5 reacties | 2833x gelezen
07-11-2015 00:00

EvDelft |

De aanpassing voor de motoren van alle vier de motorleveranciers zo laat in het seizoen is eigenlijk alleen maar om de resterende tokens op te maken voor dit seizoen. Op die manier gaan er geen tokens verloren voor komend jaar.

Bron: MotorSportMagazine.com

Hoewel tot nu toe alleen de nieuwste versie van Mercedes en Honda daadwerkelijk geracet hebben, zijn de andere motoren wel getest of in een vrije training ingezet. Maar, samen met de aanpak van de verbranding van de motor van Ferrari, in Monza, en de vergelijkbaar aangepakte motor door Renault, wordt meteen duidelijk hoe belangrijk de brandstofontwikkeling is.

Mercedes introduceerde in Monza hun nieuwste motor, welke in feite het prototype is voor de motor voor 2016. In Austin racete Fernando Alonso met de laatste versie van de Honda. Het nieuwe smalle blok van Ferrari, wat terug zal zijn te zien in het ontwerp van de auto van volgend jaar - die wellicht gebruikt zou worden door Kimi in Austin, moet nog wat getest worden op de testbank voordat er groen licht wordt gegeven. Bovendien moet er een nieuwe behuizing gemaakt worden voor de versnellingsbak.

De nieuwe motor van Renault was ook voorafgaand aan Austin al klaar, maar zal pas op zijn vroegst worden ingezet in Brazilië. Red Bull had geen trek in een gridstraf in Austin, een baan waar het team verwachtte een goede kans te maken op een goede race, vooral gezien het weer. In Mexico was extra koeling nodig voor de auto, waar de nieuwe motor niet voor geschikt gemaakt was.

De meeste winst bij een vernieuwde motor valt te halen in de verbrandingskamer, de samenstelling van de brandstof en hoe die op elkaar reageren. Het hart van de hybride motor blijft nog altijd de verbrandingsmotor. Als die verbranding geoptimaliseerd kan worden, geeft dat een enorm voordeel en het geeft tevens de MGU-H meer warmte om mee te werken. Bruce Crawley, motorsport technologie manager bij ExxonMobil, dat werkt voor McLaren, heeft meegeholpen aan de vierde editie van de motor van 2015 van Honda, waar Alonso mee heeft geracet in Austin. Hij gaf wat achtergrondinformatie over het hele proces.

"We zijn gebonden aan de Europese regelgeving van straatauto's wat betreft het octaangehalte en de fysieke en chemische samenstelling van de brandstof. Met andere woorden: deze benzine moet je ook in je eigen auto kunnen tanken. Maar binnen die specificatie is er wel veel ruimt voor verbetering voor de prestaties van de motoren", aldus Crawley. Er wordt gezegd dat er 40 pk gewonnen is dit jaar, alleen al door de benzine te verbeteren. Maar dat is natuurlijk pas aan de orde als de motor zodanig is doorontwikkeld, dat de verbranding goed is.

Crawley: "De mechanische architectuur van de motor, zoals de materiaalkeuze, minieme details in het ontwerp, maakt allemaal verschil voor de brandstofsamenstelling. In NASCAR leveren we zowel aan Chevrolet als aan Toyota, maar de benzine die we leveren lijkt niet op elkaar. Dat geldt hier ook. De brandstof die we voor Honda leveren is totaal anders dan wanneer we aan Mercedes zouden leveren. De motor is nog altijd in ontwikkeling, en dat volgen wij op de voet. Hoe snel wij de benzine ontwikkelen is afhankelijk van hoe snel zij de motor ontwikkelen - op dit moment."

Dit is in tegenstelling tot de laatste aanpassing van de motoren van Mercedes, die werd gedaan omdat de brandstof verbeterd was. Een verandering in de samenstelling van de benzine zorgde voor een betere vrijlating van de energie tijdens de verbranding. Maar daarvoor moest we de verbrandingskamer worden aangepast om hier ten volle gebruik van te maken. Het is een indicatie van de verschillende stadia van ontwikkeling waarin beide motoren zich bevinden.

Crawley legt uit: "Er is een voortdurende optimalisatie gaande tussen de motor en de brandstof. De brandstof moet zoveel mogelijk energie opleveren en in een ideale wereld kun je die energie 100% gebruiken. Maar in de echte wereld is er een balans tussen hoeveel van die energie je daadwerkelijk kunt gebruiken in combinatie met de hoeveelheid brandstof die je gebruikt. Anders gezegd: hoe meer energie je in de benzine stopt, hoe groter de klopvastheid is."

"De uitdaging is daarom om zoveel mogelijk energie vrij te laten komen maar er tevens voor te zorgen dat je een optimale klopvastheid hebt. Dat is een enorme technische uitdaging. Ik weet niet precies hoe veel daarvan werd begrepen door hen die de reglementen maakten, maar dat is wel wat er nu gebeurt en het maakt het voor brandstofontwikkelaars super opwindend."

Een langer durende ontbranding helpt de klopvastheid, maar het is ook heel moeilijk te bereiken als de hoeveelheid energie al hoog is. Het idee is om de motor / brandstof precies goed te krijgen zodat de verbranding op het juiste moment gebeurt. Essentieel is dat de brandstoffabrikant probeert de motorleverancier, die zo agressief mogelijk te werk wil gaan, van dienst probeert te zijn.

Één van die uitdagingen die een motorfabrikant tegenkomt, is het kiezen van de optimale brandstofdruk voor de injectiemotoren, welke niet hoger mag zijn dan 500 bar. Hoe hoger de druk, hoe meer de brandstof geatomiseerd wordt, en in theorie, hoe beter de verbranding is. Maar zelfs dat gaat niet helemaal rechtlijnig op, zoals Crawley uitlegt.

"Eigenlijk is dat meer iets wat bij Honda ligt, dan bij Mobil, dus ik weet er niet alles van. Het is echter de zaak van het mechanische ontwerp en hoeveel controle je over de ontbranding kunt krijgen. Elke verandering in de ontbrandingskamer - vorm, compressie, druk, uitlaatgassen - verandert de snelheid van de ontbranding en dat moet worden opgevangen door de samenstelling van de brandstof. Deze dingen veranderen waar je staat ten opzichte van de neerwaartse slag en de klopvastheid. Onze uitdaging is het ervoor zorgen dat de motorontwerpers zo agressief kunnen zijn als ze willen, op elk gebied van het ontwerp van de motor."

En dan hebben we het nog niet eens over de implicaties van de MGU-H en de thermische energie herwinning. Ook dit hoort bij de zoektocht naar optimalisatie, wanneer bijvoorbeeld de uitlaatgassen de verbrandingskamer mogen verlaten, en natuurlijk heeft het zijn weerslag op de verbranding zelf. Is er meer rondetijd te winnen door de verbranding efficiënter te maken, of door het creëren van meer warmte voor de MGU-H? Dat punt is zeker belangrijk waar het de ontwikkeling van de motor én de benzine aangaat.

En dan is er nog de smering... Een ontwikkeling die niet zo spectaculair is als die van de brandstof, maar die ook nooit stilstaat. "Het ontwikkelingsprogramma voor de smering is erop gericht zo weinig mogelijk wrijving te creëren. We hebben de motor ingesteld op de wrijvingskarakteristieken en we zijn ons ervan bewust dat daar - van de zijde van Honda - nog verbetering in zit te komen. Racemotoren hebben namelijk een droge carter systeem, waardoor er wat meer olieverlies is omdat de olie in de motor wordt gesproeid en wordt weggehaald. We hebben dingen gedaan met de olie om dat zoveel mogelijk te minimaliseren."

"De twee belangrijkste zaken voor olie zijn de minimalisering van de mechanische wrijving en de olietemperatuur en stroomsnelheid. De olie wordt gebruikt om de motor te koelen, veel meer dan in een straatauto. Het gaat dan vooral om de zuiger. Olie is thermisch gesproken niet zo goed als water, voor koelen, maar toch is het goed voor 30% van de totale koeling. Dat kun je ook terugzien in de afmetingen van de radiatoren voor de olie en het koelwater."

De grootste uitdaging in een versnellingsbak in de Formule 1, wat betreft de olie, is dat die moet worden geoptimaliseerd in de overgang van vloeibare naar bijna-vaste staat en terug, op het moment dat er een enorm hoge druk komt te staan op de versnellingen. De chemie van die overgang is onderdeel van waarom een versnellingsbak zo klein kan zijn. Dit is, waarom ze zoveel 'misbruik' aankunnen.

De problemen van McLaren in Singapore met de versnellingsbak zorgden ervoor dat ze zó warm werden dat de sensoren smolten. En toch waren de versnellingsbakken zélf niet kapot en ze zullen ook weer gebruikt worden. In 2011 had Lewis Hamilton iets vergelijkbaars, nadat zijn versnellingsbak onterecht in neutraal schakelde. De sensoren gaven hiertoe opdracht omdat die een olielek registreerden met temperaturen van over de 200 graden Celcius - veel meer dan waar de olie voor gemaakt was.

"De logische discussie die volgde, was dat we de beveiliging hadden moeten omzeilen, omdat de versnellingsbak nog in orde was, zoals bleek. Natuurlijk kan dat, maar het is ook riskant. Als je namelijk de sensoren uitzet, heb je geen idee wat er daarbinnen gebeurt. Maar het is verbazingwekkend wat een versnellingsbak aan kan."

De technici in de laboratoria die veranderingen aanbrengen in de benzine, zijn tegenwoordig waarschijnlijk verantwoordelijk voor meer tijdswinst dan de ærodynamische afdelingen.

❮ Vorig bericht | Volgend bericht ❯