De hybride krachtbronnen van de F1 zijn de technologisch meest geavanceerde motoren ter wereld, met verbazingwekkende niveaus van efficiëntie en vermogen.
De huidige motorvoorschriften van de Formule 1 schrijven voor dat elk team moet worden aangedreven door een viertakt 1,6-liter V6-motor, die een turbocompressor en hybride elektrische accessoires omvat, en een maximaal toegestaan toerental van 15.000 heeft.
De technische details van deze motoren zijn streng voorgeschreven, zoals vastgelegd in het huidige Technisch Reglement.
De huidige motorformule werd geïntroduceerd voor het seizoen 2014, met de snelheid waarmee de fabrikanten sindsdien een ongelooflijke efficiëntie en opmerkelijk vermogen hebben bereikt.
De huidige regels blijven van kracht tot in ieder geval het seizoen 2025, en er zijn momenteel besprekingen gaande om te beslissen over de volgende generatie regels die voor 2026 zullen worden uitgerold.
Wie maakt de huidige F1-motoren?
Er zijn momenteel vier fabrikanten van gehomologeerde krachtbronnen voor gebruik in de Formule 1.
- Mercedes: gevestigd in Brackley en geproduceerd door Mercedes High-Performance Powertrains, worden deze motoren gebruikt door het Mercedes-fabrieksteam en de klantenteams McLaren, Williams en Aston Martin.
- Ferrari: Het fabrieksteam is gemaakt vanuit de basis van Ferrari in Maranello en is slechts een van de drie teams die deze motoren gebruiken. Naast hen zijn klanten Alfa Romeo en Haas.
- Honda: Hoewel de motoren van de Japanse fabrikant officieel uit de Formule 1 zijn teruggetrokken als fabrieksinspanning, worden ze nog steeds vervaardigd vanuit hun basis in Sakura en verscheept naar Red Bull en AlphaTauri voor gebruik in het seizoen 2022. De nieuwe motorenafdeling van Red Bull, onder de naam Red Bull Powertrains, zal uiteindelijk de productie van hun eigen motoren overnemen.
- Renault: Gevestigd in Viry-Chatillon, wordt de huidige Renault-krachtbron alleen gebruikt door de fabriek Alpine (eigendom van Groupe Renault) outfit.
Hoe krachtig zijn de 2022-motoren van F1?
De 2022-motoren van F1 produceren meer dan 1000 pk, waarbij alle fabrikanten vergelijkbare cijfers behalen. Exacte cijfers worden niet aangeboden door de fabrikanten, wat betekent dat het berekenen van de krachtigste te danken is aan goed opgeleide giswerk, in plaats van enige meetbare openbare maatstaf.
Ondanks dit ongelooflijke vermogen verbruiken de krachtbronnen slechts ongeveer 130 liter brandstof voor een Grand Prix-afstand van 300 kilometer.
Het vermogen betekent dat F1-auto’s in ongeveer 2,6 seconden van 0-100 kilometer per uur accelereren en snelheden bereiken van ongeveer 380 km/u in de configuraties met de laagste downforce die de teams tijdens het seizoen zullen gebruiken – de topsnelheid zou veel hoger kunnen zijn als de downforce wordt verder verminderd, hoewel dit gevaarlijk zou zijn voor gebruik buiten zeer nauwkeurige omstandigheden.
De ongelooflijke hybride motoren van F1
Met de oude V8-motoren met normale aanzuiging die aan het einde van het seizoen 2013 werden afgedankt, resulteerde het hybride tijdperk in een geheel nieuwe benadering van de manier waarop F1-auto’s worden aangedreven.
Niet langer slechts een ‘ICE’ (Internal Combustion Engine), de ‘power units’ van de F1 bestaan uit verschillende componenten die de ICE in hun hart hebben.
- Internal Combustion Engine (ICE): De ICE verwijst naar de 1,6-liter V6 die op eigen kracht zo’n 700 pk ontwikkelt.
- Turbocompressor (TC): De turbocompressor is bevestigd aan de ICE en beschikt over dezelfde technologie die te vinden is op elke auto met turbocompressor. De turbo verhoogt de dichtheid van de lucht die de motoren binnenkrijgen, waardoor het vermogen toeneemt. De turbo wordt aangedreven door een turbine uit de uitlaat, waardoor meer vermogen wordt gehaald uit de warmte-energie van de motor.
Deze mechanische onderdelen worden vakkundig ondersteund door het ERS (Energy Recovery System), dat het hybride gedeelte van de aandrijfeenheid vormt.
De ERS werkt om energie te benutten die door de auto wordt geproduceerd tijdens het rijden op het circuit, slaat die energie op en kan die energie vervolgens opnieuw inzetten als onderdeel van de output van de krachtbron. De ERS alleen al is goed voor ongeveer 160 pk en is bruikbaar voor 33 seconden van een ronde.
De belangrijkste componenten voor het oogsten van energie op de ERS zijn de MGU-H en MGU-K, waarbij de opgevangen energie wordt verzonden voor opslag in de Energy Store.
- Energy Store (ES): In termen van de leek is dit de batterij van de auto, zij het iets ingewikkelder dan een batterij die je in een gewone auto zou vinden. Alle energie die door de ERS wordt gegenereerd, wordt naar deze batterij gestuurd voor opslag, totdat deze nodig is voor herplaatsing. De accu’s kunnen tot 4 megajoule energie per ronde opslaan, waarbij deze hoeveelheid tevens de hoeveelheid is die tijdens een ronde mag worden ingezet.
- MGU-H (Motor Generator Unit-Heat): Deze wordt aangedreven door uitlaatgassen. Met energie, in de vorm van warmte, die via het uitlaatsysteem wordt afgevoerd, vangt de MGU-H die energie op om deze om te zetten in elektrische stroom. Terwijl het toerental van de motor en de turbo omhoog gaat terwijl een bestuurder accelereert, vangt de MGU-H de energie op en stuurt de opgewekte elektriciteit naar de ES.
- MGU-K (Motor Generator Unit-Kinetic): Dit is een elektrische generator en motor die is aangesloten op de ICE. Door energie op te vangen tijdens het remmen, inclusief de warmte van de remmen, wordt deze energie opnieuw ingezet als vermogen tijdens het accelereren.
- Control Electronics (CE): Dit onderdeel is de besturende ‘computer’ van de ERS, die ervoor zorgt dat alle systemen correct met elkaar communiceren om te communiceren met de mechanische componenten van de voedingseenheid.
Elk van deze componenten is van cruciaal belang voor de absolute prestaties van een auto. Een storing in de ERS betekent niet noodzakelijk dat een auto niet meer kan rijden, maar het resulterende vermogensverlies kan leiden tot trapsgewijze autoproblemen, langzamere rondetijden, een hoger brandstofverbruik en, in alle opzichten, betekent dat de auto waarschijnlijk gepensioneerd zijn.
Een beroemd voorbeeld van een coureur die ERS-problemen overwint, was de beruchte overwinning van Daniel Ricciardo in Monaco in 2018, waar hij, ondanks een mislukte MGU-K, zijn strompelde Red Bull-huis vooraan kon masseren.
F1 heeft strikte regels voor het gebruik van onderdelen van de power unit
F1-fabrikanten kunnen niet zomaar nieuwe componenten naar hun auto’s gooien zoals ze willen, waarbij elk onderdeel naar verwachting een bepaalde tijd meegaat.
Dit zijn de deeltoeslagen voor 2022.
- ICE: Elke bestuurder mag drie verbrandingsmotoren gebruiken.
- TC: Elke bestuurder mag drie turboladers gebruiken.
- ES: Elke bestuurder mag twee energieopslagplaatsen hebben.
- MGU-H: Elke bestuurder mag drie Motor Generator Units-Heat.
- MGU-K: Elke bestuurder mag drie Motor Generator Units-Kinetic.
- CE: Elke bestuurder mag twee Control Electronics gebruiken.
Mocht een coureur halverwege het seizoen van team wisselen, dan erven ze de verbruikscijfers van de power unit voor de auto waarin ze klimmen. Dus als Lewis Hamilton en Charles Leclerc bijvoorbeeld op enig moment van stoel zouden wisselen, zou Hamilton overschakelen naar de cijfers van Leclerc, terwijl Leclerc zou overschakelen naar de cijfers van Hamilton.
Als er op enig moment tijdens het seizoen een nieuwe coureur wordt geïntroduceerd, erven ze de onderdelen van de aandrijfeenheid van de auto waarin ze instappen. Als Colton Herta bijvoorbeeld op enig moment in de McLaren van Daniel Ricciardo zou klimmen, zou hij onderworpen zijn aan de gebruikscijfers van Ricciardo.
Deze componenten van de power unit kunnen worden verwisseld en uitgewisseld zoveel als een team nodig heeft om hun auto draaiende te houden, maar de introductie van nieuwe componenten van buiten de toegestane hoeveelheid resulteert in een gridstraf.
De eerste keer dat een nieuw onderdeel buiten de toegestane hoeveelheid wordt gebruikt, krijgt die coureur een gridstraf van 10 plaatsen. Ze krijgen echter slechts een gridstraf van vijf plaatsen voor elke volgende introductie van datzelfde onderdeel.
Het is niet mogelijk voor een team om onderdelen op voorraad te houden door meerdere van hetzelfde onderdeel te introduceren tijdens een enkel Grand Prix-weekend, en toch maar één straf uit te zitten. Om deze mogelijke maas in de wet te dichten: als een team bijvoorbeeld drie niet-toegestane MGU-K’s in één weekend introduceert, mag alleen de laatst geïntroduceerde MGU-K zonder straf worden gebruikt bij een toekomstige Grand Prix.
F1’s motorbevriezing voor 2022 uitgelegd
De regelgeving voor de motoren is voor 2022 aangepast om de introductie van een duurzamere E10-brandstof mogelijk te maken, die naast de fossiele brandstof 90% uit 10% duurzame ethanol bestaat.
Een belangrijke verandering voor 2022 is echter de introductie van een ‘motorstop’. De fabrikanten moesten aan het begin van dit seizoen een definitief ontwerp van hun krachtbronnen indienen, zonder verdere prestatiegerelateerde ontwikkeling.
Fabrikanten mogen nog steeds wijzigingen aanbrengen om betrouwbaarheids- of veiligheidsupdates mogelijk te maken, maar hiervoor geldt een strikt proces. Het rulebook is aangescherpt om ervoor te zorgen dat fabrikanten niet de weg kunnen bewandelen door simpelweg te doen alsof ze onbetrouwbaar zijn om wijzigingen door te voeren.
Als een fabrikant wijzigingen wil aanbrengen in de architectuur van zijn motor, kan hij een verzoek indienen bij de technische afdeling van de FIA om uit te leggen waarom hij dit verzoek doet. Bewijs van onderzoek naar het probleem, evenals proof of concept is vereist, waarbij de FIA dit verzoek en deze documentatie vervolgens aan de andere fabrikanten overhandigt.
Als de andere fabrikanten het erover eens zijn dat het verzoek gerechtvaardigd is en het concept voor de wijziging als logisch wordt bewezen, wordt toestemming verleend. De toegestane wijzigingen zijn echter nog vrij klein.
.