Come si prepara un motore per il GP del Canada

4 giugno 2012 14:28 Scritto da: Luigi Mazzola

Amici lettori di BlogF1.it, eccomi di nuovo con un nuovo articolo che si dividerà in tre parti: qualche considerazione sul GP Monaco; Alcune notizie su come si prepara un motore per il GP Canada, grazie all’aiuto di un esperto motorista, mio collega quando eravamo in Ferrari,  ing. Maurizio Bollini; GP Canada, cosa potremmo aspettarci;

Qualche considerazione sul GP di Monaco. Ancora non ho capito quali sono le reali performance dei vari team. Per i piloti in testa, il GP è stato un vero esercizio su come si devono conservare le gomme per fare solo un pit stop. Vettel con gomme usate girava più forte di Webber con gomme nuove, Perez nelle retrovie girava circa 2 secondi più veloce dei primi, Red Bull probabilmente non si è accorta che poteva fare una doppietta, così come Ferrari poteva vincere la gara. Tutti avevano il timore di degrado repentino delle gomme e hanno girato pianissimo. Ma che Formula 1 è? Sono pienamente d’accordo con Alonso quando dice che una F1 del genere non fa capire i veri valori in campo in termini di velocità delle vetture, delle capacità velocistiche dei piloti e delle capacità strategiche dei Team.

Sinceramente, non ho ancora capito chi ha fatto i passi più grandi nello sviluppo della vettura, ma ho capito che la gestione gomme, specialmente le soft e le supersoft – sia in qualifica che in gara – ha un peso molto maggiore di qualsiasi sviluppo realizzato dai team. La Lotus si improvvisa sempre in strategie avventurose, penalizzando Kimi in maniera evidente; purtroppo, ancora una volta, Grosjean si è penalizzato da solo. La cosa che mi è dispiaciuta è vedere come è stata tolta a Michael una vittoria certa: ha vinto Webber andando a spasso per un intero GP. Scusatemi, vorrei vedere un GP tirato con piloti guidare al limite senza che debbano pensare che dopo pochi giri, o per temperatura o per usura, avranno le gomme finite.

Tornando allo sviluppo, credo che la Ferrari abbia fatto un bel passo avanti e non solo per le ottime prestazioni che ci ha fatto vedere a Monaco, ma anche per come Felipe stia riprendendo a guidare come ha sempre saputo fare. La vettura sta diventando più facile, oltre che più performante: ancora qualche passo in avanti e… ci siamo. La McLaren sembra che si sia persa, solo Hamilton sembra capace di metterla nei primi posti, davvero molto strano.

Adesso il Circus arriva a Montréal, in Canada. Ed è su questo evento che voglio concentrare l’attenzione di questo articolo, in particolare nella preparazione del motore per la corsa canadese.

A causa del congelamento tecnico in atto da diversi anni, purtroppo, il motore è diventato un accessorio senza anima. E’ un blocco di alluminio di dimensioni e peso regolamentati che non suona più come una volta quando, grazie a sviluppi continui, era capace stravolgere le forze in campo. I nostri amici motoristi erano degli artisti, capaci di tirare fuori ogni anno circa 30-40 CV lavorando su pistoni, bielle, attriti interni, oli, benzine, pneumatica e molto altro. Per non dire poi di quando si lavorava sull’alesaggio e sulla corsa dei pistoni per cambiare la curva di coppia, in funzione della tipologia del circuito. Indubbiamente erano altri tempi.

Insieme all’ing. Maurizio Bollini, uno dei tecnici motoristi più in gamba che abbia conosciuto, esperto di prove al banco e di gestione del motore in pista, abbiamo ripercorso le operazioni che tradizionalmente si effettuano per preparare il GP del Canada dal punto di vista motore. Montréal rappresenta un circuito abbastanza impegnativo per il motore e fornisce diverse aree di lavoro per l’ingegnere motorista.

Il motorista deve lavorare sui seguenti punti, in simulazione e poi durante le prove al banco dinamico:

> Affidabilità in senso totale, compreso corretto raffreddamento motore;
> Prestazione, come potenza massima potenza utilizzabile e riduzione consumo benzina;
> Miglioramento della guidabilità nelle curve lente;
> Fornire una buona selezione di mappature selezionabile dal volante per una buona gestione della gara;

Vediamo come si può lavorare su questi aspetti nel dipartimento motore di una squadra di Formula 1.

Affidabilità
La severità di un circuito rispetto al motore si può valutare, semplificando, sulla base di questi concetti:

> Tempo totale di massima apertura farfalla, in inglese WOT (Wide Open Throttle). Rappresenta il tempo in cui il motore lavora a massimo carico. Si utilizza il valore espresso in percentuale di tempo sul giro, ovvero WOT%. Il circuito del Canada ha un WOT% di 57%, mentre Monaco e Monza, che rappresentano i due estremi rispettivamente basso e alto come severità per il motore, hanno rispettivamente un WOT% di 43 e 70.

> Tempo di percorrenza del rettilineo più lungo (dove il motore è utilizzato a pieno carico). Per il tracciato del Canada questo tempo è di 13 secondi, lungo il Droit di Casino, mentre per Monaco e Monza vale rispettivamente 7.5 e 16 secondi.

Sulla base di questi numeri e relativi confronti con Monaco e Monza, possiamo definire quello del Canada un circuito severo per il motore, su una scala da 1 a 10 possiamo dire 7-8 in funzione di parametri operativi. Dati questi numeri, come si può lavorare per gestire l’affidabilità motore in Canada? In diversi modi, tra cui quello di disporre di mappature motore, selezionabili dal pilota sul volante, come segue:

> mappatura motore di massima prestazione (con maggior consumo benzina), da utilizzare in qualifica (Q1, Q2, Q3) e nelle fasi di gara (R) dove il pilota deve attaccare;

> mappature con graduale riduzione di prestazione, di conseguente minore affaticamento per il motore e maggiore risparmio di carburante, da utilizzare nelle prove libere (FP3) e in gara (R).

Un altro fattore rilevante per gestire l’affidabilità del motore, rientra nella scelta delle temperature acqua e olio da utilizzare in gara. La definizione delle temperature di utilizzo del motore in gara ha chiaramente dipendenza dalla temperatura ambiente che si avrà in gara e dalla posizione che si avrà durante la corsa. La vettura che si trova ad attaccare può soffrire di un aumento delle temperature del motore variabile di 3-5 gradi, dovuta alla scia calda della vettura che precede.

Vi ricordo che le temperature di funzionamento vengono definite con un errore di un paio di gradi e far funzionare il motore di 5 gradi sopra la specifica potrebbe richiedere altri sacrifici in gara, come ad esempio doversi allontanare dalla vettura che precede, uscire dalla scia o selezionare una mappa motore più conservativa, con leggera penalizzazione di prestazione. La scelta del raffreddamento del motore ha implicazioni dirette sulla prestazione della vettura e per questo la scelta del livello di raffreddamento – chiamato cooling level – viene definito dalle simulazioni del gruppo di dinamica del veicolo, insieme al gruppo degli aerodinamici, in concerto coi motoristi. Far respirare il propulsore significa utilizzare soluzioni del cofano motore con maggiore livello di raffreddamento che comportano minore efficienza aerodinamica (incanalano più aria sotto il cofano) e quindi minore prestazione vettura. Il costo in termini di tempo sul giro (laptime) di ogni configurazione di raffreddamento viene accuratamente simulata e verificata nei test pista e nelle free practice (FP1 e 2), come pure l’effetto di riduzione potenza del motore per l’incremento della temperatura dell’acqua e dell’olio.

Prestazione
Sul tracciato del Canada, gli effetti del peso della vettura e della potenza del motore sul laptime sono sensibili e vengono accuratamente valutati con simulazioni. Il motorista può portare prestazione diretta, come miglioramento della curva di potenza del motore, e indiretta, come minore consumo di carburante, ovvero minore peso imbarcato. Per questo motivo si comincia a lavorare al banco dinamico già tre settimane prima della gara, con una linea di lavoro dapprima per definire la varietà di mappature motore per aumento di potenza e riduzione del consumo benzina, e poi per valutarle mediante simulazione di gara effettuate al banco.

Una nuova mappatura del motore deve essere omologata al banco dinamico mediante una sequenza ben definita di simulazioni di gara e prove libere, eseguite su uno stesso motore che deve superare senza anomalie questa verifica. La mappatura di un motore di Formula 1 è molto complessa e offre continue possibilità di miglioramento durante la stagione, anche per sfruttare novità introdotte dal fornitore di benzina. Quindi, l’attività di ricerca e sviluppo come di calibrazione del motore non conosce mai sosta durante l’anno. Per il Canada si lavora soprattutto per fornire mappature di iniezione con riduzione di consumo benzina, sapendo che ci può essere una tendenza con queste ad aumentare la temperatura di combustione e dei gas di scarico. Il loro impatto sulla affidabilità complessiva non può essere sottovalutato e deve essere omologato.

Guidabilità
Il motorista lavora al banco dinamico per studiare e migliorare l’erogazione di potenza, in altre parole migliorare la guidabilità del motore. Questo significa rendere l’erogazione prevedibile per il pilota. Le fasi da curare maggiormente per la guidabilità del motore sono le curve lente, in quanto sono percorse con i rapporti più bassi che danno maggiore moltiplicazione della coppia erogata e trasferita alla ruota lungo la trasmissione. In aggiunta a questo, nelle curve lente, il motore si trova a dovere riprendere da bassi regimi (5000-7000 rpm) dove l’erogazione di coppia è un po’ influenzata dalla fluidodinamica molto spinta, che può generare variazioni veloci della coppia.

In Canada per la guidabilità si prende in considerazione la curva Epingle, che è un tornantino (Hairpin) per natura sempre difficile per la trazione ad alte prestazioni, ma anche la Viràge Senna. La prima ha velocità minima attorno ai 65 km/h, in prima marcia, col motore che riprende da circa 6200 rpm. La seconda ha velocità di circa 80 km/h e 8000 rpm. Per queste due si lavora al banco dinamico con misure di combustione per ottimizzare la risposta del motore e poi si modella la coppia erogata mediante la gestione elettronica, mappata della farfalla del motore. Ricordo che il primo anno di introduzione del controllo di trazione (TC, traction control), ora vietato da regolamento, questa curva ci aveva dato un bel daffare per calibrare bene l’erogazione e per conciliare massima guidabilità, ma anche accelerazione di uscita dalla curva!

Cosa aspettarci dal Gran Premio del Canada? Quello di Montréal è un circuito anomalo – come Monza e Spa – dove si imposta un livello di carico molto basso per ridurre il drag e per raggiungere velocità elevate. Adesso, con la presenza del DRS, la situazione è certamente diversa rispetto al passato, almeno in qualifica. Le gomme saranno ancora le soft e supersoft e in Canada le condizioni atmosferiche possono essere molto variabili. Un insieme di ingredienti che renderanno questo GP abbastanza imprevedibile. Rispetto al GP di Monaco, i sorpassi saranno molto più facili e quindi spero che non si avrà ancora il trenino che porta al risparmio delle gomme.

Gli pneumatici posteriori sono sotto stress per la mancanza di carico e per le sollecitazioni dovute al wheelspin in accelerazione, in uscita dai tornantini. Montreal è un circuito molto impegnativo per l’impianto frenante, dovuto alle staccate violente da alta velocità ed i piloti, ad inizio gara con il pieno, dovranno stare attenti a gestirli nella maniera ottimale.

Mi aspetto una Mercedes in grado di fare una bella figura. Se le temperature non saranno troppo alte, questi pneumatici dovrebbero permettere una buona prestazione anche alla Ferrari. Mi aspetto una Lotus in palla, grazie alla loro buona efficienza aerodinamica. Non so esprimermi sulla McLaren, mentre credo che Red Bull sarà una vettura protagonista. Spero vivamente che la scelta delle gomme da parte di Pirelli non sia stata troppo azzardata e che i team ed i piloti possano esprimersi in modo da far valere i veri valori prestazionali.

Un caro saluto a tutti.
Avanti tutta!

Luigi Mazzola

24 Commenti

  • @ Redazione

    Come mai dopo questo articolo non è stato più pubblicato nessun articolo sulla rubrica “avanti tutta” dell’ing. Mazzola???

    Mi mancano moltissimo e come a me, credo a tutti quelli che seguono blogf1.

  • amantedellavita

    Volevo porre una domanda, se possibile, all’Ing. Mazzola… Ingegnere ma per quanto concerne le mappature motore si interviene anche sugli angoli di incrocio valvole? Quanto viene tenuto in considerazione il lambda v in un’operazione di mappatura del propulsore?

    Anticipatamente la ringrazio…

    • ciao Amantedellavita

      Gli angoli di incrocio delle valvole, ovvero la fasatura, viene messa a punto durante la sperimentazione fluidodinamica. Coi motori soggetti a congelamento regolamentare delle specifiche, non é necessario intervenire sulla fasatura. La lambda del motore viene misurata e rappresenta una specifica di progetto ma la calibrazione del motore di F1 và ben oltre la calibrazione basata sulla lambda.

      ciaoooo

      • amantedellavita

        La ringrazio Ingegnere…

        Pensavo ad un’eventuale sistema Variable Actuation o Variable Timing per motori del genere…
        se non erro sui vecchi (e rimpianti) V12 si utilizzavano sistemi per la variazione della lunghezza dei tromboncini giusto? in modo da avere una migliore ottimizzazione fluidodinamica per i bassi e gli alti regimi!
        mi pare fosse il motore 291 del 1991 che debuttò al GP del Messico…

        sicuramente con l’elettronica tante cose saranno cambiate da 20 anni a questa parte…
        deve perdonare la mia pedulanza ma sono uno studente di ingegneria meccanica ed i motori (e la Rossa soprattutto) sono la mia vita!

        Buona serata!

  • Udite udite!!!forse dal 2014 l’ACO permetterà l’introduzione di motori di F1 a le mans!!!!

  • Bei tempi quando ci si appassionava su quale motore avrebbe usato in gara la Ferrari…047/2 o 047/3. Ora la differenza viene fatta da un buco o meno nel fondo

  • Il congelamento dei motori è stato un vero disastro, dal punto di vista ingegneristico. Possibile che non ci fosse altra strada per ridurre i costi? Articoli come questo fanno veramente rimpiangere i tempi in cui la sfida era costruire macchine il più possibile potenti, e poi riuscire, insieme al pilota, a tenerle in pista. Non come adesso che si costruiscono aeroplani e si fanno fori sul fondo…

  • come al solito ottimo articolo con la ferrari poteva vincere la gara ha confermato che con 2 giri in più forse alonso poteva vincere peccato

  • Carissimo ingegnere(e non ingegnere caro come qualcuno soleva dire )vorrei tanto chiederle cosa ne pensa lei ,a proposito della gara di Montecarlo,sulla spinosa questione che ha straziato gli animi(e non solo quelli)di una moltitudine di tifosi e appassionati su questo Blog nei commenti del dopo gara.
    La questione è:doveva rientrare,come ha poi fatto,Alonso ai box per cambiare le gomme e poi uscire davanti ad Hamilton o visto che stava andando forte in quei giri,più forte di Rosberg che aveva cambiato le gomme ed era più lento,tentare rimanendo ancora fuori,di guadagnare ancora,posticipare l’entrata ai box per poi uscire davanti al suddetto ?
    Tutto è estremamente relativo a come e quanto si sarebbero andate degradando le gomme ad Alonso nel corso di quei ipotetici giri che sarebbe potuto rimanere ancora fuori!
    Ma anche questa è la domanda,come e in che modo ai box possono prevedere e gestire il consumo e l’andamento delle gomme?
    grazie ancora per i suoi articoli e la risposta che ci darà
    In gamba con caramba!

    • gabriele72

      in parte,nell’articolo,la risposta già te l’ha data;un po tutti,alonso compreso,hanno disputato una gara sulle punta delle dita,tutti con una gran paura del degrado delle gomme..degrado che poi non c’è stato!col senno di poi è molto facile dire che hanno sbagliato,xkè alonso poteva vincere..ma concretamente,secondo me,è stata fatta la cosa giusta,tant’è che siamo passati avanti a hamilton..per me l’errore sta il sabato,nella q2,io penso che quel treno di supersoft in piu,la ferrari lo poteva risparmiare,e giocarlo in q3,per tentare di qualificarsi un po piu avanti..
      p.s.
      scusa se mi sono permesso di risponderti io..

  • Crucial_Xtreme

    Come al solito, grande articolo Ing. Mazzola. Grazie mille

  • L’ho già scritto in un’altro post ma mi riallaccio a quanto detto dall’ingegner Mazzola, non è possibile avere un campionato così condizionato dalle gomme, questa era e rimane la strada sbagliata per avere più spettacolo in formula1. Potrete ribattere dicendo che erano anni che non c’era un campionato così avvincente ed equilibrato e vi do ragione, ma è equilibrato dalle gomme non dai piloti, nessuno può spingere al limite ormai è solo strategia e gli unici rischi sono o inconvenienti al box(vedi McLaren) o doppiaggi difficili. Per fare più sorpassi sarebbe bastata una limitazione dell’aereodinamica e dell’elettronica e reintrodurre la possibilità di “giocare” con il motore, invece si è scelta la strada più “facile” e forse economica per le case stesse.
    Lancio una provocazione, di questo passo il motore diventerà standard per tutti visto la poca differenzazione possibile permessa dal regolamento.

    P.S. complimenti all’ingegner Mazzola per i suoi articoli sempre interessanti e di facile comprensione

    • gabriele72

      cmq i motori tra un paio d’anni cambieranno totalmente..

    • Hai ragione da vendere, negli anni 90 dove il motore era libero anche piccoli motoristi si potevano cimentare nei GP, perchè un 3000 a quanti cilindri ti pare di quei cavalli lo sapavano piu o meno fare tutti, magari i piccoli erano inaffidabili, ma costavano meno… c’era piu diversità tecnica, e chi aveva il motore fiacco magari aveva un ottimo telaio o viceversa, ora con regole fisse i motori devono durare migliaia di km e nessun piccol può permettersi di giocare questo gioco…

  • Nicolò Miceli

    ma sono tutti circuiti anomali?
    Un circuito normale quale sarebbe?

    p.s. su una scala da 1 a 10, articolo da 10!

  • italianluca

    Interessantissimo articolo come sempre.

  • gabriele72

    probabilmente la gara sarà sulle soft,perchè con le supersoft,qua,la vedo molto dura..

  • articolo meraviglioso come sempre ….vedo che torna il tema della guidabilita sarebbe interessante capire come i vari motoristi possono intervenire in regime di centralina unica per addolcire i rispettivi propulsori… e poi sarebbe interessante sapere dall’ ingegnere come è possibile che la fia, sia cosi lenta nel prendere decisoni, ultimo caso quellod el fondo rb inadeguatezza di mezzi e uomni della fia o c è dell’ altro ????

  • Gran bell’articolo come al solito. Comunque le gomme secondo me saranno molto problematiche da gestire se ci saranno temperature elevate. Gli ultimi due Gp “asciutti” a Montreal(2008 e 2010) sono stati durissimi per le bridgestone, mentre le Pirelli non hanno ancora mai affrontato un Gp del Canada in condizioni di asciutto. Credo che le strategie a Montreal saranno ben diverse da quelle di Montecarlo, sempre che non piova…

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