Mercedes가 F1 최고의 하이브리드 엔진을 만든 방법과 2016 년을 기대하는 이유

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작년 메르세데스가 포뮬러 1을 지배했습니다. 실버 애로 우즈는 19 경기 중 16 승을 거두었으며 드라이버 루이스 해밀턴과 니코 로스 버그가 시즌을 1 위와 2 위로 마무리했습니다. 하지만 메르세데스는 어떻게 2 년 동안 포뮬러 1을 지배했으며, 2016 년 시즌 우승이 여전히 가장 좋아하는 이유는 무엇입니까? 해답의 일부는 세계적 수준의 드라이버와 정교한 섀시에 있습니다.하지만 이들을 구동하는 하이브리드 엔진은 팀의 성공에 가장 큰 기여를 할 수 있습니다.

F1 최고의 엔진은 Motorsport Valley에서 나왔습니다.

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엔진 규칙의 변화에 ​​대응하여 설계된 Mercedes Hybrid PU106A는 집중된 연구, 개발 및 학습 기간의 결실입니다. 터보, 전기 모터 및 내연 기술의 시너지로 구동되는이 엔진은 메르세데스가 만든 가장 복잡하고 효율적이며 강력한 엔진입니다.

F1 세계에서 최고의 엔진으로 설계되었지만 PU106A는 전기 자동차에서 디젤 트럭에 이르기까지 Daimler 마구간 전체의 지식을 활용합니다. 그리고 메르세데스가 배운 교훈은 이미 우리의로드 카로 향하고 있습니다.2 년 동안 기록을 갱신 한 최첨단 동력 장치를 찾기 위해 저는 Mercedes AMG High Performance Powertrains의 전무 이사이자 F1에서 최고의 엔진을 만든 거장 인 Andy Cowell과 만났습니다.

PU106은 지금까지 만들어진 강력한 메르세데스 엔진입니다.

Brixworth는 Milton Keynes에서 차로 가까운 거리에 있으며 다음과 같은 영국 지역에 자리 잡고 있습니다. 모터 스포츠 밸리 , 경주에 전념하는 중소기업의 고도로 집중된 지역. 또한 Mercedes AMG 고성능 파워 트레인의 본거지이기도합니다.

메르세데스가 지금까지 개발 한 가장 진보 된 동력 장치에 대한 작업을 처음 시작한 곳은 독일이 아니라 영국입니다.

규칙 변경 및 관련성 필요

Formula 1은 오랫동안 최첨단 자동차 기술을 접하지 않은 것으로 명성을 얻었지만 2014 년에 규칙을 변경했습니다.

에프1의 관리 기관인 FIA (Federation Internationale de l' Automobile)는 두 가지 기본적이지만 매우 효과적인 규칙을 추가하여 스포츠를보다 친환경적으로 만들기로 결정했습니다. 엔진은 경주 거리에 100kg 이하의 연료를 사용할 수있었습니다. 시간당 100kg 이상으로 연료를 소비 할 수 없습니다. 경쟁적인 과제는 연료량에서 가장 많은 에너지를 어떻게 [추출]하고 자동차를 추진하는 것입니다. F1은 효율성 경쟁이되었습니다.

가장 큰 변화는 엔진 크기와 함께 나왔습니다. 2.4 리터 V8이 나왔고, 1.6 리터 V6 리터가 더 작아졌습니다. 엔진 용량 감소를 보상하기 위해 FIA는 엔진 제조업체에 새로운 트릭을 제공했습니다. .

이전에는 허용되지 않았던 기술이 허용되었습니다. 그래서 직접 분사, 터보 컴프레서 어셈블리, [그리고] 더 큰 하이브리드 시스템 [허용됨]이라고 Cowell은 설명합니다. 이제 엔진은 2009 년에 처음 선보인 KERS (운동 에너지 회수 시스템)의 두 배에 해당하는 120kW의 전기 부스트를 제공했으며, 전기 기계를 사용하여 폐열 에너지를 회수하고 터보를 부스트 할 수도 있습니다.

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이것은 F1의 엔지니어들에게 새로운 도전을 제시했지만, 이는 또한 수십 년 만에 처음으로 F1의 목표가 더 넓은 자동차 산업에 맞춰 졌다는 것을 의미했습니다. 최고의 엔진을 생산하기 위해 팀은 효율성을 추구해야합니다. 바로 우리가로드 카에서 원하는 것입니다.

새로운 규칙과 과제

용량 감소에도 불구하고 메르세데스는 터보 차저 추가 덕분에 많은 마력을 되 찾을 수있었습니다. 출력과 효율성을 높이는 가장 효과적인 방법 중 하나 인 터보는 폐 배기 가스를 포집하고이를 사용하여 엔진에 부착 된 압축기를 돌리는 방식으로 작동합니다. 결과? 더 많은 공기가 엔진으로 유입되어 출력과 효율성이 향상됩니다.

Mercedes는 터보에 대한 경험이 없었습니다. 결국 F1에 마지막으로 사용 된 팀이 팀 이전에 사용되었을 때였 기 때문에 Daimler 회사의 다른 곳에서 얻은 지식에 의존했습니다. Mercedes는로드 카에 터보를 사용하지만 Cowell과 그의 팀에게 가장 유용한 것은 Daimler의 트럭 사업부였습니다. F1 엔진에 포함 된 엄청난 양의 동력 덕분에 더 잘 맞았습니다.

엔진으로 들어가는 공기 흐름과 배기 공기 흐름은 매우 유사하기 때문에 압축기와 터빈 휠의 크기가 비슷하다고 Cowell은 설명합니다. 로드 카 컴프레서 휠을 보면 손 중앙에 아주 작은 것입니다. 트럭 1 대나 F1 트럭을 보면 손 가장자리에 걸려 있습니다. 그리고 그것으로 당신은 다른 특성, 다른 도전을 받게됩니다.

더 많은 파워를 찾는 과정에서 터보의 크기가 커졌지 만 그로 인해 기술의 근본적인 문제인 터보 지연이 악화되었습니다. 배기 가스가 터빈을 회전시키는 데 걸리는 시간으로 인해 오늘날 많은 도로 차량에서 터보 지연이 발생합니다. 신호등에 앉아 페달을 밟고 기어 나가면 우리는 그것을 경험한다고 Cowell은 말합니다. 그리고 갑자기 힘이 특별히 통제되지 않은 방식으로 들어옵니다.

메르세데스는 문제가있었습니다. 터보 지연은 도로 차량에 적합 할 수 있지만 경주 용 차량에는 잠재적으로 치명적인 문제가됩니다. 운전자는 차량을 최대한 활용하기 위해 부드럽고 제어 된 동력에 의존하며 터보 지연은 운전자의 자신감과 전반적인 랩 타임을 모두 감소시킵니다.

그러나 그것에 대한 해결책도있었습니다. 전기 모터는 배기 가스가 도착하기 훨씬 전에 터보를 회전시킬 수있었습니다. 가속 페달을 밟으면 즉각적인 반응과 저속 토크 기능을 갖춘 전기 기계는 배기 시스템에 배기 가스가 공급되기 전에 압축기를 회전시키고 엔진에 공기를 공급할 수 있다고 Cowell은 설명합니다. 공간을 절약하기 위해 Mercedes 엔지니어는 터빈과 압축기를 분리하고 두 어셈블리의 중간에 모터 발전기 장치를 깔끔하게 통합했습니다.

하이브리드 요인 다루기

1.6L V6 및 터보는 도로에서 볼 수있는 것보다 더 정교하지만 F1의 새로운 엔진의 킬러 앱을 대표하는 것은 에너지 회수 시스템 (ERS) 시스템입니다. 성능과 효율성을 동시에 높이도록 설계된 Mercedes의 ERS 시스템은 작년에 그리드에서 최고 중 하나였으며 오늘날의 플러그인 하이브리드 차량과 직접 관련된 기술을 개발하고 있습니다.

ERS 시스템은 전력, 저장 및 복구와 같은 여러 부분으로 나눌 수 있으며 이러한 부분은 사용 가능한 최대 에너지를 얻기 위해 하나로 작동합니다.

엔진의 배터리는 취급상의 이유로 차에 낮게 보관되어 있으며 약 4 메가 ​​줄의 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 10,0000 개의 20W 전구를 비추기에 충분합니다. 이 전력은 차량의 리어 액슬에 연결된 120kW 모터에 공급되며,이 시스템만으로도 가족 용 차량과 동일한 전력 인 160 마력의 가치가 있습니다. 그리고 회복? 속도를 늦추면 차량의 120kW 모터가 발전기처럼 작동하여 사용하지 않은 에너지를 차량 배터리에 다시 넣습니다. 터보 지연을 방지하는 데 사용되는 전기 모터도 에너지를 회수하여 효율적인 복합 루프를 생성 할 수 있습니다.

레고 블록에서 레이스 엔진까지

엔진은 특정 요구 사항이있는 섀시에 맞아야했고 이는 Cowell의 엔지니어가 나머지 Mercedes 팀과 협력해야한다는 것을 의미했습니다. [우리는] 생각했습니다. 전원 장치에서 우리가 정말로 원하는 것은 무엇입니까? 많은 힘.

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그리고 우리가 동력 장치에서 원하지 않는 것은 무엇입니까? 과체중 자동차는 느린 자동차이기 때문에 과체중을 원하지 않습니다. 많은 열 제거를 원하지 않는데, 많은 열 제거에는 큰 라디에이터가 필요하기 때문에 공기 역학이 느려집니다.

이러한 타협은 결국 엔진을 형성했고 Brackley와 Brixworth의 엔지니어는 각 트레이드 오프를 고려해야했습니다. Cowell은 그들의 정신을 요약합니다. 차를 더 빨리 만들려면 추격하고 그렇지 않으면하지 마십시오.

작업 테스트

모든 [초기] 테스트는 공장 기반이어야했으며 이는 우리가 편하게 생각할 수있는 것이라고 Cowell은 인정합니다. 오랜 시간 동안 시즌 테스트가 많지 않았고 시즌 전 테스트가 제한되었습니다. 동력 장치 부품의 리드 타임으로 인해 겨울철 트랙 테스트 첫날을 수행 할 수 없으며 첫 레이스 전에 문제가 있으면 복구 할 수 없습니다. 겨울 테스트 첫날에 무언가를 발견하면 그것은 나쁘다. 단지 리드 타임 때문에 시즌의 전반기가 좋지 않을 것이다.

2 페이지에 계속 : Mercedes가 엔진에 마무리 작업을 한 방법과 내년 계획에 대해 알아보십시오.