Power Unit Ferrari: quanti dubbi sullo sdoppiamento dei collettori prima del gruppo turbocompressore - FUNOANALISITECNICA F1ANALISITECNICA
Questo sito contribuisce alla audience di

Power Unit Ferrari: quanti dubbi sullo sdoppiamento dei collettori prima del gruppo turbocompressore


Ho passato questi giorni di "tregua" post Gp e post test ad analizzare la disposizione delle componenti interne della power Unit Ferrari. Nella foto potete osservare la disposizione della Power Unit della Marussia che dovrebbe essere pressoché identica a quella usata sulla F14 T.
La disposizione della MGU-H dovrebbe essere tra la V del motore anche se rimane qualche dubbio in quanto Felisetti l'ha disegnata sotto la turbina. Per regolamento MGU-H deve essere calettata al gruppo turbocompressore, quindi basterebbe posizionare questo gruppo in verticale ed il gioco è fatto. 

 Lasciando, per ora perdere questa grossa incognita, c'è una cosa che non riesco a capire osservando la foto della Power Unit Ferrari. 
Se osservate attentamente i collettori che escono dalle bancate si intersecano in uno unico. Fin qui tutto nella norma. Poi in prossimità del cerchio azzurro/verde il collettore si divide in due: uno va alla turbina e l'altro al terminale di scarico. Direttamente o passando per altro?
La cosa la trovo particolarmente strana. Premetto che non sono un motorista ma , secondo il mio modesto parare, questa scelta disperde parte dell'energia dei gas combusti e quindi comporta un minor recupero di energia con MGU-H e una turbina che ha meno potenza rotativa e quindi il compressore "pompa" molto meno.Secondo voi quale è la finalità di questa soluzione?

Oppure veramente la turbina è posizionata in verticale con la MGU-H collocato sotto e i collettori sono stati divisi in due in quanto una parte di gas combusti va al gruppo turbocompressore e l'altra va direttamente allo scarico e viene utilizzata come valvola wastegate?
La risposta arriva da Fabio Varisco il quale afferma che il regolamento tecnico vieta il posizionamento verticale del gruppo turbocompressore. L''articolo 5.1.6 infatti dice: "Pressure charging may only be effected by the use of a sole single stage compressor linked to a sole single stage exhaust turbine by a shaft assembly parallel to the engine crankshaft and within 25mm of the car centre line. The shaft must be designed so as to ensure that the shaft assembly, the compressor and the turbine always rotate about a common axis and at the same angular velocity, an electrical motor generator (MGU-H) may be directly coupled to it."
Quindi difficile che la MGU-H sia posizionata sotto il turbo ed escludiamo la sistemazione interna disegnata da Felisetti. Quindi la soluzione più probabile è quella classica composta da turbina-compressore-MGU-H.

Stefano, invece da la spiegazione piu esauriente su quanto si vede dalla foto:
La turbina del motore ferrari è dotata di due ingressi di gas, ovviamente radiali, uno superiore e uno inferiore, paralleli all'asfalto, uno della bancata sinistra e l'altro della bancata dx.
Ogni bancata ha di conseguenza il suo wastegate (cerchiato in verde quello della bancata dx) e la zona cerchiata in verde è quella dove i due condotti, uno sopra l'altro, si uniscono per confluire nel raccordo (alla luce di quanto detto, di sezione ovale) che poi li immette nello scarico principale. La sua grandezza è quindi una sola illusione data dal fatto che ci immaginiamo la sua sezione circolare mentre invece è ovale. Probabilmente la valvola wastegate è posizionata nel cerchio verde perchè la ferrari, in rilascio, taglia l'iniezione di benzina quindi non escono più gas dal motore che andrebbero a ricaricare il generatore collegato alla turbina. Per ovviare al problema, il condotto tra la valvola e il collettore che porta al turbo funge da polmone che in rilascio porta i gas non espulsi dalla valvola (ipotizzando che si apra al 50% di acceleratore tutto il tempo precedente è chiusa e il condotto si riempie) alla girante della turbina ricaricando il generatore.
Comunque, sembra che la scelta di Marmorini ed il suo staff sia stata quella di utilizzare l'MGU-H più come motogeneratore per aiutare il turbo e ridurre il ritardo della risposta piuttosto che come generatore di energia da mandare all'MGU-K. Concetto completamente diverso a quello della Mercedes che utilizzano MGU-H più come generatore per cedere l'energia recuperata direttamente alla MGU-K.

E' stata una bella esperienza questa con lo scambio di pareri con voi lettori.
Grazie
 

Cristiano Sponton

About Cristiano Sponton

Subscribe to this Blog via Email :

25 commenti

Write commenti
Simone
AUTHOR
14 aprile 2014 11:46 delete

Scusa Cristiano, ma i gas di scarico al MGU-H che ci andrebbero a fare??
E se la Ferrari avesse un sistema di valvole che possa scambiare il passaggio dei gas di scarico?

Reply
avatar
14 aprile 2014 11:52 delete

Simone hai perofettamente ragione. HO scritto una castroneria...Merito almeno 10 frustate per la cazzata che ho scritto. l'altro terminale che sia usato come valvola wastegate?

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
14 aprile 2014 12:01 delete

Secondo me è effettivamente quello che entra in "gioco" tramite la wastegate, è stata la loro interpretazione. Forse è più efficiente il flusso che va alla turbina?! Luca

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
14 aprile 2014 12:03 delete

Azz,sono esterrefatto!Mai visto nulla del genere.Il condotto piu' grosso che si raccorda al terminale finale,é quello superiore,ma proviene da un'apparecchiatura che,fluidodinamicamente parlando,rispetto ai collettori di scarico,mi pare posta in maniera che definire poco efficiente é un eufemismo.Escluderei dunque,per assurdo,che cio' che si trova nel cerchio verde sia la turbina,che dovrebbe essere quella cerchiata in celeste,che starebbe in una posizione che contempla il posizionamento dell'asse turbina in verticale.A guardala cosi',questa P.U. sembra molto piu' complessa della Mercedes.Forse é per questo che,per ora,non rende.L'unica ipotesi che posso fare,per quel poco che me ne intendo,é che Ferrari abbia cercato il disaccoppiamento compressore-turbina (come secondo me fa anche Mercedes) ma in maniera diversa.
La risposta piu' semplice é che quello superiore sia il condotto della waste gate in posizione piuttosto anomala e forse lo é.

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
14 aprile 2014 12:31 delete

I collettori fanno 3 in 1 per bancata, quindi abbiamo 2 in uno per arrivare alla turbina che è quella che sta sopra ed infatti ha lo scarico più grosso; lo scarico inferiore più piccolo è la waste gate.

Reply
avatar
14 aprile 2014 13:13 delete

per me quello cerchiato in verde(waste gate)srimane semiaperto ai bassi regimi con l'obbiettivo di far fare meno strada ai gas combusti per una maggiore velocita' di uscita,per poi chiudersi e far lavorare la turbina a pieno regime,oltre che fare da waste gate.
scusate se dico stupidaggini

Max

Reply
avatar
GSoul Dj
AUTHOR
14 aprile 2014 14:00 delete

Io mi fermerei prima perchè la cosa che mi sorprende di più è la differenza tra i collettori di scarico. A confronto quelli Mercedes sembrano miniaturizzati e non riesco a spiegarmelo.

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
14 aprile 2014 14:42 delete

Ma che senso ha perdere l'energia dei gas di scarico con una waste gate?Sembra illogico.... Nel cerchio verde, potrebbero aver cambiato il tipo di turbina da radiale ad assiale? Sarebbe possibile? Sarebbe sicuramente più leggera, perciò avrebbe meno inerzia

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
14 aprile 2014 15:39 delete

Potrebbe anche essere che alle alte portate di gas in Ferrari preferiscano ridurre la contropressione allo scarico al fine di migliorare l'aspirazione e spendere meno energia per comprimere l'aria. A scapito ovviamente dell' energia prelevata di gas.. sempre IMHO ovviamente

Reply
avatar
Stefano
AUTHOR
14 aprile 2014 15:54 delete

La turbina del motore ferrari è dotata di due ingressi di gas, ovviamente radiali, uno superiore e uno inferiore, paralleli all'asfalto, uno della bancata sinistra e l'altro della bancata dx.
Ogni bancata ha di conseguenza il suo wastegate (cerchiato in verde quello della bancata dx) e la zona cerchiata in verde è quella dove i due condotti, uno sopra l'altro, si uniscono per confluire nel raccordo (alla luce di quanto detto, di sezione ovale) che poi li immette nello scarico principale. La sua grandezza è quindi una sola illusione data dal fatto che ci immaginiamo la sua sezione circolare mentre invece è ovale. Probabilmente la valvola wastegate è posizionata nel cerchio verde perchè la ferrari, in rilascio, taglia l'iniezione di benzina quindi non escono più gas dal motore che andrebbero a ricaricare il generatore collegato alla turbina. Per ovviare al problema, il condotto tra la valvola e il collettore che porta al turbo funge da polmone che in rilascio porta i gas non espulsi dalla valvola (ipotizzando che si apra al 50% di acceleratore tutto il tempo precedente è chiusa e il condotto si riempie) alla girante della turbina ricaricando il generatore.

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
14 aprile 2014 16:16 delete

Per il riferimento fatto ai collettori microscopici della Mercedes,tanto da sembrare i vecchi collettori di aspirazione dei turbo Ferrari che montava le turbine all'interno della V,sono talmente stilizzati,lineari e privi (in teoria) di differenze fra un cilindro e l'altro,che mi viene da pensare che,incredibilmente,ad essere diverse siano le camere di scoppio e le relative singole distribuzioni.

Reply
avatar
14 aprile 2014 19:31 delete

Volevo fare una domanda a voi che siete sicuramente + esperti di me:
Visto che da quest'anno è partita la contingentazione dei motori la Ferrari riuscirà a colmare il gap con la Mercedes o sarà costretta a tenere sotto il cofano sto polmone fino a un nuovo cambiamento regolamentare??
Vi chiedo questo perchè ho letto un articolo che diceva che uno dei vantaggi principali del motore tedesco sta proprio nell'architettura, che a quanto ho capito non si potrà + cambiare

Reply
avatar
14 aprile 2014 19:37 delete

Lo sviluppo della Power Unit è concesso anche se non è completamente libero in quanto la Federazione ha concesso ai vari team un bonus a "gettone" come viene usato nelle formule minori. All'inizio della stagione (il regolamento stabilisce entro il 28 febbraio) i motoristi devono consegnare alla Federazione il "manichino" della Power Unit. Una volta consegnato la Power Unit non si può sviluppare durante la stagione. Sono concessi esclusivamente, previa autorizzazione, i miglioramenti volti ad incrementare l'affidabilità ma non le prestazioni. A partire dal 2015 si possono effettuare sviluppi alla Power Unit ed ognuno di questi interventi costerà ai motoristi vari gettoni (in tutto sono 60) che devono utilizzare nell'arco di più stagioni. Una cosa molto impostante da tenere in considerazione è che il basamento del propulsore lo si può modificare esclusivamente prima della stagione 2015 in quando dopo questa data, il regolamento tecnico, impedisce ogni intervento su questo componente.

Reply
avatar
Simone
AUTHOR
14 aprile 2014 20:58 delete

Cristiano non era una critica, ho pensato che ci fosse qualche altro sistema.. :-D
Credo si possibile che venga utilizzata come wastegate, si trova proprio dove dovrebbe essere… però cade l'ipotesi del gruppo MGU-H montato in verticale a quel punto lo scarico dovrebbe uscire da sopra e per rispettare il regolamento con lo scarico avrebbe dovuto fare diverse curve!!

Reply
avatar
14 aprile 2014 21:04 delete

Vorrei far notare che il regolamento tecnico vieta il posizionamento verticale del gruppo turbocompressore, l'articolo 5.1.6 infatti dice:
"Pressure charging may only be effected by the use of a sole single stage compressor linked to a sole single stage exhaust turbine by a shaft assembly parallel to the engine crankshaft and within 25mm of the car centre line. The shaft must be designed so as to ensure that the shaft assembly, the compressor and the turbine always rotate about a common axis and at the same angular velocity, an electrical motor generator (MGU-H) may be directly coupled to it."
In cui è esplicitamente detto che l'albero del gruppo turbocompressore deve essere parallelo all'albero a gomiti, quindi penso vadano riviste le ipotesi...

Reply
avatar
Simone
AUTHOR
14 aprile 2014 21:04 delete Questo commento è stato eliminato dall'autore.
avatar
Simone
AUTHOR
14 aprile 2014 21:11 delete

Magari fosse possibile adottare una turbina assiale, peccato che sia consentita solo nelle gare per il recordi di velocità supersonica su terra. Una turbina assiale o turbofan è un motore a getto e non un turbo compressore!!

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
15 aprile 2014 00:19 delete

Ridicola la specificazione dei 25mm di distanza tra asse turbocompressore e quello auto,ma ci rendiamo conto?E se fossero 32 per bilanciare un'eventuale scoliosi del pilota?Perche' non impongono il motore unico per tutti,sarebbe meglio.Obbligano poi in pratica il calettamento fisso fra turbina e compressore,quando un possibile disaccoppiamento darebbe probabili ulteriori margini di sviluppo dell'MGU-H e quindi dell'efficienza generale della P.U.Ma vogliono la ricerca ai fini delle auto di serie,oppure no?Che si decidano.
E' evidente che per montare la turbina con l'asse verticale bisogna per forza di cose montare alla stessa maniera il motore,sempre che sia concesso.Molti svantaggi in una collocazione del genere,ma anche alcuni vantaggi....

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
15 aprile 2014 00:23 delete

"un motore/generatore elettrico puo' essere direttamente giuntato ad esso (l'asse turbocompressore".
Ma cosa significa cio'?Mi pare une delle solite affermazioni dei regolamenti FIA che generano confusione:1)Non é obbligatorio implementare una MGU-H.2)L'implementazione non é obbligatoriamente coassiale.3)Entrambe

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
15 aprile 2014 00:31 delete

Off topic,ma é di Luca Baldisserri il tweet: "Grazie Stefano ....un altro collega che si immola per la causa...quanti ne serviranno per risolvere questa maledetta causa ?"
Se si,mi pare che sia una affermazione affatto poco velata sul fatto che In Ferrari si conosca la causa della perdita di competitivita' degli ultimi anni.Ma pur sapendolo,la causa sia ancora li.Come dire:la causa ha un nome e cognome (o nomi e cognomi)?Si sa,ma non si dice?

Reply
avatar
15 aprile 2014 15:06 delete Questo commento è stato eliminato dall'autore.
avatar
15 aprile 2014 17:00 delete

Ho trovato quest'altra immagine del motore ferrari in cui si nota lo sdoppiamento degli scarichi visto però dalla bancata opposta http://www.racecar-engineering.com/wp-content/uploads/2014/01/upmaruuu.jpg

Che il compressore e l'ERS siano all'interno delle bancate?

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
15 aprile 2014 17:26 delete

A simone:
Premesso che se quella sopra è una waste gate allora l'ipotesi di una turbina assiale crolla.
Ovviamente non intendevo un turbofan, che spinge sfruttando la spinta data dal getto dei gas di scarico, ma allora intendo chiedere a chi è più esperto se si potrebbe usare la girante assiale al posto di quella classica radiale, sarebbe molto più leggera con una considerevole riduzione dell'inerzia del gruppo turbina compressore. Io pratico l'aeromodellismo, utilizziamo delle piccole turbine a gas, funzionano a kerosene e girano a 120000 rpm (per intenderci 2000 giri al secondo) su cuscinetti ceramici, lo scarico arriva a 700-800 gradi, spingono i modelli anche ad oltre 200kmh, si utilizza un compressore di derivazione automobilistica radiale(kkk-garret etc.), e inizialmente si utilizzava anche il disco turbina di derivazione automobilistica radiale. In seguito si è modificato il tutto utilizzando un radrizzatore di flusso seguito da un disco turbina assiale in inconel, molto più leggero che da notevoli vantaggi in potenza e sopratutto accelelrazione, per capirci su un motore ho dovuto sostituire il compressore originale garret da 70mm 8 pale con uno identico, ma fatto in cnc in ergal ricavato dal pieno, perché altrimenti dopo qualche accelerata si sbriciolano le pale (32000-118000 rpm in 2 secondi, 80000-118000 in meno di mezzo secondo).

Reply
avatar
Simone
AUTHOR
15 aprile 2014 23:42 delete

Per Anonimo delle 17:26
Scusami, la mia voleva essere solo una battuta, comunque non possono essere utilizzati turbo differenti da quelli imposti dal regolamento che ne stabilisce dimensioni, regime di rotazione massimo e posizionamento in base al terminale di scarico.

Reply
avatar
Anonimo
AUTHOR
15 aprile 2014 23:58 delete

Alcuen indiscrezioni danno la P.U. Ferrari come la più 'evoluta' ma anche la più complicata da ottimizzare , la parte termica sarebbe stata ideata con concetti molto avanzati ma il connubio termico/elettrico pare lavori al 50% per problemi di software e resa .. .

Reply
avatar

FUnoAnalisiTecnica. Powered by Blogger.