Formule 1-techniek: alles over Turbulent Jet Igniton

Auteur: , 43 Reacties

Mercedes en Ferrari hadden het al en Renault (of TAG Heuer) nu ook; Turbulent Jet Ignition. Maar wat is TJI precies en waarom levert het zomaar 30+ pk's extra op? We praten je bij.

Formule 1-techniek: alles over Turbulent Jet Igniton

Techniek in de Formule 1 is aardig ingewikkeld, da’s een understatement. Toch gaan we een poging wagen om je uit te leggen hoe het komt dat de topteams wat betreft motorvermogen absoluut boven de rest van het veld uitsteken. Naast (test)faciliteiten, duurbetaalde ontwerpers en geschikte managers is ook op het hoogste niveau van de autosport altijd behoefte aan ordinaire pk’s.

TJI komt feitelijk neer op het verder verbeteren van de verbranding in de verbrandingskamer, want dat levert relatief meer vermogen en een lager verbruik op. Dat laatste lijkt niet belangrijk in de F1 want daar doen ze niet aan bijtelling, maar teams zitten nog steeds vast aan een maximum brandstofverbruik. Een opfrisser over de werking van de verbrandingsmotor vind je trouwens HIER.

Het principe werkt – in Jip en Janneke-taal- ongeveer als volgt. Zie het systeem als een soort vervanger van de aloude bougie, zo’n beetje het enige min of meer conventionele onderdeel aan een Formule 1-auto anno nu. Een klein deel van het in te spuiten mengsel van lucht en brandstof (minder dan 5%) wordt in een aparte verbrandingskamer bovenin de cilinder door een bougie tot ontploffen gebracht. Via kleine gaatjes in een soort injector worden de vonkjes die hierdoor ontstaan “doorgegeven” aan de grote verbrandingskamer waar de power vandaan komt.

TJI

Hier wordt het overgrote gedeelte van het brandbare mengsel lucht/brandstof ingespoten, meer dan 95%. Dit is ook het deel van de brandstof dat er uiteindelijk voor de arbeidsslag zorgt. Het mengsel uit het kleine kamertje (nee, niet dát kamertje) neemt dus de taak van de bougie over, met één belangrijk verschil. De bougie vonkt namelijk op één plek, terwijl het verbrande mengsel uit de kleine kamer via verschillende gaatjes gelijkmatiger over meerdere “vonkjes” in de cilinder wordt verdeeld.

De gevolgen

Allereerst wordt er in één keer een veel grotere druk op de zuiger uitgeoefend, omdat de verbranding over meerdere punten en over een groter oppervlak wordt verspreid. Hierdoor wordt het risico op pingelen (spontane ontbranding van het mengsel, zéér schadelijk voor de motor) voorkomen. Met andere woorden: de compressie kan veilig een paar tandjes worden opgeschroefd zonder pingelgevaar.

Verder heeft het systeem gunstige gevolgen voor het verbruik van de 1.6-liter turbomotoren. Hoe dat komt? Alleen het mengsel in de kleine kamer hoeft “rijk” te worden afgesteld (relatief veel brandstof ten opzichte van de hoeveelheid lucht). Daardoor kan het mengsel in de grote kamer (en dus ook het overgrote deel van de gebruikte hoeveelheid lucht en brandstof) armer worden afgesteld. Win/win dus!

Samengevat

In plaats van een mengsel dat in één keer de verbrandingskamer binnen wordt gespoten waarna de bougie voor de ontbranding zorgt, doen TJI-motoren het in twee fasen. Een klein beetje brandstof wordt in een aparte verbrandingskamer door een bougie tot ontploffen gebracht, waarna deze verbranding via kleine gaatjes zorgt voor een mooie gelijkmatige verbranding in de grote, eigenlijke verbrandingskamer.

Gevolg: meer power, een lager verbruik en (in het geval van Renault) een pk of 30 extra. Cheers.



43 reacties

Wie wordt er Vakantieauto van het jaar in de FUN categorie, bekijk het HIER!
Hier de uitleg van SkySport over de TJI motoren van Mercedes.

https://youtu.be/oHJWPFoE5uY

+ 30% minder verbruik.
+ Meer kracht.
Ik snap het! Denk ik… wel geniaal hoe ze zoiets bedenken
Erg leuk maar niet origineel. Honda had dit al toegepast in de voorloper van de Civic ergens in de jaren 70. Natuurlijk zal dit systeem beter werken en net iets ingewikkelder zijn maar het idee is niet nieuw.
@chrisej2: pffff koffie met azijn gedronken?
@sjonnie82: Aanvullende info geven is niet azijn pissen. Zoals ik het lees is dit stukje techniek in de F1 ontwikkeld en komt het over 15 jaar naar straatauto’s. Als de techniek dan al 40 jaar oud blijkt, is dat gewoon relevant.
@sjonnie82: Jij ja
@chrisej2: Klopt; in de motor van de Honda CVCC(Civic) in 1975. En dat was een mechanische carburateur met een speciale rijk-mengsel pre-combustion kamer. Zie b.v.: https://hondaroots.com/2012/11/22/my-lovehate-relationship-with-cvcc/.

Niets azijnzeiken; gewoon historische context.
@chrisej2:
Zo zijn er veel meer voorbeelden te noemen van technologieën die als nieuw worden geïntroduceerd, maar al jaren ergens in een archief lagen te verstoffen.

Alles draait om het momentum, om het zo maar te noemen. Maar dank voor het melden, leuk om te lezen!
@chrisej2: origineel bedacht bij Jet Cars; wat dacht je waar die naam anders vandaan komt?
HOERA! Ik kijk elke GP in volle bewondering hoe zuinig deze motoren zijn, & hoe fantastisch de techniek is.

Not.

Deze hybride V6 turbos zijn werk van de duivel: ze klinken vreselijk, kosten honderden miljoenen om te ontwikkelen, en klinken vreselijk. Zei ik al dat ze vreselijk klinken? Zacht kwa volume maar wat je wel hoort is koffiemolengebrom. En hoewel in NL Max voor een (tijdelijke) explosie in F1 aandacht zorgt, duiken de kijkcijfers in de rest vd wereld in, mede doordat een F1 auto geen wow-factor meer heeft. Beelden en geluiden uit de 90s en naughties zijn echt superindrukwekkend. Ook de F1 coureurs zelf zeggen dat het managen van deze hybride motoren racen saai maakt. Eigenlijk is alleen Q3 nog interessant om F1 op vol vermogen te zien. Vanavond zul je autos een seconde of 8, 9, 10 langzamer zien rijden om banden en brandstof te sparen. Als ze al rijden, want een paar drupjes en oeps, de safety car komt weer rondjes paraderen.

Het artikel is leuk, maar liever heb ik simpele NA-motoren terug in F1 vanege het overweldigende geluid.
@john4545: Amen. En de V10 configuratie.
@Freewarefreak: Nee gewoon vrijlaten is veel toffer… Zoals voor 1996, toen je een startveld had met V8’s, V10’s en V12’s… En geloof me, de V10 was niet de best klinkende.
@griffendahl: idd, de Ferrari V12 was echt geweldig
@406_v6: maar ook juist die diversiteit was gaaf, de lichte Ford V8 die super was op banen als Aida en Hungaroring, de Renault V10 als allrounder en de Ferrari V12 die het super deed op banen als Monza en de oude Hockenheimring. Dat houdt een seizoen veel leuker als wat er nu gebeurt dat de regelgeving als get ware forceert dat alle auto’s en motoren zoveel mogelijk gelijk zijn waardoor altijd dezelfde auto’s vooraan rijden.
@griffendahl: ik ben het roerend met je eens, maar ik denk niet dat constructeurs daadwerkelijk verschillende typen motoren gaan bouwen als je -bij wijze van spreken- alleen de cilinderinhoud reguleert.

Kijk bijvoorbeeld naar de MotoGP. In het begin (met 2002 als overgangsjaar) hadden Yamaha, Honda, Suzuki, Aprilia enz allemaal verschillende cilinderaantallen en/of -opstellingen, maar naarmate de jaren vorderen trekt het steeds meer gelijk. Hooguit zit er nog wat variatie in de ontstekingsvolgorde (big bang/screamer) of de klepbediening, maar daar houdt het wel mee op.

De techniek is zo ver dat één mogelijke configuratie binnen het reglement (over de hele kalender) gewoon het beste werkt. Daarbij, en dat puntje is misschien nog wel belangrijker, zijn er maar heel weinig motorenbouwers overgebleven in de F1. Zonde…
@MauritsH: Dat is niet helemaal waar. Honda is de enige screamer in Moto GP, en Ducati heeft met zijn desmosedici ook een unieke configuratie. Suzuki werkt aan een apart concept, en Honda rijdt dit jaar met een andersom draaiende krukas voor balanseigenschap.

BMW stapte uit F1 omdat ze niet meer hun eigen weg konden volgen. Renault stapte vorig jaar bijna uit F1. Mercedes dreigt met eruit te stappen als de regels veranderen. Honda gaat eruit stappen als ze Mercedes niet kunnen inhalen. Ferrari maakt het geen donder uit want ze krijgen 200 miljoen per jaar alleen al om mee te doen. Uiteindelijk is het loslaten van de strikte regels iets wat andere fabrikanten naar F1 kan lokken, mits ook het hybrideconcept losgelaten kan worden want die zorgen voor veel kosten. MotoGP laat zien dat je ook met NA-motoren zeer hoogstaande techniek kan gebruiken, en ze klinken fantastisch, met de screamer van Honda als de absolute nummer 1.
@john4545: Amen to that.
@john4545: Ik was al begonnen met een uitgebreide reply, maar je hebt gewoon gelijk. Kudos! :)
@MauritsH: ;) Enjoy the race!
@john4545: Als je wilt mag je ook gewoon tijdens de race het politiek correcte gelul van topgear kijken.
@john4545: Dan ga je toch NASCAR kijken krijg je oeroude techniek en hoef je niet zo de pessimist uit te hangen op plekken waar mensen wel gewoon van de F1 houden
@chefturbo: Simpel hoeft niet oeroud te zijn. Daarnaast is hybride ook al een jaar of 100 als concept. Renault levert niet eens autos met hybride motoren.

Als de kijkeraantallen verder omlaag gaan zie ik wel terugkeer naar NA-motoren, + brandstofdruklimiet verdwijnen. Eigenlijk zou ik wels willen zien wat deze motoren doen zonder die limiet. Nu schakelen ze bij 10.000 rpm terwijl 15.000 toegestaan is, maar door die limiet gewoon niet efficient is.
@john4545: Renault/Nissan kiest inderdaad voor 100% elektrisch rijden, maar dat kan toch geen argument zijn om NA motoren in de F1 te gebruiken. Ook je argument simpel is natuurlijk onzin. Ook al zou de F1 NA motoren gebruiken dan zijn deze alles behalve simpel te noemen. Daarnaast vind je de kijkcijfers belangrijk? Ik snap dat ome Bernie graag veel kijkers heeft om zijn privekas te spekken, maar als fan vind ik dit toch niet de echte graadmeter. Ook de brandstofdruk is niet aan banden gelegd, maar de brandstofflow (100 kg/uur). En als laatst komen de motoren geregeld boven de 10000 toeren hoor ;)

Hoe dan ook, we hebben een andere kijk op wat de F1 zou moeten zijn. En verschillen van mening is natuurlijk geen probleem. Persoonlijk vind ik de techniekcompetitie zeker zo mooi als de rijderscompetie. Of de techniek zo aan regels gebonden moet zijn zoals nu het geval is daar valt over te twisten. Maar het zijn toch echt de fabrieksteams die gevraagd hebben om met turbo-motoren te mogen rijden vanaf 2014. Omdat zoals we allemaal weten de NA motoren commercieel niet interessant zijn om ontwikkelingsgeld in te steken. En tja, zonder de fabrieksteams geen F1.
@chefturbo: volgens mij kan het nog simpeler. Klantmotoren en chassis. Voor een goede prijs. 30 deelnemers voor 24 startplaatsen. Wordt dus vechten in de kwaliteit. Val je tijdens de kwalificatie uit, zoals Max gebeurde in Monaco, dan is het jammer maar helaas, dan kun je niet meer mee doen. Of iets ingewikkelder: laat rijders en auto’s rouleren. Rij je de ene race in een RB, de volgende in een Sauber, dan in een Williams enz. Verschillen worden kleiner en de races spannend.
@chefturbo: Ik ben dol op techniek en ontwikkeling maar het gemis van F1 motor gebrul zoals je over paar weken weer op Goodwood gaat horen is 1 van de meest in mijn ogen stekende pijnpunten. Wellicht zijn kijkcijfers niet interessant voor jou, maar ook trackside zie je veel lege plekken in de tribunes. Belangrijker is minder kijkers: minder interessant voor sponsors : minder interessant voor fabrikanten. F1 is nu een stronghold van Mercedes en Ferrari en dat is geen goede zaak, zeker niet voor kleinere motorfabrikanten als Cosworth of voorheen Hart.

De link met de straatautos is gevolgd van de fabrikantens publieke argument dat F1 techniek relevant met straatautos moet zijn. Ook die fuelflow (sorry voor de verkeerde vertaling) limit is daar gevolg van, wat weer gevogen heeft voor optimale schakelmoment wat ver onder de 15.000rpm is. In 2014 had je nog al die staatjes hoe geweldig het was dat Lewis 00.78 meer bezine kon sparen dan Nico Rosberg. Bijna alle coureurs, incluis Hamilton, zijn dat managen helemaal beu. Een race die zo begint, worden die autos niet op de limit gereden zoals bv in 2004, toen ze bijna 10 seconden per rondje sneller waren, en ze amper het podium konden opstrompelen na een race. Dit zijn woorden van Alonso. Ook hij is kritisch over het gebrek aan geluid. Eigenlijk heb ik nog nooit in F1 zoveel rijders zoveel kritiek horen leveren over deze hybrides dan sinds de invoering van de hybride V6. Overigens, de V8s hadden ook KERS, en waren dus ook hybride. Kortom: genoeg argumenten tegen de huidige motoren. Ik zie het uiteindelijk wel veranderen.
@john4545: Ik ben bang dat we eeuwig door kunnen praten over een meningsverschil. Ik vind het jammer dat je zo negatief denkt over de complete sport als Formule 1 doordat alleen de soundtrack veranderd is.

Want ook je laatste argumenten slaan de spijker niet bepaald op de kop. Ja het veld voorin is nu vooral Mercedes Ferrari en Red-bull. Maar ik begrijp niet waarom dit dan slechter is dan vroeger toen zogenoemde Cosworth en Hart nog meereden. Nu koopt men een motor van Mercedes ipv Cosworth, nou en…

De link met de straatauto’s is er om ontwikkelingsgeld los te krijgen. Er word dus meer geïnvesteerd in de F1. Dit is exact de reden waarom Mercedes Honda en Renault meedoen. Op deze manier kunnen zij hun techniek voor de toekomst op de pijnbank der F1 testen. Prachtig toch?

En 10 seconden langzamer per ronde? Ik weet niet welk kanaal je kijkt, maar afgelopen races zijn verschillende ronderecords gesneuveld en geëvenaard. Nog nooit was de F1 zo snel als het nu is. En dat met auto’s die bovenal veel veiliger zijn, maar ook vol gepropt met techniek waardoor ze de nodige kilo’s meer wegen. En dan nog die ronderecords halen, dat is toch echt knap werk. Kwalificatie in Canada pole 2016 (1:12:812) Snelste pole ooit: (1:12:275). Nee ik zie de fabrikanten het roer niet weer omgooien, de F1 blijft onder druk aangedreven!
@john4545: comment van het jaar award!
Nice!
Het kan allemaal zo simpel zijn
Leuk verhaal!
Ben benieuwd wanneer dit in productie auto’s komt.
Bij moderne diesels word dit toch allang toegepast dat inspuiten in fasen
@cthijs: let wel, gaat hier juist niet over tijdstip van inspuiten, maar een soort ‘mini-ontploffing’ die de simpele enkele vonk van de bougie ‘vervangt’.
Maarrrrrrr wacht ff hoor….waar in het geheel beginnen de kleine kaboutertjes te springen dan?

https://www.youtube.com/watch?v=YtYpImVEr6E
Voordelliger dan een laserontstekingsysteem? (of gewoon niet verbannen door de regels?
En over een jaar of 10 ook in een Clio 1.0 Tce. En wie zei er dat de F1 geen nut had?
@dutchdriftking: deze techniek komt veel sneller in productie auto’s, zeker als het betere verbruikscijfers oplevert
Ik doe nee met mijn philips stofzuiger! Die maakt nog betere herrie dan die F1auto!😜
zinloze techniek voor de racerij, evenals de huidige geluiddempers op de auto’s: Totaal zinloos voor het racen. maar ja de F0 is wel mede uitgevonden met die ouwe rotzooi gekoppeld aan wat moderne software en materiaal. stofzuiger uit
Bedankt voor de uitleg weer wat geleerd.
Zelfs als de brandstof regels worden losgelaten en er weer getankt mag worden en zoveel brandstof gebruikt mag worden als men wilt. Zelfs dan is het nuttig om je F1 wagen zuiniger te maken. Je kunt dan namelijk minder kilo’s brandstof mee nemen. Dus minder gewicht dus sneller. En dan nog +30PK er bij.

Goede ontwikkeling dus.

Geef een reactie:

Je moet ingelogd zijn om reacties te posten, registreren kan HIER (ook via Facebook).