De tijd dat een F1 wagen werd voortbewogen door een lijvige V12, V10 of V8 motor is ondertussen voorbij. Tegenwoordig huist in het motorcompartiment een compacte, krachtige, hoogtechnologische, turbogedreven, deels elektrische hybride “power unit”.
Gedaan met de dagen van smoezelige mecaniciens die, in olie-besmeurde overalls met in de zakken een set dopsleutels, naarstig over de motor gebogen lagen. De F1 pits zijn tegenwoordig bijna medisch “clean”, met blinkende vloeren, een kistje mooi gesorteerde umbraco sleutels en het belangrijkste gereedschap is de laptop van de diverse ingenieurs. Hoe zitten deze “power units”, de meest betrouwbare en krachtige motoren die de F1 ooit kende, in elkaar? Mercedes zorgde voor tekst en uitleg.
De elementen van de Power Unit
Er zijn zes verscheiden onderdelen in de Power Unit. Eerst en vooral is er de verbrandingsmotor, de ICE (Internal Combustion Engine). Deze maakt deel uit van de structuur van de F1 wagen en is verbonden met chassis en versnellingsbak. De reglementen schrijven voor dat deze ICE een zescilinder motor dient te zijn, met de schikking in een V-configuratie van 90 graden en een cilinderinhoud van 1600cc. Op deze ICE komen de andere systemen. De turbolader, TC (turbocharger) die de aangezogen lucht onder druk zet voor meer vermogen. Dan komen de twee elektrische motoren, die het hybride gedeelte verzorgen en energie recupereren en terug afgeven: de Motor Generator Unit-Kinetic (MGU-K), die de energie bij het remmen recupereert, en de Motor Generator Unit-Heat (MGU-H), die de energie uit de overtollige hitte van de turbo omzet. Al deze energie wordt opgeslagen in de Energy Store (ES), in wezen een grote batterij. Al deze componenten worden gecontroleerd en gestuurd door de Control Electronics (CE). Per seizoen mag er drie keer worden gewisseld van ICE, MGU-H en TC. Twee keer mogen de ES, CE en MGU-K worden vervangen. Worden er meer onderdelen vervangen, dan komt er een gridstraf voor de race.
De verbeteringen aan de Power Unit
De ICE blijft aan de basis een gewone verbrandingsmotor waarbij een mengsel van lucht en benzine in de cilinders wordt ontstoken en de vrijgekomen energie een piston drijft, die via assen de kracht naar de wielen brengt. Dat verhaal is uiteraard wat kort door de bocht want in de F1 worden nog heel wat details verscherpt. De inlaatlucht wordt onder druk ingebracht door de turbo, de temperatuur stijgt dan en dus zijn er uitgebreide koelsystemen. De brandstof wordt ingespoten aan maximum 500 bar, zoals de regels het willen. Een veel hogere druk dan bij uw gewone seriewagen (gewoonlijk 350 bar). Uiteraard zijn er zeer uitgewerkte en complexe systemen voor de olie en het water dat gebruikt wordt. Die regelen smering en controleren de temperatuur in de motor. Bij Mercedes kwam men in 2014 aan 900 pk en een thermische efficiëntie van 44%. Door het verbeteren van diverse elementen mat men in 2017 een thermische efficiëntie van 50%. Veel werk ging er bij Mercedes naar de verbetering van de systemen die de beweging van de gassen in de wagen regelen, van de luchthappers, de lucht onder druk, de snelheden van de compressor, de inlaat collectoren tot de gehele uitlaat. Maar ook aan de olieleidingen en de pompen (F1 wagens incasseren veel G krachten) werd gewerkt. Het zijn complexe systemen die ervoor zorgen dat wanneer de wagen 5G trekt bij remmen of accelereren, de olie en benzine nog steeds afgeleverd worden waar nodig.
Blijft er nog de benzine, de essentie van de verbrandingsmotor. Die moet in theorie ongelood zijn en gelijkaardig aan de benzine aan de pomp. Maar dat betekent niet dat je zomaar de benzine uit uw wagen kan gebruiken. Daar zou heel wat calibratie aan te pas komen, van de injectie bijvoorbeeld. De Petronas Primax benzine die het team nu al acht jaar gebruikt, is nauwgezet afgestemd op de werking van de Mercedes Power Unit en de chemische samenstelling wordt telkens bijgeschaafd om tegemoet te komen aan de eisen van de motor.
Meer werk
De Power Units zijn complexe machines geworden. Ze werden steeds krachtiger en het werk eraan is ook toegenomen. Werd er in 2014 nog op twee weken tijd een nieuwe Mercedes PU gebouwd, dan is dat met hetzelfde aantal mensen anno 2019 al opgelopen tot drie weken. De ontwikkelingstijd kwam in het gedrang en dus werd de twee weken limiet aangehouden, alleen wordt het werk nu gedaan door meer mensen.
(foto: W.Bouchez)
