Les unitats de potència 2014

El canvi més gran per aquesta temporada en termes d’enginyeria seran les noves unitats de potència. Sí, dic unitats de potència i no motor perquè la cosa s’ha complicat una mica.

Aquest any la propulsió es dura a  terme mitjançant tres motors:

Components del Renault Energy F1 2014. Font: Renault Sport

Internal combustion Engine :ICE (motor de combustió interna)


És el motor de tota la vida: consumeix benzina per a generar energia (potència) en forma de parell (força). Es creu que en la configuració 2014 podrien entregar al voltant de 600 cavalls. Les principal novetats d’aquest any són:

• Reducció cilindres i cilindrada. Passem de motors de 8 cilindres i 2400 c.c. a 6 cilindres i 1600 c.c. La conseqüència és una pèrdua de potència i reducció dels consums de combustible.
• Reducció règim. Els motors són més lents. Passem d´una limitació de 18000 rpm a 15000. La potència del motor és directament proporcional al règim de gir màxim, així que aquesta reducció comporta una pèrdua de potència.
• Introducció del turbo. Els últims 25 anys, els motors han estat atmosfèrics, és a dir, l’aire que entrava al motor era a pressió aproximadament atmosfèrica. A partir d’aquest any es podrà usar un turbo que té com a objectiu comprimir l’aire mitjançant un compressor. L’energia necessària per a fer girar aquest compressor s’obté dels gasos d´escapament que fan girar una turbina solidària al compressor. Aquesta compressió permet introduir més aire en la mateixa unitat de temps, permetent cremar més combustible ja que la relació entre aire i combustible és fixe (funció de la cartografia motor). El seu problema principal és que quant hi han pocs gasos d´escapament, a baixes voltes, la turbina no gira i el motor pateix turbo lag, un retard en la entrega de potència. La conseqüència d’aquest turbo és l’eliminació del soroll agut, el retard en l’acceleració però un augment de potència. 
• Limitació combustible. Aquest any la quantitat de combustible màxima és de 100 kg per carrera i un flux màxim de combustible de 100 kg/hora. La limitació de combustible reduirà la potencia i el pilot/equip hauran de gestir el consum. 

Motor Generator Unit Heat: MGU-H (unitat de motor generador tèrmic)

Tecnologia totalment nova aquest any. El turbo està connectat a un motor alimentat per unes bateries. Quant el cotxe es troba a baixes voltes el motor fa girar el compressor evitant el turbo lag. Quant el turbo va ràpid, el motor és un generador que carrega les seves bateries. Cal tenir en compte que el repte és la velocitat ja que un turbo a règim màxim excedeix les 100 000 rpm.

Motor Generator  Unit Kinetic:  MGU-K (unitat de motor generador cinètica)

Aquest és una evolució del KERS de l´any passat, que ara es diu ERS. Per una quantitat de temps determinada, mitjançant una limitació d’emmagatzemament d’energia, 120 kW (160 Cavalls) de potència  s’afegiran a la potència del motor de combustió interna. Aquest any, aquesta energia no ve controlada per el pilot però és part del mapa motor. En cas de frenada, el motoret funcionarà con a generador i carregarà les bateries produint un comportament diferent en frenada degut a la resitència adicional, cambiant l’estil de pilotatge.

Un exemple de com es podria usar la tecnologia en la recta principal del Circuit de Catalunya:

El cotxe entra a la recta del circuit sortint de la vella New Holland. En aquell moment el pilot va gas a fons. La centraleta de motor descarrega energia des de la MGU-K. En aquell moment el vehicle ofereix la potencia completa de 760 Cv (600 del ICE més 160 del ERS). El flux de combustible que arriva al motor és de 100 Kg/h. Mentre, el turbo està girant a màxima velocitat (més de 100 000 rpm) i s’aprofita per carregar les bateries del MGU-H. A 75 metres de la corba Elf, el pilot frena. En aquell moment el MGU-K es converteix en generador i carrega les seves bateries. Per evitar que el turbo perdi massa velocitat el MGU-H es converteix en motor. Quan el pilot torna a accelerar el turbo té velocitat i la resposta de potencia és immediata.

Aquesta nova tecnologia i normes imposen un repte estratègic important. Hi ha l’opinió generalitzada que el control de la potència serà tot automàtic i que un bon pilot no tindrà l’oportunitat de demostrar les seves capacitats. El fet és que s’haurà de canviar l’estil de pilotatge: al sortir d’una corba el pilot disposarà quasi immediatament de més parell gracies a l’eliminació del turbo lag amb el MGU-H.

El proper article sobre la tecnologia del motor parlarà sobre la comparació de l’últim any en que es va córrer amb turbos (1988) i la tecnologia actual. Han passat 25 anys però en termes de prestacions estem més a prop del que ens podríem imaginar.

Imatge del Renault Energy F1 2014. Font: Renault Sport

Abans d’acabar però us deixo amb un links interessants:

Explicació del Renault energy F1 per Scarbs:
http://www.youtube.com/watch?v=4vIjJg0lXgc&list=TLqGiCmHnwori4QzaRb2W-DZUGWd0ZqvqF

Review del Renault energy F1:
http://www.electric-vehiclenews.com/2014/01/close-look-at-2014-f1-spec-renault.html?utm_source=feedburner&utm_medium=email&utm_campaign=Feed%3A+blogspot%2FpEcq+%28Electric+Vehicle+News%29

Article de Race Car Engineering:
http://www.racecar-engineering.com/articles/f1/2014-f1-the-power-unit-explained/