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Il motore ibrido della Formula 1 – seconda parte

Andiamo ad analizzare i dettagli sui propulsori ipertecnologici che spingono le vetture nella massima formula

I componenti e le peculiarità del motore ibrido: esperimento riuscito o passo intermedio verso una rivoluzione ancora più incisiva?

Si è parlato nella prima parte di questa rubrica dei principi di funzionamento del motore ibrido “da competizione”. Una soluzione che come detto è frutto di una svolta ecologica indirizzata verso un minor consumo e minori emissioni inquinanti.

Ma se questa svolta si può dire ben indirizzata, diverso è il giudizio sul risultato concreto del cambio regolamentare datato 2014. I motori attuali sono infatti davvero complicati, costringono i piloti a “gestire” l’energia a disposizione lungo tutto l’arco di una gara e le squadre ad allestire una specie di “rosa allargata” (e costosa) di tecnici, tutti dedicati ad analizzare dati in tempo reale e supportare il pilota nell’utilizzo di questa benedetta Power Unit.

I SEI COMPONENTI DI UN MOTORE IBRIDO: QUELLI NOTI…

La Federazione ha stabilito che una Power Unit sia composta da 6 dispositivi, tutti contingentati, che possono essere sostituiti durante la stagione solo entro certi limiti, pena la retrocessione in griglia di partenza. Vediamo quali sono a partire dai più familiari:

  • Motore a combustione interna (ICE: Internal Combustion Engine): è il classico motore termico. Fin qui niente di nuovo.
  • Turbocompressore (TC): è l’elemento che, spinto dai gas di scarico, provvede a comprimere l’aria in ingresso al motore termico. Per chi ricorda i turbo che hanno (splendidamente) caratterizzato gli anni ’80 o per chi possiede una macchina turbodiesel anche questo è un amico di vecchia data. Stavolta ce n’è uno solo, montato sull’unico collettore di scarico consentito; trent’anni fa le “turbine” erano due.

…E I NUOVI ARRIVATI

  • Motogeneratore “cinetico” (MGU-K): è il motogeneratore elettrico che recupera energia dalla frenata, esattamente come l’elemento presente sulle vetture stradali. Diciamo che è il componente più caratteristico di un motore ibrido.
  • Motogeneratore “calorico” (MGU-H): altro motogeneratore che in questo caso recupera energia dal movimento del turbocompressore e facilita il funzionamento del turbo a bassi giri. E’ uno degli esperimenti peggio riusciti della “svolta ibrida”: è costoso, complicato da controllare e finora solo la Mercedes ne ha proposto un utilizzo su vetture di serie, peraltro non esattamente su delle utilitarie (nella foto il particolare in questione). E’ il primo candidato a sparire dalle pagine del prossimo regolamento.
    MGU-H
    Credits: Formula1.com
  • Batterie (ES: Energy Store): l’ulteriore dispositivo che caratterizza i propulsori ibridi. Dalla Formula 1 le case costruttrici si aspettano lo sviluppo di batterie sempre più piccole e con capacità maggiore.
  • Centralina elettronica (CE): un motore in cui “circola” (oltretutto con limiti imposti dal regolamento) tutta questa energia ha bisogno di un sistema di controllo evolutissimo, che comporta costi di sviluppo e realizzazione esorbitanti. E’ questo il principale inconveniente dell’introduzione di questo tipo di motore ibrido in formula 1.

IL “CONTROLLO” DEL MOTORE IBRIDO: ARGOMENTO DA TESI UNIVERSITARIA

Uno dei problemi che si è presentato davanti a piloti e ingegneri da quando c’è in giro questo motore ibrido: i due motogeneratori scambiano energia con le batterie… sì, ma quanta? Ci pensa un software. Magari se si è dietro ad una macchina che non si riesce a superare conviene risparmiarne, cioè fare “Lift and Coast” e poi sfruttare l’energia residua per un fine gara alla garibaldina. Quante volte si sente il pilota dire in radio “Datemi tutta la potenza” (fino all’ultimo ione di litio della batteria)?

IL “PROBLEMA” DELLA FRENATA

La frenata è ovviamente effetto dell’azione sui dischi freno, ma anche dell’inerzia del motore (il cosiddetto freno motore che tutti noi sperimentiamo quando scaliamo marcia prima di una curva) e adesso anche dall’inerzia dei motogeneratori. E quant’è l’inerzia dei motogeneratori? Dipende proprio da quanta energia stanno recuperando. Come si fa allora a far sì che un pilota che preme sul pedale sappia che coppia frenante effettiva aspettarsi? Anche qui: ci vuole un software, che in funzione dell’inerzia dei motogeneratori sia in grado di calcolare la giusta forza da dare alle pastiglie dei freni. Un po’ di forza in più e il pilota si gira in ingresso di curva, un po’ di forza in meno e fa un bel lungo in via di fuga…

ECU
Credits: twitter LoChifung

E per gli scambi di energia (permessi) tra i due motogeneratori? Per la gestione della sovralimentazione del turbo? Ancora e sempre software. Adesso basta contare quante volte è comparsa la parola software negli ultimi paragrafi per farsi un’idea dei costi di sviluppo e gestione di una centralina di controllo del motore (foto a destra) di una Formula 1.

LE EVOLUZIONI FUTURE

Alla luce dei difetti riscontrati in questa prima versione dell’era ibrida si è già aperta la discussione sugli anni a a venire. Probabile che si dia seguito alla tecnologia attuale, magari più semplificata e senza l’MGU-H. Si strizza l’occhio al tutto elettrico che in formula E ha attirato l’interesse di molti costruttori. Si aspettano le evoluzioni del motore a idrogeno. Pare comunque certo che, a dispetto dell’opinione di Bernie Ecclestone e della complessità di gestione degli ibridi, ai motori aspirati “puri” non si tornerà più.

David Bianucci

David Bianucci

Mi chiamo David Bianucci, nato a Prato ma trasferito per amore e lavoro sui colli Euganei in provincia di Padova. Sono uno sportivo a livelli di fanatismo, ho praticato la pallanuoto per vent'anni e ora faccio i campionati di nuoto Master. Ma le sensazioni più forti me le ha sempre regalate la Formula 1, sin da quando a nove anni ho visto il Gran Premio di San Marino del 1981. Sono seguite sveglie notturne per vedere i gran premi asiatici, autentiche fortune spese in riviste specializzate, giornate tra le frasche del Mugello per guardare girare di nascosto Michael Schumacher. Essere diventato nel frattempo Ingegnere Meccanico non ha migliorato la cosa... Scrivo perchè non posso fare niente per evitarlo.

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