F1 | Powerunit Mercedes: svelati i segreti del dominio?

La scuderia Mercedes-AMG Petronas ha recentemente svelato in un video alcuni dettagli della sua Powerunit ibrida: andiamo a scoprire insieme i suoi segreti.

Segreti powerunit Mercedes
Credits: Mercedes-AMG Petronas Formula One Team You Tube video

Sistema turbo-compressore

Prima di svelare i segreti della Powerunit Mercedes dobbiamo però fare una breve introduzione sul sistema turbo-compressore. Esistono due tipologie di motori turbo: compressore meccanico e turbo-compressore. Il sistema a compressore meccanico è il più semplice, ha però lo svantaggio prendere potenza dal motore per fare andare il compressore. In questo caso il compressore è collegato direttamente all’albero motore, uso una parte della potenza per comprimere l’aria. Questa soluzione non viene adotta in Formula 1 quindi per il momento la accantoniamo. Il sistema turbo-compressore viene utilizzato nel massimo campionatoNel massimo campionato viene utilizzata la seconda tipologia, il turbo-compressore.

Schema turbo-compressore

Al contrario del caso precedente, il compressore non è collegato al motore. In questa configurazione sfrutto i gas di scarico in uscita dal motore per comprimere l’aria, non ‘rubo’ potenza al motore. Questo sistema ha però un grande difetto, noto come ‘turbo lag’, adesso vediamo di cosa si tratti. Come detto in precedenza, uso i gas di scarico per comprimere l’aria in ingresso, ciò vuol dire che appena vado sull’acceleratore il motore sta girando piano, i gas di scarico hanno poca energia e l’aria in ingresso non viene compressa a dovere. Dopo un po’ però il motore sale di giri ed i gas di scarico aumentano la loro energia, il compressore lavora come dovrebbe, il motore sprigiona tutta la sua potenza.

Questo è il turbo lag, fenomeno che nel passato a ha causato il ban dei motori turbo in Formula 1, in quanto porta ad avere un cambio improvviso della potenza erogata dal motore nella prima fase di accelerazione. Per far si che questo ‘ritardo’ sia il più piccolo possibile devo tenere il più vicino possibile la turbina ed il compressore.

Sistema usato dagli altri motoristi

Schema Powerunit Renault

Come possiamo notare da questa immagine, nel motore Renault così come negli altri utilizzati in F1, il sistema turbo-compressore viene montato nella parte terminale della vettura per favorire la corretta espulsione dei gas di scarico. Questa soluzione comporta però una geometria più complessa dei condotti di aspirazione. L’elemento Intercooler serve a raffreddare l’aria, nel compressore il fluido viene compresso e ciò comporta un aumento della sua temperatura. Per avere una combustione migliore però devo buttare in camera di combustione un fluido non troppo caldo, per questo motivo raffreddo l’aria in ingresso. L’MGU-H è collegato esternamente al sistema.

Rivoluzione Powerunit Mercedes

Sistema turbo-compressore Mercedes – Credits: Mercedes-AMG Petronas Formula One Team You Tube video

Come possiamo notare da questa immagine, gli ingegneri Mercedes hanno deciso di allontanare la turbina dal compressore e di posizionare tra i due componenti il sistema di recupero dell’energia. Perché hanno deciso di fare ciò? La risposta è molto semplice, questa soluzione mi porta ad avere una Powerunit più compatta e leggera, non ho più delle geometrie complesse per i condotti di aspirazione. Questa soluzione ha però uno svantaggio, allontanando i due componenti aumento il fenomeno del turbo lag. Questo svantaggio può essere ridotto, se non eliminato, utilizzando l’MGU-H per far ruotare l’albero di collegamento tra i dispositivi quando sono a bassi giri ed i gas di scarico non hanno abbastanza energia da comprimere correttamente l’aria in ingresso.

Schema Powerunit Mercedes – Credits: Mercedes-AMG Petronas Formula One Team You Tube video

I rumors dicono che anche gli altri motoristi stanno sviluppando soluzioni simili per la prossima stagione, riuscirà il team tedesco a mantenere il suo vantaggio?

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Federico Martello

Vehicle Engineer student, Euroracing (Indy autonomous challenge) vehicle dynamics team member