DE10012717A1

DE10012717A1 - Cooling system for the engines of Formula 1 racing vehicles and similar

Info

Publication number: DE10012717A1
Application number: DE2000112717
Authority: DE
Original assignee: POSINGIS JUERGEN
Current assignee: POSINGIS JUERGEN
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-20

Abstract

Has the cooling air passing though the cooling radiator over long, smooth-surfaced leaves and ribs mounted in cases (K) on the sides of the vehicle. This reduces the pressure build up inside the radiator case thereby reducing drag on the vehicle.

Description

Die Kühlung der Motoren in Formel-Rennwagen erfolgt mittels Kreuzstrom wärmetauschern. Diese sind links und rechts vom Motor etwa an dessen Vorderkante in den Seitenkästen angeordnet (Fig. 2, K) Durch eine Einlassöffnung an der Vorderkante der Seitenkästen wird der Fahrt wind den Kühlern zugeführt (Fig. 2, E) und kann durch den sogenannten Flaschenhals (der zwecks besserer Umströmung der Hinterräder) stark einge zogene Heckbereich der Motorverkleidung, siehe (Fig. 2, F) zwischen Getriebe und Verkleidung wieder entweichen. Im Kühler nimmt die Luft Wärme energie aus dem Kühlwasser auf und dehnt sich entsprechend aus. Danach durchströmt sie den Motorraum mit seinem etwa 1000°C heißen Auspuffge schlängel und vervielfacht dabei noch einmal ihr Volumen.The motors in formula racing cars are cooled by means of cross-flow heat exchangers. These are located on the left and right of the engine, roughly on its front edge in the side boxes ( Fig. 2, K) Through an inlet opening on the front edge of the side boxes, the drive wind is fed to the radiators ( Fig. 2, E) and can through the so-called bottle neck (the rear area of the engine cowling, which is strongly drawn in to improve the flow around the rear wheels), see ( Fig. 2, F) between the gearbox and cowling. In the cooler, the air absorbs heat energy from the cooling water and expands accordingly. Then it flows through the engine compartment with its exhaust pipe, which is around 1000 ° C, and multiplies its volume again.

Durch den engen Flaschenhals kann aber nur eine relativ geringe Menge ent weichen. Das führt zu einem Staudruck, der sich bis zu den Einlassöffnungen auswirkt, so daß diese einen - wenn auch reduzierten - Luftwiderstand hervor rufen. Den eigentlichen Luftwiderstand produzieren aber die Karosserieflächen, die die Einlassöffnungen seitlich begrenzen. Zur Wagenmitte hin ist es eine Fläche, die von dem schmaleren Cockpit (C) zu dem breiteren Tank (T), über leitet (Fig. 2, J) und an der Außenseite ist es eine Rundung, die die Luft außen an den Seitenkästen vorbeiführt (Fig. 2, A). Insgesamt entsteht also durch die Summe der 3 Bauteile jedes Seitenkastens (von innen nach außen gesehen; cockpitseitige Leitfläche, Einlassöffnung, äußere Rundung) ein be trächtlicher Luftwiderstand.Due to the narrow bottle neck, only a relatively small amount can escape. This leads to a dynamic pressure that affects the inlet openings so that they create air resistance, albeit a reduced one. However, the actual air resistance is produced by the body surfaces that laterally limit the inlet openings. Towards the middle of the car there is a surface that leads from the narrower cockpit (C) to the wider tank (T) ( Fig. 2, J) and on the outside there is a curve that guides the air outside the side boxes ( Fig. 2, A). All in all, the sum of the 3 components of each side box (seen from the inside out; cockpit-side guide surface, inlet opening, outer curve) creates considerable air resistance.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zu grunde, den oben geschilderten Luftwiderstand zu minimieren.The problem specified lies in the invention specified in the patent claims reasons to minimize the air resistance described above.

Dieses Problem wird durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale wie folgt gelöst:This problem is addressed by those listed in the claims Features solved as follows:

Der Kühler besteht nicht wie zur Zeit aus vielen enggestellten an ihren Ober fläche stark strukturierten und (in Fahrtrichtung gesehen) kurzen Kühllamellen und -rippen (Fig. 2, K) sondern aus wenigen glatten aber möglichst langen Lamellen und Rippen mit relativ großem Abstand zueinander (Fig. 1 und 3, K) Die erforderliche Abstrahlungsfläche wird also durch die Summe weniger großer Flächen erreicht, die nur ihre (bei dem wasserführenden Kühllamellen etwa 3 mm starke und bei den Kühlrippen etwa 1 mm starke) Vorderkante in den Fahrtwind stellen.The cooler does not consist of many narrow cooling fins and ribs ( Fig. 2, K), which are strongly structured on their surface and (seen in the direction of travel), but of a few smooth but long fins and fins with a relatively large distance from each other ( Fig. 1 and 3, K), the required radiation surface is therefore achieved by the sum less large areas represent the only their (in the water-carrying cooling fins about 3 mm thick and mm for the cooling fins about 1 strong) leading edge in the airstream.

Da erfindungsgemäß kein staubildender Flaschenhals den Kühlluftdurchsatz minimiert, passiert eine vielfache Menge Luft die Kühlkonstruktion im Vergleich zu der gebräuchlichen Konstruktion. Since according to the invention no dust-forming bottle neck the cooling air throughput minimized, a multiple amount of air passes through the cooling structure in comparison to the common construction.

In einem Formel 1 Auto wäre das etwa die 6-fache Durchsatzmenge.In a Formula 1 car, that would be about 6 times the throughput.

Bei größerem Luftdurchsatz kann bei gleicher Kühlleistungen eine kleinere Abstrahlungsfläche gewählt werden. Hinzu kommt, daß bei der erfindungs gemäßen Konstruktion eine große Menge Luft mit hoher Geschwindigkeit die Auslassseite des Motors und das Auspuffgeschlängel passiert und dadurch gerade im wärmetechnisch kritischen Bereich des Motors eine große Menge Wärmeenergie abtransportiert.With larger air throughput, a smaller one can be used with the same cooling capacity Radiation area can be selected. In addition, the invention a large amount of air at high speed Exhaust side of the engine and the exhaust coil pass through and through especially in the thermally critical area of the engine Heat energy removed.

Was an dieser Stelle die Abluft an Kühlung leistet, muss die Wasserkühlung nicht mehr leisten und kann somit zusätzlich zu dem Effekt des hohen Luft durchsatzes noch einmal reduziert ausgelegt werden. Das bedeutet Gewichts ersprarnis durch geringere Kühlermasse und weniger Kühlwasser.What cooling the exhaust air does at this point must be water cooling can no longer afford it and can therefore add to the effect of high air throughput can be reduced once again. That means weight savings through lower cooler mass and less cooling water.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt aber im Bereich der Reduktion des Luftwiderstands. Hierbei ist an erster Stelle natürlich die Kühlkonstruktion selber anzuführen.The main advantage of the invention lies in the area of the reduction of Air resistance. First of all, of course, is the cooling structure itself to cite.

Verwendet man den erfindungsgemäßen Kühler, so ergeben sich in der Folge zwei weiter wesentliche aerodynamische Vorteile.If the cooler according to the invention is used, the following result two further essential aerodynamic advantages.

1. In front of the side boxes are so-called (in Formula 1 cars and similar) so-called deflectors ( Fig. 2, D) which represent considerable air resistance with their outer areas. These can be omitted or replaced by those that are almost longitudinally in the air flow.
2. The tank should (up to the allowed 80 cm in Formula 1 vehicles so far wide) not wider than the cockpit or the engine, so the cockpit (in the area of the opening), the tank and the motor an assembly of form the same width of about 60-70 cm.

So erhält man, da die erfindungsgemäße Kühlung in Bezug auf den Luftwider stand nahezu irrelevant ist, einen Fahrzeugrumpf von etwa 70 cm Breite, (Fig. 3), statt bislang (in der Formel 1) 140 cm.Thus, since the cooling according to the invention was almost irrelevant in relation to the air resistance, a vehicle fuselage of about 70 cm in width ( FIG. 3) is obtained instead of 140 cm in the past (in Formula 1).

In den amerikanischen und japanischen Serien sind die Konstruktion, Propor tionen und Relationen bisher ähnlich.In the American and Japanese series, the construction, proportion tions and relations so far similar.

Weitere Ausarbeitungen der Erfindung sind abweichend von der in Fig. 1 dar gestellten Konstruktion, bei der sich die Wasserkästen über die gesamte Länge des Kühlers erstrecken, die Möglichkeiten, daß erstens ein Wasserkasten hinten und einer vorne angeordnet wird, wodurch eine Schrägstromführung erzeugt wird (Fig. 4), oder zweitens, daß beide Wasserkästen sich an einem Ende gegenüberliegen und sich in der Mitte der Kühllamellen eine Zunge befindet, wodurch eine Parallelstromkonstruktion entsteht (Fig. 5). Further elaborations of the invention are different from the construction shown in FIG. 1, in which the water boxes extend over the entire length of the cooler, the possibilities that firstly a water box is arranged at the rear and one at the front, whereby an oblique current flow is generated ( FIG . 4), or secondly that the two water tanks are opposite at one end and a tongue is located in the center of the cooling fins, whereby a parallel flow construction is formed (Fig. 5).

Fig. 1 zeigt das Konzept der Erfindung Fig. 1 shows the concept of the invention

Fig. 2 zeigt den Wagenkörper eines gebräuchlichen Monopostos Fig. 2 shows the car body of a common monoposto

Fig. 3 zeigt den Wagenkörper eines Monopostos mit der Erfindung Fig. 3 shows the car body of a monoposto with the invention

Fig. 4 zeigt die Erfindung als Schrägstromwärmetauscher am Beispiel eines Längsschnitts durch eine Lamelle Fig. 4 shows the invention as an inclined flow heat exchanger using the example of a longitudinal section through a lamella

Fig. 5 zeigt die Erfindung als Parallelstromwärmetauscher am Beispiel eines Längsschnitts durch eine Lamelle Fig. 5 shows the invention as a parallel flow heat exchanger using the example of a longitudinal section through a lamella

Claims

1. Cooling of the motors of monopost racing cars, characterized in that the dimension of the water-conducting cooling fins and the cooling fins in or approximately the longitudinal axis of the vehicle, insofar as it makes sense under the various aspects (thermal efficiency, position in the vehicle, limitations by the regulations, etc.), is extended.

2. Cooling the motors of monoposto racing cars characterized, that the distance between the cooling fins and cooling fins each is as large as the components of the Allow vehicle.