포뮬러 원 엔진

Formula One engines

포뮬러 원은 1947년 설립 이후 다양한 엔진 규정을 사용해 왔다. 그랑프리 경주는 1차 세계대전 이후부터 엔진 용량을 제한하는 '포뮬래'가 상시 사용돼 왔다. 엔진 공식은 시대에 따라 나뉜다.[1][2]

포뮬러 원
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기록.
조직

작전

포뮬러 원 현재 왕복 엔진(DOHC)1.6리터 four-stroke 터보차저가 달린 90도 V6double-overhead 캠 샤프트를 사용한다.[3] 그들은 2014년 그리고 그 직후의 계절에 걸쳐 개발되어 왔다 소개되었다.

는 포뮬러 원 엔진을 생산하고 이 힘은 매우 높은 회전 속도에, 미세한(분당 회전수)20,000혁명까지 운영에 의해 만들어진다.[4] 이것보다 일반적으로 적6000rpm에서 운영하는 비슷한 크기의 도로 자동차 엔진과 대비된다. 자연 흡기 포뮬러 원 엔진의 기본 구성은 1967년 Cosworth DFV 이후 크게 수정되지 않았으며 평균 유효 압력은 약 14bar에 머물렀다.[5] 1980년대 중반까지 포뮬러 원 엔진은 밸브를 닫는 데 사용되는 전통적인 금속 스프링 때문에 약 12,000 rpm으로 제한되었다. 엔진 밸브를 더 높은 rpm으로 작동하는 데 필요한 속도는 더 강한 스프링에 대해 요구되었으며, 이는 손실이 rpm 증가를 통해 출력 이득을 거의 상쇄할 정도로 캠축과 밸브를 구동하는 데 필요한 동력을 증가시켰다. 1986년 르노가 도입한 공압 밸브 스프링으로 대체했는데,[6][7] 이는 본래 상승률(진행률)이 높아 작은 스트로크에서 구동력 요건을 크게 늘리지 않고도 밸브 스트로크에서 극히 높은 스프링 비율을 가질 수 있게 해 전체적인 전력 손실을 낮출 수 있게 했다. 1990년대 이후 모든 포뮬라 원 엔진 제조업체들은 가압된 공기가 있는 공압 밸브 스프링을 사용하여 엔진이 20,000 rpm 이상의 속도에 도달할 수 있었다.[7][8][9]

Short-stroke 엔진

포뮬러 원 자동차는 단타 엔진을 사용한다.[10] 높은 엔진 속도에서 작동하려면 스트로크가 비교적 짧아야 하며, 이러한 속도에서 매우 큰 스트레스를 받고 있는 연결봉에서 일반적으로 발생하는 치명적인 고장을 방지해야 한다. 스트로크가 짧다는 것은 1.6리터 변위에 도달하기 위해 상대적으로 큰 보어가 필요하다는 것을 의미한다. 이것은 특히 낮은 rpm에서 덜 효율적인 연소 스트로크를 초래한다.[citation needed]

공압 밸브 스프링 사용 외에도 야금성과 설계의 발달로 포뮬라 원 엔진의 높은 rpm 출력이 가능해져 고속 달성에 필요한 가속도를 견딜 수 있게 됐다. 개선된 설계로 커넥팅 로드 단부가 좁아지고 메인 베어링이 좁아진다. 이를 통해 베어링 손상 열 축적이 적고 높은 rpm을 허용한다. 각 스트로크에 대해 피스톤은 가상 정지 상태에서 평균 속도(약 40m/s)의 거의 두 배까지 갔다가 다시 0으로 돌아간다. 이는 사이클에서 4행정 각각 1회씩 발생하며, 흡기(하강), 압축(상강), 전원(점화-하강), 배기(상부)가 각각 1회씩 발생한다. 최대 피스톤 가속은 상사점에서 발생하며 표준 중력(10,000g)의 약 10,000배인 95,000m/s의2 영역에 있다.[citation needed]

이 알파 로미오 159 슈퍼차지 스트레이트-8 엔진은 최대 425 bhp(317 kW)를 생산할 수 있다.
페라리 V12 1.5L 슈퍼차지 F1 엔진

역사

포뮬라 원 엔진은 수년간 다양한 규제, 제조사, 구성을 거쳐 왔다.[11]

1947–1953

이 시대는 4.5 L의 대기압과 1.5 L의 슈퍼차지 엔진으로 전전의 엔진 규제를 사용하였다. 인디애나폴리스 500(1950년부터 세계 드라이버스 챔피언십 라운드)은 전쟁 전 그랑프리 규정을 사용했으며, 4.5L 대기압과 3.0L 슈퍼차지 엔진을 탑재했다. 1953년형 BRM 15형은 1.5L 슈퍼차지 엔진으로 600hp(447kW)를 달성한 것으로 알려졌지만 전력 범위는 425hp(317kW)에 달했다.

1952년과 1953년 세계 드라이버스 챔피언십은 포뮬러 2 규정으로 운영되었지만, 기존의 포뮬러 원 규정은 그대로 시행되었고 그 해에도 다수의 포뮬러 원 경주가 여전히 개최되었다.

Lancia-Ferrari D50의 2.5 L V8(1955–1956)

1954–1960

자연 흡기 엔진 크기는 2.5L로, 슈퍼차지 차량은 750cc로 제한됐다. 세계선수권대회 슈퍼차지엔진을 만든 건설사는 없다. 인디애나폴리스 500호는 낡은 전쟁 전 규정을 계속 사용했다. 전력 범위는 최대 290hp(216kW)이었다.

1961–1965

포르쉐 804는 공랭식 플랫 8 엔진을 식힐 수 있는 선풍기를 갖고 있었다.

1961년 일부 비판 속에 도입된 신형 1.5L 엔진은 모든 팀과 제조사가 전면에서 중형차로 전환한 것과 마찬가지로 F1을 장악했다. 비록 이것들은 처음에는 저전력이었지만, 1965년까지 평균전력은 거의 50% 증가했고 랩타임은 1960년보다 더 빨랐다. 인터내셔널 포뮬러 경주를 위해 기존 2.5L 포뮬라가 유지됐지만, 이는 겨울 시즌 호주와 뉴질랜드에서 태즈먼 시리즈가 도입될 때까지 큰 성공을 거두지 못하면서 이 기간 동안 1.5L 차량은 유럽에서 가장 빠른 싱글 시트러로 남게 됐다. 전력 범위는 150 hp(112 kW) ~ 225 hp(168 kW) 사이였다.

1968년식 영국 레이싱 모터스 H16, 64-밸브, 포뮬러 원 엔진

1966–1986

Cosworth DFV 3리터 V8 포뮬러 원 엔진
르노 1.5L 터보 엔진

1966년 FIA는 훨씬 더 크고 강력한 엔진 덕분에 포뮬라 원 자동차보다 달릴 수 있는 스포츠카로 엔진 용량을 3.0L 대기압과 1.5L 압축 엔진으로 늘렸다. 비록 몇몇 제조사들이 더 큰 엔진을 요구했지만, 전환은 순조롭지 않았고 1966년은 전환기의 해로서 2.0 L 버전의 BRM과 Coventry-Climax V8 엔진을 여러 진입자들이 사용하고 있었다. 1967년 표준생산된 Cosworth DFV의 등장으로 소규모 제조업체들이 사내에서 설계된 섀시로 시리즈에 합류할 수 있게 되었다. 압축 장치는 1960년 이후 처음으로 허용되었지만, 르노가 Silverstone에서 열린 영국 그랑프리 대회에서 새로운 Gordini V6 터보차지 엔진을 출시한 1977년에야 실제로 한 회사가 하나를 건설할 수 있는 자금과 관심을 가지게 되었다. 이 엔진은 자연적으로 흡인된 코스워스 DFV, 페라리, 알파 로미오 엔진에 비해 상당한 동력적 이점을 가지고 있었다. 1980년대 초반까지 르노는 남아프리카 공화국의 얄라미와 브라질의 인터라고스와 같은 고고도 서킷에서 특히 경쟁력을 유지하기 위해 터보차징이 나아갈 길임을 증명했다. 페라리는 브라밤의 구단주 버니 에클스톤이 BMW를 설득하여 1982년부터 그의 팀을 위해 직선형 4개의 터보를 제조하도록 하기 전에 1981년에 완전히 새로운 V6 터보차지 엔진을 도입했다. 1983년, 알파 로미오는 V8 터보를 도입했고, 그 해 말까지 혼다와 포르쉐는 그들만의 V6 터보(후자는 자금을 제공한 회사에 경의를 표하여 TAG로 불량화)를 도입했다. 코스워스와 이탈리아의 모토르모티 모토르디 관심사도 1980년대에 V6 터보를 제작했고, 하트레이싱엔진도 자체 제작해 4단 터보를 제작했다. 1985년 중반까지 모든 포뮬러 원 자동차는 터보차지 엔진을 달고 달리고 있었다. BMW의 직선 4 터보인 M12/13은 예선 트림에서 5bar 이상의 부스트에서 1,400–1,500 hp(1,040–1,120 kW)를 생산했지만, 경주 사양에서 850–900 hp(630–670 kW)를 생산하기 위해 분리되었다. 그것은 1983년의 BRabham BT52에 전력을 공급했고, 넬슨 피켓은 이 해의 드라이버스 챔피언십에서 우승했다. 1986년까지 제한되지 않은 터보 부스트 압력으로 예선 동안 모든 엔진이 1,000hp(750kW) 이상에 도달하는 등 전력 수치는 전례 없는 수준에 도달하고 있었다. 이는 특히 베넷톤 자동차의 BMW 엔진에서 볼 수 있었는데, 예선 동안 5.5bar의 부스트 압력에서 약 1,400 hp (1,040 kW)에 달했다. 그러나 이 엔진과 기어박스는 엔진의 엄청난 출력 때문에 매우 신뢰할 수 없었고, 겨우 4바퀴 정도밖에 지속되지 않았다. 경주의 경우 엔진 신뢰성을 보장하기 위해 터보차저의 부스트가 제한되었지만, 경주 동안 엔진은 여전히 850–1,000 hp(630–750 kW)를 생산했다. 1966년부터 1986년까지의 전력 범위는 레이스 트림에서 285 hp(210 kW) ~ 500 hp(370 kW), 터빈 500 hp(370 kW) ~ 900 hp(670 kW) 사이였으며, 예선에서는 최대 1,400 hp(1,040 kW)까지였다. 인디애나폴리스에서의 경험에 따라 1971년 로터스 사는 4륜 구동식 섀시에 장착된 프랫 앤 휘트니 터빈으로 몇 가지 실험을 성공하지 못했다.[12]

1987–1988

터보 지배 이후, 강제 유도는 결국 금지되기 전에 두 시즌 동안 허용되었다. FIA 규정은 1987년 1.5L 터보에서 4bar로 부스트 압력을 제한했으며, 3.5L 이상의 공식을 허용했다. 이 시즌들은 여전히 터보차지 엔진에 의해 지배되었고, Honda RA167E V6는 1987년 포뮬러 원 시즌에서 Williams에서 Nelson Piquet을 공급했고, McLaren에서 TAG-Porsche P01 V6가 그 뒤를 이어, McLaen에서 TAG-Porsche P01 V6가 그 뒤를 이어, 그리고 Lotus에서 이전 RA166가 그 후 페라리 033D V6가 그 뒤를 이었다.

1988년식 Honda RA168E 터보차지 V6 엔진

나머지 송전망은 베넷톤에 있는 포드 GBA V6 터보에서 동력을 공급받았으며, 유일하게 자연 흡기 엔진인 DFV에서 파생된 포드-코스워스 DFZ 3.5 L V8은 타이렐, 롤라, AGS, 3월 및 콜로니에서 575 hp(429 kW)를 출력했다.[13] The massively powerful BMW M12/13 inline-four found in the Brabham BT55 tilted almost horizontally, and in upright position under the Megatron brand in Arrows and Ligier, producing 900 bhp (670 kW) at 3.8 bar in race trim, and an incredible 1,400–1,500 bhp (1,040–1,120 kW) at 5.5 bar of boost in qualifying spec.[14] 잭스피드는 자체 터보 인라인4를 만들고 알파 로미오는 인라인4로 라이거스에 전력을 공급할 예정이었으나 초기 테스트가 진행된 후 거래가 무산됐다. 알파는 여전히 오셀라가 사용한 옛 890T V8로 대표되었고, 미나르디는 모토티 모더니 V6에 의해 구동되었다.

1988년에는 맥라렌, 페라리, 로터스, 화살표, 오셀라, 잭스피드 등 6개 팀이 터보차지 엔진을 계속 사용했으며 현재는 2.5바로 제한됐다. 예선전 1만2300rpm으로 685hp(511kW)를 생산한 혼다의 V6 터보 RA168E는 맥라렌 MP4/4에 동력을 공급했고,[15] 이 가운데 아이런 세나와 알랭 프로스트가 16개 경주 중 15개에서 우승했다. 이탈리아 그랑프리는 페라리 F1/87/88C에서 게르하르트 버거가 우승했으며, 예선전에서는 약 620 hp(462 kW)를 1만2000 rpm으로 팀 고유의 V6 터보인 033E에 의해 구동되었다.[16] 혼다 터보도 로터스 100T에 힘을 실어줬고, 아로스는 메가트론 배드 BMW 터보와 함께, 오셀라는 알파 로미오 V8(현재의 오셀라로 잘못 표기)을, 잭스피드는 자체 스트레이트 4 터보와 함께 이어갔다. 다른 모든 팀은 자연 흡기 3.5L V8 엔진을 사용했다. 베넷턴은 코스워스 DFR을 사용했으며,[17] 코스워스 DFR은 1만1000rpm으로 585hp(436kW), 윌리엄스, 3월, 리기에는 저드 CV를 사용, 600hp(447kW),[18] 나머지 격자는 전년도 575hp(429kW) 코스워스 DFZ를 사용하였다.

1989–1994

1990년형 르노 RS2 V10 엔진

터보차저는 1989년 포뮬러 원 시즌부터 금지되어 자연 흡인된 3.5 L 포뮬라만 남게 되었다. 혼다는 여전히 LA109E 72° V10이 맥라렌 자동차에서 685hp(511kW)를 1만3500rpm으로 내줘 동료 세나 앞에서 프로스트가 우승할 수 있도록 하는 등 우세한 모습을 보였다. 그 뒤에는 67° V10인 르노 RS1 동력 윌리엄스가 650 hp (485 kW) @ 12,500 rpm을 주고 있었다. 035/5 65° V12의 페라리는 13,000 rpm으로 660 hp(492 kW)를 제공한다. Behind, the grid was powered mainly by Ford Cosworth DFR V8 giving 620 hp (462 kW) @ 10,750 rpm except for a few Judd CV V8 in Lotus, Brabham and EuroBrun cars, and two oddballs: the 620 hp (460 kW) Lamborghini 3512 80° V12 powering Lola, and the 560 hp (420 kW) Yamaha OX88 75° V8 in Zakspeed cars. 포드는 베넷톤과 함께 75° V8 HBA1이라는 새로운 디자인을 시도하기 시작했다.

Life F1 차량의 1990 W12 3.5 포뮬러 원 엔진

1990년 포뮬라 원 시즌은 다시 맥라렌스에서 혼다가 690hp(515kW)의 1만3,500rpm RA100E의 파워를 앞세워 680hp(507kW)의 Ayrton Senna와 Gerhard Berger에게 힘을 실어주며 1만2,750rpm의 페라리 티포 036(알랭 프로스트와 니겔 맨셀)에 의해 지배되었다. 그 뒤에는 660hp(492kW)의 베넷톤용 포드 HBA4와 12,800rpm의 윌리엄스용 르노 RS2가 포드 DFR과 저드 CV 엔진으로 구동되는 팩을 주도하고 있었다. 예외는 롤라와 로터스에서는 람보르기니 3512, 레이튼 하우스와 브라밤 자동차에서는 640마력(477kW)을 주는 신형 저드 EV 76° V8 등이 있었다. 새로운 두 경쟁자는 세 개의 실린더 뱅크가 있는 F35 W12를 스스로 건설한 라이프(Life)와 스바루(Subaru)가 콜로니에게 모터리 모더니(Motori Moderni)로부터 1235 플랫-12를 주었다.

1991년식 Honda RA121E V12 엔진

혼다는 세나의 맥라렌에서 725–760 hp (541–567 kW) @ 13,500-14,500 rpm 60° V12 RA121E로 1991년 포뮬러 원 시즌에서 여전히 선두를 달리고 있었다. 페라리는 710마력(529kW)을 @1만3800rpm으로 주는 신형 65° V12인 티포 037로 뒤졌다. 또한 베넷톤과 요르단 승용차에서 포드 HBA4/5/6 바로 앞인 미네르디에도 동력을 공급했다. 뒤로는 티렐이 기존 혼다 RA109E를 사용하고 있었고, 저드는 달라라가 기존 EV를 로터스에게 맡기고, 야마하는 660hp(492kW) OX99 70° V12를 브라브햄에 주고, 람보르기니 엔진은 모데나와 리기에가 사용했다. 일모르는 자사의 LH10인 680 hp (507 kW)를 1만 3천 rpm V10으로 선보였고, 결국 레이튼 하우스와 함께 메르세데스가 되었고 포르쉐는 풋워크 애로우스에 3512 V12를 약간 성공시켰고, 나머지 분야는 포드 DFR이 동력을 공급했다.

1992년, 르노 엔진은 1992년 말 혼다 스포츠에서 이탈한 이후 더욱 우세해졌다. Williams F1 팀에 동력을 공급하는 3.5 L 르노 V10 엔진은 1992년과 1994년 사이에 자연적으로 흡수된 3.5 L 시대가 끝날 무렵에 13,000 - 14,500 rpm에서 750–820 bhp(559–611 kW; 760–831 PS) 사이의 출력을 생산했다. 르노엔지니어링 자동차가 윌리엄스(1992~1994)와 함께 세계건설사 3.5L 포뮬러 시대의 마지막 3연패를 달성했다.

1994년 맥라렌 포뮬러 원 팀이 사용한 푸조 A4 V10은 처음에 1만4,250 rpm에서 700 bhp(522 kW; 710 PS)를 개발했다. 이후 A6로 더욱 발전하여 1만4,500 rpm @ 760 bhp(567 kW; 771 PS)를 개발하여 더욱 많은 전력을 생산하였다.

1994년 챔피언결정전 우승팀 베넷톤과 마이클 슈마허에 전력을 공급한 포드 EC 제텍-R V8은 14,500rpm에서 730–740 bhp(544–552 kW; 740–750 PS)를 생산했다.[19]

1994년 페라리 티포 043 3.5 V12 엔진, F1 역사상 가장 강력한 엔진

1994년 시즌이 끝날 무렵, 페라리의 티포 043 V12는 포뮬라 원(Formula One)[20]에서 사용된 가장 강력한 자연 흡기 V12 엔진인 15,800 rpm(약 850 hp)을 출시하고 있었다.[21]

1995–2005

이 페라리 3.0L V12 F1 엔진(1995)은 17,000rpm에서 700hp(522kW)를 생산했다.
2004년형 페라리 F2004의 053 V10 엔진

이 시대는 3.0 L 공식을 사용했는데, 출력 범위는 RPM에 따라 650 hp (485 kW) ~ 1,000 hp (746 kW)사이에, 그리고 8 - 12 실린더사이에 변화했다. 르노는 1995년부터 1997년까지 초기 우세한 엔진 공급업체로 이 시대에 윌리엄스, 베넷톤 등과 함께 세계 최초로 3회 우승을 차지했다. 우승컵을 안은 1995년 베넷턴 B195는 1만5200rpm의 출력 675hp(503.3kW)를 생산했고, 1996년 우승컵을 차지한 윌리엄스 FW18은 공유 르노 RS9 3.0 L V10 엔진에서 모두 700hp(522.0kW) @ 1만6,000rpm의 출력을 생산했다.[22][23] 1997년 챔피언 결정전 FW19는 르노 RS9B 3.0 L V10에서 1만6000rpm으로 730–760 hp(544.4–566.7 kW) 사이에서 생산되었다. 1995년에서 2000년 사이에 FIA가 부과한 이 3.0 L 엔진 공식을 사용하는 자동차는 600마력에서 815마력 사이의 변화로 일정한 출력 범위(엔진 종류와 튜닝에 따라 다름)를 생산했다. 1997년 시즌의 대부분의 포뮬라 원 자동차는 V8 또는 V10 엔진 구성의 사용 여부에 따라 665–760 hp(495.9–566.7 kW)의 일관된 출력을 편안하게 생산했다.[24] 1998년부터 2000년까지 마이카 헤키넨에게 두 번의 세계선수권대회를 안겨주면서 지배한 것은 메르세데스의 힘이었다. 1999년 맥라렌 MP4/14는 785 - 810 hp @ 17,000 rpm 사이에서 생산되었다. 페라리는 점차 엔진을 개선했다. 1996년에 그들은 전통적인 V12 엔진에서 더 작고 가벼운 V10 엔진으로 바꾸었다. 그들은 전력보다는 신뢰성을 선호했고, 처음에는 완전한 전력 면에서 메르세데스에게 밀렸다. Ferrari's first V10 engine, in 1996, produced 715 hp (533 kW) @ 15,550 rpm,[25] down on power from their most powerful 3.5 L V12 (in 1994), which produced over 830 hp (619 kW) @ 15,800 rpm, but up on power from their last 3.0 L V12 (in 1995), which produced 700 hp (522 kW) @ 17,000 rpm. 1998년 일본 GP에서 페라리의 047D 엔진 사양은 800bhp(600kW) 이상을 생산한다고 하며, 2000년부터는 전력이나 신뢰성이 결코 부족하지 않았다. 비용 절감을 위해 2000년 모든 팀에 3.0 L V10 엔진 구성을 전면 의무화하여 엔진 제작자가 다른 구성을 개발하여 실험하지 않도록 하였다.[26] V10 구성은 1989년 터보차지 엔진 금지 이후 가장 큰 인기를 끌었으며, 1998년 이후로는 다른 구성이 사용되지 않았다.

BMW는 2000년부터 윌리엄스에 엔진을 공급하기 시작했다. 페라리와 메르세데스 유닛에 비해 동력은 약간 부족했지만 첫 시즌 엔진은 매우 신뢰할 수 있었다. BMW E41로 구동되는 윌리엄스 FW22는 2000년 시즌 동안 약 810hp @ 1만7500rpm을 생산했다.[27] BMW는 엔진 개발을 위해 곧장 전진했다. 2001년 시즌에 사용된 P81은 17,810rpm을 기록할 수 있었다. 불행히도, 신뢰성은 시즌 동안 몇 번의 폭발로 큰 문제가 되었다.

2002년 BMW 윌리엄스F1팀이 사용한 엔진인 BMW P82는 최종 진화 단계에서 최고속도가 19,050rpm을 기록했다. 또한 3.0L V10 시대의 첫 엔진으로 2002년 이탈리아 그랑프리 예선 때 19,000rpm 벽을 돌파했다.[28] 2003년 시즌에 사용된 BMW의 P83 엔진은 인상적인 19,200rpm을 관리했고 약 940bhp로 900bhp(670kW)의 마크를 제거했으며, 무게는 200lb(91kg)도 되지 않았다.[29] 혼다의 RA003E V10도 2003년 캐나다 그랑프리 대회에서 900bhp(670kW)를 돌파했다.[30]

2005년에 3.0 L V10 엔진은 실린더당 5개 이하의 밸브가 허용되었다.[31] 또한, FIA는 각 자동차를 그랑프리 주말 2번당 1개 엔진으로 제한하는 새로운 규정을 도입하여 신뢰성 향상에 중점을 두었다. 그럼에도 불구하고, 전력 생산량은 계속 증가했다. 메르세데스 엔진은 올 시즌 약 930bhp(690kW)를 기록했다. 르노, 페라리, BMW 엔진은 모두 약 900bhp(670kW)에서 950bhp(710kW) @ 1만9000rpm을 생산했다. 혼다는 약 965bhp(720kW)를 갖고 있었다.[32][33] 기노시타 요시아키 도요타자동차포트 부사장에 따르면 도요타 엔진은 약 1000bhp(750kW)의 엔진이었다.[34] 단, 신뢰성 및 수명을 위해 이 전력 수치는 레이스의 경우 약 940bhp(700kW)로 분리되었을 수 있다.[35]

2006–2013

2006년 동안 엔진은 최대 2.4L의 최대 용량에 최대 98mm(3.9인치)의 원형 보어 90° V8이어야 했으며, 이는 최대 보어에서의 39.8mm(1.57인치) 스트로크를 의미한다. 엔진은 실린더당 2개의 입구 밸브와 2개의 배기 밸브가 있어야 하며 자연 흡기되어야 하며 최소 95kg(209lb)의 중량을 가져야 한다. Red Bull의 옛 Minardi 팀 인수 후 Red Bull이 새로운 엔진을 포함하지 않은 후, Scuderia Toro Rosso가 Cosworth V10을 사용하여 V8 엔진을 획득할 수 없는 팀에게는 2006년과 2007년 개정 제한 장치가 있는 엔진이 허용되었다.[36] 2006년 시즌은 포뮬러 원 역사상 가장 높은 회전수 제한을 기록했으며, 2007년에 모든 경쟁자에게 19,000rpm 의무 회전수 제한이 시행되기 전까지 20,000rpm은 20,000rpm을 훨씬 넘었다. 코스워스는 V8로 2만 rpm을 조금 넘었고 [37]르노는 약 2만500rpm을 달성했다. Honda도 같은 일을 했다; 비록 동력계에서만.

실린더에 들어가기 전의 사전 냉각 공기, 실린더에 공기와 연료 이외의 물질을 주입하는 것, 가변 측량 흡기 및 배기 시스템, 가변 밸브 타이밍은 금지되었다. 각 실린더에는 연료 인젝터 1개와 플러그 스파크 점화 1개만 있을 수 있다. 별도의 시동 장치를 사용하여 구덩이와 그리드에서 엔진을 시동했다. 크랭크케이스 및 실린더 블록은 주조 또는 연마 알루미늄 합금으로 제작되어야 한다. 크랭크축과 캠축은 철 합금, 알루미늄 합금에서 피스톤, 철, 니켈, 코발트 또는 티타늄을 기반으로 한 합금에서 밸브로 제작되어야 했다. 이러한 제한은 엔진의 개발 비용을 줄이기 위해 시행되었다.[38]

용량 감소는 포뮬라 원 자동차의 증가 속도를 줄이기 위해 3리터 엔진에서 약 20%의 전력 감소를 제공하기 위한 것이었다. 그럼에도 불구하고 많은 경우 자동차의 성능이 향상되었다. 2006년 도요타 F1은 신형 RVX-06 엔진의 경우 약 740 hp(552 kW)의 출력을 18,000 rpm으로 발표했지만,[39] 물론 실제 수치는 얻기 어렵다. 이 기간(2006~2008)의 대부분의 자동차는 19,000 RPM(2006 시즌의 경우 20,000 RPM 이상) @ 약 730~785 hp의 정규 출력을 생산했다.[40]

엔진 사양은 2007년에 개발 비용을 낮추기 위해 동결되었다. 2006년 일본 그랑프리에서 사용된 엔진은 2007년과 2008년 시즌에 사용되었으며 19,000rpm으로 제한되었다. 2009년에는 제한속도가 18,000rpm으로 감소되었고 각 운전자가 시즌 동안 최대 8개의 엔진을 사용할 수 있게 되었다. 추가 엔진이 필요한 운전자는 엔진이 사용되는 첫 번째 레이스에 대해 출발 그리드에서 10군데의 벌칙을 받는다. 이는 계절이 끝날 무렵에만 효과가 나타나지만 신뢰성의 중요성이 커진다. 엔진 신뢰도 개선을 위한 특정 설계 변경은 FIA의 허가를 받아 수행할 수 있다. 이로 인해 페라리, 메르세데스 등 일부 엔진 제조업체들은 신뢰성 향상은 물론 엔진 출력을 높이는 설계 변경을 통해 이 능력을 악용하게 되었다. 메르세데스 엔진이 가장 강하다는 사실이 입증되면서 FIA는 엔진의 재등급을 허용해 다른 제조사가 전력과 일치하도록 했다.[41]

2009년에는 포뮬러 원으로부터 혼다의 퇴장을 보았다. 이 팀은 로스 브레인트가 인수하여 브레인 GP와 BGP 001을 창설하였다. Honda 엔진이 없는 상태에서 Braw GP는 메르세데스 엔진을 BGP 001 섀시로 개조했다. 새롭게 브랜드화된 이 팀은 더 잘 알려져 있고 더 잘 자리잡은 경쟁자들인 페라리, 맥라렌-메르세데스, 르노로부터 컨스터스 챔피언십과 드라이버스 챔피언십을 모두 우승했다.

코스워스는 2006시즌 이후 결장해 2010년 복귀했다. 기존 윌리엄스와 함께 새로운 팀인 로터스레이싱, HRT, 버진레이싱이 이 엔진을 사용했다. 이번 시즌에도 자동차 업체들이 경기침체로 포뮬러 원(Formula One)에서 철수하면서 BMW와 도요타 엔진이 철수했다.[42]

2009년, 건설업자는 재생 브레이크라고도 불리는 운동 에너지 회수 시스템(KERS)을 사용할 수 있도록 허용되었다. 에너지는 기계적 에너지(플라이휠과 동일) 또는 전기 에너지(배터리 또는 슈퍼캐패시터와 동일)로 저장될 수 있으며, 최대 출력은 81 hp(60 kW; 82 PS)이다. 4개 팀이 시즌 중 어느 시점에 이를 이용했다. 페라리, 르노, BMW, 맥라렌.

2010년 시즌 F1에서는 KERS가 여전히 합법적이었지만, 모든 팀이 사용하지 않기로 합의했다. KERS는 2011년 시즌에 3팀만 사용하지 않기로 결정하면서 돌아왔다. 2012년 시즌에는 KERS 없이 Marusia와 HRT만 경주를 했고 2013년에는 그리드 상에 있는 모든 팀에게 KERS가 있었다. 2010년부터 2013년까지 자동차는 평균 18,000 RPM의 약 750 hp를 소비하며 700–800 hp의 정력을 가지고 있다.[43]

2014–2021

FIA는 2014시즌을 위해 2.4리터 V8을 1.6리터 V6 하이브리드 엔진으로 바꾸겠다고 발표했다. 새로운 규정은 운동과 열 에너지 회수 시스템을 허용한다.[44] 이제 강제 유도가 허용되며, 부스트 레벨을 제한하는 대신 시간당 최대 100kg의 가솔린에서 연료 흐름 제한이 도입된다. 엔진은 회전수 하한(15,000rpm)과 터보차저 때문에 매우 다르게 들렸다. 슈퍼차저는 허용되지만, 모든 시공사들은 터보 사용을 선택했다.

이 새로운 공식은 1988년에 마지막으로 등장한 터보차지 엔진을 허용한다. 이들은 배기 가스의 에너지를 회수해 터보 컴파운딩을 통해 효율을 높였다.[45] 4기통 터보차지 엔진에 대한 원래 제안은 경주 팀, 특히 페라리에서는 환영받지 못했다. 애드리안 뉴이는 2011년 유럽 그랑프리 대회에서 V6로 변경하면 인라인 4는 우주 프레임이 필요했을 반면, 팀들은 V6로 변경하면 스트레스를 받는 멤버로 엔진을 운반할 수 있다고 말했다. 대신 V6 강제 유도 엔진을 허용하는 절충안이 도출됐다.[45] 새로운 연료 흐름 제한 때문에, 엔진은 예선전과 레이스 동안 거의 12,000rpm을 초과하지 않는다.[46]

KERS와 같은 에너지 회수 시스템은 랩당 160 hp(120 kW)와 2 메가줄의 상승률을 보였다. KERS는 MGU-Kinetic(Motor Generator Unit-Kinetic)으로 이름이 바뀌었다. 모터 발전기 -라는 이름으로 열 에너지 회수 시스템도 허용되었다.열(MGU-H)

2015년 시즌은 2014년에 개선되어 대부분의 엔진에 약 30–50 hp(20–40 kW)가 추가되었으며, 메르세데스 엔진은 870 hp(649 kW)로 가장 강력했다. 2019년 르노의 엔진은 퀄리파잉 트림에서 1000hp를 기록했다는 주장이 제기됐다.[47]

기존 제조사 중 2014년 신형 공식에 엔진을 생산한 업체는 메르세데스, 페라리, 르노뿐이었고, 코스워스는 엔진 공급을 중단했다. 혼다는 2015년 자체 엔진을 달고 돌아왔고, 맥라렌은 2014년 메르세데스 파워에서 갈아타는 혼다 파워를 사용했다. 2019년 레드불은 르노 엔진 사용에서 혼다 전력으로 전환했다. 혼다는 레드불과 알파타우리를 동시에 공급한다. 혼다는 2021년 말, 레드불(Red Bull)이 사업을 인수해 사내에서 엔진을 생산하는 등 전력장치 공급업체로서 철수할 예정이다.[48]

2022년과 그 너머

FIA는 2017년 도입 예정일인 2021년을 기점으로 차세대 엔진을 놓고 기존 시공사 및 잠재 신제조업체와 협상을 시작했으나 COVID-19 유행의 영향으로 2022년으로 연기됐다.[49] 초기 제안은 엔진 설계를 단순화하고, 비용을 절감하며, 신규 진입을 촉진하고, 2014년 엔진 세대를 향한 비판을 다루기 위해 고안되었다. 1.6 L V6 구성을 유지할 것을 요구했지만 복잡한 모터 제너레이터 유닛-열(MGU-H)[50] 시스템 MGU-K(Motor Generator Unit-Kinetic)는 운전자 배치를 더욱 강조하고 전술적 사용이 가능하도록 보다 유연하게 도입할 수 있어 더욱 강력할 것이다. 이 제안은 또한 "플러그인 앤 플레이"라는 시스템에서 모든 제조사가 생산하는 구성품을 서로 호환할 수 있도록 표준화된 구성품과 설계 매개변수의 도입을 요구했다.[50] 기존의 구동축과는 달리 MGU-K 유닛에 의해 구동되는 전면 차축이 후면 차축에 동력을 공급하는 MGU-K와는 독립적으로 기능하면서, 919 하이브리드 경주용 자동차에 대해 포르쉐가 개발한 시스템을 미러링하여 4륜 구동 자동차를 허용하는 추가 제안도 이루어졌다.[51][52]

엔진 사양 추이

몇 해 운영하는
원리의[note 1] 		최대 변위량 혁명
한도를 정하다 		배열 연료 캠축 구성
자연스럽게
흡인된 		강제적인
유도 		알코올 가솔린
2014–2021[note 2] 4행정 피스톤 1.6 L[note 3][53][54] 15,000 rpm 90° V6 + MGU 5.75%[note 4] 고옥탄 무연탄[55] 이중 오버헤드 캠축(DOHC)
2009–2013[note 5] 2.4 L 금지된 18,000 rpm 90° V8 + KERS
2008 19,000 rpm 90° V8
2007 금지된
2006[note 6][56] 무제한[57]
2000–2005 3.0 L V10
1995–1999 최대 12개
원통형
1992–1994 3.5 L
1989–1991 무제한
1988 1.5 L, 2.5 bar 무제한
1987 1.5 L, 4 bar
1986 금지된 1.5 L
1981–1985 3.0 L
1966–1980 지정되지 않음
1963–1965 1.5 L
(1.3 L분) 		금지된 펌프[58]
1961–1962 무제한
1958–1960 2.5 L 0.75 L
1954–1957 무제한
1947–1953[note 7] 4.5 L 1.5 L

참고:

  1. ^ 2행정, 가스 터빈, 회전 등
  2. ^ MGU(모터 제너레이터 유닛)-키네틱(브레이크) 및 MGU-열(배기) 에너지 회수 시스템이 허용된다.
  3. ^ 자연 흡기 엔진은 금지된 것이 아니라 어느 팀에서도 사용하지 않았다. 부스트 압력은 제한되지 않지만 (2013년까지 규제되지 않았던) 연료 유량은 시간당 100 kg(최대 rpm에서 3.5 bar에 상당함)[citation needed]으로 제한된다.
  4. ^ 5.75%의 바이오 정제 알코올 함량이 펌프 제조에 필요하다.
  5. ^ KERS(Kinetic (Braking) 에너지 회수 시스템) 허용.
  6. ^ 2006년과 2007년 FIA는 새로운 사양 엔진에 접근할 수 없는 팀에게 rev-제한 장치가 있는 2005-spec 엔진을 사용할 수 있는 특별 허가권을 부여했다. 이 조제는 2006년에 스커드리아 토로 로소에게 주어졌다.
  7. ^ 1952년과 1953년 월드 챔피언십 레이스는 포뮬러 2 규칙(압축기가 있는 0.75L, 없는 2L)으로 운영되었지만 포뮬러 원 규정은 그대로 유지되었다.

현재 엔진 기술 지침

연소, 건설, 운전, 권력, 연료와 윤활.

  • 제조업체: 메르세데스, 르노, 페라리, 혼다
  • 유형: 하이브리드 동력 중간 냉각
  • 엔진 스트로크 연소: 4행정 피스톤 오토 사이클
  • 구성: V6 단일 하이브리드 터보차지 엔진
  • V각: 90° 실린더 각도
  • 변위: 1.6 L(98 cu in)
  • 보어: 최대 80mm(3.15인치)
  • 뇌졸중: 53mm(2.09인치)
  • 밸브트레인: DOHC, 24V(실린더당 밸브 4개)
  • 연료: 98–102 RON 무연 가솔린 + 5.75% 바이오 연료
  • 연료 공급: 가솔린 직접 분사
  • 연료 분사 압력: 500bar(7,252 psi, 493 atm, 375,031 Torr, 50,000kPa, 14,765 inHg)
  • 연료-질량 흐름 제한 속도: 100 kg/h(220 lb/h) (-40%)
  • 연비 마일리지 범위: 6mpg‑US(39.20 L/100km)
  • 흡인: 싱글 터보차지
  • 출력: 875–1,000 + 160 hp(652–746 + 119 kW) @ 10,500 rpm
  • 토크: 약 600–680 N³(443–502lbft)
  • 윤활: 건식 섬프
  • 최대 회전수: 15,000RPM
  • 엔진 관리: McLaren TAG-320(2014-2018) 이후 TAG-320B(2019-2019-현재)
  • 최대 속도: 370km/h(230mph)
  • 냉각: 단일 전면 냉각 시스템에 전원을 공급하는 단일 기계식 냉각수 펌프
  • 점화: 고에너지 귀납
  • 금지된 엔진 재료: 마그네슘 기반 합금, MMC(Metal Matrix Composite), 금속간 재료, 백금 중량별 5% 이상 함유된 합금, 루테늄, 이리듐 또는 레늄, 2.75% 이상의 베릴륨을 함유한 구리 기반 합금, 0.25% 이상의 베릴륨, 텅스텐 기반 합금 및 세라믹,에라믹 배합물
  • 중량: 헤더, 클러치, ECU, 스파크 박스 또는 필터를 포함한 전체 145kg(320lb)
강제 유도와 push-to-pass
ERS 시스템
  • MGU-K RPM: 최대 50,000rpm
  • MGU-K 전원: 최대 120kW
  • MGU-K에 의해 회수된 에너지: 최대 2 MJ/lap
  • MGU-K가 방출하는 에너지: 최대 4 MJ/lap
  • MGU-H RPM: 10만 rpm 이상
  • MGU-H에 의해 회수된 에너지: Unlimited (> 2 MJ/lap)

기록.

2021년 러시아 그랑프리 기준 수치

볼드는 2021시즌 포뮬러 원(Formula One)에서 경쟁 중인 엔진 제조업체를 뜻한다.

세계 선수권 대회 그랑프리 엔진 제조 업체가 이긴다.

순위 엔진 이김. 첫승 최근 우승
1 페라리. 239 1951년 포뮬러 원 영국 그랑프리 2019년 싱가포르 그랑프리
2 메르세데스 * 207 1954년 프랑스 그랑프리 2021년 러시아 그랑프리
3 포드 ** 176 1967년 네덜란드 그랑프리 2003년 포뮬러 원 브라질 그랑프리
4 르노 169 1979년 프랑스 그랑프리 2021년 헝가리 그랑프리
5 혼다 86 1965년 멕시코 그랑프리 2021년 포뮬러 원 네덜란드 그랑프리
6 코벤트리 클라이맥스 40 1958년 아르헨티나 그랑프리 1965년 포뮬러 원 독일 그랑프리
7 태그 *** 25 1984년 브라질 그랑프리 1987년 포루투갈 그랑프리
8 BMW 20 1982년 포뮬러 원 캐나다 그랑프리 2008년 포뮬러 원 캐나다 그랑프리
9 BRM 18 1959년 포뮬러 원 네덜란드 그랑프리 1972년 모나코 그랑프리
10 알파 로미오 12 1950년 포뮬러 원 영국 그랑프리 1978년 포뮬러 원 이탈리아 그랑프리
11 오펜하우저 11 1950년 인디애나폴리스 500 **** 1960년 인디애나폴리스 500
마세라티 1953년 포뮬러 원 이탈리아 그랑프리 1967년 남아프리카 공화국 그랑프리
13 밴월 9 1957년 영국 그랑프리 1958년 모로코 그랑프리
태그호이어 ***** 2016년 포뮬러 원 스페인 그랑프리 2018년 멕시코 그랑프리
15 렙코 8 1966년 프랑스 그랑프리 1967년 캐나다 그랑프리
16 무겐혼다 4 1996년 모나코 그랑프리 1999년 포뮬러 원 이탈리아 그랑프리
17 마트라 3 1977년 스웨덴 그랑프리 1981년 포뮬러 원 캐나다 그랑프리
18 포르쉐 1 1962년 프랑스 그랑프리
웨슬레이크 1967년 포뮬러 원 벨기에 그랑프리
BWT 메르세데스 ****** 2020년 사히르 그랑프리

^ * 1997년과 2005년 사이에 Ilmor에 의해 건설됨

^ ** Cosworth에 의해 건설됨

^* Porsche에서 제작

^*** 인디애나폴리스 500은 1950년부터 1960년까지 세계 운전 선수권 대회의 일부였다.

^ ***** 르노에서 제작

^***** 메르세데스사 지음

대부분의 한 시즌에 승리한다.

번호까지

순위 제조사 계절 종족 이김. 백분율 엔진 우승 팀
1 메르세데스 2016 21 19 90.5% PU106C 하이브리드 메르세데스
2 르노 1995 17 16 94.1% RS7 베넷턴, 윌리엄스
메르세데스 2014 19 84.2% PU106A 하이브리드 메르세데스
2015 19 84.2% PU106B 하이브리드 메르세데스
5 포드 1973 15 15 100% DFV 로터스, 티렐, 맥라렌
혼다 1988 16 93.8% RA168E 맥라렌
페라리. 2002 17 88.2% 티포 050, 티포 051 페라리.
2004 18 83.3% 티포로053번길 페라리.
메르세데스 2019 21 71.4% M10 EQ 파워+ 메르세데스
10 르노 2013 19 14 73.7% RS27-2013 로터스, 레드불

비율까지

순위 제조사 계절 종족 이김. 백분율 엔진 우승 팀
1 포드 1969 11 11 100% DFV 마트라, 브라밤, 로터스, 맥라렌
1973 15 15 DFV 로터스, 티렐, 맥라렌
3 르노 1995 17 16 94.1% RS7 베넷턴, 윌리엄스
4 혼다 1988 16 15 93.8% RA168E 맥라렌
5 포드 1968 12 11 91.7% DFV 로터스, 맥라렌, 마트라
6 메르세데스 2016 21 19 90.5% PU106C 하이브리드 메르세데스
7 페라리. 2002 17 15 88.2% 티포 050, 티포 051 페라리.
8 페라리* 1952 8 7 87.5% Tipo 500, Tipo 375 페라리.
9 알파 로미오** 1950 7 6 85.7% 티포로158번길 알파 로미오
10 메르세데스 2014 19 16 84.2% PU106A 하이브리드 메르세데스
2015 19 16 PU106B 하이브리드 메르세데스

* 1952년 인디애나폴리스 500에서 알베르토 아스카리만이 페라리와 경주를 했다.
** 알파 로미오는 1950년 인디애나폴리스 500에서 경주하지 않았다.

대부분의 연속 승리를 가져오

순위 제조사 이김. 계절 종족 엔진 우승 팀
1 포드 22 1972, 1973, 1974 1972년 포뮬러 원 오스트리아 그랑프리 - 1974년 남아프리카 공화국 그랑프리 DFV 로터스, 티렐, 맥라렌, 브라밤
2 포드 20 1968, 1969, 1970 1968년 영국 그랑프리 - 1970년 모나코 그랑프리 DFV Lotus, Matra, McLaren, Brabham, 3월
3 르노 16 1995, 1996 1995년 프랑스 그랑프리 – 1996년 산마리노 그랑프리 RS7, RS8 베넷턴, 윌리엄스
4 혼다 11 1988 1988년 브라질 그랑프리 – 1988년 벨기에 그랑프리 RA168E 맥라렌
5 페라리. 10 2002 2002년 캐나다 그랑프리 - 2002년 일본 그랑프리 티포로051번길 페라리.
메르세데스 2015, 2016 2015년 포뮬러 원 일본 그랑프리 - 2016년 러시아 그랑프리 PU106B 하이브리드, PU106C 하이브리드 메르세데스
2016 2016년 모나코 그랑프리 – 2016년 싱가포르 그랑프리 PU106C 하이브리드 메르세데스
2018, 2019 2018 브라질 그랑프리 – 2019 프랑스 그랑프리 M09 EQ Power+, M10 EQ Power+ 메르세데스
9 포드 9 1980, 1981 1980년 포뮬러 원 네덜란드 그랑프리 – 1981년 벨기에 그랑프리 DFV 브레이브햄, 윌리엄스
르노 2013 2013년 포뮬러 원 벨기에 그랑프리 – 2013년 브라질 그랑프리 RS27-2013 레드불

참조

  1. ^ "F1 Engine rule change through the years". www.formula1-dictionary.net. Retrieved 10 November 2020.
  2. ^ "Formula 1 Engine". www.formula1-dictionary.net. Retrieved 10 November 2020.
  3. ^ Fédération Internationale de l’Automobile (23 January 2014). "2014 FORMULA ONE TECHNICAL REGULATIONS" (PDF). Retrieved 27 February 2014.
  4. ^ 2014년 2월 22일 웨이백 머신에 보관된 엔진/변속기, 공식 공식 공식 공식 1 웹 사이트
  5. ^ F1 엔진 동력 비밀, 이안 밤시, 2000년 6월 RACER 잡지
  6. ^ Scarborough, Craig. "Technically Challenged: Renault Innovations in Formula One" (PDF). Atlas F1. ScarbsF1.com. Archived (PDF) from the original on 24 August 2009. Retrieved 4 June 2012.
  7. ^ Jump up to: a b Taulbut, Derek. "Note 89 – TurboCharging background" (PDF). Grand Prix Engine Development 1906 – 2000. Grandprixengines.co.uk. Archived (PDF) from the original on 4 June 2012. Retrieved 4 June 2012.
  8. ^ "F1 Hockenheim 2006 Q2 - Mark Webber Onboard Lap" – via www.youtube.com.
  9. ^ "Cosworth V8 at 20,000rpm" – via www.youtube.com.
  10. ^ "Why do big diesel engines and race car engines have such different horsepower ratings?". HowStuffWorks. 16 May 2000. Retrieved 2 April 2014.
  11. ^ Leo Breevoort; Dan Moakes; Mattijs Diepraam (22 February 2007). "World Championship Grand Prix engine designations and configurations". 6th Gear.
  12. ^ "How A Formula 1 Internal Combustion Engine Works". f1chronicle.com. 26 August 2019. Retrieved 21 September 2020.
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  14. ^ Remi Humbert. "BMW Turbo F1 Engine". Gurneyflap.
  15. ^ "Honda Honda Racing Gallery F1 第二期 McLaren Honda MP4/4". Honda公式ホームページ (in Japanese). Retrieved 22 June 2021.
  16. ^ "Ferrari F1-8788C (1988)". www.ferrari.com. Retrieved 22 June 2021.
  17. ^ "Engine Ford Cosworth • STATS F1". www.statsf1.com. Retrieved 22 June 2021.
  18. ^ "Engine Judd • STATS F1". www.statsf1.com. Retrieved 22 June 2021.
  19. ^ "Engine Ford Cosworth • STATS F1".
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