Formula 1'de Kullanılan Motorların Özellikleri

Kaynak

Modern otomobillerde karşımıza çıkan motor teknolojilerinin birçoğunun kaynağı, Formula 1 ve WRC gibi rekabetçi arenalar. Markalar buralarda elde ettikleri deneyimi, otomobil modellerine yansıtıyor. Bu nedenle otomobil sporları denildiğinde akla gelen ilk organizasyonlardan biri olan Formula 1’de kullanılan motor çeşitlerini ve özelliklerini sizin için inceledik. Böylece belki de gelecekte sahip olacağınız araçların teknolojilerini şimdiden tanımış olacaksınız.

Formula 1 Motorlarına Yakından Bakış

Kaynak

1947’den bu yana yarışseverlerin ilgiyle takip ettiği Formula 1’de, araçların belirlenen bir standartta olmasına dikkat ediliyor. Zaten bir yarışı izlerken fark edebileceğiniz gibi otomobillerde neredeyse hiçbir büyük fark göze çarpmıyor.

Otomobillerin motorları için de benzer bir durum söz konusu. Yani neredeyse motorların tamamı birbiriyle aynı. Şampiyon olacak olan takımı ve pilotu, sürüş başarısı dışında küçük teknik farklar belirliyor.

Kaynak

Formula 1’in organizatörü olan FIA, F1 Komisyonu ile çeşitli kurallar belirliyor ve bu kurallara uygun olarak tedarikçiler ve/veya markalar motorlarını geliştiriyor. Temel olarak 2021 yılında geçerli olan kurallara göre Formula 1’de kullanılan motorların; 1.6L hacme, 4 zamanlı çevrime ve maksimum 15.000 rpm devre sahip olması gerekiyor. Buna ek olarak motorlar, yüksek oktanlı kurşunsuz benzinle çalışmalı. Yakıt içerisinde yer alacak alkol miktarı ise %5,75’i aşmamalı ve biyolojik kaynaklı olmalı.

Formula 1 Komisyonu, zaman zaman motorlarla ilgili köklü değişiklikler veya revizyonlar uygulayabiliyor. Köklü değişikliklerle otomobillerin hacminden silindir sayısına kadar çok sayıda değişiklik yapılabiliyor. Revizyonlar ise daha çok ufak eklemeler veya iptalleri kapsıyor.
Genel olarak Formula 1’in motorlar için belirlediği kurallara ve 2021’de kullanılan motora değindiğimize göre 2021 için Formula 1 Komisyonu tarafından motor için belirlenen kuralların detaylarına geçebiliriz.

Formula 1 Motorları İçin Belirlenen Kurallar

Kaynak

2021 yılı için geçerli olan ve 2014 yılından bu yana köklü bir değişikliğe uğramayan motor kurallarının bazıları şöyle:

• Motor, dört zamanlı veya başka bir deyişle dört fazlı çevrime sahip olmalı. Günümüzde birçok otomobilde de kullanılan çevrim, aslında içten yanmalı motor sisteminin çalışma prensibini ifade ediyor. Dört zamanlı motorların çevrimi sırasıyla şu şekilde gerçekleşiyor:

1. Yakıt ve hava karışımı, pistonun hareketiyle yanma odasına alınıyor.
2. Pistonun hareket etmesiyle yakıt ve hava karışımı sıkıştırılıp basınç artırılıyor.
3. Sıkıştırılan yakıt ve hava karışımının yüksek basınçlı bir ortamda kıvılcım ile tutuşması sağlanıyor.
4. Tutuşma sayesinde piston hareket edip hem krank milini döndürüyor hem de egzoz valfini açıyor. Böylece atık gazların motordan çıkması ve krank mili vasıtasıyla aracın hareket etmesi sağlanıyor.

Yani pistonun bir tam çevrimi 4 evreden meydana gelmiş oluyor. Oldukça
karmaşık görünen bu süreç, neredeyse saniyede onlarca defa tekrarlanıyor ve aracın
yüksek süratlere kolayca ulaşması sağlanıyor.

• Motor hacmi 1.6 litreyi (1.600 cc’yi) geçmemelidir. Motor hacmi, aracın silindirlerinin içerisinde yer alan pistonların hareket ederek ulaşabilecekleri en dip nokta ile en tepe nokta arasında kalan toplam hacmi ifade ediyor. Yani motorun toplam hacmi 1.600 cc’den fazla olabiliyor. Ancak silindirlerin içerisinde pistonların hareket edebilecekleri alanın hacminin toplamı 1.600 cc’yi geçemiyor.

Kaynak

• Motor devir sınırı 15.000 rpm’i geçmemeli. Revolutions per minute veya Türkçesi ile “dakikada devir sayısı” ifadesinin kısaltması olan rpm, motorda yer alan krank milinin dönüş sayısını ifade ediyor. 15.000 rpm değeri ise içten yanmalı motorlar için oldukça yüksek bir değer. Örneğin Türkiye’de çok sevilen otomobillerden biri olan Passat’ın ulaşabildiği maksimum rpm değeri yaklaşık 6.000. Yani F1 araçları, günlük kullanılan otomobillere göre oldukça yüksek devir sayısına ulaşabiliyor.

• Silindir diziliş şekli olarak 90 derecelik V6 dizaynı kullanılıyor. Her iki tarafta da 3 adet silindirin bulunduğu dizilim ile 6 adet silindir, 90 derecelik bir açı ile birleşiyor ve “V” harfi şeklinde bir görüntü ortaya çıkıyor.

• 1947’den bu yana Formula 1 araçlarında DOHC adı verilen eksantrik mil yapılandırması kullanılıyor. DOHC motorların üzerinde, çift eksantrikli yapıya sahip olan 2 adet kam mili bulunuyor. Triger kayışı veya benzeri bir parça ile krank milinden hareket kazanan kam milleri, supapların açılıp kapanmasını sağlıyor.

• F1 motorlarının mevcut düzenlemeye göre 53 mm storku bulunuyor. Stork, yanma odasında pistonun hareket ederek ulaşabildiği en dip nokta ile en tepe nokta arasında kalan mesafeyi ifade ediyor.

Şu ana kadar saydığımız tüm bileşenler ve teknik detaylar, benzinli motor için geçerliydi. Ancak Formula 1 araçları sadece benzinli motordan güç almıyor. Aracın içerisinde elektrikli motor da bulunuyor ve hibrit bir yapı kullanılıyor. Bu nedenle de Formula 1’de kullanılan araçların hareket edebilmesini sağlayan mekanizmanın genel adına motor yerine güç ünitesi adı veriliyor. Benzinli motor tek başına yaklaşık 700 beygir güç üretebiliyor. Elektrik enerjisi ile beraber ise 860 beygir gibi bir değere ulaşılabiliyor.

Formula 1 Motorlarında Güç Ünitesi Kuralları

Kaynak

Motor ünitesi içerisinde 1.6L V6 motora ek olarak batarya, MGU-K, MGU-H, ERS ve ECU bulunuyor. Güç ünitesinde yer alan ve aracın elektrik enerjisinden de yararlanmasını sağlayan parçaların detayları şöyle:

• MGU-K: Motor Generator Unit - Kinetic ifadesinin kısaltması olan MGU-K, frenleme gibi kinetik enerjinin açığa çıktığı durumlarda bataryanın dolmasını sağlıyor. Kurallara göre MGU-K’nin gücü maksimum 120 Kw ve ulaşabileceği rpm değeri ise 50000 olmalı.

• MGU-H: Motor Generator Unit - Heat ifadesinin kısaltması olan MGU-H, egzoz gazları gibi ısı çıkışı sağlanan noktalarda ortaya çıkan sıcaklıktan faydalanıp bataryayı dolduruyor. Kural gereği MGU-H’nin rpm değeri 100.000’in altına inmemeli.

Kaynak

• ECU: ERS Control Unit ifadesinin kısaltması olan ECU, aracın kinetik veya ısı gibi kaynaklardan rejeneratif yollarla kazandığı enerjinin ölçümünü sağlıyor. ECU kontrol panelinin, pilotun görebileceği ve direksiyon kulakçıkları vasıtasıyla kullanabileceği şekilde aracın kokpitine eklenmesi gerekiyor.

• ERS: Türkçesi Enerji Geri Kazanım Sistemi olan ERS, aracın geri kazanım teknolojileri ile güç elde etmesini sağlıyor. ERS aktif olduğunda aracın arkasında yer alan ışıkların çalıştırılması zorunlu tutuluyor.

Formula 1’de araçlar, geri kazandıkları enerjiyi benzinli motoru desteklemek için kullanıyor. Böylece araçların özellikle pistlerdeki düzlüklerde çok daha hızlı gitmesi sağlanıyor.

Formula 1 Motorlarında Kullanımı Yasak Malzemeler

Kaynak

Formula 1 motorlarında net çizgilerle materyal kısıtlaması bulunmuyor. Yani motorların hangi materyallerden imal edileceği ile ilgili açık bir bilgi mevcut değil. Ancak Formula 1 Komisyonu tarafından belirlenen bazı yasaklı maddeler söz konusu. 2021 yılı için bu yasaklı maddeler şöyle:

• MMC olarak kısaltılan metal matris kompozitler
• İntermetalik veya daha rahat anlaşılabilecek hali ile metal-metal bileşikleri
• Seramik matrisli kompozitler
•  Rutenyum alaşımları
• İridyum alaşımları
• Renyum alaşımları
• Magnezyum bazlı alaşımlar
• Tungsten bazlı alaşımlar
• Seramikler

Buraya kadar olan maddelerin veya materyallerin motor içerisinde bulunması tamamen yasak. Bunlara ek olarak bazı maddelerin motor içerisinde kullanımı kısıtlı tutuluyor. Kurallara göre;

• Toplam motor ağırlığının %5’inden fazla platin kullanılamaz.
• Bakır bazlı olup %2,75’ten fazla berilyum içeren alaşımlar kullanılamaz.
• Herhangi bir bazda olup %0,25’ten fazla berilyum içeren alaşımlar kullanılamaz.

Son olarak 2022 sezonundan da bahsedelim. Şu an FIA’dan gelen açıklamalara göre Formula 1 Komisyonu, markalar ile yeni motor düzenlemesi hakkında görüş alışverişinde bulunuyor. Bu görüşmelerden çıkacak sonuca göre de 2023 veya 2024 yılında motor ünitelerinin değiştirilmesi bekleniyor.