Como a Mercedes fez o melhor motor híbrido da F1 - e por que está ansiosa para 2016

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No ano passado, a Mercedes dominou a Fórmula 1. Os Silver Arrows venceram 16 das 19 corridas, com seus pilotos Lewis Hamilton e Nico Rosberg terminando a temporada em primeiro e segundo lugares. Mas como a Mercedes dominou a Fórmula 1 por dois anos e por que ainda é a favorita para vencer a temporada de 2016? Parte da resposta está em seus motoristas de classe mundial e chassi sofisticado, mas o motor híbrido que os alimenta pode ser um dos maiores contribuintes para o sucesso da equipe.

O melhor motor da F1 veio do Motorsport Valley

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Projetado em resposta às mudanças nas regras do motor, o Mercedes Hybrid PU106A é fruto de um período concentrado de pesquisa, desenvolvimento e aprendizado. Alimentado por uma sinergia de turbo, motor elétrico e tecnologia de combustão interna, é o motor mais complexo, eficiente e potente que a Mercedes já fez.

Embora projetado para ser o melhor motor do mundo da F1, o PU106A se beneficia do conhecimento de todo o estábulo da Daimler - de carros elétricos a caminhões a diesel. E as lições aprendidas pela Mercedes já estão chegando aos nossos carros de passeio.Para descobrir o motor de última geração por trás de dois anos de quebra de recordes, conversei com Andy Cowell, o diretor-gerente da Mercedes AMG High Performance Powertrains - e o mentor do melhor motor da F1.

O PU106 é o poderoso motor Mercedes já feito

Brixworth fica a uma curta distância de Milton Keynes e fica na área do Reino Unido conhecida como Vale do automobilismo , uma área altamente concentrada de PMEs dedicadas ao automobilismo. E também é a casa dos Mercedes AMG Powertrains de alto desempenho.

Foi aqui no Reino Unido - não na Alemanha - que a Mercedes começou a trabalhar na unidade de força mais avançada que já desenvolveu.

Mudanças nas regras e a necessidade de relevância

A Fórmula 1 há muito tem a reputação de não ter contato com a tecnologia automotiva de ponta, mas em 2014 mudou as regras.

FO corpo diretivo de 1, a Federation Internationale de l'Automobile (FIA), decidiu tornar o esporte mais ecológico adicionando duas regras básicas, mas extremamente eficazes: os motores não podiam usar mais do que 100 kg de combustível para uma distância de corrida, e eles não eram não pode consumir combustível a mais de 100 kg por hora. O desafio competitivo é como você [extrai] o máximo de energia dessa quantidade de combustível e impulsiona o carro, acrescenta Cowell. F1 havia se tornado uma corrida de eficiência.

A maior mudança veio com o tamanho do motor: os V8s de 2,4 litros foram lançados e as unidades V6 de 1,6 litros menores foram lançadas. Para compensar a redução na cilindrada do motor, a FIA deu aos fabricantes de motores acesso a uma nova caixa de truques .

Tecnologias que antes não eram permitidas foram permitidas; então injeção direta, um conjunto turbocompressor [e] um sistema híbrido maior [foram permitidos], explica Cowell. Os motores agora tinham 120kW de reforço elétrico - o dobro da potência dos antigos sistemas de recuperação de energia cinética (KERS) vistos pela primeira vez em 2009, e eles também podiam usar uma máquina elétrica para recuperar a energia de calor residual e aumentar o turbo.

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Embora isso representasse um novo conjunto de desafios para os engenheiros da F1, também significava que, pela primeira vez em décadas, os objetivos da F1 estavam alinhados com a indústria automotiva em geral. Para produzir o melhor motor, as equipes teriam que buscar eficiência - exatamente o que queremos de nossos carros de passeio.

Um novo conjunto de regras e desafios

Apesar da redução na capacidade, a Mercedes conseguiu recuperar muitos cavalos de força graças à adição de um turboalimentador. Uma das maneiras mais eficazes de aumentar a potência e a eficiência, os turbos funcionam capturando os gases de escape residuais e usando-os para girar um compressor acoplado ao motor. O resultado? Mais ar é forçado para dentro do motor, aumentando a potência - e a eficiência.

A Mercedes não tinha experiência com turbo - afinal, a última vez que eles foram usados ​​na F1 era anterior à equipe - então eles confiaram no conhecimento de outras partes da empresa Daimler. Embora a Mercedes use turbos em seus carros de estrada, foi a divisão de caminhões da Daimler que provou ser a mais útil para Cowell e sua equipe: a enorme quantidade de potência envolvida no motor de F1 significava que eles se encaixavam melhor.

O fluxo de ar que vai para o motor e o fluxo de exaustão são muito semelhantes, então as rodas do compressor e da turbina são do mesmo tamanho, explica Cowell. Se você olhar para a roda do compressor de um carro, ela está no centro da sua mão, uma coisinha minúscula. Se você olhar para um caminhão ou F1, ele está pendurado na ponta da sua mão. E com isso você obtém características diferentes, coisas diferentes a serem desafiadas.

Na busca por mais potência, o turbo havia crescido de tamanho, mas isso agravou um problema fundamental com a tecnologia: turbo lag. Causado pelo tempo que leva para o gás de escapamento girar a turbina, o turbo lag está presente em muitos carros de rua hoje. Nós experimentamos isso quando você está sentado no semáforo, pressiona o pedal e se afasta, diz Cowell. E então o poder repentinamente vem de uma forma particularmente descontrolada.

Mercedes teve um problema. Embora o turbo lag possa ser bom para carros de rua, ele representa um problema potencialmente catastrófico para um carro de corrida. Os motoristas contam com potência suave e controlada para tirar o máximo proveito de um carro, e o turbo lag reduziria a confiança do motorista e o tempo geral da volta.

Mas também havia uma solução para isso: um motor elétrico poderia girar o turbo muito antes que os gases de escapamento chegassem. Conforme você pressiona o pedal do acelerador, a máquina elétrica com sua resposta instantânea e sua capacidade de torque de baixa velocidade pode girar o compressor e alimentar o motor com ar antes que o sistema de escapamento seja energizado com os gases de escapamento, explica Cowell. E para economizar espaço, os engenheiros da Mercedes dividiram a turbina e o compressor, e integraram de forma organizada a unidade do motor-gerador no meio dos dois conjuntos.

Lidando com o fator híbrido

Embora o 1.6L V6 e o ​​turbo sejam mais sofisticados do que qualquer coisa que você veria na estrada, é o sistema do Sistema de Recuperação de Energia (ERS) que representa o aplicativo matador dos novos motores da F1. Projetado para aumentar o desempenho e a eficiência simultaneamente, o sistema ERS da Mercedes foi um dos melhores na grade no ano passado - e está desenvolvendo tecnologia diretamente relacionada aos veículos híbridos plug-in de hoje.

O sistema ERS pode ser dividido em várias partes - energia, armazenamento e recuperação - e elas funcionam como uma só para obter o máximo de energia disponível.

As baterias do motor são armazenadas com pouca carga no carro por motivos de manuseio e podem armazenar cerca de quatro megajoules de energia - o suficiente para acender 10.0000 lâmpadas de 20W. Essa potência é então fornecida a um motor de 120 kW conectado ao eixo traseiro do carro, e esse sistema sozinho vale a pena impressionante 160 cv - quase a mesma potência de um carro familiar. E a recuperação? Ao desacelerar, o motor de 120 kW do carro age como um dínamo, devolvendo a energia não utilizada às baterias do carro. O motor elétrico usado para evitar o turbo lag também pode recuperar energia, criando um ciclo de composição eficiente.

De blocos de lego a motores de corrida

O motor precisava se encaixar em um chassi com requisitos específicos, e isso significava que os engenheiros de Cowell tinham que trabalhar com o resto da equipe da Mercedes. [Nós] pensamos, o que realmente queremos da unidade de energia? Muito poder.

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E o que não queremos da unidade de energia? Não queremos que esteja acima do peso, porque carros com excesso de peso são lentos. Não queremos muita rejeição de calor, porque muita rejeição de calor requer grandes radiadores, o que retarda a aerodinâmica.

Esses compromissos acabaram moldando o motor, e os engenheiros de Brackley e Brixworth tiveram que considerar cada um deles. Cowell resume seu ethos: se isso vai deixar o carro mais rápido, persiga-o, e se não, não faça.

Testando seu trabalho

Todos os testes [iniciais] tiveram que ser baseados na fábrica, o que é algo com que estamos confortáveis, admite Cowell. Por um longo tempo, não houve muitos testes durante a temporada e foram limitados os testes de pré-temporada. Com os prazos de entrega dos componentes da unidade de potência, você não pode fazer o primeiro dia de teste de pista no inverno e se recuperar se houver algum problema antes da primeira corrida. Se você encontrar algo no primeiro dia de teste de inverno, isso é ruim - você terá uma primeira metade da temporada ruim, apenas por causa dos prazos de entrega.

CONTINUA NA PÁGINA 2: Descubra como a Mercedes deu os últimos retoques em seu motor e o que planejou para o próximo ano.