कैसे मर्सिडीज ने F1 का सबसे अच्छा हाइब्रिड इंजन बनाया - और यह 2016 की प्रतीक्षा क्यों कर रहा है

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पिछले साल मर्सिडीज फॉर्मूला 1 पर हावी थी। सिल्वर एरो ने 19 में से 16 रेस जीतीं, इसके ड्राइवर लुईस हैमिल्टन और निको रोसबर्ग ने सीजन को पहले और दूसरे स्थान पर समाप्त किया। लेकिन मर्सिडीज ने दो साल के लिए फॉर्मूला 1 पर कैसे अपना दबदबा बनाया है, और यह अभी भी 2016 सीज़न जीतने का पसंदीदा क्यों है? उत्तर का एक हिस्सा इसके विश्व स्तरीय ड्राइवरों और परिष्कृत चेसिस के साथ है, लेकिन उन्हें शक्ति देने वाला हाइब्रिड इंजन टीम की सफलता में सबसे बड़े योगदानकर्ताओं में से एक हो सकता है।

F1 में सबसे अच्छा इंजन Motorsport Valley से आया है

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इंजन नियमों में बदलाव के जवाब में डिजाइन किया गया, मर्सिडीज हाइब्रिड PU106A अनुसंधान, विकास और सीखने की एक केंद्रित अवधि का फल है। टर्बो, इलेक्ट्रिक मोटर और आंतरिक दहन प्रौद्योगिकी के तालमेल से संचालित, यह मर्सिडीज का अब तक का सबसे जटिल, कुशल और शक्तिशाली इंजन है।

हालांकि एफ1 की दुनिया में सबसे अच्छा इंजन बनने के लिए डिजाइन किया गया है, पीयू106ए इलेक्ट्रिक कारों से लेकर डीजल ट्रकों तक - डेमलर स्टेबल से ज्ञान का लाभ उठाता है। और मर्सिडीज द्वारा सीखे गए सबक पहले से ही हमारी सड़क कारों के लिए अपना रास्ता बना रहे हैं।दो रिकॉर्ड-ब्रेकिंग वर्षों के पीछे अत्याधुनिक पावरप्लांट की खोज के लिए, मैं मर्सिडीज एएमजी हाई परफॉर्मेंस पावरट्रेन के प्रबंध निदेशक एंडी कोवेल के साथ बैठ गया - और एफएक्सएनयूएमएक्स में सर्वश्रेष्ठ इंजन के पीछे का मास्टरमाइंड।

PU106 अब तक का सबसे शक्तिशाली मर्सिडीज इंजन है

ब्रिक्सवर्थ मिल्टन कीन्स से बस एक छोटी ड्राइव दूर है, और यूके के क्षेत्र में स्थित है जिसे . के रूप में जाना जाता है मोटरस्पोर्ट वैली रेसिंग के लिए समर्पित एसएमई का एक अत्यधिक केंद्रित क्षेत्र। और यह मर्सिडीज एएमजी हाई परफॉर्मेंस पावरट्रेन का घर भी है।

यह यहाँ ब्रिटेन में है - जर्मनी नहीं - कि मर्सिडीज ने सबसे पहले सबसे उन्नत बिजली इकाई पर काम करना शुरू किया जिसे उसने कभी विकसित किया है।

नियम परिवर्तन और प्रासंगिकता की आवश्यकता

फॉर्मूला 1 लंबे समय से अग्रणी ऑटोमोटिव तकनीक के संपर्क से बाहर होने की प्रतिष्ठा रखता है, लेकिन 2014 में इसने नियमों को बदल दिया।

एफ1 के शासी निकाय, फेडरेशन इंटरनेशनेल डी ल ऑटोमोबाइल (एफआईए) ने दो बुनियादी लेकिन बेहद प्रभावी नियमों को जोड़कर खेल को और अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाने का फैसला किया: इंजन एक दौड़ दूरी के लिए 100 किलो से अधिक ईंधन का उपयोग नहीं कर सकते थे, और वे थे 100 किलो प्रति घंटे से अधिक की दर से ईंधन की खपत करने की अनुमति नहीं है। प्रतिस्पर्धात्मक चुनौती यह है कि आप उस ईंधन मात्रा से सबसे अधिक ऊर्जा कैसे निकालते हैं और कार को आगे बढ़ाते हैं, कॉवेल कहते हैं। F1 एक दक्षता दौड़ बन गया था।

इंजन के आकार के साथ सबसे बड़ा परिवर्तन आया: 2.4-लीटर V8s बाहर थे, और छोटी 1.6-लीटर V6 लीटर इकाइयाँ थीं। इंजन क्षमता में कमी की भरपाई के लिए, FIA ने इंजन निर्माताओं को ट्रिक्स के एक नए बॉक्स तक पहुँच प्रदान की। .

जिन तकनीकों की पहले अनुमति नहीं थी, उन्हें अनुमति दी गई थी; इतना सीधा इंजेक्शन, एक टर्बोकंप्रेसर असेंबली, [और] एक बड़ा हाइब्रिड सिस्टम [अनुमति दी गई], कॉवेल बताते हैं। इंजनों में अब नल पर 120kW का इलेक्ट्रिक बूस्ट था - 2009 में पहली बार देखे गए पुराने काइनेटिक एनर्जी रिकवरी सिस्टम (KERS) की शक्ति का दोगुना, और वे अपशिष्ट ताप ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करने और टर्बो को बढ़ावा देने के लिए एक इलेक्ट्रिक मशीन का उपयोग भी कर सकते थे।

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जबकि इसने F1 के इंजीनियरों के लिए चुनौतियों का एक नया सेट प्रस्तुत किया, इसका मतलब यह भी था कि, दशकों में पहली बार, F1 के लक्ष्यों को व्यापक ऑटोमोटिव उद्योग के साथ जोड़ा गया था। सर्वश्रेष्ठ इंजन का उत्पादन करने के लिए, टीमों को दक्षता पर जोर देना होगा - ठीक वही जो हम अपनी सड़क कारों से चाहते हैं।

नियमों और चुनौतियों का एक नया सेट

क्षमता में कमी के बावजूद, मर्सिडीज एक टर्बोचार्जर को जोड़ने के लिए बहुत अधिक हॉर्सपावर वापस लाने में सक्षम थी। शक्ति और दक्षता को बढ़ावा देने के सबसे प्रभावी तरीकों में से एक, टर्बो अपशिष्ट निकास गैसों को पकड़कर और इंजन से जुड़े एक कंप्रेसर को चालू करने के लिए उनका उपयोग करके काम करता है। परिणाम? अधिक हवा को इंजन में मजबूर किया जाता है, बढ़ती शक्ति - और दक्षता।

मर्सिडीज को टर्बो के साथ कोई अनुभव नहीं था - आखिरकार, पिछली बार उन्हें F1 टीम में पूर्व-दिनांकित किया गया था - इसलिए वे डेमलर कंपनी में कहीं और से ज्ञान पर निर्भर थे। हालांकि मर्सिडीज अपनी सड़क कारों में टर्बो का उपयोग करती है, यह डेमलर का ट्रक डिवीजन था जो कोवेल और उनकी टीम के लिए सबसे उपयोगी साबित हुआ: एफ 1 इंजन में शामिल बड़ी मात्रा में बिजली का मतलब था कि वे एक बेहतर फिट थे।

कॉवेल बताते हैं कि इंजन में जाने वाला एयरफ्लो और एग्जॉस्ट एयरफ्लो बहुत समान है, इसलिए कंप्रेसर और टर्बाइन व्हील एक समान आकार के होते हैं। यदि आप एक सड़क कार कंप्रेसर व्हील को देखते हैं, तो यह आपके हाथ के केंद्र में एक छोटी सी चीज है। यदि आप एक ट्रक को देखते हैं, या एक F1 वाले को देखते हैं, तो यह आपके हाथ के किनारे पर लटका हुआ है। और इसके साथ ही आपको अलग-अलग विशेषताएं मिलती हैं, चुनौती देने के लिए अलग-अलग चीजें।

अधिक शक्ति की तलाश में, टर्बो आकार में बढ़ गया था, लेकिन इसने प्रौद्योगिकी के साथ एक मूलभूत समस्या को बढ़ा दिया: टर्बो लैग। टर्बाइन को स्पिन करने में एग्जॉस्ट गैस को लगने वाले समय के कारण, आज कई रोड कारों में टर्बो लैग मौजूद है। हम इसका अनुभव तब करते हैं जब आप ट्रैफिक लाइट पर बैठे होते हैं और आप पेडल दबाते हैं और आप रेंगते हैं, कॉवेल कहते हैं। और फिर शक्ति अचानक एक विशेष रूप से अनियंत्रित तरीके से आती है।

मर्सिडीज की समस्या थी। जबकि सड़क कारों के लिए टर्बो लैग ठीक हो सकता है, यह एक रेस कार के लिए एक संभावित विनाशकारी समस्या है। ड्राइवर कार का अधिकतम लाभ उठाने के लिए सुचारू, नियंत्रित शक्ति पर भरोसा करते हैं, और टर्बो लैग ड्राइवर के आत्मविश्वास और समग्र लैप समय दोनों को कम कर देगा।

लेकिन उसके लिए भी एक समाधान था: निकास गैस आने से पहले एक इलेक्ट्रिक मोटर टर्बो को अच्छी तरह से स्पिन कर सकती थी। जैसे ही आप त्वरक पेडल दबाते हैं, इसकी तत्काल प्रतिक्रिया और इसकी कम गति टोक़ क्षमता वाली इलेक्ट्रिक मशीन कंप्रेसर को स्पिन कर सकती है और निकास प्रणाली को निकास गैस से सक्रिय होने से पहले इंजन को हवा से भर सकती है, कॉवेल बताते हैं। और जगह बचाने के लिए, मर्सिडीज के इंजीनियरों ने टर्बाइन और कंप्रेसर को विभाजित किया, और दो असेंबली के बीच में मोटर जनरेटर इकाई को बड़े करीने से एकीकृत किया।

हाइब्रिड फैक्टर से निपटना

हालाँकि 1.6L V6 और टर्बो सड़क पर दिखाई देने वाली किसी भी चीज़ से अधिक परिष्कृत हैं, यह एनर्जी रिकवरी सिस्टम (ERS) प्रणाली है जो F1 के नए इंजनों के हत्यारे ऐप का प्रतिनिधित्व करती है। एक साथ प्रदर्शन और दक्षता को बढ़ावा देने के लिए डिज़ाइन किया गया, मर्सिडीज का ईआरएस सिस्टम पिछले साल ग्रिड पर सर्वश्रेष्ठ में से एक था - और यह आज के प्लग-इन हाइब्रिड वाहनों से सीधे संबंधित तकनीक विकसित कर रहा है।

ईआरएस प्रणाली को कई भागों में विभाजित किया जा सकता है - बिजली, भंडारण और वसूली - और ये उपलब्ध अधिकतम ऊर्जा प्राप्त करने के लिए एक के रूप में काम करते हैं।

कारणों से निपटने के लिए इंजन की बैटरी कार में कम रखी जाती है, और लगभग चार मेगाजूल ऊर्जा को स्टोर कर सकती है - 10,0000 20W लाइटबल्ब को प्रकाश देने के लिए पर्याप्त है। इस शक्ति को फिर कार के रियर एक्सल से जुड़ी 120kW मोटर को खिलाया जाता है, और यह सिस्टम अकेले एक चौंका देने वाला 160hp है - एक परिवार की कार के समान शक्ति के आसपास। और वसूली? धीमा होने पर, कार की 120kW मोटर डायनेमो की तरह काम करती है, अप्रयुक्त ऊर्जा को कार की बैटरी में वापस डाल देती है। टर्बो लैग को रोकने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली इलेक्ट्रिक मोटर एक कुशल कंपाउंडिंग लूप बनाकर ऊर्जा को भी पुनर्प्राप्त कर सकती है।

लेगो ब्लॉक से लेकर रेस इंजन तक

इंजन को विशिष्ट आवश्यकताओं के साथ चेसिस में फिट होना था, और इसका मतलब था कि कॉवेल के इंजीनियरों को मर्सिडीज की बाकी टीम के साथ काम करना था। [हमने] सोचा, हम वास्तव में बिजली इकाई से क्या चाहते हैं? बहुत सारी शक्ति।

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और हम बिजली इकाई से क्या नहीं चाहते हैं? हम नहीं चाहते कि यह अधिक वजन वाला हो, क्योंकि अधिक वजन वाली कारें धीमी कारें होती हैं। हम बहुत अधिक गर्मी अस्वीकृति नहीं चाहते हैं, क्योंकि बहुत अधिक गर्मी अस्वीकृति के लिए बड़े रेडिएटर्स की आवश्यकता होती है, जो वायुगतिकी को धीमा कर देता है।

इन समझौतों ने इंजन को आकार देना समाप्त कर दिया, और ब्रैकली और ब्रिक्सवर्थ के इंजीनियरों को प्रत्येक ट्रेड-ऑफ पर विचार करना पड़ा। कॉवेल ने अपने लोकाचार का सार प्रस्तुत किया: यदि यह कार को तेज बनाने वाला है, तो उसका पीछा करें, और यदि ऐसा नहीं होता है, तो ऐसा न करें।

अपने काम का परीक्षण

सभी [प्रारंभिक] परीक्षण कारखाने-आधारित होने चाहिए, जो कि कुछ ऐसा है जिसके साथ हम सहज हैं, कॉवेल मानते हैं। लंबे समय से, इन-सीज़न परीक्षण बहुत अधिक नहीं हुए हैं और सीमित प्री-सीज़न परीक्षण हैं। पावर यूनिट घटकों के प्रमुख समय के साथ, आप सर्दियों में ट्रैक परीक्षण का पहला दिन नहीं कर सकते हैं और पहली दौड़ से पहले कोई समस्या होने पर ठीक हो सकते हैं। यदि आपको शीतकालीन परीक्षण के पहले दिन कुछ मिलता है, तो यह बुरा है - आपके पास सीजन का पहला आधा हिस्सा खराब होगा, केवल मुख्य समय के कारण।

पृष्ठ 2 पर जारी: पता करें कि मर्सिडीज ने अपने इंजन को कैसे परिष्कृत किया, और अगले वर्ष के लिए इसकी क्या योजना है।