kann man sich auch zu Tode dran spielen.
Soviel zur Kupplung.
Danach kommt das Pedalkennfeld. Bei Formel-1 Autos genauso wie bei modernen Straßenfahrzeugen kommt vom Gaspedal einfach nur eine Positionsangabe (0-100%), die dann in ein Soll-Drehmoment des Motors umgerechnet wird. Für diese Kennlinie gibt es Vorgaben im Reglement (muss stetig zunehmend sein, kein Gas muss kein Gas sein usw.), man kann aber noch sehr sehr viel rumspielen. Ich weiß gerade nicht, ob man die Pedalkennfelder gangabhängig machen darf, aber dann könnte man im ersten Gang zB als maximales Drehmoment nur soviel freigeben, dass die Räder optimalen Schlupf haben, im zweiten Gang das gleiche(wäre dann aber mehr Drehmoment vom Motor) usw.
Neben dem Pedalkennfeld kann man auch über das Gemisch oder das Zündwinkelkennfeld das Drehmoment vom Motor beeinflussen, wenn das Pedalkennfeld einem da nicht alles ermöglich was man gerne möchte. Im Start-Kennfeld kann dann z.B. bei niedrigeren Drehzahlen das Drehmoment durch etwas weniger Kraftstoff oder einen späteren Zündwinkel reduzieren. Insgesamt lässt sich damit, in gewissen Grenzen, ein optimaler Drehmomentaufbau realisieren. Ich gehe davon aus, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit dabei keine Eingangsgröße sein darf (dann wäre es nämlich wieder ne Traktionskontrolle) und dass es auch sonst noch einige Einschränkungen gibt, aber man kann das Verhalten des Motors dann doch recht deutlich beeinflussen, so dass es dem individuellen Fahrer leichter fällt, das Auto optimal zu starten. (Ich habe irgendwann letztes Jahr mal das Reglement fast vollständig gelesen, aber alles ist auch nicht hängen geblieben...)
Neben den relativ simplen genannten Sachen, die es in der Form auch als Einstellmöglichkeiten bei den V8-Saugmotoren gab, kann man an dem ganzen "Hybrid-Quatsch" natürlich auch noch vergleichbare Einstellungen über Kennfelder vornehmen. Eine andere Strategie für die MGU-H wird es sicherlich geben, auch die MGU-K wird bestimmt Motordrehzahlabhängig eingestellt sein und am Start direkt wohl nicht alles geben dürfen. Insbesondere der Transferbereich ist da auf jeden Fall interessant, da ein plötzlicher Drehmomentanstieg oder -abfall beim Start sofort zu einer blöden Fahrsituation führt und mehrere Plätze kosten kann, wohingegen das im Rennen vielleicht mal ne halbe bis ganze Zehntel kostet.

Beitrag Mi Jan 07, 2015 11:46 am

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Vielen Dank für die ausführliche Stellungnahme! Das ist sehr interessant, klingt für mich aber fast wie eine Startautomatik. Wo sind da die Unterschiede?

Beitrag Do Jan 08, 2015 1:25 am

Beiträge: 179
Da muss man erst einmal ein paar Begriffe definieren in meinen Augen.
Das wesentliche ist dabei der Unterschied zwischen Regelung und Steuerung. Eine Steuerung führt in Abhängigkeit von verschiedenen Einflussgrößen vordefinierte Aktionen aus, hat aber keine Rückführung. Das heißt, dass die Steuerung die Resultate ihrer Aktionen nicht mitbekommt. Eine Regelung hingegen tut genau dies und passt daraufhin ihr Verhalten an.

Was man aktuell, wenn auch mit teils erheblichen Einschränkungen, beim Start darstellen kann ist eine Steuerung, nicht eine Regelung.

Dabei gibt es dann das Problem, dass es so viele Einflussfaktoren gibt, dass die Steuerung extrem empfindlich ist und alles immer wieder exakt gleich ablaufen muss, bis man einmal das passende Setup hat. Das bedeutet, dass der Schleifpunkt der Kupplung perfekt bekannt sein muss, dass der Fahrer immer exakt gleich den Kupplungshebel betätigt, immer gleich viel Gas gibt beim Start und natürlich auch die Streckenbedingungen immer gleich sind. Die Streckenbedingungen lernt man im Laufe des Wochenendes und die Fahrer haben ein immens hohes Niveau, soviel ist klar.
Man braucht letztlich eine Charakteristik, die auf den jeweiligen Fahrer passt, die leicht an örtliche Randbedingungen anzupassen ist und die robust ist. Robust bedeutet dabei, dass bei leichten Abweichungen der Einflussgrößen nicht plötzlich totaler Murks rauskommt, sondern etwas was zwar nicht perfekt, aber immernoch nahe dran ist.
Ich glaube 2013 und davor hatte RedBull z.B. keine sonderlich robuste Funktionsstruktur/Bedatung am Start, anders kann ich mir die oft hundsmiserablen Starts von Mark Webber echt nicht erklären, der kann ja schließlich auch verdammt gut fahren.

Der Begriff Startautomatik ist in meinen Augen sehr irreführend, da er nicht sauber abzugrenzen ist. Wenn man darunter versteht, dass bestimmte Sachen automatisch passieren, die der Fahrer nicht explizit anfordert, hat man das. Was man aber nicht hat ist ein vom Fahrer unabhängiger Start.
Der ganze Quatsch wird letztlich nur gemacht, um dem Fahrer das ganze zu erleichtern. Ich erinnre mich zB noch, was für einen Unterschied der Wechsel vom Leistungs-Kennfeld auf ein Mager-Kennfeld aufm Skidpad (liegende 8, Formula Student Wettbewerb) gemacht hat. Es war insgesamt ca. 10-20% weniger Leistung abrufbar, aber die Fahrer mussten nicht bei 6-10% Drosselklappenposition rumhampeln sondern waren bei 10-30%. Damit war die Steuerung des Motors deutlich robuster gegenüber kleinen Änderungen der Drosselklappensteuerung rund um dem Optimalwert und der Fahrer musste nicht die volle Konzentration auf den rechten Fuß setzen. Ein anderer Bereich war die Implementierung einer Schaltautomatik für die Acceleration (75m Beschleunigung, wieder Formula Student) gebracht hat. Damit musste der Fahrer mit einem mal überhaupt nicht mehr auf's Dashboard schauen und konnte sich vollständig auf Kupplung und Gaspedal konzentrieren. Zeitersparnis auf eine Fahrtzeit von round about 4 Sekunden war mindestens 0.1 Sekunden dabei, was ein sehr großer Schritt war.
Wie gesagt: Dem Fahrer das Leben leichter machen und ihm die Möglichkeit geben, sich auf weniger Sachen gleichzeitig konzentrieren zu müssen und damit diese wenigen Sachen besser absolvieren zu können.

Wir haben auch mal mit Gangabhängigen Kennfeldern gespielt und in den ersten beiden Gängen das Drehmoment reduziert sowie den Drehmomentaufbau nicht mehr rein auf alles was geht ausgelegt, sondern so, dass bei einem linearen Gasgeben ab Start das Drehmoment parallel zum absetzbaren Drehmoment steigt.
Das absetzbare Drehmoment ändert sich im Wesentlichen nur in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeuges. Jenachdem wie das Fahrwerk und die Aerodynamik ausgelegt sind, muss man dann damit den Drehmomentverlauf des Motors bei linear zunehmendem Gaspedal abstimmen. Solche Sachen sieht man auch üblicherweise in den Fahrpedalkennfeldern von Elektro-Autos.

Nochmal kurz das Thema Traktionskontrolle angesprochen:
Das ist ein klassischer Fall von Verwirrung durch nicht ganz saubere Übersetzung von Fachbegriffen aus dem Englischen. Dort heißt es traction control, wobei control ein Begriff der Regelungstechnik ist und zu deutsch in diesem Fall Regelung heißt. Deswegen heißt das ganze bei den meisten Herstellern aus Antriebsschlupfregelung (ASR), was der korrekten Übersetzung entspricht.
Die Traktionskontrolle ist also eine Regelung und schaut damit (siehe oben) auch auf die Werte, die sie selber beeinflusst, hier den Schlupf (berechnet aus Fahrzeuggeschwindigkeit und Raddrehzahl). Bei einer vernünftigen Traktionskontrolle kann der Fahrer am Gaspedal machen was er möchte, es wird höchsten das maximal in Vortrieb umsetzbare Moment vom Motor angefordert, auch wenn das nur 10% Gaspedalstellung entspricht.
Man kann übrigens eine relativ bescheidene Steuerung mit einem guten Regler oft in Ordnung bringen. Schöner ist es, wenn beides gut ist, aber das geht halt nicht immer.

Beitrag Do Jan 08, 2015 11:25 am

Beiträge: 37862
Wow danke! Echt sehr verständlich erklärt!

Beitrag So Jun 07, 2015 6:19 pm

Beiträge: 37862
Es wird ja derzeit diskutiert, dass die Starts 2017 schwieriger werden sollen. Wie könnte das aussehen?

Beitrag Mo Jun 08, 2015 8:55 pm
0ph 0ph

Beiträge: 1327
Die ganze Technik streichen und H-Schaltung mit echter Kupplung! :D

Beitrag Mi Aug 26, 2015 12:11 am

Beiträge: 179
MichaelZ hat geschrieben:
Es wird ja derzeit diskutiert, dass die Starts 2017 schwieriger werden sollen. Wie könnte das aussehen?

Wenn man davon ausgeht, dass keiner so bescheuert ist und eine Fuß-Kupplung wieder einführen möchte, wird es also definitiv bei ner Aktuierung am Lenkrad bleiben. Man kann z.B. von den aktuellen 2 auf ein einzelnes Pedal am Lenkrad runter. Wenn man dann noch vorschreibt, dass der Pedal-Weg linear den Ausrück-Weg der Kupplung vorgibt, hat man alles so weit eingeschränkt, dass man nicht mehr tricksen kann. Der Fahrer muss dann selber fühlen, wann die Kupplung kommt indem er bei getretener Bremse direkt vorm Start langsam kommen lässt und auf sein Popometer hört. Ist dann im Endeffekt auch das gleiche, wie mit ner Fußkupplung im normalen PKW. Fußkupplung macht halt in nem Monoposto mit den Abmaßen die man aktuell in der F1 hat wenig Sinn vom Package und hätte auch keinen Mehrwert für die Zuschauer, da es genau so leicht/schwer ist, das ganze über das Pedal am Lenkrad zu machen. Elektrisch wird es ohnehin sein (Aktuierung der Kupplung hydraulisch, aber nicht auf Fahrerseite). Das geht auch nicht sinnvoll anders, da die Federn von F1 Kupplungen extrem stark sein müssen, insbesondere mit den Turbomotoren und den verwendeten Materialien.
Letztlich wird es, genauso wie auch der Umstieg jetzt in Spa, nahezu keinen Unterschied machen. Das Gefühl für den Schleifpunkt bekommt man einfach mit Übung und die Empfindlichkeit auf Temperaturschwankungen oder Sachen wie eine neue Einführungsrunde kann man konstruktiv geringer gestalten als das aktuell der Fall ist. Ansonsten werden die Fahrer halt einfach am Anfang der Saison viele Tests mit Starts machen und sich einfach etwas umgewöhnen müssen.
Hier und da wird, so wie es bislang auch schon war, immer mal jemand schlecht starten und andere Leute richtig gut. Einziger Unterschied ist, dass man jetzt nicht mehr sagen kann, dass der Schleifpunkt falsch eingestellt war oder irgendwas nicht funktioniert hat, sondern der Fahrer muss es einfach auf seine Kappe nehmen. In meinen Augen reichlich verschwendete Entwicklungsarbeit um mit einer technologisch unterlegenen Lösung wieder genausogut starten zu können ohne dass es für den Zuschauer nennenswert etwas ändert. Aber gut, wenn das absolut gewünscht wird, kann man's ja machen, ändert nur wie gesagt nix. Das bisherige System gibt es ja auch erst seit ich meine 2009, vielleicht auch 2007. Ist auch irgendwie keinem aufgefallen, dass an der Kupplung was geändert wurde. Das Verbot von Launch-Control war da interessanter und macht auch wirklich ne Menge aus.

Beitrag Fr Aug 28, 2015 4:40 pm

Beiträge: 37862
Beim Großen Preis von Belgien galten für den Start verschärfte Bedingungen. Obwohl es im Vorderfeld einige Positionsverschiebungen gab, hat sich im Grunde aber nichts geändert. Die Technik bleibt dieselbe und sie regelt den Start weiterhin nahezu automatisch.

Sergio Pérez raste auf Rang zwei vor, Nico Rosberg dagegen verlor fünf Plätze – auf den ersten Blick scheint es, als hätten die veränderten Startbedingungen, die seit dem Belgien-GP gelten, durchaus zu Veränderungen geführt. Doch „Auto, Motor und Sport“ hat die genauen Zahlen und Positionswechsel analysiert und festgestellt: Statistisch gibt es keine Auffälligkeiten. Rosberg zum Beispiel verlor ja auch in Ungarn schon einige Positionen am Start. Inzwischen gelten sie als Schwachstelle schlechthin von Mercedes. Für den Singapur-GP will das Weltmeister-Team daher eine neue Kupplung im wahrsten Sinne des Wortes an den Start bringen.

Dass das Thema F1-Starts nur ein Sturm im Wasserglas war, haben Experten im Vornherein prophezeit. Aber das Thema passte manchen Medien eben gut um in der Sommerpause Diskussionsstoff zu bringen. Die Technik der Starts bleibt bekanntlich dieselbe, es haben sich nur zwei Regelungen geändert: Erstens darf die Kupplungseinstellung nach dem Rausfahren aus der Boxengasse rund 30 Minuten vor Rennstart nicht mehr verändert werden und zweitens dürfen dem Fahrer in der Einführungsrunde keine Instruktionen mehr gegeben werden. Letzte Regelung wurde laut „Auto, Motor und Sport“ im Übrigen nach kritischen Bedenken der Teams wieder überworfen.

Startautomatik seit 2004 verboten


F1-Starts funktionieren heute fast automatisch. Seit 2004 ist eine Startautomatik in der Formel-1 de facto verboten. Es darf also keine Programme mehr geben, die den optimalen Druckpunkt der Kupplung automatisch findet. Diese ist abhängig von gewissen Einflussfaktoren. Zum einen durch die Streckenbedingungen wie Asphalttemperatur oder Asphaltbeschaffenheit, aber auch durch die Reifen, welche Mischung zum Einsatz kommt, sowie welcher Reifendruck und welche Reifentemperatur vorliegen. Weil die Kupplungen aus Kohlefaser-Reibscheiben bestehen reagieren F1-Kupplungen auf kleine Veränderungen solcher Beschaffenheiten sehr sensibel.

Die umfassende Datenaufzeichnung an einem F1-Rennwagen erkennt natürlich sofort Schwankungen. Weil sich die Startprogramme nicht mehr automatisch auf solche Schwankungen einstellen dürfen, haben die Ingenieure den Fahrern bis zur Regeländerung vor dem Belgien-GP noch in der Einführungsrunde erklärt, welche Kupplungs- und Motoreneinstellungen sie wählen sollen. Nicht nur, um sich auf solche Schwankungen einzustellen, sondern weil eine wichtige Rahmenbedingung als weitere Variable noch dazu kommt, die man aber erst beim Start in die Einführungsrunde bekommt: Der Grip auf dem jeweiligen Startplatz, der ja unterschiedlich ist (je nachdem, wo die Ideallinie ist, gibt es ja eine gute und eine schlechte Seite – aber auch innerhalb einer jeden Seite gibt es Unterschiede). Nun müssen das die Fahrer selber fühlen.

Ist der Kupplungs-Druckpunkt nicht perfekt, dann gibt es entweder zu viel Drehmoment (durchdrehende Räder) oder zu wenig (Drehzahlen fallen in den Keller). Beides hat schlechtere Starts zur Folge. Weil die Starttechnik an sich aber selbst gleich bleibt, waren große Unterschiede am Start auch nicht zu erwarten.

Beitrag Di Apr 12, 2016 9:25 am

Beiträge: 37862
Die neuen Starts scheinen ganz gut zu funktionieren, da kommt durchaus Abwechslung rein. Aber ich bin mir sicher, dass sich das bald wieder ändern dürfte.

Beitrag Di Apr 12, 2016 5:30 pm
0ph 0ph

Beiträge: 1327
Gib den Jungs Kupplung und Gaspedal, die nicht elektronisch gesteuert werden und wir haben noch mehr Spaß und das Dauerhaft ;)

Beitrag Di Apr 12, 2016 7:12 pm

Beiträge: 7390
Genau! :D) :D)

Beitrag Mi Apr 13, 2016 2:11 pm

Beiträge: 1191
0ph hat geschrieben:
Gib den Jungs Kupplung und Gaspedal, die nicht elektronisch gesteuert werden und wir haben noch mehr Spaß und das Dauerhaft ;)

+1
Diskutiere niemals mit Idioten!
Erst ziehen sich dich auf ihr Niveau
und schlagen dich dann mit ihrer Erfahrung.

(c) by Mark Twain

Beitrag So Aug 28, 2016 1:13 pm

Beiträge: 4967
0ph hat geschrieben:
Gib den Jungs Kupplung und Gaspedal, die nicht elektronisch gesteuert werden und wir haben noch mehr Spaß und das Dauerhaft ;)

So isses ;)

Beitrag Di Sep 27, 2016 3:18 pm

Beiträge: 37862
Mercedes startet ja 2016 richtig mies. Kann mich eigentlich an keine vergleichbaren Fälle erinnern. Ihr? 2001 ist McLaren öfter mal stehen geblieben am Start, aber ansonsten?

Beitrag Di Sep 27, 2016 6:30 pm

Beiträge: 7390
2001 war aber wenn ich mich recht erinnere das Jahr der Probleme mit der LaunchControl - insofern different story...

Beitrag Mi Sep 28, 2016 4:42 pm

Beiträge: 37862
Webber kam ja immer mies weg.

Beitrag Sa Apr 22, 2017 6:01 pm

Beiträge: 37862
Tja, anders als vermutet sind die Starts 2017 doch kein Problem...

Beitrag Mo Jan 28, 2019 5:17 pm

Beiträge: 13
der kann ja schließlich auch verdammt gut fahren.


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