Renault svela il suo Power Unit Energy F1 – 2014

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“La prossima generazione di Formula 1 sarà alimentata da motori V6 1.6 l turbo da circa 600 cv di potenza, coadiuvati dalla propulsione elettrica che fornirà altri 160 cv e dai sistemi di recupero dell’energia. Questo significa che il termine ‘motore’, da solo, sarà insufficiente a designare la propulsione della vettura. Il termine più appropriato per indicare l’intero sistema sarà ‘Power Unit’.”

Rob White, Vicedirettore Generale, responsabile tecnicoV6

V6 è l’abbreviazione utilizzata per identificare un motore a combustione interna la cui architettura è basata su due file di 3 cilindri disposti a “V”, uniti da uno stesso albero motore. Il V6 Renault ha una cilindrata di 1,6 litri e sviluppa circa 600 cv di potenza, più del triplo di una Clio RS.

TURBOCOMPRESSORE

Il turbocompressore si compone di una turbina alimentata dai gas di scarico, da un compressore per aumentare la densità dell’aria ammessa nel motore e infine da un albero che unisce i due. Il vantaggio di un turbocompressore è di poter liberare una maggiore potenza per uno stesso cilindro.

L’energia termica residua convogliata dai gas di scarico dalla combustione è convertita in energia meccanica attraverso la turbina di scarico. La potenza meccanica della turbina serve ad azionare il compressore e l’MGU-H (vedere qui sotto).

Poiché la velocità del turbocompressore deve variare per adattarsi alle domande di flusso d’aria del motore, può esserci un ritardo nella risposta della coppia del motore, spesso denominato “turbo lag”. Una delle principali sfide nello sviluppo del Power Unit consiste nel ridurre il più possibile questo fenomeno per avere un’erogazione di coppia istantanea come negli attuali motori V8.

WASTEGATE

La wastegate è una valvola di scarico associata al turbo. Si tratta di un sistema di regolazione, che permette ai gas di scarico in eccesso di bypassare la turbina, per regolare al giusto necessario la potenza prodotta dalla turbina al compressore.

INIEZIONE DIRETTA

Con l’iniezione diretta, il carburante è iniettato direttamente nella camera di combustione invece che nel condotto di ingresso a monte delle valvole di aspirazione. La miscela aria/carburante si forma all’interno dei cilindri e questo richiede una maggiore precisione in termini di quantità iniettata, direzione e forma del getto che proviene dall’iniettore. Questa tecnologia è cruciale per l’efficienza dei consumi e l’erogazione di potenza del Power Unit.

MGU

L’MGU (Motor Generator Unit) è un dispositivo elettrico. Quando funziona come motore, l’MGU trasforma l’energia elettrica che gli viene fornita in energia meccanica. Quando funziona come generatore, l’MGU trasforma l’energia meccanica che gli viene fornita in energia elettrica. Il Power Unit 2014 impiega due MGU: l’MGU-H (dove “H” sta per Heat, cioè il calore recuperato tramite i gas di scarico) e l’MGU-K (dove “K” sta per Kinetic, cioè l’energia cinetica recuperata in frenata).

MGU-K

L’MGU-K è collegato all’albero del motore a combustione interna ed è in grado di recuperare o fornire potenza (limitata dal regolamento a 120 kW o 160 cv). In fase di frenata, l’MGU-K funziona come generatore per “rallentare” l’auto (da qui una riduzione del calore dissipato dai freni) e trasforma una parte dell’energia cinetica in elettricità. In accelerazione, l’MGU-K è alimentato (dalla batteria e/o dall’MGU-H) e funziona come motore per “spingere” la vettura.

MGU-H

L’MGU-H è collegato al turbocompressore. Funziona come un generatore, cioè assorbe potenza dall’albero della turbina per recuperare l’energia termica dei gas di scarico. La potenza recuperata può essere convogliata all’MGU-K o alla batteria, dove viene stoccata e utilizzata in seguito. L’MGU-H serve anche a controllare la velocità del turbo proporzionalmente al fabbisogno d’aria del motore (ad esempio per accelerarla in modo da ridurre il tempo di risposta).

SISTEMA DI RECUPERO DELL’ENERGIA (ERS)

Il sistema di recupero di energia (ERS, Energy Recovery System) del Power Unit riunisce l’MGU-H, l’MGU-K, un Energy Store, e le diverse scatole elettroniche di potenza e di controllo. L’energia termica o cinetica recuperate possono essere scambiate direttamente tra l’MGU, o utilizzate per ricaricare la batteria. L’energia così stoccata viene utilizzata dall’MGU-K per alimentare l’auto o dall’MGU-H per accelerare il turbocompressore. Rispetto al sistema KERS utilizzato nel 2013, l’ERS del Power Unit 2014 raddoppia la potenza (120 kW contro 60 kW) e migliora di dieci volte le prestazioni.