Ferrari наносит запатентованный удар?

Скудерия с самого начала новой турбоэры в 2014 году уступала «Мерседесу» и мечтала догнать немцев — и у них долгое время не получалось. Лишь в 2017-м производительность итальянских болидов приблизительно сравнялась с соперниками — а еще через сезон в «Феррари», очевидно, сумели даже превзойти «серебряные стрелы» по части инноваций и оторваться по скорости. Издание Auto Motor und Sport даже оценило недавние увеличения мощности в 38 л.с. и 0,4 секунды отрыва на не самой длинной трассе в Хоккенхайме.

В результате появилась куча предположений о секрете Скудерии. Немецкие журналисты подозревали итальянцев в использовании незаконного модуля MGU-K мощностью 204 л.с. вместо разрешенных 163 л.с., и переборе по расходу электричества (4,4 МДж против допустимых по регламенту 4 МДж). Подбирался к разгадке и чемпион 2016 года Нико Росберг — он в своем видеоблоге со ссылкой на анонимных инсайдеров рассказал об уникальной инновации «Феррари».

«Итальянцам удается увеличивать давление в турбине. В результате в процессе подачи сжатого воздуха в двигатель заряжается батарею ERS. Суть в ее бесплатной подзарядке на каждом круге. Воздух поступает на генератор перед попаданием в двигатель, и таким образом можно перезаряжать ERS сколько потребуется. За счет повышения мощности в гибридной составляющей силовой установки увеличивается и общая мощность мотора».

Версию Росберга считали вброшенной инженерами «Мерседеса» догадкой ровно до 18 июля, пока в Европейском патентном бюро «Феррари» не зарегистрировала новейший турбонагнетатель. В нем турбина и компрессор физически разделены.

4 - впускной коллектор, 5 - выпускной коллектор, 6 - впускная труба, 10 - выхлопная труба, 13 - турбина (Т), 14 - компрессор (С), 21 - генератор (G), 24 - электромотор компрессора (М)

Раньше все системы турбонаддува всегда приводились в движение выхлопными газами, но из-за физического объединения компрессора и турбины обе детали должны были вращаться исключительно в одинаковых порядках. Инженеры «Феррари» вышли за рамки традиционной модели и придумали свою концепцию — они разъединили компрессор и турбину и добавили первому свой мотор вместе с батареей для накопления энергии. То есть по сути адаптировали принцип гибридной системы MGU-H не только для двигателя внутреннего сгорания, но и для турбонаддува.

Главное и ключевое преимущество новинки заключается в постоянной работе турбины (против временных периодов задействования компрессора традиционной модели) — так можно сгенерировать дополнительный объем электричества, который и сохраняется в дополнительных батареях из системы турбонаддува.

Эффективность компрессора тоже теперь не зависит от оборотов турбины (в отличии от обычного двигателя), поскольку может включаться и выключаться в абсолютно любой момент времени и не превышать нужный скоростной диапазон, экономя энергию. Таким образом, при низких частотах двигателя (когда у обычного турбонагнетателя не было бы достаточно мощного потока газов, проходящих через турбину), компрессор «Феррари» все равно обеспечивает нужный наддув. Следовательно, инновация устраняет само понятие «турболага», и максимальный разгон происходит мгновенно.

Инженеры в свою очередь могут повышать эффективность турбины вне зависимости от работ над остальными частями системы, еще сильнее увеличивая объем вырабатываемой энергии на высоких оборотах двигателя. Для использования ее излишков в конструкцию добавили дополнительный электромотор или генератор, механически присоединенный к трансмиссии, тем самым повысив эффективность установки. Естественно, вслед за увеличением отдачи от генератора взлетит и общая мощность мотора.

Также новинка обладает и другими сильными сторонами — например, повышенной компактностью: раз компрессор с генератором больше не связаны, их можно разнести как угодно разнести по моторному отсеку. Более того, нагретая выхлопными газами турбина больше не будет передавать тепло нагнетаемому потому — а значит, при грамотной компоновке силовой установки отпадет необходимость и в интеркулере. Тем самым мотор станет еще немного легче и надежней (благодаря сокращению количества сложных деталей).

Кстати, использование новинки целиком и полностью объяснило бы все замечания, предположения и гипотезы, высказанные за последний год. Например, странные перемены в тональности звучания двигателей на болидах «Феррари» в любых поворотах вызваны как раз работой контролирующей нагнетатель систем: так звучит снижение и повышение оборотов компрессора без турболага.

Причины обвинений в адрес Скудерии в использовании незаконно мощных электромоторов и батарей тоже легко бы объяснились: на самом деле техника, скорее всего, абсолютно легальна, просто заряда для гибридных двигателей хватает на больший промежуток времени по сравнению с конкурентами. Входящая же в состав турбонаддува батарея, вероятно, не относится к регламентированному правилами аккумулятору и потому может быть любой емкости. Точно так же объяснились бы и обвинения в превышении количества используемой электрической энергии.

Здесь же заключены и основания для новостей о росте мощности силовой установки без физической замены компонентов: раз работа компрессора контролируется компьютером, то более изощренный расчет параметров эффективности включения наддува для определенной трассы поможет сэкономить еще больше энергии — а значит, и выжать несколько дополнительных лошадиных сил. Достаточно лишь обновлений софта.

Тогда почему же Меджународная автомобильная федерация может считать разработки Скудерии законными? Дело в полном соответствии духу правил: итальянцы не превысили пределы потребления топлива, а напротив, нашли в конструкции силовой установки новый источник энергии — а он, между прочим, есть в каждом болиде. Запрет разработки означал бы атаку на технический прогресс и саму суть нынешнего регламента в виде ориентации автопроизводителей и ФИА на повышение эффективности гибридных установок. Поэтому если прогресс «Феррари» в самом деле связан с подобной конструкцией турбонаддува, итальянцам вряд ли что-то грозит.

Примечание Crunch

Несмотря на то, что силовая установка Ferrari не вызывает вопросов у FIA, данное решение Ferrari, запатентованное в EPO, однозначно противоречит ст. 5.1.6. Технического регламента FIA.

В статье 5.1.6 Технического регламента 2018 года в последней редакции (от 07.12.17) совершенно однозначно говорится:

«Нагнетать давление [в системе впуска - здесь и далее прим. Crunch] позволяется при помощи единственного компрессора одиноступенчатого типа, соединенного с единственной одноступенчатой турбиной на системе выпуска при помощи вала, параллельного к коленвалу двигателя и в пределах 25mm от плоскости центра автомобиля. Вал необходимо конструировать для того, чтобы получить конструкцию узла в сборе [то есть получить Turbocharged - турбокомпрессор], где компрессор и турбина всегда вращаются вокруг общей оси с одинаковой угловой скоростью, электрический генератор мотора (MGU-H) может быть непосредственно соединен с ней [конструкцией в сборе].

Так же вал не может быть механически соединен с любым другим устройством».