كيف صنعت مرسيدس أفضل محرك هجين في الفورمولا 1 - ولماذا تتطلع إلى عام 2016

كيف يمكنني معرفة عمر جهاز الكمبيوتر الخاص بي

الصورة 1 من10

في العام الماضي ، سيطرت مرسيدس على الفورمولا 1. فاز فريق السهام الفضية في 16 سباقاً من أصل 19 سباقاً ، حيث أنهى سائقيها لويس هاميلتون ونيكو روزبرغ الموسم بالمركزين الأول والثاني. ولكن كيف سيطرت مرسيدس على الفورمولا 1 لمدة عامين ، ولماذا لا تزال المرشح الأوفر حظًا للفوز بموسم 2016؟ يكمن جزء من الإجابة في السائقين ذوي المستوى العالمي والهيكل المتطور ، ولكن المحرك الهجين الذي يشغّلهم قد يكون أحد أكبر المساهمين في نجاح الفريق.

أفضل محرك في F1 جاء من موتورسبورت فالي

انظر ذات الصلة يعتقد جيريمي كلاركسون أن وقود الهيدروجين هو مستقبل السيارات أفضل السيارات الهجينة في 2018 المملكة المتحدة: من i8 إلى Golf GTE ، هذه هي أفضل السيارات الهجينة المعروضة للبيع أفضل السيارات الكهربائية لعام 2018 في المملكة المتحدة: أفضل السيارات الكهربائية المعروضة للبيع في المملكة المتحدة

صُممت سيارة Mercedes Hybrid PU106A استجابة للتغيرات في قواعد المحرك ، وهي ثمرة فترة مكثفة من البحث والتطوير والتعلم. مدعومًا بتآزر من التوربو والمحرك الكهربائي وتكنولوجيا الاحتراق الداخلي ، فهو المحرك الأكثر تعقيدًا وفعالية وقوة الذي صنعته مرسيدس على الإطلاق.

على الرغم من تصميمه ليكون أفضل محرك في عالم الفورمولا 1 ، فإن محرك PU106A يستفيد من المعرفة عبر إسطبل دايملر - من السيارات الكهربائية إلى شاحنات الديزل. والدروس التي تعلمتها مرسيدس تشق طريقها بالفعل إلى سياراتنا على الطرق.لاكتشاف المحرك المتطور وراء عامين حطموا الأرقام القياسية ، جلست مع آندي كويل ، المدير الإداري لمرسيدس AMG High Performance Powertrains - والعقل المدبر وراء أفضل محرك في F1.

إن PU106 هو محرك مرسيدس القوي الذي تم صنعه على الإطلاق

تقع بريكسوورث على بعد مسافة قصيرة بالسيارة من ميلتون كينز ، وتقع في منطقة المملكة المتحدة المعروفة باسم وادي موتورسبورت ، وهي منطقة شديدة التركيز من الشركات الصغيرة والمتوسطة المخصصة للسباقات. وهي أيضًا موطن محركات مرسيدس AMG عالية الأداء.

هنا في المملكة المتحدة - وليس ألمانيا - بدأت مرسيدس العمل لأول مرة على وحدة الطاقة الأكثر تقدمًا التي تم تطويرها على الإطلاق.

تغييرات القواعد والحاجة إلى الأهمية

لطالما اشتهرت Formula 1 بكونها بعيدة كل البعد عن أحدث تقنيات السيارات ، لكنها غيرت القواعد في عام 2014.

Fقرر مجلس إدارة 1 ، الاتحاد الدولي للسيارات (FIA) ، جعل الرياضة أكثر صداقة للبيئة من خلال إضافة قاعدتين أساسيتين ولكنهما فعالتان للغاية: لا يمكن للمحركات استخدام أكثر من 100 كجم من الوقود لمسافة السباق ، لا يُسمح باستهلاك الوقود بأكثر من 100 كجم في الساعة. يكمن التحدي التنافسي في كيفية [استخراج] أكبر قدر من الطاقة من كمية الوقود هذه ودفع السيارة طوال الوقت ، يضيف كويل. F1 أصبح سباق كفاءة.

أكبر تغيير جاء مع حجم المحرك: 2.4 لتر V8s كان خارجًا ، ووحدات أصغر سعة 1.6 لتر V6 لتر كانت موجودة. للتعويض عن انخفاض سعة المحرك ، منح الاتحاد الدولي للسيارات مصنعي المحركات الوصول إلى صندوق جديد من الحيل .

سُمح بالتقنيات التي لم تكن مسموحًا بها سابقًا ؛ لذا فإن الحقن المباشر ، وتجميع ضاغط توربيني ، [و] نظام هجين أكبر [كان مسموحًا به] ، كما يوضح كويل. أصبح لدى المحركات الآن 120 كيلوواط من التعزيز الكهربائي عند النقر - ضعف قوة أنظمة استعادة الطاقة الحركية القديمة (KERS) التي شوهدت لأول مرة في عام 2009 ، ويمكنها أيضًا استخدام آلة كهربائية لاستعادة الطاقة الحرارية المهدرة وتعزيز التوربو.

ما هو أطول خط في سناب شات

في حين أن هذا يمثل مجموعة جديدة من التحديات لمهندسي الفورمولا ون ، إلا أنه يعني أيضًا ، لأول مرة منذ عقود ، أن أهداف الفورمولا ون تتماشى مع صناعة السيارات الأوسع. لإنتاج أفضل محرك ، سيتعين على الفرق الضغط لتحقيق الكفاءة - بالضبط ما نريده من سيارات الطرق لدينا.

مجموعة جديدة من القواعد والتحديات

على الرغم من انخفاض السعة ، تمكنت مرسيدس من استعادة الكثير من القوة بفضل إضافة شاحن توربيني. واحدة من أكثر الطرق فعالية لزيادة الطاقة والكفاءة ، تعمل التوربينات من خلال التقاط غازات العادم ، واستخدامها لتشغيل ضاغط متصل بالمحرك. النتيجة؟ يتم دفع المزيد من الهواء إلى المحرك ، مما يؤدي إلى زيادة القوة والكفاءة.

لم يكن لدى مرسيدس أي خبرة في التوربو - بعد كل شيء ، كانت آخر مرة تم استخدامها في F1 سابقة للفريق - لذلك اعتمدوا على المعرفة من مكان آخر في شركة Daimler. على الرغم من أن مرسيدس تستخدم التوربينات في سياراتها على الطرق ، إلا أن قسم الشاحنات في دايملر هو الذي أثبت أنه الأكثر فائدة لكويل وفريقه: فالكميات الهائلة من القوة المتضمنة في محرك الفورمولا 1 تعني أنها كانت مناسبة بشكل أفضل.

يوضح كويل أن تدفق الهواء الداخل إلى المحرك وتدفق هواء العادم متشابهان للغاية ، لذا فإن عجلات التوربينات والضاغط لها نفس الحجم. إذا نظرت إلى عجلة ضاغط سيارة على الطريق ، ستجدها في منتصف يدك ، شيء صغير جدًا. إذا نظرت إلى شاحنة واحدة ، أو شاحنة F1 ، فهي معلقة على حافة يدك. وبهذا تحصل على خصائص مختلفة ، أشياء مختلفة يجب تحديها.

في البحث عن المزيد من القوة ، نما حجم التوربو ، لكن ذلك أدى إلى تفاقم مشكلة أساسية في التكنولوجيا: تأخر التوربو. بسبب الوقت الذي يستغرقه غاز العادم لتدوير التوربينات ، فإن التباطؤ التوربيني موجود في العديد من سيارات الطرق اليوم. يقول كويل: إننا نشعر بذلك عندما تجلس عند إشارة المرور وتضغط على الدواسة وتزحف بعيدًا. ثم تأتي القوة فجأة بطريقة لا يمكن السيطرة عليها.

مرسيدس لديها مشكلة. في حين أن التباطؤ التوربيني قد يكون جيدًا لسيارات الطرق ، إلا أنه يمثل مشكلة كارثية محتملة لسيارة السباق. يعتمد السائقون على قوة سلسة ومحكومة لتحقيق أقصى استفادة من السيارة ، كما أن تأخر التوربو من شأنه أن يقلل من ثقة السائق ووقت اللفة الإجمالي.

ولكن كان هناك حل لذلك أيضًا: يمكن للمحرك الكهربائي أن يدور التوربو قبل وصول غاز العادم. أثناء الضغط على دواسة الوقود ، يمكن للآلة الكهربائية باستجابتها الفورية وقدرتها على عزم الدوران المنخفض أن تدور الضاغط لأعلى وتغذي المحرك بالهواء قبل تنشيط نظام العادم بغاز العادم ، كما يوضح كويل. ولتوفير المساحة ، قام مهندسو مرسيدس بتقسيم التوربين والضاغط ، وقاموا بدمج وحدة مولد المحرك بدقة في منتصف التجميعين.

التعامل مع العامل الهجين

على الرغم من أن محرك 1.6 لتر V6 والتوربو أكثر تعقيدًا من أي شيء تراه على الطريق ، إلا أن نظام استعادة الطاقة (ERS) يمثل التطبيق القاتل لمحركات F1 الجديدة. تم تصميم نظام ERS من مرسيدس لتعزيز الأداء والكفاءة في آنٍ واحد ، وكان أحد أفضل الأنظمة على الشبكة العام الماضي - وهو يطور تقنية مرتبطة مباشرة بالمركبات الهجينة الموصولة بالكهرباء اليوم.

يمكن تقسيم نظام ERS إلى عدة أجزاء - الطاقة والتخزين والاسترداد - وتعمل هذه الأجزاء كقطعة واحدة للحصول على أقصى قدر من الطاقة المتاحة.

يتم تخزين بطاريات المحرك منخفضة في السيارة لأسباب تتعلق بالتعامل معها ، ويمكنها تخزين ما يقرب من أربعة ميغا جول من الطاقة - ما يكفي لإضاءة 1000000 مصباح كهربائي بقوة 20 واط. يتم تغذية هذه القوة بعد ذلك بمحرك 120 كيلو وات متصل بالمحور الخلفي للسيارة ، ويستحق هذا النظام وحده 160 حصانًا - تقريبًا نفس قوة السيارة العائلية. وما الانتعاش؟ عند التباطؤ ، يعمل محرك السيارة بقوة 120 كيلو وات مثل الدينامو ، حيث يعيد الطاقة غير المستخدمة إلى بطاريات السيارة. يمكن للمحرك الكهربائي المستخدم لمنع تباطؤ التوربو استعادة الطاقة أيضًا ، مما يؤدي إلى إنشاء حلقة مركبة فعالة.

من كتل ليغو إلى محركات السباق

كان يجب أن يتلاءم المحرك مع هيكل له متطلبات محددة ، وهذا يعني أن مهندسي كويل كان عليهم العمل مع بقية فريق مرسيدس. [نحن] فكرنا ، ما الذي نريده حقًا من وحدة الطاقة؟ الكثير من القوة.

كيفية منع التشغيل التلقائي لمقاطع الفيديو chrome

وماذا لا نريد من وحدة الطاقة؟ نحن لا نريدها أن تكون بدينة ، لأن السيارات ذات الوزن الزائد هي سيارات بطيئة. لا نريد الكثير من طرد الحرارة ، لأن الكثير من طرد الحرارة يتطلب مشعات كبيرة ، مما يؤدي إلى إبطاء الديناميكا الهوائية.

انتهت هذه التنازلات بتشكيل المحرك ، وكان على المهندسين من Brackley و Brixworth النظر في كل مقايضة. يلخص كويل روحهم: إذا كان سيجعل السيارة أسرع ، فطاردها ، وإذا لم تفعل ، فلا تفعل ذلك.

اختبار عملك

يجب أن تكون جميع الاختبارات [الأولية] قائمة على المصنع ، وهو أمر نشعر بالارتياح تجاهه ، كما يعترف كويل. لفترة طويلة الآن ، لم يكن هناك الكثير من الاختبارات في الموسم وكانت هناك اختبارات محدودة قبل الموسم. مع المهل الزمنية لمكونات وحدة الطاقة ، لا يمكنك إجراء اليوم الأول من اختبار المسار في الشتاء والتعافي إذا كانت هناك أية مشكلات قبل السباق الأول. إذا وجدت شيئًا ما في اليوم الأول من الاختبار الشتوي ، فهذا أمر سيء - سيكون لديك النصف الأول السيئ من الموسم ، فقط بسبب المهل الزمنية.

يتابع في الصفحة 2: اكتشف كيف تضع مرسيدس اللمسات الأخيرة على محركها ، وما الذي تم التخطيط له للعام المقبل.