La Ferrari utilizza il sistema DualBoost di Honeywell? - FUNOANALISITECNICA F1ANALISITECNICA
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La Ferrari utilizza il sistema DualBoost di Honeywell?


Il gruppo turbina/compressore montato sul motore della Ferrari 059/3, come più volte annunciato sulla stampa e ripreso anche da questo blog, è molto piccolo di dimensioni rispetto a quello utilizzato da Mercedes e di Renault. Siamo sicuri che gli ingegneri di Maranello siano così sprovveduti da aver fatto un' errore del genere? Purtroppo, il gruppo turbocompressore Honeywell installato sullo 056/3 non lo si è mai visto ma dalle indiscrezioni raccolte, da chi l'ha potuto osservare, sembra una turbina classica come layout: ingresso tangenziale, statore con palette fisse che indirizzano il flusso radialmente e poi girante con palette ad ingresso radiale ed uscita assiale. Statore e girante realizzati in inconel, così come i collettori di scarico ed il tubo di scarico finale a valle della turbina.
Siamo sicuri sia veramente una turbina classica e che la Ferrari abbia sottodimensionato questo particolare? F1Analisitecnica risponde con No a questa domanda. 

Abbiamo fatto parecchie ricerche coinvolgendo anche un ex ing.  motorista della Ferrari scoprendo cose molto interessanti nel riguardo del turbocompressore utilizzato dall'equipe Ferrari diretta da Marmorini.
Dietro a quel groviglio di tubi che si può notare dalle foto della Power Unit ,si potrebbe celare il vero e proprio concetto innovativo nel progetto dell'endotermico sovralimentato.
I gas di scarico " per mezzo di una chiocciola via via sempre più restringente investono radialmente una turbina e la fanno girare, uscendo assialmente la quale fa girare un'altra turbina chiamata compressore che pesca aria assialmente e la espelle a pressione controllata in modo radiale. Più è grande la girante, più la velocità periferica è maggiore e avremo maggiore quantità d'aria espulsa, ma inerzia maggiore e quindi più fatica a farla muovere ( turbo lag). dietro questo piccolo accessorio c'e un'idea tutta nuova e brevettata dalla Honeywell che è l'attuale e molto probabilmente il futuro fornitore della Ferrari. Questo modello potrebbe essere un prototipo Honeywell realizzato sfruttando la tecnologia DualBoost-monostadio.

Cosa si è inventata la Honeywell?
Per prima cosa cerchiamo di spiegare brevemente la differenza che esiste tra una turbina assiale e una radiale. Si dice turbina radiale quando il liquido scorre dall'interno all'esterno (o viceversa) rispetto all'asse di rotazione della turbina; assiale quando il liquido scorre lungo l'asse di rotazione della turbina.
In campo automobilistico le turbine assiale non sono utilizzate massivamente in quanto teoricamente, secondo l'ing. Mauro Forghieri, hanno un ottimo rendimento solo con una portata d'aria molto elevata che non sembra esserci sufficientemente nei V6 da 1600 cc con afflusso di benzina limitato dal regolamento.


  Per la prima volta nella storia automobilistica, DualBoost utilizza una turbina assiale più comunemente si trova in applicazioni aerospaziali. Gli ingegneri americani sono riusciti a fare in modo che i gas di scarico investano la turbina , non dall'estremità esterna( radialmente) , ma il più possibile nella stessa direzione dei gas di uscita e cioè in modo assiale. In questo modo i gas investono quali totalmente le pale della turbina e non solo nella zona esterna.
Le turbine assiali consentono di raggiungere velocità specifiche superiori, consentendo più piccole dimensioni per lo stesso flusso, riducendo così inerzia fino al 40 per cento.
Ma non sono finite qui le innovazioni di questo modello di turbocompressore.
Dalla parte del compressore si sono inventati il raddoppio della girante, a parità di diametro si ottiene una portata d'aria molto maggiore consentendo cosi, minore diametro-->minore inerzia-->minore turbolag ma conseguentemente maggiore portata d'aria.
Gli ingegneri Honeywell sono  riusciti, con questa tecnologia innovativa, ad avere una pronta risposta del turbo a bassi regimi ( diametro piccolo) e riuscire ad avere gli stessi  vantaggi che si sarebbero avuti utilizzando turbina più grande( doppia chiocciola ). Riassumendo in semplici parole:maggiore potenza, maggiore coppia, minori consumi.

                                      Compressore                                                                         Turbina
Arancione - Standard Rotor      Verde - Dual Boost
video

E allora dove è il deficit Ferrari?? Per ora sono due le criticità importanti che hanno rilevato a Maranello: i collettori di scarico e la parte ibrida. 
I tecnici Ferrari,secondo indiscrezioni degli addetti ai lavori,stanno già lavorando alla prossima Power Unit che avrà, come nome di progetto 060 in quanto la FIA non ha permesso per questa stagione nessun intervento sul motore di quest'anno che presenta diversi errori progettuali significativi.

I vantaggi della P.U Mercedes rispetto a quella Ferrari li possiamo schematizzare in 3 punti:

  1. Mercedes ha realizzato un impianto di scarico razionale, in cui la lunghezza dei condotti di scarico non è identica in quanto questo è un fattore ininfluente su un motore turbo. Piuttosto hanno lasciato spazio per installare una coibentazione che mantiene i gas caldi massimizzandone così l'energia cinetica e aumentando le prestazioni della turbina. In Ferrari, per inseguire la chimera dei condotti di scarico di indentica lunghezza, questi sono stati realizzati con un percorso tortuoso ed ingombrante tanto da impedire inizialmente l'installazione della coibentazione. Questo fattore è stato trascurato dai tecnici Ferrari che hanno reputato inizialmente ininfluente la perdita di potenza che ne sarebbe conseguita: ora con le scarse prestazioni della PU, invece, sono tornati sui loro passi ma la FIA ha impedito la modifica dell'impianto di scarico rinviando così le modifiche all'anno prossimo
  2. Mercedes ha razionalizzato la posizione del compressore ponendolo ben distante dalla turbina (in pratica hanno giustamente allontanato la parte fredda da quella calda), mentre il gruppo turbocompressore Ferrari è molto compatto e il compressore è molto vicino al turbo tanto da penalizzarne le prestazioni
  3. L'efficienza del motore Mercedes in termini di consumo, potenza e coppia rispetto a Ferrari è dovuta al fatto che i tedeschi riescono a sfruttare per molto più tempo sul giro i sistemi elettrici rispetto alla parte termica, sembra perché non hanno problemi a caricare le batterie ed a gestire le temperature di queste ultime.
di Sponton Cristiano e Fabio Rossi




Cristiano Sponton

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15 commenti

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wendur
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3 luglio 2014 13:16 delete

ma secondo me se sono questi i problemi dalla p.u. ferrari una parte si può sistemare l'ibrido migliorando i softwar.
Pero tutto il resto andrà per l'anno prossimo perché se in gas di scarico perdo energia è normale che la batteria sia più scarica e quindi l'uso dell' ibrido è minore.
per il consumo a parte domenica che aveva quasi finita tutta la benzina perché ha spinto per tanto tempo poi rispetto agli altri è in linea.

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Anonimo
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3 luglio 2014 14:26 delete

Softwar..un nuovo tipo di guerra??

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Mario
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3 luglio 2014 15:44 delete

ma il motore non e il 059/3 boh

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3 luglio 2014 15:46 delete

errore di battitura... scusateci

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Anonimo
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3 luglio 2014 19:44 delete

Sinceramente non ho capito molto bene la parte relativa alla turbina:"I gas di scarico " per mezzo di una chiocciola via via sempre più restringente investono radialmente una turbina e la fanno girare, uscendo assialmente la quale fa girare un'altra turbina chiamata compressore che pesca aria assialmente e la espelle a pressione controllata in modo radiale".
Detta cosi' sembrerebbe che il turbocompressore Honeywell sia formato da un compressore a doppia palettatura (e qui non capisco dove sarebbe l'innovazione) piu' due turbine.Una simil classica radiale,accoppiata ad una assiale.
Ma se guardo al disegno esplicativo noto la sezione di una sola turbina,inoltre:se la turbina assiale puo' sfruttare ulteriormente l'energia dei gas di scarico provenienti dalla turbina che la precede,significa che la turbina radiale ha un rendimento piuttosto bassino.O no?Come fa poi la turbina assiale ad aumentare il rendimento complessivo?Significa che dovrebbe aumentare di giri rispetto a quanto girerebbe il turbocompressore con la sola turbina radiale in funzione.Ma non é come dire che la turbina assiale altera il rendimento l'equilibrio della turbina radiale?

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kroky78
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3 luglio 2014 19:54 delete

Ciao Cristiano,
"Gli ingegneri americani sono riusciti a fare in modo che i gas di scarico investano la turbina , non dall'estremità esterna( radialmente) , ma il più possibile nella stessa direzione dei gas di uscita e cioè in modo assiale. In questo modo i gas investono quali totalmente le pale della turbina e non solo nella zona esterna"
Ma la girante rimane una classica centrifuga (anche se le normali turbine automobilistiche sono centripete, da quello che so), quindi investita assialmente dai gas che poi vengono smaltiti radialmente e raccolti dalla chiocciola che li indirizza sullo scarico, oppure si tratterebbe di una vera turbina assiale, con flusso totalmente assiale?

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Anonimo
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3 luglio 2014 19:55 delete

Ho visto l'animazione ed ho capito quanto prima incomprensibile.La turbina é una sola e la chiocciola,assieme alla forma delle palette,permette all'aria entrante radialmente di investire la turbina assialmente.Sull'effettivo rendimento di cio' devo affidarmi ai loro test,ma se dovessi basarmi solo sulle immagini,mica sarei molto convinto.
Il compressore invece riceve aria da 2 condotti.Sarebbe bello indagare come Ferrari ha affrontato tale complicazione.Non potrebbero esserci delle perdite di carico in un sistema cosi' complesso (parlo dell'aspirazione) implementato in uno spazio molto ridotto???

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kroky78
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3 luglio 2014 21:05 delete

Ooops! Non avevo visto l' animazione, adesso è chiaro. é una turbina molto simile a quelle assiali classiche e preceduta da un collettore a ogiva che devia il flusso per renderlo da tangenziale a quasi assiale quando investe le palette. Il compressore invece ha due giranti centrifughe con aspirazioni separate. Resta comunque il dubbio del come mai la Garrett non abbia dato le corrette indicazioni alla Ferrari per il corretto dimensionamento e coibentazione dei collettori, ed ancora di più del come mai i limiti del sistema non siano stati rilevati in un anno e passa di prove al banco. O magari le prescrizioni sono state fornite ma la Ferrari non le ha seguite alla lettera per fare i collettori identici. Ma se è vero che nei motori turbo l' intonazione degli scarichi non è fondamentale, o secondaria rispetto ad altri parametri, possibile che i motoristi Ferrari non lo sappiano? Mi viene da pensare che il problema sulla parte termica sia marginale e quello sulle componenti ibride fondamentale. Forse non è un caso che la Ferrari aveva provato a scippare l' esperto di sistemi ibridi della Mercedes...

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Anonimo
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4 luglio 2014 02:30 delete

Si morbida! Hahahahah

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Anonimo
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4 luglio 2014 22:10 delete

Kroky,anche secondo me il vero gap é sull'ibrido:in particolare sulle batterie.Le Mercedes probabilmente sono piu' piccole (uguale piu' spazio per l'intercooler nella scocca) e piu' efficienti e meno portate al surriscaldamento (maggior erogazione della potenza massima ammessa,sul giro).
Secondo l'animazione,il dual boost (a meno che non sia stata scelta un turbocompressore dalle dimensioni ridicole:non vorrei che in Ferrari abbiano pensato:siccome il dual boost da grandi vantaggi,non montiamo un gruppo che rende come un normale turbocompressore (ma non l'attuale Mercedes) abbiamo la stessa potenza ma con minor peso,minori ingombri.In due parole,si sarebbero dati la zappa sui piedi) dovrebbe dare piu' potenza e anche piu' coppia a parita' di dimensioni,anzi forse gia' a dimensioni leggermente ridotte.Detto questo,non pensate che se fosse cosi' veramente,tali migliori prestazioni dovrebbero supplire ai condotti di scarico non coibentati?
Inoltre:parliamo anche di maggior coppia con minor turbolag (rispetto ad un turbo convenzionale).Stante il fatto che Mercedes puo' aver escogitato il sistema per ridurre il lag,la coppia dovrebbe essere comunque soddisfacente.Come commentiamo allora da questo punto di vista le carenze di ripresa della F14T in uscita curva?Non mancanza di coppia ma unicamente problemi di trazione?E il fatto che si siano scelte 8 marce corte contro le solite 7 lunghe che usa normalmente Mercedes?Non é un controsenso questo,se la coppia é tanta,soprattutto in relazione ai problemi di trazione,che accorciando le marce peggiorano,mica migliorano (non siamo piu' nell'epoca degli scarichi soffiati).
ULTIMO MA NON ULTIMO:il dual boost prevede un compressore a doppia palettatura,con un maggiore afflusso di aria in alimentazione.Guardiamo contemporaneamente all'airscope della F14T.Lo vedo un tantino limitato per alimentare un compressore dalla maggiore portata rispetto a quelli tradizionali.E non credo che la differenza sia data dal fatto che Mercedes e Renault richiedono maggior aria di raffreddamento per intercooler,olio cambio ed accessori.Non so,a mente ricordo il confronto Mclaren-Ferrari.Impressionante!La Mclaren avra' 1.5 volte la superficie dell'airscope della Ferrari e non é l'unica.
Al banco,per il motore,durante le sperimentazioni e i collaudi,si puo' provare tutto e di piu',compresi scarichi coibentati e grandezza turbocompressore.Quello che non si puo' provare in maniera "reale" é proprio la corretta dimensione dell'airscope.E se la Ferrari,con gli aerodinamici che si ritrova...avesse sbagliato proprio il dimensionamento della presa dinamica?
In passato mi pare che era gia' capitato almeno una volta.Qualcuno dira':che problema c'é,basta rifare la scocca.Appunto,se il problema fosse questo,con la Ferrari che attualmente non rifa' ala anteriore e muso,figuriamoci se porta in gara una scocca modificata.

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Anonimo
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5 luglio 2014 21:23 delete

Il mio device non mi permette di vedere con sufficiente definizione il video tuttavia da quello che ho capito, la definizione di turbina assiale è un po' tirata per capelli giacchè il vettore velocità del fluido viene deviato di 90° e quindi non è parallelo al vettore rotazione della girante.
Se ho ben capito, cerchiamo di non fare disinformazione.
P.S.: in ogni caso sono comunque altamente scettico sull'adozione del sistema da parte di Ferrari.

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5 luglio 2014 21:30 delete

Quelli della Honeywell la considerano come assiale ma io la vedo più come mista in quanto l entrata è radiale. Noi non facciano disinformazione ma abbiamo riportato le caratteristiche del produttore che l' ha brevettata

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5 luglio 2014 21:32 delete

È flusso assiale puro nella turbina..infatti è una turbinetta assiale e il raddrizzamento del flusso lo fanno con variazione di sezione del condotto di ingresso ricavato direttamente dalla carcassa..ma la turbina lavora in modo puramente assiale..

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Anonimo
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6 luglio 2014 14:00 delete

devo riuscire a visionare per bene quell'animazione, non vedo questo flusso puramente assiale. Anzi, il video oggi si bocca pure!

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