Mercedes đã tạo ra động cơ hybrid tốt nhất cho F1 như thế nào - và lý do tại sao nó lại mong đợi đến năm 2016

làm thế nào tôi có thể biết máy tính của tôi bao nhiêu tuổi

Hình ảnh 1 trong số10

Năm ngoái, Mercedes thống trị Công thức 1. Silver Arrows đã thắng 16 trong số 19 cuộc đua, với các tay đua Lewis Hamilton và Nico Rosberg kết thúc mùa giải ở vị trí thứ nhất và thứ hai. Nhưng làm thế nào mà Mercedes đã thống trị Công thức 1 trong hai năm, và tại sao nó vẫn là đội vô địch mùa giải 2016? Một phần của câu trả lời nằm ở các trình điều khiển đẳng cấp thế giới và khung gầm tinh vi, nhưng động cơ hybrid cung cấp năng lượng cho chúng có thể là một trong những yếu tố đóng góp lớn nhất vào thành công của nhóm.

Động cơ tốt nhất trong F1 đến từ Thung lũng Motorsport

Xem liên quan Jeremy Clarkson cho rằng nhiên liệu hydro là tương lai của ô tô Những chiếc xe hybrid tốt nhất năm 2018 tại Vương quốc Anh: Từ i8 đến Golf GTE, đây là những mẫu hybrid tốt nhất được bán Những chiếc ô tô điện tốt nhất 2018 tại Vương quốc Anh: Những chiếc ô tô điện tốt nhất để bán ở Vương quốc Anh

Được thiết kế để đáp ứng những thay đổi trong quy tắc động cơ, Mercedes Hybrid PU106A là thành quả của một thời gian tập trung nghiên cứu, phát triển và học hỏi. Được trang bị sức mạnh tổng hợp của turbo, động cơ điện và công nghệ đốt trong, đây là động cơ phức tạp, hiệu quả và mạnh mẽ nhất mà Mercedes từng chế tạo.

Mặc dù được thiết kế để trở thành động cơ tốt nhất trong thế giới F1, PU106A mang lại lợi ích kiến ​​thức cho toàn bộ hệ thống ổn định của Daimler - từ ô tô điện đến xe tải chạy bằng động cơ diesel. Và những bài học kinh nghiệm của Mercedes đã và đang đến với những chiếc xe đường trường của chúng ta.Để khám phá động cơ tiên tiến đằng sau hai năm phá kỷ lục, tôi đã ngồi lại với Andy Cowell, giám đốc điều hành của Mercedes AMG High Performance Powertrains - và người chế tạo ra động cơ tốt nhất trong F1.

PU106 là động cơ Mercedes mạnh mẽ từng được sản xuất

Brixworth chỉ cách Milton Keynes một đoạn lái xe ngắn và nằm trong khu vực của Vương quốc Anh được gọi là Thung lũng đua xe thể thao , một khu vực tập trung cao các doanh nghiệp vừa và nhỏ dành riêng cho đua xe. Và đây cũng là quê hương của Hệ thống truyền lực hiệu suất cao Mercedes AMG.

Chính tại Vương quốc Anh chứ không phải Đức - lần đầu tiên Mercedes bắt đầu làm việc trên bộ động lực tiên tiến nhất mà hãng từng phát triển.

Thay đổi quy tắc và nhu cầu về mức độ liên quan

Công thức 1 từ lâu đã nổi tiếng là lạc hậu với công nghệ ô tô tiên tiến hàng đầu, nhưng vào năm 2014, nó đã thay đổi các quy tắc.

FCơ quan quản lý của 1, Liên đoàn Quốc tế (FIA), đã quyết định làm cho môn thể thao thân thiện hơn với môi trường bằng cách bổ sung hai quy tắc cơ bản nhưng cực kỳ hiệu quả: động cơ không được sử dụng quá 100kg nhiên liệu cho một quãng đường đua và chúng không được 'không được phép tiêu thụ nhiên liệu hơn 100kg một giờ. Thách thức cạnh tranh là làm thế nào để bạn [chiết xuất] nhiều năng lượng nhất từ ​​lượng nhiên liệu đó và đẩy chiếc xe đi cùng, Cowell cho biết thêm. F1 đã trở thành một cuộc đua hiệu quả.

Sự thay đổi lớn nhất đến với kích thước của động cơ: động cơ V8 2,4 lít đã hết và các động cơ 1,6 lít V6 nhỏ hơn có trong. .

Các công nghệ trước đây không được phép đã được cho phép; vì vậy việc phun trực tiếp, một cụm máy nén turbo, [và] một hệ thống hybrid lớn hơn [đã được cho phép], Cowell giải thích. Các động cơ hiện đã có 120kW tăng điện trên vòi - gấp đôi công suất của hệ thống thu hồi động năng cũ (KERS) được nhìn thấy lần đầu tiên vào năm 2009 và chúng cũng có thể sử dụng máy điện để thu hồi năng lượng nhiệt thải và tăng tốc.

chuỗi dài nhất trên snapchat là gì

Mặc dù điều này đưa ra một loạt thách thức mới cho các kỹ sư của F1, nhưng điều đó cũng có nghĩa là lần đầu tiên sau nhiều thập kỷ, các mục tiêu của F1 đã phù hợp với ngành công nghiệp ô tô rộng lớn hơn. Để tạo ra động cơ tốt nhất, các đội sẽ phải thúc đẩy hiệu quả - chính xác những gì chúng tôi muốn từ những chiếc xe đường trường của mình.

Một loạt các quy tắc và thách thức mới

Dù giảm công suất nhưng Mercedes vẫn có thể vuốt lại rất nhiều mã lực nhờ trang bị thêm bộ tăng áp. Một trong những cách hiệu quả nhất để tăng công suất và hiệu suất, tuabin hoạt động bằng cách thu giữ khí thải và sử dụng chúng để quay một máy nén gắn với động cơ. Kết quả? Nhiều không khí được đưa vào động cơ, tăng công suất - và hiệu suất.

Mercedes không có kinh nghiệm với động cơ turbo - sau cùng, lần cuối cùng chúng được sử dụng trong F1 trước đội - vì vậy họ dựa vào kiến ​​thức từ những nơi khác trong công ty Daimler. Mặc dù Mercedes sử dụng turbo trong những chiếc xe đường trường của mình, nhưng bộ phận xe tải của Daimler lại tỏ ra hữu ích nhất đối với Cowell và nhóm của ông: lượng công suất khổng lồ liên quan đến động cơ F1 đồng nghĩa với việc chúng phù hợp hơn.

Cowell giải thích, luồng không khí đi vào động cơ và luồng khí thải rất giống nhau, vì vậy máy nén và bánh tuabin có kích thước tương tự nhau. Nếu bạn nhìn vào một bánh xe máy nén khí trên đường, nó nằm ở giữa bàn tay của bạn, một thứ nhỏ bé. Nếu bạn nhìn vào một chiếc xe tải hoặc một chiếc xe F1, nó đang treo lơ lửng trên mép bàn tay của bạn. Và cùng với đó, bạn sẽ có được những đặc điểm khác nhau, những thứ khác nhau để được thử thách.

Để tìm kiếm thêm sức mạnh, turbo đã tăng kích thước, nhưng điều đó làm trầm trọng thêm một vấn đề cơ bản với công nghệ: độ trễ turbo. Nguyên nhân là do thời gian khí xả làm quay tua-bin, hiện tượng trễ turbo hiện diện ở nhiều ô tô đường trường. Chúng tôi trải nghiệm điều đó khi bạn đang ngồi ở đèn giao thông và bạn nhấn bàn đạp và bạn chạy đi, Cowell nói. Và rồi sức mạnh đột ngột xuất hiện một cách đặc biệt không kiểm soát được.

Mercedes đã gặp sự cố. Mặc dù độ trễ turbo có thể ổn đối với ô tô đường trường, nhưng nó lại gây ra một vấn đề nghiêm trọng đối với xe đua. Người lái xe dựa vào sức mạnh êm ái, được kiểm soát để tận dụng tối đa chiếc xe và độ trễ tăng áp sẽ làm giảm cả sự tự tin của người lái và thời gian vòng đua tổng thể.

Nhưng cũng có một giải pháp cho điều đó: một động cơ điện có thể quay tốt turbo trước khi khí xả đến. Khi bạn nhấn bàn đạp ga, máy điện với phản ứng tức thời và khả năng mô-men xoắn ở tốc độ thấp có thể quay máy nén lên và cung cấp không khí cho động cơ trước khi hệ thống xả được cung cấp năng lượng bằng khí thải, Cowell giải thích. Và để tiết kiệm không gian, các kỹ sư của Mercedes đã tách tua bin và máy nén, đồng thời tích hợp gọn gàng bộ phận phát động cơ vào giữa hai cụm máy.

Xử lý yếu tố lai

Mặc dù động cơ V6 và turbo 1.6L phức tạp hơn bất cứ thứ gì bạn thấy trên đường, nhưng đó là hệ thống Hệ thống phục hồi năng lượng (ERS) đại diện cho ứng dụng tuyệt vời của động cơ mới của F1. Được thiết kế để tăng hiệu suất và hiệu quả đồng thời, hệ thống ERS của Mercedes là một trong những hệ thống tốt nhất trên hệ thống lưới điện vào năm ngoái - và hệ thống này đang phát triển công nghệ liên quan trực tiếp đến các loại xe plug-in hybrid ngày nay.

Hệ thống ERS có thể được chia thành nhiều phần - nguồn, lưu trữ và phục hồi - và những phần này hoạt động như một để có được năng lượng tối đa.

Pin của động cơ được cất ở mức thấp trong ô tô để xử lý lý do và có thể tích trữ khoảng bốn megajoules năng lượng khổng lồ - đủ để thắp sáng 10.0000 bóng đèn 20W. Sau đó, công suất này được cấp cho động cơ 120kW được kết nối với trục sau của ô tô và chỉ riêng hệ thống đó đã có giá trị đáng kinh ngạc là 160 mã lực - ngang với công suất của một chiếc ô tô gia đình. Và sự phục hồi? Khi giảm tốc độ, động cơ 120kW của ô tô hoạt động giống như một máy phát điện, đưa năng lượng chưa sử dụng trở lại vào pin của ô tô. Động cơ điện được sử dụng để ngăn chặn độ trễ của turbo cũng có thể phục hồi năng lượng, tạo ra một vòng lặp kép hiệu quả.

Từ khối lego đến động cơ đua

Động cơ phải phù hợp với khung gầm với các yêu cầu cụ thể và điều đó có nghĩa là các kỹ sư của Cowell phải làm việc với các thành viên còn lại của nhóm Mercedes. [Chúng tôi] nghĩ, chúng tôi thực sự muốn gì từ đơn vị điện? Rất nhiều quyền lực.

chưa lật làm thế nào để tạo máy chủ riêng

Và chúng ta không muốn điều gì từ bộ nguồn? Chúng tôi không muốn nó quá cân, vì những chiếc xe quá cân là những chiếc xe chạy chậm. Chúng tôi không muốn loại bỏ nhiều nhiệt, vì quá nhiều loại bỏ nhiệt đòi hỏi bộ tản nhiệt lớn, điều này làm chậm khí động học.

Những thỏa hiệp này cuối cùng đã định hình động cơ, và các kỹ sư từ Brackley và Brixworth phải cân nhắc từng sự đánh đổi. Cowell tóm tắt đặc tính của họ: Nếu muốn chiếc xe chạy nhanh hơn, hãy đuổi theo nó, còn nếu không, thì đừng.

Kiểm tra công việc của bạn

Cowell thừa nhận rằng tất cả các thử nghiệm [ban đầu] đều phải dựa trên cơ sở nhà máy, đây là điều mà chúng tôi rất hài lòng. Từ lâu rồi, không có nhiều thử nghiệm trong mùa giải và thử nghiệm trước mùa giải có giới hạn. Với thời gian dẫn đầu của các thành phần đơn vị điện, bạn không thể thực hiện ngày thử nghiệm đường đua đầu tiên vào mùa đông và khắc phục nếu có bất kỳ sự cố nào trước cuộc đua đầu tiên. Nếu bạn tìm thấy thứ gì đó vào ngày đầu tiên của thử nghiệm mùa đông, điều đó thật tệ - bạn sẽ có một nửa đầu mùa giải tồi tệ, chỉ vì thời gian dẫn đầu.

TIẾP TỤC TRÊN TRANG 2: Tìm hiểu cách Mercedes hoàn thiện động cơ và kế hoạch của hãng cho năm tới.