(News.oto-hui.com) – Đua xe F1, công thức 1 hay thể thức 1 có thể coi là giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh khi tất cả những công nghệ tinh túy nhất của ngành ô tô thế giới đều được gói gọn trên một chiếc xe đua F1. Vậy thì chiếc xe này có gì đặc biệt, hãy cùng tìm hiểu thông qua bài viết này nhé (Tiếp tục phần 3).
Xem thêm:
– Tất tần tật về xe đua F1: Giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh (Phần 1)
– Tất tần tật về xe đua F1: Giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh (Phần 2)
– Tất tần tật về xe đua F1: Giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh (Phần 4)
7. Động cơ của xe đua F1:
Động cơ luôn là bộ phận có giá trị lớn nhất trên một chiếc xe ô tô và xe đua F1 cũng không ngoại lệ. Khối động cơ trên một chiếc xe đua F1 có giá trị dao động trong khoảng từ 7,7 đến 10 triệu USD (khoảng 180 đến 230 tỉ VNĐ). Với việc chi ra một số tiền lớn như vậy thì cũng không quá khó hiểu khi những khối động cơ này sỡ hữu một sức mạnh đáng kinh ngạc. Công suất mà chúng tạo ra có thể dao động trong khoảng từ 875 đến 1160 mã lực, gấp 5 đến 6 lần so với động cơ trên các mẫu xe thương mại ngoài thị trường.
Động cơ của xe đua F1 ở những mùa giải từ năm 2013 trở về trước là loại động cơ V8 2.4L. Bắt đầu từ mùa giải năm 2014 trở đi đã được đổi bằng loại động cơ V6 1.6L tăng áp. Ngoài ra động cơ đốt trong ra thì xe đua F1 còn được trang bị thêm một động cơ điện giúp tăng thêm công suất cho chiếc xe.
Khối động cơ được đặt ở phần khung cố định động cơ. Các bộ phận liên quan như hệ thống khí nạp và làm mát khí nạp được bố trí xung quanh động cơ và thân xe. Phần ống xả được kéo dài về đuôi xe, khí thải khi được đưa ra ngoài sẽ hòa vào các xoáy lốc không khí phía sau của xe.
Như vừa trình bày ở trên, động cơ của xe đua F1 hiện nay là loại động cơ V6 1.6L tăng áp. Kích thước động cơ nhỏ hơn so với loại động cơ V8 2.4L giúp cho chiếc xe có nhiều không gian hơn để lắp đặt các hệ thống khác nhưng vẫn đảm bảo được mức công suất cao. Piston của động cơ có chiều cao ngắn hơn và đỉnh piston phẳng hơn so với các loại piston thông thường. Thiết kế này giúp cho piston phù hợp với tốc độ vòng quay rất lớn của động cơ.
Khí thải đi ra từ các xylanh được đưa đến bộ phận tuabin và làm quay cánh quạt tuabin. Momen sinh ra được đưa đến máy nén bằng một trục quay giúp cho máy nén hoạt động.
Đường ống dẫn khí nạp được đặt trên đầu của người lái. Đây là vị trí cao nhất của chiếc xe và ngay sau người lái nên sẽ lấy được luồng không khí sạch ở bên ngoài môi trường để đưa vào động cơ, tránh hút phải các luồng không khí nhiều cặn bẩn ở hai bên hông xe. Không khí đi vào thông qua bộ lọc sẽ đến bộ phận máy nén.
Tại đây không khí được nén với áp suất cao hơn để đưa được nhiều không khí hơn vào xylanh. Tuy nhiên, khi rời khỏi máy nén, nhiệt độ của luồng khí nạp sẽ bị tăng lên và điều này làm cho mật độ không khí của luồng khí nạp bị giảm xuống. Chính vì thế nên khí nạp sau khi được nén sẽ đi qua một bộ làm mát trước khi đến với xylanh của động cơ.
Bộ làm mát khí nạp là các tấm tản nhiệt bằng gió (có kết cấu giống như bộ phận két nước trong hệ thống làm mát) được đặt ở hai bên hông của xe. Khi xe di chuyển với tốc độ cao, không khí đi vào hai bên hông xe và đi qua các tấm tản nhiệt này giúp làm giảm nhiệt độ dòng khí nạp của động cơ.
Sau khi được làm mát, dòng khí nạp sẽ đi đến một buồng chứa có vai trò làm cân bằng áp suất của dòng khí. Vì dòng không khí áp suất cao có thể sinh ra lực quán tính nên nếu đưa trực tiếp dòng khí nạp này đến các xylanh luôn thì sẽ xảy ra hiện tượng lượng không khí đi vào giữa các xylanh không đều với nhau.
Để khắc phục vấn đề này, các đường ống dẫn khí nạp riêng biệt đến từng xylanh gọi là kèn nạp được sinh ra. Các kèn nạp này được đặt ở vùng có áp suất không khí ổn định nhất trong buồng chứa, độ dài của các kèn nạp cũng được tính toán dài ngắn khác nhau tùy vào vị trí của xylanh tương ứng. Điều này giúp cho lượng khí nạp được đưa vào trong xylanh sẽ đồng đều với nhau hơn.
8. Hệ thống phục hồi năng lượng:
Một bộ phận thu hồi nhiệt năng công nghệ cao gọi là MGU-H (Motor Generator Unit Heat) được đặt ở trên trục quay turbo có vai trò giống như một máy phát điện. Lượng nhiệt dư thừa đến từ tuabin sẽ được hấp thụ và chuyển hóa thành điện năng để sạc lại cho pin năng lượng ở trên xe.
Ngoài MGU-H còn có một bộ phận phục hồi năng lượng khác đó là MGU-K (Motor Gererator Unit Kinetic). MGU-K là một mô tơ được kết nối dẫn động với trục khuỷu của động cơ đốt trong. Nó vừa có vai trò giúp tăng công suất cho động cơ, vừa có vai trò cung cấp điện năng để sạc nguồn pin ở trên xe.
Khi người lái cần tăng công suất của động cơ, MGU-K lúc này đóng vai trò là một mô tơ điện sử dụng năng lượng từ nguồn pin để tạo ra momen phối hợp với động cơ đốt trong để tăng công suất chung của xe.
Ngược lại, khi người lái đạp phanh và công suất của xe được giảm xuống. MUG-K lại đóng vai trò giống như một máy phát điện tiêu tốn công sinh ra của động cơ đốt trong để tạo ra điện năng sạc lại nguồn pin trên xe. Một bộ mạch điện tử phức tạp sẽ điều khiển sự thay đổi vai trò của MGU-K một cách nhanh chóng tùy theo các chế độ hoạt động của xe.
Xem chi tiết: Hệ thống hồi phục năng lượng Kinetic trên xe đua F1
9. Hệ thống làm mát xe đua F1:
Hệ thống làm mát của xe đua F1 gồm có hai két làm mát được đặt ở hai bên hông xe và một két làm mát nhỏ hơn được đặt ở cuối đường ống khí nạp. Mỗi két đều có vai trò giúp tản nhiệt từng hệ thống và các bộ phận khác nhau ở trên xe.
Hai két làm mát đặt ở hông xe đảm nhiệm vai trò tản nhiệt cho động cơ, dầu bôi trơn và nguồn pin của xe. Két được chia thành ba phần tương ứng với các chi tiết cần được làm mát đã nêu trên. Động cơ của xe có kích thước lớn và là bộ phận sinh nhiệt chính nên diện tích vùng làm mát trên két sẽ lớn hơn so với các vùng còn lại.
Hệ thống làm mát trên xe đua F1 là hệ thống làm mát cưỡng bức và có nguyên lí hoạt động hoàn toàn giống với các dòng xe thương mại thông thường. Dòng không khí khi đi qua két sẽ làm giảm nhiệt độ của dung dịch làm mát có trong két và được đưa trở lại để làm mát động cơ.
Phần két nhỏ hơn đặt ở cuối đường ống nạp có vai trò làm mát dầu thủy lực, dầu hộp số và hệ thống phục hồi năng lượng MGU-H.
10. Hộp số xe đua F1:
Hộp số của xe đua F1 thông thường là hộp số 8 cấp (7 số tiến và 1 số lùi) được đặt nằm trong khung vỏ chứa hộp số ở phía sau xe. Giữa visai và bán trục được kết nối với nhau bằng một loại khớp đặc biệt giúp cho bán trục có thể nghiêng một góc so với trục quay của bánh răng bán trục trong visai.
Hộp số và bộ phận ly hợp được điều khiển bằng điện thông qua các lẫy gạt có trên vô lăng của xe. Điều này giúp cho khoang người lái tiết kiệm được thêm không gian và giảm bớt thao tác cho các tay đua khi không phải rời tay khỏi vô lăng để điều khiển hộp số, giúp các tay đua tập trung hơn.
11. Lốp xe đua F1:
Lốp xe là phần duy nhất của chiếc xe đua F1 tiếp xúc trực tiếp với mặt đường trong suốt chặng đua. Nó phải chịu ảnh hưởng từ các lực tác động rất lớn và nhiệt độ cao. Khi xe đạt tốc độ cao nhất, nhiệt độ lốp xe ở điểm tiếp xúc với mặt đường có thể lên tới 125ºC. Vì vậy, một chiếc lốp xe bình thường có thể chạy được hàng ngàn kilomet nhưng một chiếc lốp xe đua chỉ chạy được khoảng 100km.
Hoạt động của lốp xe chịu ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ và áp suất bên trong. Để có thể loại bỏ hoàn toàn sự ảnh hưởng này, lốp của xe đua F1 được bơm bằng không khí khô có độ ẩm bằng 0%. Thậm chí, để có thể tính toán chính xác sự thay đổi áp suất khi nhiệt độ thay đổi, nhiều đội đua còn dùng khí trơ nitơ bơm vào lốp xe.
Trong quá trình diễn ra chặng đua, lốp xe sẽ nóng dần lên do lực ma sát rồi ổn định ở một nhiệt độ nào đó, thường là khoảng 70-80ºC. Do vậy lốp xe đua F1 được thiết kế để hoạt động tối ưu ở nhiệt độ cao. Các đội đua thường dùng một loại chăn điện đặc biệt để hâm nóng cả 4 lốp xe trong khoảng 2 đến 3 tiếng đồng hồ trước giờ đua để đảm bảo chúng hoạt động tốt ngay ở những vòng đua đầu tiên.
Thông thường, lốp xe F1 có 3 loại chính dựa theo thời tiết: lốp khô (dry), lốp trung gian (intermediate), và lốp mưa (wet) được dùng khi trời không mưa, trời mưa nhẹ, và khi trời mưa to.
Kể từ năm 2011, Pirelli là nhà cung cấp lốp xe độc quyền cho toàn bộ các đội đua F1. Một bộ gồm 4 lốp xe sẽ tiêu tốn khoảng 3.000 USD, chúng được chế tạo hoàn toàn bằng hệ thống robot module tích hợp (MIRS) để đảm bảo độ chính xác cao nhất. Sau đó là một quá trình thử nghiệm với quãng đường 100.000km trải dài trên khắp thế giới để mô phỏng điều kiện mặt đường và nhiệt độ thực tế mà những chiếc F1 sẽ trải qua tại các chặng đua.
Lốp xe đua F1 được cấu tạo từ 3 thành phần chính là tanh lốp, thành lốp và bề mặt tiếp xúc.
- Tanh lốp (The Bead): Đây là phần dày nhất và kém linh hoạt nhất. Nó tiếp xúc với vành bánh xe và sử dụng các dây thép nhúng vào cao su để bám vào vành bánh xe. Ngoài ra, còn có các đường gờ được đúc vào cao su để giúp bám chặt bánh xe trong các tình huống ma sát cao, đảm bảo rằng lốp không bị trượt và văng ra khỏi xe.
- Thành lốp (The Sidewall): là cầu nối giữa mặt lốp và hạt, cũng như là mặt bên của lốp hơi, giữa viền lốp và mép trên cùng của ta-lông. Đây là phần mỏng hơn nhiều được làm hoàn toàn bằng cao su. Nó được chế tạo để uốn dẻo dưới tải trọng cao.
- Bề mặt tiếp xúc (The Contact Patch): Đây là phần ngoài cùng tiếp xúc với đường. Nó cần phải đủ cứng để xử lý các tác động nhưng không cứng đến mức không thể uốn dẻo chút nào. Nó có chứa các dải thép mỏng trong suốt.
Sau mỗi chặng đua, Pirelli sẽ thu thập tất cả các lốp xe đã qua sử dụng để phân tích các hợp chất và cũng như thu thập dữ liệu có giá trị sau khi lốp bị biến dạng. Tiếp đó, chúng được đưa đến trung tâm hậu cần Pirelli ở Didcot, Anh, rồi được nghiền nhỏ và gửi đến các công ty xi măng, nơi chúng được đốt thành nhiên liệu trong các lò hơi.
Hầu hết các lốp xe đã qua sử dụng của xe đua F1 đều được đốt. Tuy nhiên, có một số công ty đã dùng nó như vật liệu cách điện cho các mạch điện. Hoặc nó có thể dùng làm vật liệu để xây dựng cầu đường và các ứng dụng công nghiệp khác.
Một số bài viết liên quan:
- Tìm hiểu về đội ngũ kỹ thuật Pit Stop – Đua xe công thức F1
- Hệ thống hồi phục năng lượng Kinetic trên xe đua F1
- Tại sao phanh xe đua F1 đắt gấp 100 lần với phanh thông thường?
- Động cơ tăng áp Mercedes-AMG mới có thể tận dụng nhiệt khí thải như trên xe đua F1
- Tại sao phanh xe đua F1 đắt gấp 100 lần với phanh thông thường?
- Lực Downforce là gì và tầm quan trọng của nó trong xe đua F1?
