Come Mercedes ha realizzato il miglior motore ibrido di F1 e perché non vede l'ora che arrivi il 2016

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L'anno scorso la Mercedes ha dominato la Formula 1. Le Silver Arrows hanno vinto 16 gare su 19, con i suoi piloti Lewis Hamilton e Nico Rosberg che hanno concluso la stagione al primo e secondo posto. Ma in che modo la Mercedes ha dominato la Formula 1 per due anni e perché è ancora la favorita per vincere la stagione 2016? Parte della risposta risiede nei suoi piloti di livello mondiale e nel telaio sofisticato, ma il motore ibrido che li alimenta potrebbe essere uno dei maggiori contributori al successo del team.

Il miglior motore in F1 è arrivato dalla Motorsport Valley

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Progettata in risposta ai cambiamenti nelle regole del motore, la Mercedes Hybrid PU106A è il frutto di un concentrato periodo di ricerca, sviluppo e apprendimento. Alimentato da una sinergia di turbo, motore elettrico e tecnologia a combustione interna, è il motore più complesso, efficiente e potente che Mercedes abbia mai realizzato.

Sebbene progettato per essere il miglior motore al mondo della F1, il PU106A beneficia della conoscenza di tutta la scuderia Daimler, dalle auto elettriche ai camion diesel. E le lezioni apprese da Mercedes si stanno già facendo strada sulle nostre vetture stradali.Per scoprire il propulsore all'avanguardia dietro due anni da record, mi sono seduto con Andy Cowell, amministratore delegato di Mercedes AMG High Performance Powertrains - e la mente dietro il miglior motore in F1.

Il PU106 è il potente motore Mercedes mai realizzato

Brixworth si trova a breve distanza in auto da Milton Keynes e si trova nell'area del Regno Unito conosciuta come Valle degli sport motoristici , un'area ad alta concentrazione di PMI dedicate alle corse. Ed è anche la casa dei propulsori Mercedes AMG ad alte prestazioni.

È qui nel Regno Unito, non in Germania, che Mercedes ha iniziato a lavorare sul propulsore più avanzato che sia mai stato sviluppato.

Modifiche alle regole e necessità di rilevanza

La Formula 1 ha da tempo la reputazione di non essere in contatto con la tecnologia automobilistica all'avanguardia, ma nel 2014 ha cambiato le regole.

FL'organo di governo di 1, la Federation Internationale de l'Automobile (FIA), ha deciso di rendere lo sport più ecocompatibile aggiungendo due regole fondamentali ma estremamente efficaci: i motori non potevano consumare più di 100 kg di carburante per una distanza di gara, e non erano E' vietato consumare carburante a più di 100kg all'ora. La sfida competitiva è come [estrarre] la maggior parte dell'energia da quella quantità di carburante e far avanzare l'auto, aggiunge Cowell. La F1 era diventata una gara di efficienza.

Il cambiamento più grande è arrivato con le dimensioni del motore: erano fuori i V8 da 2,4 litri e venivano introdotti i V6 da 1,6 litri più piccoli. Per compensare la riduzione della cilindrata, la FIA ha dato ai produttori di motori l'accesso a una nuova scatola di trucchi .

Le tecnologie prima non consentite erano consentite; quindi l'iniezione diretta, un gruppo turbocompressore [e] un sistema ibrido più grande [erano consentiti], spiega Cowell. I motori ora avevano 120 kW di sovralimentazione elettrica a disposizione, il doppio della potenza dei vecchi sistemi di recupero dell'energia cinetica (KERS) visti per la prima volta nel 2009, e potevano anche utilizzare una macchina elettrica per recuperare l'energia termica di scarto e aumentare il turbo.

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Sebbene ciò presentasse una nuova serie di sfide per gli ingegneri della F1, significava anche che, per la prima volta da decenni, gli obiettivi della F1 erano allineati con la più ampia industria automobilistica. Per produrre il motore migliore, i team dovrebbero puntare all'efficienza, esattamente ciò che vogliamo dalle nostre vetture stradali.

Una nuova serie di regole e sfide

Nonostante la riduzione di cilindrata, la Mercedes è stata in grado di recuperare molti cavalli grazie all'aggiunta di un turbocompressore. Uno dei modi più efficaci per aumentare la potenza e l'efficienza, i turbo funzionano catturando i gas di scarico di scarto e utilizzandoli per azionare un compressore collegato al motore. Il risultato? Più aria viene forzata nel motore, aumentando potenza ed efficienza.

La Mercedes non aveva esperienza con un turbo - dopotutto, l'ultima volta che sono stati utilizzati in F1 era precedente al team - quindi si sono affidati alle conoscenze provenienti da altre parti dell'azienda Daimler. Sebbene la Mercedes utilizzi i turbo nelle sue vetture stradali, è stata la divisione camion di Daimler che si è rivelata la più utile per Cowell e il suo team: l'enorme quantità di potenza coinvolta nel motore di F1 significava che erano una soluzione migliore.

Il flusso d'aria che entra nel motore e quello di scarico sono molto simili, quindi le ruote del compressore e della turbina hanno dimensioni simili, spiega Cowell. Se guardi la ruota del compressore di un'auto da strada, è al centro della tua mano, una piccola cosa. Se guardi un camion, o uno di F1, è appeso al bordo della tua mano. E con ciò ottieni caratteristiche diverse, cose diverse da sfidare.

Nella ricerca di più potenza, il turbo era cresciuto di dimensioni, ma questo ha esacerbato un problema fondamentale con la tecnologia: il turbo lag. Causato dal tempo impiegato dal gas di scarico per far girare la turbina, il turbo lag è presente oggi in molte auto stradali. Lo sperimentiamo quando sei seduto al semaforo e premi il pedale e ti allontani, dice Cowell. E poi il potere arriva improvvisamente in modo particolarmente incontrollato.

La Mercedes ha avuto un problema. Mentre il turbo lag potrebbe andare bene per le auto da strada, rappresenta un problema potenzialmente catastrofico per un'auto da corsa. I conducenti si affidano a una potenza fluida e controllata per ottenere il massimo da un'auto e il turbo lag ridurrebbe sia la fiducia del conducente che il tempo sul giro complessivo.

Ma c'era una soluzione anche per questo: un motore elettrico poteva far girare il turbo ben prima che arrivassero i gas di scarico. Quando si preme il pedale dell'acceleratore, la macchina elettrica con la sua risposta istantanea e la sua capacità di coppia a bassa velocità può far girare il compressore e alimentare il motore con aria prima che il sistema di scarico venga alimentato con i gas di scarico, spiega Cowell. E per risparmiare spazio, gli ingegneri Mercedes hanno diviso la turbina e il compressore e hanno integrato ordinatamente il gruppo motogeneratore nel mezzo dei due gruppi.

Affrontare il fattore ibrido

Sebbene il V6 1.6L e il turbo siano più sofisticati di qualsiasi cosa si possa vedere sulla strada, è il sistema Energy Recovery System (ERS) che rappresenta l'app killer dei nuovi motori di F1. Progettato per aumentare contemporaneamente le prestazioni e l'efficienza, il sistema ERS di Mercedes è stato uno dei migliori sulla griglia lo scorso anno e sta sviluppando una tecnologia direttamente correlata ai veicoli ibridi plug-in di oggi.

Il sistema ERS può essere suddiviso in più parti - alimentazione, accumulo e ripristino - e queste funzionano come una sola per ottenere la massima energia disponibile.

Le batterie del motore sono riposte in basso nell'auto per motivi di maneggevolezza e possono immagazzinare circa quattro megajoule di energia, abbastanza per accendere 10.000 lampadine da 20 W. Questa potenza viene quindi alimentata a un motore da 120 kW collegato all'asse posteriore dell'auto, e quel sistema da solo vale ben 160 CV, circa la stessa potenza di un'auto di famiglia. E il recupero? Quando rallenta, il motore da 120 kW dell'auto si comporta come una dinamo, restituendo l'energia inutilizzata nelle batterie dell'auto. Anche il motore elettrico utilizzato per prevenire il turbo lag può recuperare energia, creando un efficiente circuito di compounding.

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Il motore doveva adattarsi a un telaio con requisiti specifici, e ciò significava che gli ingegneri di Cowell dovevano lavorare con il resto del team Mercedes. [Noi] abbiamo pensato, cosa vogliamo veramente dall'unità di potenza? Tanta potenza.

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E cosa non vogliamo dall'unità di potenza? Non vogliamo che sia sovrappeso, perché le auto in sovrappeso sono auto lente. Non vogliamo molta reiezione del calore, perché molta reiezione del calore richiede grandi radiatori, il che rallenta l'aerodinamica.

Questi compromessi hanno finito per plasmare il motore e gli ingegneri di Brackley e Brixworth hanno dovuto considerare ogni compromesso. Cowell riassume il loro ethos: se renderà l'auto più veloce, inseguila, e se non lo fa, non farlo.

Metti alla prova il tuo lavoro

Tutti i test [iniziali] dovevano essere basati sulla fabbrica, il che è qualcosa con cui ci sentiamo a nostro agio, ammette Cowell. Per molto tempo, non ci sono stati molti test durante la stagione e ci sono stati limitati test pre-stagionali. Con i tempi di consegna dei componenti della power unit, non puoi fare il primo giorno di test in pista in inverno e recuperare se ci sono problemi prima della prima gara. Se trovi qualcosa il primo giorno di test invernali, è un male: avrai una brutta prima metà della stagione, solo a causa dei tempi di consegna.

CONTINUA A PAGINA 2: Scopri come Mercedes ha dato gli ultimi ritocchi al suo motore e cosa ha in programma per il prossimo anno.