(Nie) Wszystkie tajemnice jednostki napędowej Mercedesa

Opublikowany przez 24 Apr 2014 | Komentarze: 123

Silnik Mercedesa zdominował pierwsze wyścigi tegorocznego sezonu. Potwierdzają to nie tylko fantastyczne wyniki ekipy z Brackley, ale również dobre występy zespołów korzystających z jednostek napędowych, które powstały pod dachem fabryki z Brixworth. Teoretycznie pakiet jest jednakowy dla wszystkich, ale niemiecki zespołów mimo wszystko zdaje się mieć znaczną przewagę. Powód takiej sytuacji jest jeden i był już wielokrotnie omawiany. Projekt nowej jednostki powstawał równolegle ze “szkicami” tegorocznego bolidu, dlatego użycie stwierdzenia, że nowa V6 została uszyta na miarę W05 nie będzie dużym nadużyciem.

Kolejne publikacje włoskich serwisów, za którymi kryje się Giorgio Piola pokazują, że nadwozie W05 kryje zdecydowanie więcej sekretów nowej jednostki. Otwarcie miał to przyznać, cytowany przez portal omnicorse.it, Paddy Lowe, który pogratulował włoskiemu dziennikarzowi spostrzegawczości, a jednocześnie zasugerował, że opisane do tej pory rozwiązania, to jedynie mały próbka kreatywności niemieckich inżynierów.

“Poruszyłeś jeden z najbardziej innowacyjnych aspektów projektu, ale chciałbym, żebyś pod koniec sezonu mógł zajrzeć pod maskę i docenić inne rozwiązania, zasługujące na uwagę. Inżynierowie przygotowali wiele interesujących pomysłów…”

Czym Piola zasłużył sobie na tak ciepłe słowa od dyrektora wykonawczego zespołu Mercedesa? Kiedy media głównego nurtu starały się przekonać wszystkich, że sekretem sukcesu niemieckiego zespołu jest rozdzielenie turbiny od kompresora, włoski inżynier dojrzał i opisał kilka innych elementów, równie istotnych z punktu widzenia wydajności oraz aerodynamiki.

Intercooler w W05 został umieszczony w centralnej części bolidu, tuż pod wlotem powietrza znajdującym się nad głową kierowcy. Przed sezonem mówiło się, że rozmiar oraz lokalizacja tego elementu będzie jednym z największych wyzwań stojących przed inżynierami i sugerowano, że jedyne możliwe miejsce dla niego to boczna strefa. Okazuje się, że rozdzielenie turbiny od kompresora było kluczowe, ale kolejne posunięcia czynią nową jednostkę jeszcze bardziej konkurencyjną. Fakt, że kompresor został umieszczony z dala od turbiny i niezwykle gorącej strefy wydechu oznaczał, że intercooler nie musi mieć dużego rozmiaru, aby skutecznie schłodzić powietrze wtłaczane do silnika. Dzięki temu niemieccy inżynierowie znacznie skrócili oraz uprościli kwestię instalacji łączących poszczególne komponenty jednostki. Szczegółową grafikę oraz wytłumaczenie publikuje serwis f1.com…

Jeśli jesteśmy przy skracaniu, to zadziałało ono również w przypadku układu wydechowego. Piola sugeruje, że niezwykle krótka instalacja wydechowa pozbawiła nową jednostkę 10-15 koni mechanicznych mocy, ale specjaliści z Brixworth uznali, że zyski aerodynamiczne oraz kwestie związane z wymianą ciepła są zdecydowanie ważniejsze. Odchudzenie układu wydechowego sprawiło, że bolidy zasilane jednostkami Mercedesa są znacznie węższe w tylnej, niezwykle ważnej z punktu aerodynamiki, sekcji. Szybka ewakuacja gorących gazów pozwala również ograniczyć ich wpływ na temperaturę jednostki. Mniejsze zapotrzebowanie na chłodzenie, mniejszy intercooler, krótsza instalacja…

Kolejna ciekawa informacja dotyczy budowy i działania MGU-H. Większość dostępnych materiałów prezentuje sztywne połączenie pomiędzy turbiną a kompresorem i tak prawdopodobnie jest ono zrealizowane w przypadku jednostek Ferrari oraz Renault. Niemieccy inżynierowie na wale łączącym turbinę oraz kompresor z MGU-H mieli zastosować sprzęgła jednokierunkowe, które przy określonych parametrach odłączają elementy od wału. Jaki jest tego cel? MGU-H służy nie tylko do odzyskiwania energii, ale może być wykorzystywany w celu uniknięcia opóźnienia. Jeśli założymy, że turbina jest połączona kompresorem sztywnym wałem, to podkręcenie obrotów kompresora jest nieodłącznie związane z rozkręceniem elementu, znajdującego się na drugim końcu wału, czyli turbiny. Odłączenie jej w momencie, kiedy MGU-H bierze na siebie odpowiedzialność na kontrolę obrotów kompresora oznacza zmniejszenie ilości energii potrzebnej do zasilenia układu, poprzez “pozbycie się” masy turbiny. Zaoszczędzoną w ten sposób energię można poprzez MGU-K, przekazać na oś napędową. Analogicznie odłączenie kompresora pozwala MGU-H odzyskać oraz przekazać do MGU-K więcej energii. Opis i ilustracja Pioli dostępna są na stronie f1.com…

W całej teorii związanej z użyciem sprzęgieł jest tylko jeden brakujący element – legalność. Przepisy stanowią, że kompresor oraz turbina muszą poruszać się z taką samą prędkością kątową. Mówi o tym artykuł 5.1.6 regulaminu technicznego:

“Zwiększanie ciśnienia może się odbywać tylko i wyłącznie przez zastosowanie pojedynczego kompresora połączonego z pojedynczą turbiną umieszczoną na wydechu poprzez wał zamocowany równolegle do wału silnika nie w odległości nie większej niż 25 mm od osi samochodu. Wał musi być tak zaprojektowany, aby zapewnić, że towarzyszące mu elementy, kompresor oraz turbina zawsze poruszają się wokół własnej osi i z tą samą prędkością kątową, generator energii elektrycznej (MGU-H) może być z nim bezpośrednio połączony.”

Sztywne połączenie turbiny z kompresorem gwarantuje, że oba elementy będą poruszały się z tą samą prędkością. Kiedy natomiast zaczniemy rozłączać poszczególne strony… Wątek jest niezwykle interesujący i warto mieć na niego oko. Być może najbliższe dni przyniosą kolejną dawkę informacji.

Na koniec małe przypomnienie, że choć poruszanych w dyskusji jest wiele kwestii czysto technicznych, to kluczem sukcesu Mercedesa są ludzie, a bardziej konkretnie ich liczba. Szacuje się, że w projekt tegorocznego bolidu (samochód + jednostka napędowa) było zaangażowanych nawet 1200 osób.