I nuovi motori V6: Nuovi termini per una nuova era

La Formula 1 a partire dal 2014 cambierà radicalmente propulsore passando ad un motore V6 da 1,6 litri turbo da 600 cv accoppiato a un sistema di propulsione elettrica che ne erogherà altri 160.

Per definire l’insieme non sarà più opportuno identificare le varie parti con la semplice definizione di “motore”, ma sarà necessario affidarsi ad un altro termine, più adatto, “Power Unit” o Unità di potenza.

Vediamo nel dettaglio le varie parti che compongono l’unita di potenza, nella foto il motore Renault 2014.

V6

V6 è l’abbreviazione di un motore a combustione interna la cui architettura è basata su due file di tre cilindri che formano un angolo a V e collegati ad un unico albero motore. Il V6 Renault fornirà 600 cv.

Turbo

Un turbocompressore è costituito da una turbina azionata dai gasi di scarico, con un compressore che aumenta la densità dell’aria che entra nel motore e infine un albero che collega entrambe le parti. Il vantaggio del turbocompressore è quello di fornire una maggiore potenza a parità di cilindrata.

L’energia immagazzinata come calore nei gas di scarico della combustione viene convertita in energia meccanica attraverso la turbina di scarico. La potenza meccanica fornita dalla turbina viene utilizzata per comandare il turbocompressore e la MGU-H.

La velocità del turbo si deve adattare alle esigenze del flusso d’ aria per il motore, ci potrebbe essere un ritardo nella risposta della coppia motore, spesso indicata come “tempo di risposta”. Questa è una sfida molto importante per i costruttori perchè occorrerà minimizzare al massimo questo fenomeno.

Wastegate

La valvola Wastegate (valvola di scarico) è associata al turbo. Questa è un dispositivo di regolazione che permette a una porzione di gas di scarico di bypassare la turbina. Pertanto è possibile regolare a proprio piacimento la potenza erogata dal compressore della turbina.

Iniezione diretta

Con questo tipo di iniezione il carburante viene iniettato direttamente nella camera di combustione anzichè nel condotto prima delle valvole di aspirazione. La miscela aria-combustibile richiede un elevato grado di precisione, sia nella quantità che viene iniettata, sia nella direzione che nella forma del getto che fuoriesce dall’ugello dell’iniettore. Questa tecnologia è un punto cruciale per ottimizzare le prestazioni del nuovo motore.

MGU

MGU (Motor Generator Unit) è un apparecchio elettrico. Quando funziona come motore, l’MGU converte energia elettrica  in energia meccanica. In modalità generatore converte energia meccanica in energia elettrica. La nuova Power Unit 2014 utilizza due MGU: la MGU-H (H sta per calore, il calore di scarto che attraversa i gas di scarico) e la MGU-K (K per la cinetica, l’energia cinetica recuperata durante la fase di frenata della vettura.

MGU-K

Collegata all’albero a gomito del motore a combustione interna, l’MGU-K è in grado di recuperare e fornire una potenza limitata (120KW/160 CV). In frenata, l’MGU-K funge da generatore e aiuta a rallentare la vettura riducendo cosi il calore dissipato dai freni e converte parte dell’energia cinetica in energia elettrica. Durante l’accelerazione, l’MGU-K  agisce come un motore che spinge la vettura.

MGU-H

L’MGU-H è collegato all’asse del turbocompressore. Agisce come un generatore, assorbe l’energia recuperata dall’asse della turbina attraverso l’energia contenuta nei gasi di scarico. La potenza recuperata può essere indirizzata direttamente alla MGU-K o alle batterie per un futuro utilizzo. MGU-H viene anche utilizzata per controllare la velocità del turbo, per regolare il fabbisogno di aria al motore.

ERS

Il sistema di recupero dell’energia ERS (Energy Recovery System) lavora con la MGU-H e con la MGU-K. Il calore o l’energia recuperata possono essere scambiate tra le MGU o utilizzate per ricaricare le batterie. Questa energia immagazzinata può essere utilizzata per spingere la vettura attraverso la MGU-K o per controllare il turbo con la MGU-H. Rispetto all’attuale KERS, l’ERS ha il doppio della potenza e ha un impatto sul giro 10 volte superiore.”