A jelenlegi Formula-1-es versenyautók üzembiztos működéséhez elengedhetetlen, hogy az autó kritikus elemeinek, mint például a fékrendszer, a motor, a sebességváltó, vagy éppen a Kinetikai Energia Visszanyerő Rendszer megfelelő üzemi hőmérsékleten történő tartása. Ezekben az autókban az előzőleg is említett összetevők hűtésére nem alkalmaznak beépített hűtőventilátorokat, hanem a száguldás közben a karosszérián kialakított hűtőnyílásokon keresztül a burkolati elemek alá bejutó légáramlatok segítségével az oldalsó kocsiszekrény alatt elhelyezett hűtőpaneleken keresztül áramolva látják el ezt a fontos feladatot.

A nagy sebességre és a minél jobb teljesítményviszonyokra tervezett versenyautók megépítésénél rendkívül fontos a súly minimalizálása – természetesen a technikai szabályzatban megadott 640kg minimum súlyhatár teljesítése mellett -, éppen ezért, hogy a lehető legkönnyebbek legyenek az autó két oldalán elhelyezett hűtőpanelek, azok hűtési kapacitását is a lehető legkisebb szinten kell tartani. A Formula-1-es versenyautók esetében az oldalsó kocsiszekrény alatt található hűtők általánosságban véve nagyjából 8 literes kapacitással rendelkeznek. A hűtőfolyadék mennyiségét csakis abban az esetben változtatják meg a csapatok, ha az adott versenypálya karakterisztikája és a helyszínre jellemző időjárási viszonyok miatt módosítani kell a panelek konfigurációján, illetve elhelyezésén. Ellenkező esetben viszont ez az érték szinte mindig állandónak mondható.

A motor, a sebességváltó és a KERS megfelelő üzembiztonságának érdekében speciális hűtőrendszert rejt a Formula-1-es autó karosszériája.

Abban az esetben tehát, ha az adott nagydíjon jobb hűtési jellemzőket kell biztosítani például a motor és a sebességváltó számára, akkor a hűtőpanelek beépítési szögén szokás változtatni, melynek hatására a rajta áthaladó légáramlatok a hűtőpanelekkel nagyobb felületen keresztül érintkeznek. Ugyanezen cél teljesítése érdekében viszont a fékrendszerek esetében nagyobb méretű légkürtőket alkalmaznak a kerekek belső oldalánál, de nem ritka az olyan eset sem, amikor a fékek hűtési hatásfokának fokozása érdekében olyan féktárcsákat építenek be, amelyek 2, vagy akár 3 sorban elhelyezett, a féktárcsában sugárirányban kialakított hűtőfuratokat tartalmaznak.

A Formula-1 technikai szabályzata bármennyire is szigorúan rendelkezik a versenyautó minden egyes alkatrészével kapcsolatban, a mérnökök találékonyságának köszönhetően nem egyszer előfordult már, hogy a regulákkal nem 100%-os mértékben lefedett területeket kihasználva, újabb és újabb innovatív megoldásokkal álltak, illetve állnak elő. Az autók hűtési rendszerével kapcsolatban viszont a szakemberek nem rendelkeznek akkora szabadságfokkal. A Nemzetközi Automobil Szövetség által összeállított- és szigorúan betartatott szabályok szerint a hűtőrendszerben alkalmazható nyomás értéke például 3.75bar-on van maximalizálva. Ezzel nemcsak biztonsági szempontokat kívánnak kielégíteni, hanem egyúttal azt is meg akarják akadályozni, hogy akár kisebb méretű hűtőpanelek alkalmazása mellett nagyobb nyomást állítsanak elő a hűtőkörökben, a rendszer hatékonyságának javítása érdekében.

Az előzőleg említett nyomásérték kontrollálása érdekében a hűtőfolyadékot tartalmazó tartályon egy speciális lefúvató-szelepet használnak, amely a hűtőpanelekhez hasonlóan szintén az oldalsó kocsiszekrény burkolatának takarásában, a panelek alatt kerül elhelyezésre.

Az MP4-26-os konstrukció különleges oldaldobozával nemcsak a hátsó légterelő szárny aerodinamikai hatékonyságát sikerült optimalizálni.

Az F1-es autók súlyának minimalizálása érdekében az ezirányú spórolás miatt a hűtőrendszer nem tartalmaz semmiféle termosztátot, vagy hőmérséklet-szabályzó elemet. Nemes egyszerűséggel a hűtőfolyadék a maximálisan megengedett üzemi nyomást kihasználva teljes kapacitásával kering a rendszerben, mialatt a versenyautó motorja működik. A csapatok csakis abban az esetben használnak külső berendezéseket (ventilátorokat és lombfúvókat) a motor, vagy akár a fékek hűtésére, ha az autó a garázsban, vagy a rajtrácson várakozik az indulásra. Igen, jól látja a Kedves Olvasó, lombfúvókat említettem, amely talán első olvasatra kissé furcsán hangzik. De erről majd egy külön bejegyzésben fejteném ki a részleteket, mert azt hiszem ez a témakör is megér pár sort.

A hűtőfolyadék áramoltatásához fogaskerekes hajtás útján működtetett, a főtengely elülső részén elhelyezett szivattyút használnak az F1-es autókban, és a hűtőfolyadék megfelelő hőmérsékletét biztosító hűtőpanel az autó bal oldali kocsiszekrénye alatt kap helyet.

Néhány alkalommal már megadatott számomra annak a lehetősége, hogy testközelből végignézhettem miként készítik fel az időmérőre, vagy a versenyre a Formula-1-es és a GP2 Sorozatban szereplő autókat. Itt találkoztam azzal a ténnyel, hogy a hűtőrendszert a garázsban a start előtt egy külső hűtőegységre kötik. Ez nemes egyszerűséggel úgy történik, hogy a hűtőpaneleket az erre a célra kialakított csatlakozási pontokon keresztül tömlők segítségével egy különálló, mobil hűtőegységre kötik rá. Miután már erre nincs szükség, a rendszer leválasztását követően leengedik a hűtőrendszert, majd újra felöltik és gondosan légtelenítik azt. Ez utóbbi folyamat rendkívül fontos, hiszen ha a rendszerben levegő maradna, akkor az elősegítené a motor nem kívánt felmelegedését, amely akár teljesítményvesztéshez, vagy legrosszabb esetben a motor alkatrészeinek meghibásodását is eredményezheti. Érdekességképpen szeretném megemlíteni, hogy a hűtőfolyadékot nemcsak a verseny után, hanem minden egyes edzést követően le szokták engedni, és megismétlik a rendszer légtelenítéssel egybekötött ismételt felöltését.

A következőkben néhány soron keresztül szeretném ismertetni az F1-es autókban alkalmazott olajhűtőt, és annak működését.

Amikor a Formula-1-es versenyautóból a pilóta igyekszik kihozni a maximumot, a motor és a sebességváltó számára üzemi körülményeket biztosító olaj hőmérséklete elérheti akár a 140ºC-ot is. Ennek a folyadéknak a megfelelő hűtése tehát elengedhetetlen feladat, amellyel a csapatoknak is számolni kell. Ellenkező esetben az olaj kritikus mértékű felmelegedése a versenyautó meghibásodásához, és a pilóta számára a versenyből való kieséséhez vezethet.

A hétköznapi életben használt személyautókhoz hasonlóan a Formula-1-es versenygépekben is megtalálható az olajhűtő rendszer, ami valamelyest eltér a hagyományos értelemben vett megoldástól. A versenyautóban lévő változatban két alapvető összetevőt alkalmaznak, valamint igyekeznek azt a lehető legkisebb méretben, és a legkönnyebb kivitelben elkészíteni. A feladatuk azonban teljesen megegyezik: meg kell akadályozni az olaj felmelegedését.

Az olajhűtőnek a motor és a sebességváltó számára szükséges olaj hőmérsékletét meghatározott értéken kell tartania. A hűtőbe áramló olaj hőmérséklete hozzávetőlegesen 140ºC, melyet lecsökkentenek egészen 100ºC-os értékre. Csakis megfelelő hőmérsékletű olajjal lehet ugyanis a motor és a sebességváltó teljesítményét biztosítani, és elkerülni a kritikus alkatrészek meghibásodását.

Az F1-es autókban az oldalsó kocsiszekrény rejti magában az olajhűtőt. Az elülső oldalon kialakított légbeömlő nyíláson áramlik be a levegő, ami a pilóta mögött elhelyezett hűtőhöz jut. A két oldalon elhelyezkedő hűtők egyike a motort és a sebességváltót, míg a másik hűtőegység csakis a versenyautó erőforrását hivatott kiszolgálni. A hűtők viszonylag egyszerű konstrukciót képviselnek, amelyek precízen kialakított alumínium házból, és az olaj, illetve a hűtőfolyadék áramoltatásához szükséges tartályokból és csövezésből áll.

A hűtő háza talán a legösszetettebb elem, amelyet egy erre szakosodott cég készít el. Bordázott alumíniumlemezekből kialakított csatornákból áll, amelyen keresztül áramlik át az olaj. A belépő- és a kilépő oldalon kis tartályok vannak felhegesztve, amelyek szintén az olajáramlás részét képezik.

A McLaren Mercedes MP4-26-os konstrukciók számára például a Systems Group készíti el az olajhűtő burkolatát, amely szerves részét képezi a versenyautó aerodinamikájának. Bármilyen furcsán hangzik, de a külső burkolat méretével nem szabad túlzottan spórolni, mert az döntően befolyásolja a hűtés hatékonyságát. A mérnökök számára örökös küzdelmet jelent, hogy mindez a lehető legkisebb helyet foglalja el a versenyautóban, de mégis minél nagyobb felülettel kell rendelkeznie. Ezzel magyarázhatjuk azt, hogy a felületet miért bordázott kivitelben alakítják ki, hiszen az így nyert nagyobb felület révén a rendszer sokkal nagyobb mértékben képes lecsökkenteni az olaj hőmérsékletét.

Mint ahogyan az a Formula-1-es versenyautókban alkalmazott alkatrészek sokaságával kapcsolatban elmondható, az olajhűtők sem maradnak teljesen érintetlenek a szezon folyamán. A legnagyobb változtatást akkor hajtják végre, ha az autó karosszériáját áttervezik az adott futamra vonatkozóan. Általában minden egyes nagydíjra új olajhűtővel látják el az autókat, illetve azokat építik be, amelyek sikeresen teljesítették az előzetes teszteket. A minél jobb köridők és a versenyautó megbízhatóságának növelése érdekében az olaj megfelelő hőmérsékletét biztosító olajhűtő hosszirányban 300mm-t foglal el, magasságát és vastagságát tekintve pedig 230mm-t és 80mm-t tesz ki.

Van olyan futam, amikor egyes csapatok a megfelelő hűtési jellemzők biztosítása érdekében az autó két oldalán az oldalsó kocsiszekrény alatt kettős elrendezésű hűtőpaneleket alkalmaz. Az autónak ezen területét azonban úgy kell kialakítani, hogy többek között a KERS akkumulátorai, elektronikai elemei és a hibrid-hajtás hűtője is megfelelő módon elférjen. Mindamellett, hogy a kocsiszekrény két oldalán lévő hűtők kialakítási és alkalmazási módja minden egyes csapatnál többé-kevésbé megegyezik, a fékezések során eltárolt energia újrahasznosítására hivatott KERS megfelelő hőmérsékleten tartását a csapatok sokkal inkább eltérő módon oldják meg.

Az oldalsó kocsiszekrény alatt lévő hűtőpanelek hatékonysága és nem utolsó sorban a versenyautó ezen részének aerodinamikai jellemzőinek javítása érdekében a kocsiszekrény légbeömlő nyílás alatti része valamelyest felfelé ível. Ennek köszönhetően az elölről érkező légáramlatok egy része bejut a hűtőpanelekhez, valamint a megemelt felületnek köszönhetően a levegő többi része minimális turbulens hatások mellett továbbhalad a padlólemez irányába.

A karosszéria alatt elhelyezkedő hűtőpanelekkel – ahogyan az már korábban is említésre került – a versenyautó különböző, igencsak kritikus területeinek működését hivatottak hatékonyabbá tenni úgy, hogy használatukkal a megfelelő üzemi hőmérsékletek biztosítását oldják meg. Ezek között szerepel a motor, a sebességváltó, az olaj- és a vízrendszer, és nem utolsó sorban a Kinetikai Energia Visszanyerő Rendszer is, amelynek leginkább az akkumulátorcsomagjai igényelnek intenzívebb hűtést. A motor hengerfejeinek irányából kilépő meleg víz a hűtőpanel felső pontján csatlakoztatott csővezetéken keresztül jut be a lamellázott radiátorba, amely a rajta átáramló levegőnek köszönhetően hőelvonás útján csökkenti annak hőmérsékletét, majd az alsó csatlakozási ponton lévő tömlőn átáramolva jut vissza a folyadék a motor alsó területéhez közel található vízpumpához.

A versenyautó előzőleg említett területeinek hűtését számomra a legszemléletesebb és egyúttal a legérdekesebb módon a McLaren csapat oldotta meg. Az MP4-26-os konstrukció különleges, „L”-profilhoz hasonlítható oldaldobozának köszönhetően nemcsak az autó középső részére ható leszorító erőt sikerült optimalizálni, valamint a kocsiszekrény felső síkja által meghatározott légcsatorna révén a hátsó légterelő szárny és az ott lévő rúdszárny aerodinamikai hatékonyságát javították, hanem ezzel lehetővé tették az autó hűtőrendszerének egyedi, és az eddigi futamokon nyújtott szereplésüket látva (legalábbis a technikai megbízhatóságot tekintve) tökéletesen működő, szeparált hűtési rendszert kialakítani.

A különböző hűtési igényeket jól elkülönített módon valósítja meg a McLaren csapat.

A V8-as erőforrás optimális hőmérsékleti viszonyainak elősegítésére szolgáló hűtőpanel az oldalsó kocsiszekrény alatt, annak elülső felületén kialakított légbeömlő nyílások mögött helyezkednek el (1). A versenyautó legfelső pontján lévő bukócső alatt lévő légbeömlőn (2) keresztül jut el a levegő a motorhoz. Az angol szakszóval airbox-nak nevezett egység működését tekintve lelassítja a beáramló levegőt, amelynek a kinetikai energiáját statikus nyomássá alakítja át. A jól kialakított airbox-nak megfelelő módon ívelt kialakítású csatornával kell rendelkeznie, hogy a tőle elvárt aero-jellemzőket legyen képes produkálni. A bukócső, valamint az airbox nyílása mögött, a motorburkolat mindkét oldalán egy-egy további légbeömlő nyílás (3) található, amely a sebességváltó hűtésében játszik fontos szerepet.

A McLaren versenyautóiban lévő KERS hűtésére szolgáló alumínium hűtőpanel (4) a pilóta feje fölött, a bukócső és az airbox légbeömlő nyílása alatt kapott helyet. A rendszer kialakításából adódóan az elölről érkező légáramlatok áthaladnak a kis hűtőpanelen, majd a hűtőfolyadéktól elvont viszonylag magas hő a levegővel együtt távozik a sebességváltó és a hátsó kerékfelfüggesztés felett, a motorburkolaton kialakított nyíláson keresztül.

Annak ellenére, hogy a Formula-1-es versenyautók hűtőrendszere csak egy azon területek közül, amely kimagaslóvá teszi ezeket a négykerekű szerzeményeket az autósport kategóriái közül, mindenképpen látható, hogy a rendszer komplexitása, amely a megfelelő súly/teljesítmény aránynak köszönhetően akár egy nyerő konstrukciót is képes biztosítani, komoly tudást kíván a csapatoknál dolgozó szakemberektől.