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14 marzo 2014

Melbourne, Power Unit alla prova Gran Premio

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Nel 2014 la Formula Uno ha subito una rivoluzione tecnologica senza precedenti, con il ritorno al turbo e l'introduzione dell'ERS, un nuovo sistema di recupero energia (Grafica Fabiano Vandone)

LA SCHEDA TECNICA. I nuovi propulsori turbo attesi alla prima verifica, soprattutto sull'affidabilità, nella gara d'esordio in Australia . Novità, caratteristiche e dati sui motori del Mondiale 2014

a cura di Roberto Brambilla e Fabiano Vandone

Dalle parole ai fatti. Gli osservati speciali nel primo week end del Mondiale 2014, a Melbourne, saranno soprattutto loro, i motori. Nel nuovo regolamento tecnico 2014 rappresentano la novità più evidente, non solo per il passaggio al turbo e durante i test sono state la componente su cui i team hanno lavorato di più e che ha creato più problemi. Con l'aiuto di Fabiano Vandone scopriamo cosa muove le monoposto del Mondiale 2014.


Il tipo di motore - E' un motore a 6 cilindri ( con tre cilindri disposti V e collegati da un unico albero motore) 1600 cc turbo con apertura a 90 gradi. I propulsori a turbocompressione, differenti da quelli aspirati utilizzati fino al 2013 (8 cilindri 2400 cc) , sono sovralimentati da una turbina azionata dai gas di scarico che genera l'aumento della pressione dell'aria all'interno delle camere di combustione. I giri massimi al minuto potranno essere 15.000 e ogni propulsore dovrà durare minimo 4000 km.

Le componenti – Il power unit, termine che nel regolamento definisce il comparto motore contiene:

- un motore termico:
(quello a 6 cilindri 1600 cc turbo) alimentato a benzina. Il consumo massimo di carburante per ogni Gran Premio è stato fissato per regolamento a 100 kg per Gran Premio;

- Un sistema di recupero energia
: denominato ERS (Energy Recovery System) e formato da due sottoparti MGU-H (HERS) e MGU-K e da una batteria, chiamata Energy Storage. Il MGU-H, la vera novità del 2014 (nella grafica di Fabiano Vandone) collegato direttamente al turbo ha il compito di recuperare l'energia “termica” in eccesso generata dai gas di scarico alla girante della turbina. L'MGU-K, che sfrutta lo stesso principio del KERS in uso nelle stagioni scorse, “cattura” invece l'energia cinetica in surplus generata in fase di frenata.



Sia la MGU-H e MGU-K lavorano in doppia modalità, generativa attiva. In modalità generatore le due sottoparti dell'ERS raccolgono l'energia (rispettivamente cinetica e “termica”, anche se si tratterebbe più propriamente ancora di energia cinetica, ma in eccesso dalla turbina) in eccesso, trasformandola in energia elettrica e immagazzinandola all'interno di una batteria comune, montata dietro il pilota e sotto il serbatoio che avrà la capacità di 4MJ (2 per ogni sottoparte), 10 volte superiore alla capacità di quella dell'attuale KERS.

In fase attiva invece, la MGU-K, come il Kers, aggiunge potenza al motore termico (fino a 160 cavalli il doppio rispetto al 2013, per un totale di 760), mentre il MGU-H che non genera potenza, può tenere da parte l'energia accumulata nell’Energy Storage, impiegarla per attivare la MGU-K , oppure restituirla all’albero della girante del turbo per ridurre il ritardo di risposta ai bassi giri, eliminando il turbo-lag, tipico dei motori turbo anni Ottanta.

Controllo elettrico:
Le due componenti dell'ERS sono gestite da un'unica centralina elettrica e il pilota, a differenza di quanto succedeva in passato con il KERS, non potrà decidere quando utilizzare la potenza aggiuntiva ma tutto sarà gestito autonomamente ed elettronicamente dalla centralina. L'uso è previsto per un massimo di 33.3 secondi al giro.

Turbo compressore:
turbina azionata dai gas di scarico che provoca l'aumento della pressione dell'aria all'interno delle camere di combustione.

Intercooler:
è uno scambiatore di calore, cioè un componente in cui si realizza uno scambio di energia termica tra due fluidi di temperature diverse. Nel power unit ha il compito di raffreddare l'aria in uscita dal compressore prima che entri nelle camere di combustione.

Cosa cambia per le monoposto rispetto al 2013 –
A livello di prestazioni cronometriche le differenze saranno ridottissime, soprattutto con il passare dei Gp e la maggiore confidenza di piloti e ingegneri con il power unit. Le monoposto potranno trarre in parte vantaggio visto che il mix motore turbo-motore elettrico ha una progressività di coppia maggiore, (la coppia, semplificando, è la spinta prodotta da pistoni e bielle per muovere l’albero motore, e di conseguenza le ruote) e dovrebbero avere minori problemi di assetto.

Cosa potrebbe non andare a Melbourne –
Dopo mesi di test è arrivata la prova della verità. E in Australia quello che preoccupa di più i team è l'affidabilità. Sotto il profilo dei propulsori le novità e le conseguenti incognite sono molte: motore turbo ma soprattutto la parte elettrica. L'ERS è un componente nuovo, da verificare sono le interazione tra il motore termico e la parte ibrida, le batterie hanno una capacità doppia e tutti i cablaggi saranno messi a dura prova dalle alte temperature. Cruciale dunque sarà il funzionamento dei sistemi di raffreddamento delle monoposto per evitare il surriscaldamento, già sperimentate nei test.

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