Red Bull: arriva lo scarico a camera risonante “Helmholtz”

11 luglio 2012 17:30 Scritto da: Mario Puca

Durante lo scorso Gp di Valencia tutti si chiedevano da cosa fosse causato quello strano ed equivoco borbottio che proveniva dalle Red Bull di Vettel e Webber nella fase di rilascio. Si erano paventate più teorie, da quelle dei “quattro cilindri tagliati per risparmiare carburante” a quelle più estreme e maliziose delle “mappature soffiate”. Regolari i primi, bandite le seconde, visto che da quest’anno non è più possibile comandare l’apertura delle valvole per emettere gas roventi anche quando il pilota alza il piede. Però c’era chi era pronto a scommettere che la Red Bull, team particolarmente avvezzo a sfidare la lettera del regolamento, avesse trovato qualche escamotage per far “soffiare aria calda” agli scarichi e sfruttare gli effetti benefici nonostante i divieti.

L’escamotage, effettivamente, c’è: eccolo! Si tratta di un “Helmholtz exhaust chamber resonator”, letteralmente “scarico a camera risonante di Helmholtz”. Si tratta di un dispositivo, utilizzato già dalla Ferrari dal 2011 e che sta usando anche nella stagione in corso(FOTO), che consente di sfruttare un effetto molto particolare il cui scopritore fu, appunto, Hermann von Helmholtz. La Red Bull ha sicuramente utilizzato questa soluzione al Gp di Inghilterra (FOTO) ma è probabile che l’abbia utilizzata già a Valencia. Purtroppo non abbiamo una foto, ma è certo che in Canada non era presente alcuna camera aggiuntiva ai collettori (FOTO).

Tale soluzione consiste nell’applicazione di un pezzo aggiuntivo ai collettori (FOTO), una camera di risonanza appunto, nella quale confluiscono i gas di scarico prima di essere espulsi. Ad alti regimi, quando la pressione dei gas è alta, i gas rimangono intrappolati in questa camera. Quando il pilota alza il piede, a bassi regimi quindi, la pressione dei gas espulsi dal motore diminuisce notevolmente; a questo punto, i gas pressurizzati contenuti dalla camera vengono rilasciati.

Rilasciare gas di scarico, praticamente, significa che gli scarichi, in qualche modo, continuano a soffiare aria calda anche quando la pressione diminuisce e ciò si riverbera positivamente sul funzionamento delle superfici aerodinamiche del retrotreno, in particolare sul diffusore, il cui funzionamento abbiamo già ampiamente analizzato nei precedenti articoli.

A questo effetto, puramente aerodinamico ed al quale il buon Hermann von Helmholtz sicuramente non aveva pensato, si aggiunge l’effetto peculiare della camera di risonanza, che, detto in parole estremamente povere, consente di “mantenere in pressione” lo scarico e migliorare il funzionamento del motore grazie all'”effetto Kadenacy “. E’ proprio a causa di questo insieme di effetti, infatti, che si determina una risonanza e quindi il sospettoso borbottio del Renault della Rb8.

 

60 Commenti

  • nulla di nuovo però….diciamo innovazione 0!!….come già scritto su wikipedia l’effetto è già largamento utilizzato dai motori porsche..

  • Secondo me visti i volumi in gioco l’effetto soffiaggio è quasi nullo. Semmai “addolcisce” il getto dello scarico rendendo meno pronunciate le pulsazioni dei singoli cilindri e le transazioni dei cambi marcia rendendo il flusso degli scarichi più pulito e quindi più efficace.

  • Scusatemi ma il dubbio mi è venuto leggendo il post di fabioleroy dove ipotizzava che, sulla base di quello che consentiva il regolamento, forse era possibile comunque iniettare carburante nella camera di scoppio. L’ipotesi è più che plausibile, visto che lo scorso anno la Renault chiarì che l’iniezione di carburante senza che avvenisse lo scoppio, era necessaria al fine di meglio raffreddare il motore, se tale necessità è stata mantenuta anche quest’anno, a livello tecnico cosa accadrebbe???

    Per me la miscela andrebbe in autocombustione all’interno di questo famoso polmone ed i liquidi si espanderebbero in gas.

    Se si legge il mio precedente post, dove chiarivo che comunque, tagliando 4 cilindri si ottiene un soffiaggio automatico, allora la risposta appare chiara, Newey ha surrogato gli scarichi soffiati anche se, sicuramente con una efficienza minore rispetto a quella dello scorso anno.

    Se, effettivamente, all’interno di questo “polmone” si verifica un fenomeno di autocombustione, questo dovrebbe raggiungere delle temperature esagerate, allora faccio una domanda:

    “dove è alloggiato l’alternatore??”

    A tutto questo mi sorge anche un altro dubbio:

    Già dallo scorso anno abbiamo visto che la RBR in qualifica sembra avere un passo in più; all’epoca fu ipotizzato che venissero cambiate le mappature della centralina MES fra qualifiche e gara, tuttavia, anche dopo il divieto la RBR continuava ad essere inarrivabile in qualifica, allora mi sono chiesto come fosse possibile una cosa del genere, visto che poi in gara i bibitari ritornavano quasi sul pianeta terra, allora all’epoca ipotizzai che non cambiassero la mappatura della centralina, ma semplicemente cambiavano le proporzioni della miscela aria benzina ed è un principio fisico che i liquidi trasformandosi in gas si espandono notevolmente. Naturalmente in gara non potevano mantenere quelle proporzioni perchè avrebbe significato, prima di tutto surriscaldare il motore ed in secondo luogo un consumo di carburante abnorme.

    Ora dato per certo che la RBR regolarmente o illegalmente inietti ancora carburante, la domanda è questa:

    Sarebbe possibile che in RBR stiano iniettando più benzina per sopperire alla mancanza degli scarichi soffiati????

    Il mio post non vuole essere una polemica sulla regolarità o meno delle lattine, ho già espresso il mio parere in altre discussioni, chiarendo che il solo fatto che tagli 4 cilindri consente loro di operare in modo illegale, ma vuole essere solo lo spunto per una discussione tecnica sulla plausibilità o meno delle mie congetture, che, potrebbero essere anche delle enormi caxxate.

    • Bisognerebbe vedere il tragitto del tubo di scarico per arrivare fino al polmone. Spero che qualcuno esperto in termodinamica mi venga in soccorso, ma un gas tende ad occupare tutto il volume a disposizione, un liquido no, quindi dovrebbe risultare più difficoltoso l’arrivo di questa miscela al polmone. Ma in fondo poco importa, l’autocombustione potrebbe avvenire direttamente all’interno del tubo, prima del polmone.

      Poi, non ho capito bene cosa intendi per cambiare le proporzioni della miscela aria benzina. In realtà la benzina brucia tramite un rapporto stechiometrico fisso, che almeno nelle vetture di serie non può cambiare (a parte i sistemi ad iniezione diretta di benzina, che riescono ad usare miscele particolarmente povere). Ora non so se questo valga anche per le Formula 1, non non so se ora arriva un termodinamico a prendermi a parole XD ma in teorai si può agire solo sulla quantità di miscela immessa nel cilindro, e in teoria è un meccanismo gestito elettronicamente comandando iniettori e alzate valvole, quindi credo che dipenda sempre e solo dalle mappature

      • Quello che affermi riguardo ai liquidi è esatto fino ad un certo punto, perchè il carburante immesso nella camera di scoppio è una miscela aria benzina (molto finemente polverizzata e mi sembra anzi, che gli iniettori Renault avessero qualche microforo in più), per cui potrebbe arrivare intatta al polmone per poi generarsi il fenomeno di autocombustione che permette al liquido di trasformarsi in gas ed “espandersi” (e qui potrei aver detto una enorme cavolata.

        Per quanto riguarda le proporzioni aria benzina, se non ricordo male era uno di quei parametri che potevano essere variati dal pilota direttamente dall’abitacolo ad esempio nei casi in cui si richiede un minore o maggiore consumo di carburante, per cui ipotizzavo una miscela molto più ricca di benzina, in modo da poter generare una massa di gas molto più consistente.

      • Secondo me se non c’è l’accensione subito dopo l’iniezione le micro goccioline di carburante evaporano per il calore del cilindro e per l’abbassarsi della pressione nella fase di espansione del pistone. I gas di benzina sono estremamente infiammabili e normalmente si incendiano nel collettore di scarico che è più caldo del motore sempre che ci siano i rapporti stechiometrici necessari

    • Ciao Maxleon,
      la mia supposizione è questa. Se il regolamento consente di tagliare 4 cilindri semplicemente spegnendo l’accensione ma non l’iniezione, è normale del carburante vada a finire negli scarichi.
      Vista la conformazione degli scarichi, si vede che questi, raccogliendosi in un unico condotto, percorrono un percorso ad “U” nella cui curva si innesta il polmoncino orientato in avanti verso i radiatori. Potrebbe anche essere che il carburante non bruciato, spinto dai gas di scarico dei cilindri accesi, possa andare a finire nel polmoncino abbastanza agevolmente e lì bruciare.

      • Si si, mi trovi perfettamente concorde e, come ho detto, ciò potrebbe spiegare il perchè del surriscaldamento degli alternatori Renault ed anche una certa predominanza delle RBR in qualifica, nonchè tutti quei problemi sulla macchina di Webber a Valencia, restano solo alcuni interrogativi:

        – Il regolamento permette di iniettare carburante????

        – Da un punto di vista tecnico tutto ciò è possibile???

        C’è qualcuno che potrebbe derimere questi dubbi??

      • Per quello che so io in fase di rilascio la farfalla non può restare aperta per più di una certa misura che dovrebbe quindi determinare il massimo quantitativo di miscela introdotta nei cilindri, tuttavia, già nel pre campionato ci sono state contestazioni, in quanto, la farfalla rispettava l’apertura massima ma cambiava la miscela diventando grassissima, ovvero si iniettava soltanto benzina tanto non doveva mica bruciare nei cilindri ma dopo nei collettori di scarico per generare quanto più volume di gas possibile;
        so anche che questa possibilità dovrebbe esser stata bandita grazie all’intervento della Ferrari, adesso bisogna star a vedere se sono riuscita a far rientrare dalla finestra ciò che è uscito dalla porta.

      • Ma il fatto di poter iniettare una miscela grassissima dipende da un tipo di mappatura o no?

        Perchè partendo dal fatto che i motori di Formula 1 non hanno l’iniezione diretta, allora è chiaro che la benzina debba entrare per forza dalla valvola di aspirazione, e a meno che non ci sia qualche congegno mefistofelico che non permetta all’aria di raggiungere il cilindro, nella camera di combustione entrano sia aria che benzina.

        In ogni caso ci vuole uno studio termodinamico molto accurato, perchè in base ai rapporti stechiometrici di cui parlavo sopra (non ricordo esattamente ma dovrebbero essere 1:14) allora se nei condotti di scarico non ci fosse abbastanza ossigeno, la miscela non si incendierebbe.

        In ogni caso, se dovesse esserci una illegalità del genere, la FIA dovrebbe prendere serissimi provvedimenti….

      • Parli come se guidare una F1 sia la stessa cosa di una macchina di serie, essere in fase di rilascio non vuol dire togliere completamente il piede dall’acceleratore. Anzi Senna in curva era capace pure di dare una bella serie di colpi di accelerazione senza destabilizzare la vettura, anche se a quel tempo non conoscevano gli effetti degli scarichi. Quindi ai controlli FIA, togliendo completamente il piede dall’acceleratore la valvola si chiude correttamente, ma in gara è un’altra cosa e la RBR potrebbe innescare la c.d. fase di rilascio prima che l’acceleratore raggiunga la sua massima altezza e con farfalla più aperta.

        Prima avevo fatto un esempio pratico che dovrebbe essere abbastanza chiaro.

      • @ Brian

        Avevo già rispsto a questa domanda credo, perchè una cosa sono le mappature della centralina MES che gestiscono diversi valori, mentre sul volante delle F1 mi sembra ci siano dei manettini specifici che controllano proprio la quantità e le proporzioni di aria e benzina.

        Ricordo benissimo dove avevo notato questo particolare ed era in un articolo dove mostravano come era fatto il volante di una F1 con tutti i vari pulsanti e manettini, se lo ritrovo lo posto.

      • Ogni promessa è debito:

        http : / / www. derapate . it/articolo/f1-2011-ferrari-tutti-i-segreti-del-volante-di-alonso-tranne-uno/27187/

        Vedi manettino mix

      • @maxleon

        Si, il punto cruciale è che è un sistema comunque gestito elettronicamente:)

        Non so se chiamarla mappatura o no, ma il concetto è quello

  • Ciao a tutti,
    e se invece il taglio dei 4 cilindri consentisse comunque dal punto di vista del regolamento di iniettare del carburante su questi cilindri spenti in modo da espellerne i gas di combustione in fase di frenata e accelerazione?

  • Il polmone credo possa solamente ammorbidire il cambio di carico dovuto al flusso degli scarichi che in rilascio provocano grande differenza sul posteriore, vedi lamentele di Vettel nei primi gp,e forse spiega pure i misteriosi “colpi” di acceleratore in piena curva di Vettel a Valencia, che cerca di “ricaricare” i polmoni per garantirsi un uscita di curva più veloce.
    Ritengo invece molto più imputabile il famoso taglio dell’accensione nei motori Renault, per l’aumento dei volumi di gas e del borbottio, che tra le altre cose può essere usato come una sorta di antispin, non a caso le vetture motorizzate Renault (RedBull, Lotus ed anche Williams)sono più gentili sulle gomme posteriori.

    • Concordo quindi la fia dovrebbe indagare, non solo per un eventuale effetto scarichi soffiati, ma anche per un sistema anti spin irregolare. Che sia questo il vero segreto ?
      Magari ci siamo fossilizzati sugli scarichi, ma il trucco è quello del taglio della potenza che fra le altre cose spiegherebbe come sia Williams che la lotus siano al vertice grazie a questi renault truccati.
      La Williams e la Lotus non hanno scarichi raffinati, in particolare la Lotus ha una macchina che non ha subito grossi sviluppi ma sta andando meglio….
      Magari il salto di qualita’ è dato dal renault e stiamo costruendo castelli di carta sulle fantomatiche genialate di Newey. Ricordo che una vittoria della Redbull è stata ottenuta ritornando agli scarichi senza il tunnel !!! fino a quel momento il colpo di genio era stato chiudere il tunnel… ah ah

  • confermo la ferrari lo usa ancora….

    http : / / kepfeltoltes . hu /120705/246_medium_www.kepfeltoltes.hu_. jpg

  • Qualunque cosa sia, prima o poi, e forse tardi aggiungo, verrà fuori…

  • Non credo che i piloti red bull facciano qualcosa di strano quando guidano, infatti negli onboard si vede solo che molte volte aggiustano la ripartizione della frenata prima di effettuare una curva..solo quello, ma come loro lo fanno anche i piloti mercedes e tanti altri ancora.

  • Il regolamento dice che la farfalla devo chiudersi in fase di rilascio, così come si chiude l’acceleratore.

    E se fossero i piloti stessi a tenere il gas aperto anche in frenata?? Con qualche sistema che comunque non inficia il normale rallentamento della vettura…

    Comunque, se quello che dice F1forever fosse vero, e cioè che la Ferrari non utilizza più questa soluzione perchè provocherebbe un effetto soffiante, allora mi sembra ovvio che sia una cosa illegale.

    Poi magari il taglio dei 4cilindri (A QUANTO PARE LEGALE e ammesso dalla stessa Renault) e questo “polmone” abbiano effetti che sommati diano un effetto simile a quello dell’anno scorso….

    Comunque Newey è un aerodinamico, al limite può dare l’idea, lui può dire “mi servono gas di scarico anche in rilascio”, ma sul motore Renault e sulle soluzioni da progettare sullo stesso penso proprio siano gli stessi tecnici Renault a pensarci.

    • A questo punto sarebbe interessante se qualcuno trovasse qualche onboard lap del GP del Canada con Vettel o Webber.

    • Tipo una doppia frizione… FANTASCIENZA!

      • In una Formula 1 “normale” vedi ali che si piegano oltre una certa velocità ma resistentissime, gas di scarico che “volando” (nel senso letterale della parole) vanno a finire in una posizione precisa al centimetro…quindi secondo me non sarebbe poi fantascienza trovare un modo di tenere la farfalla aperta anche in frenata. Potrebbe tenersi aperta di base (come se avessero un “minimo” più alto del solito) o potrebbero persino tenere i piloti l’acceleratore premuto che però non porti accelerazione perchè allo stesso tempo si staccano 4 cilindri e magari con un sistema regolato da mappatura apposita che tagli potenza per evitare che il pilota acceleri troppo arrivando lungo alla curva…sicurissimamente è “fantatecnicaformula1″ e su questo ti do ragione, ma fantascienza non so!

    • Ti confermo che la Ferrari utilizza questo sistema, almeno dalle foto di questa stagione il polmone c’è. Sicuramente è meno generoso rispetto alla scorsa stagione ma in tutte le foto che ho visto la F12012 ha questo sistema.

      • E allora mi sembra ovvio che non sia questo sistema a causare i borbottii. Se non altro abbiamo la conferma che sia uno specchio per le allodole!

  • L’errore che si fa spesso nello sport è dare dei giudizi in base alla reputazione.
    Ma facendo un analisi distaccata ci rende conto meglio della realta’. In questo articolo viene enfatizzato il polmone inventato e sviluppato dalla Ferrari gia’ da due stagioni.
    Ma vi faccio notare che Newey pur essendo un grande genio dell’aerodinamica, non è tale nella parte meccanica.
    Dubito che il sistema RBR sia piu’ efficace di quello ferrari e dubito anche che sia stato disegnato da Newey, che si prende i meriti di cose che avra’ sicuramente delegato ad altri all’interno del team.
    Poi il polmone Ferrari è stato copiato anche dalla Force India gia’ da tempo, ma siccome non è stato ” Disegnato ” da Newey non è degno di nota…. :-)
    Io rimango dell’idea che questo polmone aiuti ma la vera differenza sia in altre aeree.
    Comunque bisognerebbe scoprire come avviene il taglio dei 4 cilindri e se questo sia regolare, come è altrettanto giusto capire se il sistema ferrari copiato da altri due team è in linea con il regolamento 2012.

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