آشنایی با MGU-K و MGU-H

فرمول یک ایران – پیش از این در مقاله ای تا حدی با چگونگی استفاده از انرژی بازیافتی در خودروی فرمول یک آشنا شدیم. در این مطلب با سیستم بازیافت انرژی بیشتر آشنا می شویم.

در پاوریونیت توربو شارژ حال حاضر فرمول یک، (MGU-H (Motor Generator Unit – Heat و (MGU-K (Motor Generator Unit – Kinetic دو قسمت کلیدی به حساب می‌آیند که به طور کلی وظیفه بازیافت انرژی را به عهده دارند. برای آشنایی بیشتر با چگونگی کارکرد آن‌ها با رمی‌ تافین مدیر فنی تیم فرمول یک رنو همراه می‌شویم.

در سال 2014، فرمول یک مقررات جدیدی را معرفی کرد که تمام تیم‌ها را ملزم به استفاده از موتورهای هیبرید توربو شارژ می‌کرد. توربوشارژر روشی است که از گازهای خروجی برای چرخاندن کمپرسور استفاده می‌کند و در نتیجه هوا و سوخت بیشتری به سیلندر تزریق می‌شود.

سیستم هیبرید نیز از موتوری برقی برای کمک به موتور احتراق داخلی استفاده می‌کند.

به عبارت دیگر امروز خودروی فرمول یک از موتوری کوچک تر اما دارای قدرتی بیشتر استفاده می‌کند.

MGU-K خیلی شبیه به چیزی است که ما آن را خودروی هیبرید می‌نامیم.

در فرمول یک ما موتوری برقی داریم که به موتور بنزینی متصل شده است. این سیستم در مرحله ترمزگیری انرژی را که معمولاً به صورت حرارتی اتلاف می‌شود بازیافت می‌کند.

ما اکنون بخش خوبی از این انرژی جنبشی را بازیافت می‌کنیم که سپس در باتری ذخیره می‌شود. MGU-K به دو روش می‌تواند به کار گرفته شود؛ هم برای بازیافت و هم برای تامین انرژی

این انرژی ذخیره شده برای کمک به موتور شش سیلندر بنزینی استفاده می‌شود. تافین در ادامه صحبت‌هایش می‌افزاید:

موتور برقی MGU-K به میل لنگ وصل شده است و به چرخاندن میل لنگ کمک می‌کند در نتیجه در مجموع قدرت بیشتری تولید می‌شود. MGU-K مستقیماً به چرخ‌های عقب متصل شده است

مهندس فرانسوی در ادامه به سراغ MGU-H، واحدی که به توربوشارژر متصل است می‌رود:

MGU-H سیستمی ‌نیست که منحصر به فرمول یک باشد. ما شاهد استفاده آن در سایر خودروهای تولیدی بوده ایم و به آن ای توربو (e-turbo) می‌گوییم و برای چرخاندن توربو شارژر در دور موتورهای پایین طراحی شده است

MGU-H

وی ادامه می‌دهد

در خودروی فرمول یک MGU-H همانند ‌ MGU-K عمل می‌کند به این معنی که در هر دو روش استفاده می‌شود. این سیستم می‌تواند انرژی را از توربو بازیافت کند، آن را ذخیره کند و سپس برای چرخاندن کمپرسور از آن استفاده کند.

اگر به توربوشارژر نگاه کنید در یک انتهای آن توربین و در انتهای دیگر کمپرسور را مشاهده می‌کنید. گازهای خروجی برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود و توربین هم کمپرسور را می‌چرخاند. MGU-H در بین این دو قرار گرفته است.

در نتیجه وقتی گازهای داغ توربین را می‌چرخانند الکتریسیته نیز تولید می‌شود که در باتری ذخیره می‌شود و وقتی خودرو شتاب می‌گیرد الکتریسته برای چرخاندن کمپرسور استفاده می‌شود که نیرویی فوری و در دسترس فراهم می‌کند. هیچ تاخیر توربویی در کار نخواهد بود و عملکرد مانند موتورهای تنفس طبیعی خواهد بود.

تافین در مورد باتری نیز توضیحاتی می‌دهد:

تنها یک باتری در خودرو قرار دارد. حتی اگر الکتریسیته از چند منبع فراهم شود در یک باتری مسطح که در زیر مخزن سوخت در شاسی قرار گرفته ذخیره می‌شود. رنو به علت حضور در فرمول ای و داشتن دانش مناسب در مورد نیروی برق، توانایی کافی برای تولید MGU-K، MGU-H و باتری را در اختیار دارد

رنو در فرمول ای

MGU-H و MGU-K انرژی زیادی را به موتور کوچک 1.6 لیتری بنزینی می‌رساند. توتو ولف مدیر موتوراسپرت مرسدس در مصاحبه ای دیگر بیان کرده بود پاوریونیت سازنده آلمانی توانایی تولید نزدیک به 1000 اسب بخار را دارا می‌باشد.

تافین تایید می‌کند رساندن قدرت نسبت به روزهای اولیه استفاده از این پاور یونیت در سال 2014 پیشرفت زیادی داشته است.

رساندن انرژی اکنون تقریباً در تمام طول یک دور انجام می‌شود. در واقع ما به سطح فوق العاده‌ای از بازدهی کلی رسیده‌ایم.

امروز MGU-K قادر است تقریباً در کل یک دور پیست 120 کیلو وات انرژی تولید کند که معادل با 160 اسب بخار می‌باشد.

به محض آن که راننده پایش را بر روی پدال گاز فشار دهد تمام قدرت را در اختیار خواهد داشت. دیگر بحث آن که راننده آن را بخواهد یا نه مطرح نیست. قدرت آماده استفاده است و همه چی به صورت اتوماتیک کنترل می‌شود

راننده می‌تواند دو تنظیم را انتخاب کند. او می‌تواند نهایت قدرت را در تمام یک دور در اختیار داشته باشد تا برای مثال زمان سریعی در زمانگیری ثبت کند و یا از حالت مسابقه‌ای استفاده کند تا بیشینه قدرت را در مستقیمی‌ها داشته باشد.

در این حالت زمان یک دورش ایده آل نمی‌شود اما تا حدی قدرت در اختیار خواهد داشت تا اقدام به سبقت گیری کند یا از جایگاهش دفاع کند.

پاور یونیت

مدیر فنی رنو در پایان صحبت‌هایش اذعان می‌کند موتوری 1.6 لیتری بنزینی تا توسعه کامل فاصله دارد:

این حیاتی است که راندمان موتور بنزینی نیاز دارد که بهینه شود.

قسمت برقی همین حالا هم بازدهی بسیار بالایی دارد. نزدیک به 95 درصد. باتری نیز بسیار پربازده است.

در نتیجه مساله اصلی توسعه موتور 1.6 لیتری است. ما خودرو را با 100 لیتر بنزین پر می‌کنیم لذا باید راندمان موتور بنزینی را افزایش دهیم تا استفاده بهتری از این حجم زیاد بنرین داشته باشیم. هنوز فضاهای زیادی برای پیشرفت وجود دارد