Jak Mercedes stworzył najlepszy silnik hybrydowy F1 – i dlaczego nie może się doczekać 2016 roku?

dlaczego mój przycisk Windows nie działa?

Obraz 1 z10

W ubiegłym roku Mercedes zdominował Formułę 1. Srebrne Strzały wygrały 16 z 19 wyścigów, a kierowcy Lewis Hamilton i Nico Rosberg zakończyli sezon na pierwszym i drugim miejscu. Ale jak Mercedes zdominował Formułę 1 przez dwa lata i dlaczego nadal jest faworytem do wygrania sezonu 2016? Część odpowiedzi leży w światowej klasy kierowcach i wyrafinowanym podwoziu, ale napędzający ich silnik hybrydowy może być jednym z największych czynników sukcesu zespołu.

Najlepszy silnik w F1 pochodzi z Doliny Motorsport

Zobacz powiązane Jeremy Clarkson uważa, że ​​paliwo wodorowe to przyszłość samochodów Najlepsze samochody hybrydowe w 2018 r. w Wielkiej Brytanii: od i8 do Golfa GTE, to najlepsze hybrydy w sprzedaży Najlepsze samochody elektryczne 2018 UK: Najlepsze pojazdy elektryczne na sprzedaż w Wielkiej Brytanii

Zaprojektowany w odpowiedzi na zmiany w przepisach dotyczących silnika, Mercedes Hybrid PU106A jest owocem intensywnego okresu badań, rozwoju i nauki. Napędzany synergią turbodoładowania, silnika elektrycznego i technologii spalania wewnętrznego, jest najbardziej złożonym, wydajnym i mocnym silnikiem, jaki kiedykolwiek wyprodukował Mercedes.

Chociaż zaprojektowany jako najlepszy silnik w świecie F1, PU106A korzysta z wiedzy z całej stajni Daimlera – od samochodów elektrycznych po ciężarówki z silnikiem Diesla. A wnioski wyciągnięte przez Mercedesa już trafiają do naszych samochodów drogowych.Aby odkryć najnowocześniejszą jednostkę napędową za dwa rekordowe lata, spotkałem się z Andym Cowellem, dyrektorem zarządzającym Mercedes AMG High Performance Powertrains – i mózgiem najlepszego silnika w F1.

PU106 to potężny silnik Mercedesa, jaki kiedykolwiek powstał

Brixworth znajduje się zaledwie kilka minut jazdy od Milton Keynes i znajduje się w obszarze Wielkiej Brytanii znanym jako Dolina sportów motorowych , wysoce skoncentrowany obszar MŚP poświęcony wyścigom. To także ojczyzna wysokowydajnych układów napędowych Mercedes AMG.

To tutaj, w Wielkiej Brytanii, a nie w Niemczech, Mercedes po raz pierwszy rozpoczął prace nad najbardziej zaawansowanym zespołem napędowym, jaki kiedykolwiek opracowano.

Zmiany zasad i potrzeba adekwatności

Formuła 1 od dawna słynie z braku kontaktu z najnowocześniejszą technologią motoryzacyjną, ale w 2014 roku zmieniła zasady.

faOrgan zarządzający 1, Międzynarodowa Federacja Samochodowa (FIA), postanowiła uczynić ten sport bardziej przyjaznym dla środowiska, dodając dwie podstawowe, ale niezwykle skuteczne zasady: silniki mogą zużywać nie więcej niż 100 kg paliwa na dystansie wyścigu, nie wolno zużywać paliwa w ilości większej niż 100 kg na godzinę. Konkurencyjne wyzwanie polega na tym, jak wyciągnąć najwięcej energii z tej ilości paliwa i napędzać samochód, dodaje Cowell. F1 stał się wyścigiem wydajności.

Największa zmiana nastąpiła wraz z wielkością silnika: silniki V8 o pojemności 2,4 litra zostały wycofane, a wprowadzono mniejsze jednostki V6 o pojemności 1,6 litra. Aby zrekompensować zmniejszenie pojemności silnika, FIA dała producentom silników dostęp do nowego zestawu trików .

Technologie, które wcześniej były niedozwolone, były dozwolone; więc bezpośredni wtrysk, zespół turbosprężarki [i] większy system hybrydowy [były dozwolone], wyjaśnia Cowell. Silniki miały teraz 120 kW mocy doładowania elektrycznego – dwa razy więcej niż stare systemy odzyskiwania energii kinetycznej (KERS), które po raz pierwszy pojawiły się w 2009 roku, a także mogły korzystać z maszyny elektrycznej do odzyskiwania energii cieplnej odpadowej i doładowania turbosprężarki.

wiele kont Dysku Google na jednym komputerze

Chociaż stanowiło to nowy zestaw wyzwań dla inżynierów F1, oznaczało to również, że po raz pierwszy od dziesięcioleci cele F1 zostały dostosowane do szerszego przemysłu motoryzacyjnego. Aby wyprodukować najlepszy silnik, zespoły musiałyby naciskać na wydajność – dokładnie to, czego oczekujemy od naszych samochodów drogowych.

Nowy zestaw zasad i wyzwań

Pomimo zmniejszenia pojemności, Mercedes był w stanie odzyskać dużo koni mechanicznych dzięki dodaniu turbosprężarki. Jeden z najskuteczniejszych sposobów na zwiększenie mocy i wydajności, turbosprężarki działają na zasadzie wychwytywania spalin i wykorzystywania ich do napędzania sprężarki przymocowanej do silnika. Wynik? Do silnika wtłacza się więcej powietrza, co zwiększa moc i wydajność.

Mercedes nie miał żadnego doświadczenia z turbodoładowaniem – w końcu ostatni raz użyto ich w F1 przed zespołem – więc polegali na wiedzy z innych części firmy Daimler. Chociaż Mercedes używa turbosprężarek w swoich samochodach drogowych, to dział ciężarówek Daimlera okazał się najbardziej przydatny dla Cowella i jego zespołu: ogromna ilość mocy zaangażowana w silnik F1 oznaczała, że ​​były one lepiej dopasowane.

Przepływ powietrza wchodzący do silnika i przepływ powietrza wylotowego są bardzo podobne, więc koła sprężarki i turbiny są podobnej wielkości, wyjaśnia Cowell. Jeśli spojrzysz na koło kompresora samochodowego, znajduje się ono pośrodku twojej dłoni, malutki drobiazg. Jeśli spojrzysz na samochód ciężarowy lub F1, wisi nad krawędzią twojej dłoni. I dzięki temu otrzymujesz różne cechy, różne rzeczy, z którymi musisz się zmierzyć.

W poszukiwaniu większej mocy turbosprężarka rozrosła się, ale to zaostrzyło podstawowy problem z technologią: turbo lag. Spowodowane czasem, w którym spaliny obracają turbinę, turbodziura jest obecna w wielu dzisiejszych samochodach drogowych. Doświadczamy tego, gdy siedzisz na światłach, naciskasz pedał i oddalasz się, mówi Cowell. A potem nagle pojawia się moc w szczególnie niekontrolowany sposób.

Mercedes miał problem. Chociaż turbo-lag może być dobry dla samochodów drogowych, stanowi potencjalnie katastrofalny problem dla samochodu wyścigowego. Kierowcy polegają na płynnej, kontrolowanej mocy, aby jak najlepiej wykorzystać samochód, a turbo lag zmniejszyłby zarówno pewność kierowcy, jak i ogólny czas okrążenia.

Ale było też na to rozwiązanie: silnik elektryczny mógł rozkręcić turbosprężarkę na długo przed dotarciem spalin. Gdy naciśniesz pedał przyspieszenia, maszyna elektryczna z natychmiastową reakcją i możliwością uzyskania momentu obrotowego przy niskich prędkościach może rozkręcić sprężarkę i zasilić silnik powietrzem, zanim układ wydechowy zostanie zasilony spalinami, wyjaśnia Cowell. Aby zaoszczędzić miejsce, inżynierowie Mercedesa podzielili turbinę i sprężarkę, a następnie starannie zintegrowali zespół silnikowo-prądnicowy w środku dwóch zespołów.

Radzenie sobie z czynnikiem hybrydowym

Chociaż 1,6 l V6 i turbosprężarka są bardziej wyrafinowane niż wszystko, co można zobaczyć na drodze, to system odzyskiwania energii (ERS) reprezentuje zabójczą aplikację nowych silników F1. Zaprojektowany z myślą o jednoczesnym zwiększeniu osiągów i wydajności, system ERS Mercedesa był jednym z najlepszych w sieci w zeszłym roku – i rozwija technologię bezpośrednio związaną z dzisiejszymi pojazdami hybrydowymi typu plug-in.

System ERS można podzielić na kilka części – zasilanie, magazynowanie i odzyskiwanie – i działają one jak jedna, aby uzyskać maksymalną dostępną energię.

Akumulatory silnika są schowane nisko w samochodzie ze względu na obsługę i mogą przechowywać około czterech megadżuli energii – wystarczającej do zaświecenia 10 000 żarówek o mocy 20 W. Ta moc jest następnie przekazywana do silnika o mocy 120 kW podłączonego do tylnej osi samochodu, a sam ten system wart jest oszałamiających 160 KM – mniej więcej tyle samo, co samochód rodzinny. A powrót do zdrowia? Podczas zwalniania silnik samochodu o mocy 120 kW działa jak dynamo, oddając niewykorzystaną energię z powrotem do akumulatorów samochodu. Silnik elektryczny używany do zapobiegania opóźnieniom turbosprężarki może również odzyskiwać energię, tworząc wydajną pętlę mieszania.

Od klocków lego po silniki wyścigowe

Silnik musiał pasować do podwozia o określonych wymaganiach, a to oznaczało, że inżynierowie Cowella musieli współpracować z resztą zespołu Mercedesa. [Pomyśleliśmy], czego tak naprawdę chcemy od jednostki napędowej? Dużo mocy.

jak stworzyć filtr Snapchata

A czego nie chcemy od jednostki napędowej? Nie chcemy, żeby był z nadwagą, bo samochody z nadwagą to powolne samochody. Nie chcemy dużego oddawania ciepła, ponieważ duże oddawanie ciepła wymaga dużych grzejników, co spowalnia aerodynamikę.

Te kompromisy doprowadziły do ​​ukształtowania silnika, a inżynierowie z Brackley i Brixworth musieli rozważyć każdy kompromis. Cowell podsumowuje ich etos: jeśli ma to przyspieszyć samochód, ścigaj go, a jeśli nie, nie rób tego.

Testowanie swojej pracy

Wszystkie [wstępne] testy musiały być przeprowadzane w fabryce, z czym jesteśmy zadowoleni, przyznaje Cowell. Od dłuższego czasu nie przeprowadzano zbyt wielu testów sezonowych, a testy przedsezonowe były ograniczone. Biorąc pod uwagę czasy realizacji komponentów jednostki napędowej, nie możesz przeprowadzić pierwszego dnia zimowych testów na torze i zregenerować siły, jeśli wystąpią jakiekolwiek problemy przed pierwszym wyścigiem. Jeśli znajdziesz coś pierwszego dnia zimowych testów, to źle – będziesz miał kiepską pierwszą połowę sezonu, tylko ze względu na czas realizacji.

CIĄG DALSZY NA STRONIE 2: Dowiedz się, jak Mercedes dokończył swój silnik i co planuje na przyszły rok.