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Formel 1
02.03.2013

Technikfeature: Die neuen F1-Motoren 2014 (Teil 1)

In der Saison 2013 befasst sich die Mannschaft von Rob White, stellvertretender Geschäftsführer und oberster Motorenentwickler bei Renault Sport F1 (RSF1) in Viry-Châtillon, längst nicht nur mit der Vorbereitung der bewährten Renault RS27-V8-Aggregate. Der Motor, mit dem Sebastian Vettel und Red Bull Racing dreimal in Folge die Weltmeistersachaft gewannen, geht nach dem Saisonfinale Ende November in Rente.

Deshalb konzentrieren sich die Ingenieure von RSF1 längst auf das (über)nächste große Ziel: Zur Saison 2014 verlangt das Technische Reglement der Formel 1 eine komplett neue Motorengeneration.

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1,6 Liter „kleine“ V6-Triebwerke mit Turboaufladung, Benzin-Direkteinspritzung und einer erheblich ausgeweiteten Energierückgewinnung lauten die Eckdaten. Renault hatte sich intensiv für dieses „Downsizing“ der Renntriebwerke und die Energie-Rekuperation eingesetzt. Denn auf diese Weise wird der Motorsport umweltfreundlicher und gibt verstärkt technische Impulse für die Serienfertigung. Grundsätzlich beschreitet der Grand Prix-Sport damit jenen Weg, den innovative Hersteller wie Renault auch bei ihren Serienmotoren verfolgen. Weniger Hubraum und weniger Zylinder führen zu weniger innerer Reibung und weniger beweglichen Teilen – sprich: Der Motor läuft leichter.

Gleichzeitig verhelfen Turboaufladung und andere technische Schmankerl den „downgesizten“ Triebwerken zu Leistungen, die manch größere Motoren übertreffen. Der hocheffiziente Energy TCe 115 oder der neue Dreizylinder-Benziner TCe 90erzielen eine spezifische Leistung von 100 PS pro Liter bei äußerst geringem Kraftstoffbedarf.

Zurück zur Formel 1: Schon die bisherigen 2,4-Liter-V8-Triebwerke arbeiteten gemessen an Verbrauch und Leistung extrem effizient. Für 2014 begrenzt die FIA offiziell den maximalen Kraftstoff-Durchfluss – der sparsame Umgang mit dem Benzin wird eben auch im Rennsport immer wichtiger. Damit die Entwicklungskosten für die neuen, hocheffizienten Motoren in einem vernünftigen Rahmen bleiben, hat der Automobil-Weltverband ein paar „Leitplanken“ abgesteckt: Mindestgewicht, Zylinderwinkel, Bohrung-Hub-Verhältnis und die Zahl der Ventile sind vorgegeben. „Gleichzeitig bleiben Zehntausende andere Freiheiten für unsere Konstrukteure“, betont Rob White jedoch. „Obwohl die Verwendung des besonders leichten Magnesiums wieder erlaubt ist, dürften auch 2014 der Motorblock und der Zylinderkopf aus Aluminium bestehen“, deutet White vorsichtig an.

Ein zentraler Parameter für Rennmotoren ist die Maximaldrehzahl. Die „alten“ V8 drehten bis 20.000 Touren und wurden dann auf 18.000 limitiert. Den neuen V6-Turbos werden offiziell noch maximal 15.000 Umdrehungen pro Minute zugestanden. „Damit sprechen wir immer noch von extrem hochdrehenden Motoren“, unterstreicht Rob White. „Aber in Wirklichkeit werden wir dieses Limit nicht einmal ausreizen. Effizienz bedeutet auch bei Rennmotoren, maximale Leistung bei möglichst geringen Drehzahlen zu erzielen. Denn wenn sich die Kolben langsamer bewegen, sind die Reibungsverluste geringer. In Anbetracht der maximalen Benzindurchfluss-Menge von 100 Kilogramm pro Stunde erwarte ich Höchstdrehzahlen um die 12.000 Umdrehungen.“

Eine der wichtigsten konstruktiven Änderungen betrifft den Weg dieses Benzins in die Brennräume. Rob White erklärt: „Direkteinspritzung war bisher zwar nicht verboten, wegen des limitierten Benzindrucks aber nicht sinnvoll. Wenn wir diese Technologie jetzt für unseren neuen Formel 1-Motor nutzen, profitieren wir von den Erfahrungen, die Renault mit den TCe-Serientriebwerken gemacht hat. Allerdings läuft unser Motor rund 70 Prozent der Zeit auf Vollgas, ein Straßenauto so gut wie nie. Und bei uns kommt es gerade auf den Kraftstoffverbrauch und die Leistungsentwicklung bei voll geöffneten Drosselklappen an. Wir dürfen zum Beispiel kein Benzin ,verschwenden‘, um die Brennräume bei Vollgas zu kühlen, wie es in einem Serienmotor gemacht wird. So ähnlich die Technologie im Prinzip ist, so sehr wird sich die Ausführung zwischen Serie und Rennsport in vielen Details unterscheiden.“

Im zweiten Teil der Technikserie zum neuen 1,6-Liter-Turbo von Renault berichten wir über Rob Whites Überlegungen rund um die Integration des Turboladers. Im dritten Teil geht es dann um die neue Form der Energierückgewinnung in der 2014er-Motorengeneration von Renault Sport F1.
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