Как Mercedes направи най-добрия хибриден двигател на F1 - и защо очаква с нетърпение 2016 г.

Изображение 1 от10

Миналата година Mercedes доминираха във Формула 1. „Сребърните стрели“ спечелиха 16 от 19 състезания, като пилотите му Луис Хамилтън и Нико Росберг завършиха сезона на първо и второ място. Но как Mercedes доминира във Формула 1 в продължение на две години и защо все още е фаворит за победа в сезон 2016? Част от отговора се крие в неговите драйвери от световна класа и усъвършенствано шаси, но хибридният двигател, който ги задвижва, може да е един от най-големите фактори за успеха на екипа.

Най-добрият двигател във F1 дойде от Motorsport Valley

Вижте свързани Джеръми Кларксън смята, че водородното гориво е бъдещето на автомобилите Най-добрите хибридни автомобили през 2018 г. Великобритания: От i8 до Golf GTE, това са най-добрите хибриди в продажба Най-добрите електрически автомобили 2018 Великобритания: Най-добрите електромобили за продажба във Великобритания

Проектиран в отговор на промените в правилата на двигателя, Mercedes Hybrid PU106A е плод на концентриран период от изследвания, разработки и обучение. Задвижван от синергия на турбо, електрически мотор и технология с вътрешно горене, това е най-сложният, ефективен и мощен двигател, който Мерцедес някога е правил.

Въпреки че е проектиран да бъде най-добрият двигател в света на F1, PU106A се ползва от знания от цялата конюшня на Daimler - от електрически автомобили до дизелови камиони. А уроците, научени от Мерцедес, вече си проправят път към нашите пътни коли.За да открия авангардната силова установка след две рекордни години, седнах с Анди Коуел, управляващ директор на Mercedes AMG High Performance Powertrains - и ръководител зад най-добрия двигател във F1.

PU106 е мощният двигател на Mercedes, правен някога

Brixworth е само на кратко пътуване от Милтън Кейнс и се намира в района на Великобритания, известен като Motorsport Valley , силно концентрирана зона на МСП, посветена на състезанията. Освен това е домът на Mercedes AMG High Performance Powertrains.

Тук, във Великобритания, а не в Германия, Mercedes за първи път започва да работи върху най-модерния силов агрегат, който някога е бил разработен.

Промени в правилата и необходимостта от уместност

Формула 1 отдавна има репутацията, че не е в контакт с водещите автомобилни технологии, но през 2014 г. промени правилата.

FУправляващият орган на 1, Федерацията за международни автомобили (FIA), реши да направи спорта по-екологичен, като добави две основни, но изключително ефективни правила: двигателите можеха да използват не повече от 100 кг гориво за състезателна дистанция и те не бяха не е разрешено да консумира гориво при повече от 100 кг на час. Състезателното предизвикателство е как да [извлечете] най-много енергия от това количество гориво и да задвижите колата заедно, добавя Коуел. F1 се превърна в състезание за ефективност.

Най-голямата промяна дойде с размера на двигателя: излязоха 2.4-литровите V8 и по-малките 1.6-литрови V6 литри. За да компенсира намаляването на мощността на двигателя, FIA даде на производителите на двигатели достъп до нова кутия трикове .

Технологии, които преди това не бяха допустими, бяха разрешени; така че директното впръскване, турбокомпресорен блок и [и] по-голяма хибридна система [бяха разрешени], обяснява Коуел. Двигателите вече разполагаха с 120kW електрически тласък - двойно повече от мощността на старите системи за регенериране на кинетична енергия (KERS), за първи път през 2009 г., и те също могат да използват електрическа машина за възстановяване на отработената топлинна енергия и засилване на турбото.

как да намерите номера на страници в приложението kindle

Докато това представляваше нов набор от предизвикателства за инженерите на F1, това също означаваше, че за първи път от десетилетия целите на F1 бяха съобразени с по-широката автомобилна индустрия. За да произведат най-добрия двигател, екипите трябва да настояват за ефективност - точно това, което искаме от нашите пътни автомобили.

Нов набор от правила и предизвикателства

Въпреки намаляването на капацитета, Mercedes успя да върне много конски сили благодарение на добавянето на турбокомпресор. Един от най-ефективните начини за повишаване на мощността и ефективността, турбото работи чрез улавяне на отпадъчните отработени газове и използването им за завъртане на компресор, прикрепен към двигателя. Резултатът? В двигателя се вкарва повече въздух, увеличавайки мощността и ефективността.

Mercedes няма опит с турбо - в края на краищата, за последен път те бяха използвани във F1 преди датата на екипа - така че разчитаха на знания от други места в компанията Daimler. Въпреки че Mercedes използва турбо в пътните си автомобили, това е подразделението за камиони на Daimler, което се оказа най-полезно за Cowell и неговия екип: огромното количество мощност, включена в двигателя F1, означаваше, че те са по-подходящи.

използвайки chromecast като втори монитор

Въздушният поток, влизащ в двигателя, и изходящият въздушен поток са много сходни, така че компресорът и турбинните колела са с подобен размер, обяснява Коуел. Ако погледнете колело на компресор за пътна кола, то е разположено в центъра на ръката ви, малко малко нещо. Ако погледнете камион или F1, той виси над ръба на ръката ви. И с това получавате различни характеристики, различни неща, които трябва да бъдат предизвикани.

В търсенето на повече мощност турбото е нараснало по размер, но това изостри фундаментален проблем с технологията: турбо изоставане. Причинено от времето, необходимо на изгорелите газове да въртят турбината, турбо изоставането присъства в много пътнически автомобили днес. Изпитваме го, когато седите на светофара и натиснете педала и се прокрадвате, казва Коуел. И тогава мощността изведнъж идва по особено неконтролиран начин.

Mercedes имаше проблем. Докато турбо изоставането може да е добре за пътните автомобили, това създава потенциално катастрофален проблем за състезателните автомобили. Водачите разчитат на плавна, контролирана мощност, за да извлекат максимума от автомобила, а турбо изоставането би намалило както доверието на водача, така и общото време на обиколка.

Но и за това имаше решение: електрически мотор можеше да завърти турбото много преди пристигането на отработените газове. Докато натискате педала на газта, електрическата машина с нейната незабавна реакция и възможността за въртящ момент с ниска скорост може да завърти компресора нагоре и да захранва двигателя с въздух, преди изпускателната система да се захрани с отработени газове, обяснява Коуел. И за да спестят място, инженерите на Mercedes разделят турбината и компресора и са интегрирали добре моторния генератор в средата на двете възли.

Справяне с хибридния фактор

Въпреки че 1.6L V6 и турбото са по-сложни от всичко, което бихте виждали на пътя, това е системата за възстановяване на енергията (ERS), която представлява убийственото приложение на новите двигатели на F1. Създадена да повиши едновременно производителността и ефективността, системата ERS на Mercedes беше една от най-добрите в мрежата през миналата година - и тя разработва технология, пряко свързана с днешните хибридни превозни средства.

Системата ERS може да бъде разделена на няколко части - захранване, съхранение и възстановяване - и те работят като една, за да получат максимално наличната енергия.

Батериите на двигателя са прибрани ниско в колата по причини, свързани с управлението, и могат да съхраняват около масивни четири мегаджаула енергия - достатъчно, за да запалят 10,0000 20W крушки. След това тази мощност се подава към 120kW мотор, свързан към задната ос на автомобила, а само тази система си струва зашеметяващите 160 к.с. - около същата мощност като семеен автомобил. А възстановяването? При забавяне, 120kW мотора на автомобила действа като динамо, връщайки неизползваната енергия обратно в батериите на автомобила. Електрическият мотор, използван за предотвратяване на турбо изоставането, също може да възстанови енергията, създавайки ефективна контурна смес.

От лего блокове до състезателни двигатели

Двигателят трябваше да се побере в шаси със специфични изисквания, а това означаваше, че инженерите на Cowell трябваше да работят с останалата част от екипа на Mercedes. [Помислихме], какво всъщност искаме от захранващия блок? Много мощност.

И какво не искаме от захранващия блок? Не искаме да е с наднормено тегло, защото автомобилите с наднормено тегло са бавни автомобили. Не искаме много отхвърляне на топлина, тъй като за отхвърляне на топлина са необходими големи радиатори, което забавя аеродинамиката.

Тези компромиси в крайна сметка оформят двигателя и инженерите от Brackley и Brixworth трябваше да обмислят всеки компромис. Коуел обобщава техния дух: Ако ще направи колата по-бърза, гонете го, а ако не стане, не го правете.

Тестване на вашата работа

Всички [първоначални] тестове трябваше да бъдат фабрично базирани, което е нещо, с което сме доволни, признава Cowell. От дълго време няма много тестове през сезона и има ограничени тестове преди сезона. С времето за изпълнение на компонентите на силовия агрегат не можете да направите първия ден от изпитването на пистата през зимата и да се възстановите, ако има проблеми преди първото състезание. Ако откриете нещо в първия ден на зимните тестове, това е лошо - ще имате лоша първа половина на сезона, само заради времето за изпълнение.

ПРОДЪЛЖАВА НА СТРАНИЦА 2: Разберете как Mercedes поставя последните щрихи на двигателя си и какво е планирано за следващата година.