Formula 1: Motor ve Güç Üniteleri

Birçok kişi Formula 1 araçlarının hızlı ve güçlü olduğu konusunda hemfikir. Hatta bu birçok kişiye büyük makamlar da dahil olacaktır ki, birçok ülkede bu araçların trafiğe çıkması yasaktır, aksi takdirde cezai işlem uygulanmaktadır. Birçok sebebi bulunan bu yasağın arkasındaki etkenlerden biri ise, araçların sinyal veya plakalık bulundurmamasıdır.

Üstün mühendislik ürünü olan bu makinelerin, bu unvana kavuşmasında birçok etken elbette vardır. Bu etkenlerin başında motor üniteleri gelir. Formula 1 takımları motor tedarikçilerinden (Ferrari, Renault, Red Bull , Mercedes-AMG) gerekli motorları tedarik ettikten sonra; FIA’nın (Dünya Motor Sporları Konseyi) kurallarına göre düzenlenen motor ve araç piste çıkabilir. 2014 yılından itibaren süregelen motora yönelik bu kurallar ise şöyledir:

1600 cc hacme ve V6 silindir yapısına sahip olan motorlar kullanılmalı.
Motorlar 15000 devir yapmalı.
Ulaşabildikleri beygir gücü; minimum 750, maksimum 800 HP olmalı.
Motor, çelik ve genellikle halk arasında döküm olarak anılan dökme demir ile üretilmeli.
Motor ünitelerinin üretebileceği maksimum tork ile ilgili herhangi bir sınır bulunmuyor.
Araçlar tek kişilik ve tekerlekleri açıkta dizayn edilmeli.
Araçlar minimum 743 kilogram olmalı.
Yarı otomatik vites kullanılmalı.

FIA her sene bu kuralları revize ederek yarış pistini daha güvenli ve rekabetçi bir ortama çevirmek için zemin hazırlamaktadır. Her sene yayımlanan bu kurallar ufak veya büyük çaplı değişiklikleri beraberinde getirebilmektedir. Büyük çaplı en son değişiklik ise 2014 yılında yukardaki maddelerden olmuştur ve FIA 2025 yılında gelecek olan sürdürebilir yakıtların motora entegrasyonu gibi sebeplerden dolayı 2022 yılından itibaren motor gelişmelerini durdurmuştu. Sonraki beklenen büyük değişiklik ise 2026 yılında motor tedarikçileri olan Audi ve Porsche’nin pazara girmesi ile istedikleri değişiklikleri FIA’nın kabul etmesi ile getirilecektir. Bu değişiklikler tatbikî motorla sınırlı olmayıp aklınıza gelebilecek formüla1 ile ilgili her türlü değişikliği içinde barındırabilmektedir.

Formula 1 Bünyesindeki Motor ve Güç Ünitelerinin Genel Özellikleri

Formula 1 araçlarında pek çok güç ünitesi bulunmaktadır. Bunlar; benzinli motor ,turbo ve ERS (MGU-K ve MGU-H) gibi komplike sistemlerdir. Benzinli ve elektrikli bu motor üniteleri en fazla toplamda 1.000 beygir güç üretmektedirler ve 15.000 dervire ulaşabilmektedirler fakat kurallar doğrultusunda 12.000 deviri görebilmektedirler. Bu güçle bir Formula 1 aracı 0’dan 100’e 2.6 saniyede çıkabilmektedir. Son dönemlerde pistte ulaşılabilen maksimum hız ise 370km/s olmakla birlikte, şu ana kadar ulaşılabilen maksimum hız 400km/s olmuştur. FIA bu bütün sistemleri detaylı olarak devamlı olarak incelemektedir. Eğer bir parçada oluşan sıkıntı sonrasında değişim gerekirse yedek parça limiti vardır. Bu limitin sebebi ise yapılan harcama miktarını düşürmeyi amaçlamalarından kaynaklanmaktadır. Bu yedek parçalar 3 motor, 3 turbo, 3 MGU-H, 3 MGU-K, 2 enerji deposu, 2 kontrol elektroniği ve 8 egzoz sistemi ile sınırlıdır. Bu parçaların değiştirilme sınırının aşılması halinde -ki genelde aşılır- veya mevcut sistemdeki ufak değişikliklerin, FIA tarafındaki cezai yaptırımı ise 10 grid cezasıdır(sıralama turlarından sonra 10 sıra geri alınma).

Benzinli Motor

2014 yılıyla beraber, 2,4 litrelik v8 motorun yerini; hibrit güç üniteleriyle beslenen, 1,6 v6 turbo benzinli motor üniteleri almıştır. Bu değişiklik birçok tartışmayı da beraberinde getirmiştir. Sauber, Williams ve Ferrari adına yarışmış eski Formula 1 pilotu Felipe Massa; 2014 öncesi araçla sürüş yapıp deneyimledikten sonra 2 aracı karşılaştırdığı demeçte, Formula 1’in eski v8 motorlarının şu anki turbo hibrit güç ünitelerinin güç ve yeterli agresifliğe sahip olmadığını belirtmişti. Büyük bir çoğunlukta eski pilot Felipe Massa farklı görüşleri ile katılmaktadır. Hatta V8 in o gürültülü sesini sevmeyenlerin sayısı çok azdır. Tatbikî bu silindir hacmi ve sayısındaki değişimin birçok sebebi bulunmakta. Öncelikli sebebi, FIA’nın yenilenebilir hibrit enerjiye yönelmesiyle karbon salınımını azaltmayı amaçlamalarıdır. Böylelikle silindir sayısının azaltılmış ve yenilenemez yakıtların kullanımı sınırlandırılmıştır. Bununla birlikte araçların karbon salınımları da çok büyük oranda düşmüştür. Bir Formula 1 aracı, bir yarışta maksimim 110 litre yakıt tüketimi yapabilmektedir. Fakat eski v8’lerde bu miktar 330 litrelere kadar çıkabilmekteydi. Şu anki yakıtların içeriği, belirli bir güç arttırıcı bulmayan normal bir yakıta dayalıdır. Fakat %10 u gelişmiş ve sürdürülebilir etanol olmalıdır. Bu sürdürebilir yakıta adaptasyon sebebiyle motor gelişiminin durdurulduğunu konuşmuştuk.

Benzinli Motorların Çalışma Prensibi

Benzinli Formula 1 motor sınıfının prensibini anlamak için önce normal sıralı tip motorların prensibini anlamamız gerekmektedir. Öncelikle enerjinin asıl üretildiği yer, silindirlerin içinde yer alan pistonlardır. Pistonların gerekli gücü oluşturmasında 4 zaman aşaması vardır. Bunlar; emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz zamanlarıdır. İlk olarak emme sübopunun açılmasıyla birlikte benzin ve hava karışımı içeri dolar, sonrasında krank mili tarafından hareket ettirilen piston, alt ölü noktadan üst ölü noktaya doğru hareket ederek hava yakıt karışımını sıkıştırır. Giderek sıkışan hava yakıt karışımı, bujinin ateşlenmesiyle birlikte tutuşur ve böylelikle 3. Zaman olan yanma gerçekleşmiş olur. Son olarak egzoz süboplarının açılmasıyla yanan partiküller, yüksek enerjiyle dışarı gönderilmesi olayı egzoz zamanıdır. Bu tüm zamanları ayarlayan ise aracın bir nevi beyni olan ECU(elektronik kontrol ünitesi)’dur. Bu döngü kendini defalarca tekrarlamaktadır.

Şimdi ise anahtarı çevirmemizle beraber gelişen olayları sırayla anlatalım. İlk olarak anahtarı hareket ettirdiğinizde, marş motor ünitesi ile volan dişlisi arasındaki bağlantı tamamlanarak volan dişlisini hareket ettirir. Böylelikle volana bağlı olan krank mili dönü hareketini pistonlara vererek motor ünitesine ilk hareket verilmiş olur. Pistonların dönü hareketinden sonra, eğer araçta turbo var ise egzoz gazları turbodaki mili döndürerek basınçlı hava içeri gönderilip verimlilik ve performans artışı yaşanacaktır. Son olarak gücün tekere iletim aşamasında volana bağlı olan şanzımana iletilen güç, istenilen oranda ayarlanarak şaft ile diferansiyele iletilen dönü hareketini ikiye bölerek aksa iletir. Aks ise son olarak tekerleri döndürerek aracı hareket ettirir.

Formula 1 Benzinli Motor Sınıfı

Formula 1 benzinli motorlarını daha detaylı incelemek istersek, baştan motor tipiyle başlayabiliriz. Motor tipi olarak V tipi motor kullanılmıştır. V tipi motorlar pistonların V şeklinde konumlandırılmasıyla bu ismi almışlardır. V tipteki motorlar, sıralı tipteki normal motorlara göre daha fazla silindir sayısına ve iç hacmine sahip olmalarıyla birlikte daha güçlüdür diyebiliriz fakat ağırlık konusunda normal sıralı tip motorlar karşında daha dezavantajlıdır. Silindirler birbirlerine 90 derecelik açıyla yerleştirilmiştir. Silindirlerde ise 2 giriş ve 1 egzoz valfi bulunmaktadır ve pistonun içine gönderilen yakıtın miktarı saate 100kg’dır. Böylelikle verimlilik artmış ve üretilen güç miktarı sınırlandırılmış olmaktadır. Formula 1 takımları benzinli motoru garajda, pit yolunda ve gridde çalıştırılması için harici bir marş motoru kullanırlar. Pilotlar kontrollerini kaybettiklerinde ise motor ünitesinin stop etmesini önlemek için stop etme önleyici sistemler ile donatılmıştır. Son olarak sıralı normal araba motorlarından farkı turbo beslemesi bulunmasıdır.

ERS (Enerji Geri Dönüşüm Sistemi)

Kısaca güç ünitesinde yer alan, hem egzozdan hem frenlerden çıkan ısı enerjisini kullanıp dönüştürerek güç ünitesinin genel olarak verimliliğini ciddi ölçüde arttıran bir sistemdir. Motor sınıfına ek olarak yaklaşık 160 beygir güç üretmektedir. Böylelikle modern güç ünitesiyle birlikte %35 daha az yakıt kullanarak 2014 senesinden önceki 2,4 Litrelik V8 motor sınıflarının güç seviyesine ulaşılmaktadır. Fakat bu bilgiler motorun tanıtıldığı 2014 senesine ait olmakla birlikte, her sene bu motorlar FIA’nın kuralları çerçevesinde motor üreticileri ve markalar tarafından geliştirilmektedir. ERS’nin kontrolü, genel olarak pilot veya araç üstü bilgisayarların kontrolünde olup takımların mühendisleri bu üretilen elektrik gücünü farklı şekillerde kullanmak üzere, birçok motor modları geliştirmiştir. Aynı zamanda ERS yaklaşık 1000 volta yakın elektrik barındırabildiğinden tehlikeli olarak nitelendirebilmektedir.

ERS’nin içinde MGU-K, MGU-H ve enerji deposu bulunmaktadır.

MGU-K: K harfi ‘kinetik’ anlamına gelmektedir. 2014 önceki KERS’in güncellenmiş versiyonu olup frenlemede elde edilen enerjiyi elektriğe çevirmektedir. Bir başka görevi ise hızlanma esnasında devreye girerek enerji deposundan 160 beygirlik gücün devreye alınmasını sağlamaktadır. Ancak kalkışta, hiper kalkışları önlemek amacı ile kullanımı 100km/s’e çıkana kadar sınırlandırılmıştır.

MGU-H: H harfi ‘sıcaklık’ anlamına gelmektedir. Turboya bağlı olan enerji sistem parçası olup egzoz gazlarından çıkan ısı enerjisini elektrik enerjisine çevirir. Bir başka görevi ise turbonun hızını kontrol etmektedir. Turbonun gecikmesini engeller veya atık çıkışını yavaşlatır. Oluşturduğu elektrik gücü doğrudan tur başına 33 sn sınırı ve üzerinde, MGU-K’ye güç sağlamak üzerine kullanılabilmektedir. Yani takımlar MGU-H dan ne kadar enerji kazanabilirlerse o kadar fazla güç üretmiş olmaktadırlar.

Bu yazımda Formula 1 motor sınıflarını anlatmaya çalıştım umarım faydam dokunmuştur. Yazıyı yazarken yararlanırken kullandığım kaynakların linklerini aşağı kısımda paylaştım. Formula 1 hakkında daha fazla içerik için yazarlarımızdan olan Müge Çetin’in Formula 1’e Hoş Geldiniz! yazısına göz atabilirsiniz . Zamanınızı ayırıp okuduğunuz için teşekkür ederim farklı konu ve başlıklarda görüşmek üzere sağlıcakla kalın 🙂