The Hurrjackal Review: Il segreto del dominio Mercedes

Esploso della PowerUnit Renault

Nel Gran Premio d’Australia la Mercedes ha dimostrato un vantaggio estremo nei confronti delle avversarie, Ferrari prima tra tutte. In molti si sono domandati cosa non andasse nel motore di Maranello, e tra le più diffuse c’è quella che dice che la Ferrari abbia un motore più pesante di una ventina di Kg.

Qualcun altro però ha girato domanda e, al posto di chiedersi cosa avesse di sbagliato il motore italiano, ha ipotizzato qualche trovata geniale in quello tedesco.

Una di queste, ovviamente non confermata, è molto affascinante.

I motori di Formula 1 del 2014

Con l’introduzione di un nuovo regolamento, i motori di Formula 1 hanno subito delle importanti innovazioni, tali addirittura da rendere obsoleto il termine “Motore”, sostituito da “Power Unit”.
Il normale motore termico, infatti, è ora accoppiato ad un Turbo e ad un motore elettrico, l’ERS, che raccoglie l’energia in una batteria, in inglese Storage Unit. Sono stati inoltre aggiunti due elementi di ricarica del motore elettrico: l’MGU-K e l’MGU-H, acronimi per indicare Motor Generator Unit-Kinetic e Motor Generator Unit-Heat.

Queste due unità provvedono a recuperare l’energia da due fonti differenti: la prima dalla forza cinetica della macchina, in frenata, mentre la seconda dall’energia termina del motore, dagli scarichi.
La prima unità, quella cinetica, era già presente negli anni passati, mentre il recupero termico è stato introdotto con il Turbo quest’anno. E’ proprio il loro funzionamento combinato che sta dando molti grattacapi agli ingegneri, perché i sistemi generano molta corrente, e quindi calore, che incide pesantemente sull’affidabilità delle monoposto.

La tecnica

Scendiamo ora un po’ più nel dettaglio sul funzionamento dei due MGU.

La potenza generata dall’MGU-H, viene utilizzata in due modi.
La prima finalità è prevenire il turbo-lag, ovvero il lasso di tempo che intercorre tra l’attivazione della turbina e l’effettiva generazione di potenza aggiuntiva. L’elettricità generata viene infatti convogliata direttamente al turbo, per azionarlo in anticipo, in modo da generare immediatamente l’intera potenza nel momento in cui vengono raggiunti i necessari giri del motore – per chi non lo sapesse, il turbo si aziona normalmente “a soglia” rispetto ai giri del motore, ovvero è sempre staccato e superati gli x-mila giri… BOOM parte la sovralimentazione.
La seconda finalità è quella di caricare la Storage Unit congiuntamente al MGU-K, cosa che peraltro ha come effetto indesiderato quello di elettrificare l’intera vettura, che, anche a motore spento, non può essere direttamente toccata da meccanici e addetti pista.
Sì, esatto. Anche le vetture parcheggiate a bordo pista non possono essere immediatamente toccate, altrimenti ZAP!

Schema dell'Ing.Bruno

Che limitazioni hanno nel regolamento questi elementi?

Entrambi i sistemi ricaricano l’energia nella Storage Unit, con un tetto massimo imposto di 4 megajoule al giro di pista, di cui massimo 2 dal recupero di energia cinetica dal MGU-K e il resto illimitatamente dal MGU-H.

Ripeto un attimo.

L’MGU-K esisteva già negli anni passati. Quest’unità presenta da regolamento delle limitazioni nella potenza impiegabile che, per quest’anno, sono state raddoppiate, arrivando a 160 cv al giro – approssimativamente per 35 secondi, e nella quantità di carica per giro, fino a 2 MJ.

La seconda unità invece, l’MGU-H, non presenta limitazioni di alcuna sorta, e la sua potenza può essere utilizzata durante tutto il giro, senza controlli.

La supposizione

E se le batterie Mercedes fossero di soli 2 MJ, al posto di 4?

Dan dan dan… che vuol dire? Proverò a spiegarlo.

La Mercedes caricherebbe le batterie solo attraverso l’MGU-K, nel limite imposto dal regolamento (2 MJ per l’appunto), e ne avrebbe quindi dimezzato capacità e dimensioni. Nel contempo, l’energia generata dall’MGU-H sarebbe usata direttamente per alimentare il motogeneratore collegato al motore, l’MGU-K, e non la turbina.
In questo modo quindi il turbo sarebbe inizialmente avviato dall’energia dell’MGU-K, e l’MGU-H servirebbe solo da piccolo generatore per l’MGU-K, scollegato totalmente dalla turbina, dove però la potenza data dal MGU-H non viene in alcun modo limitata.

tl;dr: l’uovo di Colombo per ottenere 120 cavalli in più al giro, senza limitazioni.

Perché tutto questo casino? Beh, i vantaggi sarebbero prima di tutto in forma di peso, perché le batterie dimezzate peserebbero fino a 12 Kg di meno, decisamente più facili da gestire. Inoltre le batterie avrebbero minor calore da smaltire, con soluzioni più snelle per i dissipatori. Infine avrebbero una gestione più semplice sia per i flussi di corrente che per il software di controllo.
Inoltre l’MGU-H aiuterebbe il lavoro del motore termico, forzandolo di meno e riducendo i consumi.

L’unico svantaggio risiederebbe nel fatto che l’MGU-K dovrebbe essere decisamente robusto, essendo molto più sollecitato, perché in continua carica dall’MGU-H.

Sara vero?

Questa supposizione non è così azzardata, dato che la Mercedes potrebbe aver sfruttato le proprie conoscenze nelle auto impiegate a Le Mans. I prototipi tedeschi infatti utilizzano hanno un sistema di carica delle batterie collegato alla turbina, la cui energia viene poi trasmessa al motore elettrico che lavora sull’asse anteriore in supporto al motore termico che spinge sull’asse posteriore, trasformandole di fatto in vetture 4x4.

Inoltre, osservando le foto del weekend australiano, si può notare come, sotto il cofano, la Mercedes sia molto pulita e semplice, con masse radianti piccole e ordinate, in completo contrasto invece con la Red Bull e la Toro Rosso che, tra varie canalizzazioni e cablaggi presentano delle aree molto più incasinate.