Inside Formel 1 - Motor, Getriebe, Auspuff und Kühlung

(Motorsport-Total.com) - Denkt man an die Formel 1, dann denkt man an Leidenschaft, Aufregung, Glanz und - Lautstärke. Im Laufe der Zeit wurde der Klang der Motoren zu einem Markenzeichen der Formel 1. Ein eindeutiges Zeichen dafür, dass hier die besten des Rennsports sind. Eingefleischten Fans ist natürlich nicht entgangen, dass sich der Klang in den letzten Jahrzehnten mehrfach verändert hat, von Turbo-Motoren hin bis zum aktuellen 2,4-Liter-V8-Saugmotor nach dem neuesten Reglement.

Anders als in den Jahren zuvor ist die Weiterentwicklung der Motoren nun limitiert. Am Ende der Saison 2006 mussten alle Teams ihre Motoren an die FIA übergeben. Sie dienen nun als Referenz für die Saison 2007. Die Motoren der Saison 2007 müssen dasselbe Design besitzen, wie die Referenz-Triebwerke.#w1#

Streng limitierte, direkt am Motor erfolgende Änderungen sind nur zur Verbesserung der Zuverlässigkeit erlaubt, nicht zur Leistungssteigerung. Unter anderem wurde die maximale Drehzahl, vor dem Hintergrund der in den letzten Jahren erfolgten Drehzahl- und Kostenexplosion (über 20.000 U/min) auf 19.000 U/min begrenzt.

Außerdem hat die FIA alle Nichteisen-Metalle verboten. Damit gehören auch exotische Beryllium-Legierungen der Vergangenheit an. "In den Triebwerken", erklärt Luca Marmorini, Motorenchef bei Toyota, "verwenden wir nahezu alle Materialien, die wir auch sonst zum Bau des Fahrzeugs verwenden. Zum Beispiel hoch komplexe Aluminium-Gusstechniken aber auch Karbon. Es ist sehr wichtig, den Schwerpunkt des Triebwerks sehr tief zu halten und die Tendenz geht dahin, die leichten Teile sehr hoch
und die schweren Teile unten zu platzieren."

Aber das Triebwerk alleine kann kein Formel-1.Fahrzeg antreiben. Hier ist die Hilfe eines Getriebes notwendig - und dies ist kein Standard-Fünf-Gang-Getriebe mit Schaltknüppel und Kupplung. Im TF107 gibt es gibt es keine Kupplung und keinen Schaltknüppel in klassischen Sinn. Stattdessen bedient der Fahrer ein Schaltpaddel hinter dem Lenkrad um rauf oder runter zu schalten und das Getriebeführt den Schaltvorgang aus.

Eine neue Entwicklung des Teams für 2007 ist das Getriebe ohne Zugkraftunterbrechung, welches konstante Beschleunigung garantiert, selbst dann, wenn der Fahrer schaltet. Das Fahrzeug erreicht somit schneller seine Höchstgeschwindigkeit als mit der vorherigen Technologie.

Im Prinzip funktioniert dies so, dass immer zwei Gänge gleichzeitig eingelegt sind. Also der Gang, in dem gerade gefahren wird, und der nächsthöhere Gang. Da der nächste Gang immer bereits anliegt, muss nicht mehr gekuppelt werden. Allerdings ist hier die Synchronisation der einzelnen Gangräder sehr aufwändig, zumal ja bei Drehzahlen um die 19.000 U/min geschaltet wird. Stimmt hier die Synchronisation nur um Bruchteile einer Millisekunde nicht, fliegt das ganze Getriebe auseinander. Red Bull Racing, Williams und Anfang der Saison auch BMW Sauber und Ferrari hatten hier schon Probleme.

"Über 700 PS", fährt Marmorini fort, "müssen auf die richtige Art und Weise an die Hinterräder übertragen werden. In einem Formel-1-Fahrzeug unterscheidet sich das Layout des Getriebes ein wenig von dem eines Straßenfahrzeugs. In einem Straßenfahrzeug bilden Motor und Getriebe eine Einheit - den Antriebsstrang. Aber in der Geschichte der Formel 1 war das Getriebe schon immer Bestandteil des Chassis', also ein tragendes Teil, weil hiermit die Federgabeln direkt verbunden sind."

Die Frage nach mehr Leistung endet nicht bei Motor und Getriebe. Auch die Abgasanlage trägt hier einen wichtigen Teil zur Leistungssteigerung bei. Jeder Motor muss atmen und die Effizienz einer Abgasanlage hat direkten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Triebwerks.

Generell verhält sich die Abgasanlage eine Formel-1-Fahrzeugs genauso wie die eines Straßenfahrzeugs. Sie übernimmt das Abgas des Motors und überträgt es sicher zum hinteren Ende des Fahrzeugs. In der Realität sehen die komplizierten Schweißnähte und die präzise Anordnung der Abgasanlage des TF107 eher aus wie die Arbeit eines Automobil-Herstellers.

Weil das Bodywork am Ende des Fahrzeugs aerodynamisch so effizient wie möglich sein soll, muss die Abgasanlage so eng wie nur möglich um das Triebwerk geführt werden. Aus diesem Grund erfüllt ein erfolgreiches Design der Abgasanlage einen doppelten Zweck - maximale Leistungssteigerung und minimaler aerodynamischer Einfluss.

"Unsere Triebwerks-Spezialisten beginnen ihre Arbeit mit Durchflussmessungen der Abgasanlage", erklärt der Italiener. "Wir stimmen sie wie ein musikalisches Instrument, wie eine Orgel, um über das gesamte Drehzahlband immer das höchstmögliche Drehmoment zu erreichen."

Mit all der Kraft, Leistung und dem Lärm eines Formel-1-Triebwerks geht die Hitze einher. So viel, dass das gesamte Abgassystem bei Vollgas hell orange leuchtet. Wie jeder Fahrer weiß, kann ein überhitztes Triebwerk zu einem ernsthaften Problem werden. Ein modernes Formel-1-Fahrzeug hat aus diesem Grund ein ausgeklügeltes Kühlungssystem, um das Triebwerk stets im sicheren Temperaturfenster zu halten.

Die Kühler befinden sich in den Seitenkästen auf der rechten und linken Seite des Triebwerks und beinhalten zirka 3 Liter Kühlflüssigkeit. Für die Feinabstimmung der Triebwerkskühlung stehen mehrere Öffnungsmöglichkeiten am Bodyworks zur Verfügung, welche es erlauben, mehr oder weniger Luft in die Kühler zu leiten, je nachdem, welche Temperatur gefordert ist.

"Der Kühler", erklärt der Motorenchef, "spielt eine sehr wichtige Rolle für die Geschwindigkeit der Fahrzeugs. Es ist nicht nur der Motor, der das Fahrzeug schnell macht, es ist eine Partnerschaft mit anderen Teilen. Kühler müssen klein sein, weil es mit einem kleinen Kühler aus aerodynamischer Sicht einfacher ist, ein schnelles Fahrzeug zu entwerfen. Die Tendenz geht hin zu sehr engen Motorabdeckungen und das Triebwerk muss außerdem in einem schmalen Temperaturfenster arbeiten."