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Tecnica

Published on Marzo 10th, 2015 | by redazione

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F1: un po’ di tecnica prima del via

Dopo le sessioni di test pre-campionato, il GP d’Australia di questo fine settimana darà le prime indicazioni sulla validità delle modifiche apportate sulle F1 durante l’inverno.

In attesa del primo semaforo verde della stagione, ripassiamo un po’ di tecnica “da corsa”: nozioni elementari ma utili per comprendere meglio quanto accadrà nei vari Gran Premi.

Motore V6 a combustione interna – L’abbreviazione V6 indica un motore a combustione interna in cui le due bancate di 3 cilindri formano una “V” e sono collegate a uno stesso albero motore. La cilindrata è per regolamento limitata a 1600 cc, con una potenza che è (prendendo come riferimento il Renault Energy F1 adottato da Red Bull e Toro Rosso) di circa 600 CV.

Iniezione diretta della benzina – I propulsori devono essere alimentati con iniezione diretta: il carburante viene direttamente nebulizzato nella camera di combustione, senza passare per il condotto di aspirazione situato a monte delle valvole di aspirazione, e nel cilindro si forma una miscela aria-carburante. È quindi necessaria la massima precisione nella gestione e l’orientazione del carburante nebulizzato dall’ugello dell’iniettore. È un sottoinsieme fondamentale per garantire il rendimento energetico e la potenza del propulsore.

Turbocompressore – Un turbocompressore sfrutta l’energia liberata dai gas di scarico per aumentare la densità dell’aria che entra nel motore, sviluppando così maggiore potenza. Come sulle auto di serie, il turbocompressore offre a un piccolo motore la possibilità di erogare una potenza nettamente superiore a quella normalmente consentita dalla cilindrata. Una turbina converte in energia meccanica l’energia termica recuperata dai gas di scarico. La potenza ottenuta consente, così, di attivare il compressore e il MGU-H (vedi più avanti).

Motore F1 Renault 2015

Il V6 turbo della Renault per la stagione di F1 2015.

Wastagate – Sui tradizionali motori turbo, la valvola “wastegate” è accoppiata al turbocompressore, per controllare le elevate velocità di rotazione del sistema. Tale dispositivo consente all’eccesso di gas di scarico di aggirare la turbina. La potenza erogata da quest’ultima raggiunge così il valore richiesto dal compressore per fornire la pressione di sovralimentazione necessaria al circuito di aspirazione dell’aria. Sul gruppo propulsore Renault Energy F1 che abbiamo preso come esempio, la velocità di rotazione del turbo è essenzialmente controllata dal MGU-H (vedi in basso). Una “wastegate” è richiesta, tuttavia, per conservare il controllo in qualunque circostanza (fasi transitorie rapide o disattivazione del MGU-H, ad esempio).

MGU-K – Il motore MGU-K è collegato all’albero a gomiti del motore a combustione interna. In frenata, il MGU-K funziona in modalità “generatore” e recupera parte dell’energia cinetica dell’auto, trasformandola in energia elettrica, che sarà immagazzinata nella batteria nell’attesa di essere restituita (nel limite di 120 kW o 160 CV). In fase di accelerazione, il MGU-K passa in modalità “motore”, alimentato dalla batteria e/o dal MGU-H, per fornire maggiore accelerazione alla monoposto.

MGU-H – Il motore MGU-H è collegato al turbocompressore. In modalità “generatore”, converte in corrente elettrica una parte della potenza di origine termica fornita dalla turbina. L’energia elettrica può essere poi diretta verso il MGU-K, oppure immagazzinata nella batteria e utilizzata in un secondo momento. Il MGU-H serve anche per controllare la velocità del turbo e fare in modo che soddisfi il fabbisogno di aria del motore (frenando il turbo per assorbire l’eccesso di energia che, in un sistema tradizionale, sarebbe evacuato dalla “wastegate”, oppure accelerando per eliminare i tempi di risposta).

Batteria (o energy storage)Se necessario, l’energia recuperata, sia essa termica o cinetica, può essere utilizzata immediatamente oppure essere immagazzinata nella batteria e riutilizzata in un secondo momento per alimentare la monoposto tramite il MGU-K, o anche per accelerare il turbocompressore, grazie al MGU-H. Rispetto al KERS del 2013, il sistema di recupero dell’energia (ERS) del Renault Energy F1-2015 dispone del doppio di potenza (120 kW contro 60 kW), mentre l’energia che contribuisce alle performance è decuplicata.

Scambiatore – Lo scambiatore serve per raffreddare l’aria che entra nel motore dopo essere stata compressa dal turbo.

Gettoni – Nonostante abbia “congelato” lo sviluppo dei propulsori, la Federazione internazionale a concesso ai motoristi di intervenire su 42 elementi ben definiti del motore termico e del sistema ibrido per aumentare prestazioni ed affidabilità. Questi interventi sono regolati secondo il metodo cosiddetto a gettoni. Ogni motorista ha a disposizione un bonus di 66 gettoni spendibili in sei anni secondo un massimo/anno ben preciso: 32 gettoni nel 2015, 25 nel 2016, 20 nel 2017, 15 nel 2018, tre nel 2019 e 2020. L’intervento su ognuno degli elementi ritenuti più importanti (testate dei cilindri, bilancieri, bielle, albero motore, pistoni, tubo, posizionamento dei motori elettrici, batteria dell’ERS e la centralina principale) costa due gettoni, tutto il resto un solo gettone.

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