De Formule 1 is altijd al leider geweest qua ontwikkeling van de nieuwste motortechnologie. De huidige krachtbronnen zijn complexer dan ooit. Allereerst is het goed om te melden dat de huidige Formule 1-motoren geen motoren meer genoemd worden, maar power units. Dit omdat het een hybride systeem is.
Hoe werkt het hybride-systeem van een Formule 1-motor? | HOE ZIT DAT? RacingNews365
Een moderne power unit bestaat uit een interne verbrandingsmotor en elektrische motoren die worden aangedreven door het Energy Recovery System [ERS]. Hierin wordt energie opgeslagen die bijvoorbeeld teruggewonnen wordt uit de hitte van de uitlaat. De huidige power units werden in 2014 geïntroduceerd en waren een stuk stiller dan de V10- en V8-motoren. Dit veroorzaakte veel kritiek van de fans.
Wanneer de interne verbrandingsmotor wordt gecombineerd met de elektrische elementen komt het vermogen van een Formule 1-auto uit op ongeveer 1.000 pk. Het aantal toeren van de verbrandingsmotor ligt op 15.000 toeren per minuut. Beide getallen zijn dus significant hoger dan die van gewone straatauto's. Door dit hoge vermogen kan een Formule 1-auto binnen 2,6 seconden op 100 kilometer per uur zitten en ligt de top op ongeveer 370 kilometer per uur.
De topsnelheid hangt af van in hoeverre de auto wordt vertraagd door kleine vleugeltjes en flapjes. In het verleden heeft het team van BAR [dat via Honda en Brawn GP uiteindelijk Mercedes werd] tijdens een test in 2006 de auto zoveel mogelijk ontdaan van vertragende onderdelen.
De verbrandingsmotor is een viertakt 1.6-liter V6-turbomotor. Het is ontworpen op basis van strikte afmetingen en materiaalbeperkingen. De cilinders liggen in een 90 graden V-configuratie en hebben per cilinder twee in- en uitlaatkleppen. De turbo maakt gebruik van een compressor om de motor op druk te brengen.
Lees ook: Mercedes ventilator diagnose
Voor degenen die verstand hebben van motoren: de compressieverhouding van elke cilinder mag niet hoger zijn dan 18, de brandstofdruk in de injectoren mag niet hoger zijn dan 500 barG en de brandstof massastroom mag niet meer zijn dan 100 kilogram per uur, met een verlaging bij lagere toerentallen. Deze brandstof massastroom is van essentieel belang.
Brandstof en Duurzaamheid
Dit houdt in dat de hoeveelheid benzine die de motor ingaat beperkt is. De Formule 1-auto's gebruiken een soort brandstof dat vergelijkbaar is met de brandstoffen voor normale auto's, zonder specifieke chemische stoffen die het vermogen opdrijven. Tegenwoordig moet de brandstof in de Formule 1 voorzien zijn van 10 procent ethanol (beter bekend als E10), waardoor deze duurzamer wordt.
Energy Recovery System (ERS)
Het ERS wint energie uit de hitte van de uitlaat en de remmen en zet deze om in elektrisch vermogen. Dit wordt ofwel meteen doorgezet naar de elektrische motoren, ofwel in een batterij opgeslagen wat door de coureur later gebruikt kan worden voor extra vermogen.
Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K)
De Motor Generator Unit - Kinetic [MGU-K] is een elektrische motor die aan de krukas van de motor is gekoppeld. In de regeneratieve modus werkt deze als een generator die de auto laat afremmen op de motor, waardoor de normale remmen minder worden gebruikt. Tevens produceert deze elektriciteit die de accu oplaadt. In de rijmodus wordt het een motor die de elektriciteit gebruikt om de wielen aan te drijven voor extra acceleratie.
Het systeem mag slechts een bepaalde hoeveelheid energie per ronde opwekken en mag ongeveer 33 seconden maximaal vermogen leveren. Het systeem kan het dubbele opslaan, hierover later meer. Het maximale vermogen dat de MGU-K kan produceren is 120kW, wat ongeveer 160 pk is. Om elektrisch vermogen tijdens de start te voorkomen, wat wellicht zorgt voor een boost bij de start, is het gebruik ervan onder een snelheid van 100 kilometer per uur verboden.
Lees ook: Mercedes Motor Starten Instructies
De MGU-K mag niet meer dan 7 kilogram wegen en kan tot wel 50.000 omwentelingen per minuut maken. Hierbij mag het koppel niet hoger liggen dan 200Nm.
Motor Generator Unit - Heat (MGU-H)
De Motor Generator Unit - Heat [MGU-H] is gecompliceerder en wordt gebruikt in combinatie met de turbo. De turbo werkt door uitlaatgassen te gebruiken om een turbine te laten draaien die de motor onder druk zet. Als generator levert de MGU-H weerstand die het draaien van de turbo vertraagt. Dit voorkomt dat de turbo een te hoog vermogen genereert. De energie die vrijkomt bij het vertragen wordt omgezet in elektriciteit en opgeslagen in de accu.
De MGU-H wordt als motor gebruikt om de turbo draaiende te houden op het moment dat het gaspedaal niet wordt ingedrukt. Hierdoor wordt de turbovertraging verminderd en verloopt de afgifte van het vermogen soepeler. Dit werkt efficiënter dan wanneer dit door brandstof aangedreven motoren wordt gedaan. Van cruciaal belang is dat de elektriciteit die door de MGU-H wordt opgewekt, kan worden gebruikt om de MGU-K direct van energie te voorzien. Dit komt bovenop het maximaal vermogen dat de MGU-K 33 seconden kan leveren. Dit betekent dat hoe meer elektriciteit de teams uit de MGU-H kunnen halen, hoe langer ze meer elektrisch vermogen kunnen gebruiken.
Het vermogen is in handen van de coureur en de computer [in het stuurtje] aan boord van de auto. De teams ontwikkelen verschillende motorstanden, waardoor het elektrisch vermogen op verschillende manieren wordt afgegeven.
Veiligheid van het ERS-systeem
Het aantal volt van het ERS loopt wel op tot 1.000, waardoor het een gevaarlijke schok kan geven. Om het risico hierop te verminderen, zijn de hoogspanningskabels oranje gekleurd en voorzien van een spanningsonderbreker wanneer ze worden losgekoppeld. De hoofdbehuizing van de energieopslag, de MGU-H en MGU-K en alle aansluitdozen waar hoogspanning op zit, is gemarkeerd met waarschuwingssignalen.
Lees ook: 190E motor upgrade
Het ERS kan op verschillende manieren worden uitgeschakeld en om de status van het systeem aan te geven is het uitgerust met lampjes bovenop de airbox. Deze is groen wanneer het veilig is en rood wanneer dat niet het geval is. In 2019 kreeg toenmalig Renault-coureur Daniel Ricciardo, nadat hij uitviel in de Grand Prix van Bahrein, te horen dat hij "uit de auto moest springen" zonder deze aan te raken. Het rode lampje was gaan branden en Renault concludeerde dat de auto elektrisch onveilig was.
Het Startproces van een F1-wagen
Het starten van een Formule 1-wagen is een complex proces. Eerst wordt middels een laptop gecheckt of alle componenten van de power unit in orde zijn. Vervolgens wordt de motor op temperatuur gebracht. Een koude motor starten levert gegarandeerd problemen op. Zodra de motor en alle vloeistoffen op temperatuur zijn, wordt de motor aan de achterkant via een externe startmotor aangeslingerd. Zo maakt de motor al slagen voordat hij echt gestart is en wordt de warme olie door de motor verspreid. Dan is het tijd om de power unit echt op te starten. Dat gebeurt met knoppen op het stuur in de auto. Hier wordt een speciaal programma doorlopen om de motor optimaal te prepareren.
Jaren geleden golden er geen restricties in het gebruik van motoren. Hierdoor spendeerden teams miljoenen aan bijvoorbeeld speciale kwalificatiemotoren. Deze werden maximaal opgevoerd, een paar rondjes gebruikt en vervolgens bij het grofvuil gezet. Het is toegestaan om meer elementen te gebruiken. Echter staan hier gridstraffen op, waardoor de power units nu sterker zijn dan in het verleden.
Controles en Sensoren
Om de kans op valsspelen zo klein mogelijk te maken, zijn er elektrische sensoren van door de FIA aangewezen leveranciers op verschillende onderdelen van het ERS bevestigd en is er een koppelsensor op de MGU-K gemonteerd. Alle auto's gebruiken dezelfde hogedruk brandstofpomp, die wordt vervaardigd door één leverancier en door de World Motor Sport Council [WMSC] is aangewezen. In de brandstoftank zijn twee meetsystemen aangebracht om de flow rate te controleren. Om de werking van de benzinemotor te controleren, is de uitgaande as en elke aandrijfas uitgerust met een gecertificeerd koppelmeetsysteem.
Toekomst van de Power Units
De huidige power units gaan niet eeuwig mee en dus is de Formule 1 al plannen aan het maken voor de volgende generatie. Momenteel is het huidige ontwerp van de power units bevroren. Dit houdt in dat teams deze niet meer mogen ontwikkelen. Dit is gedaan om tijd en budget vrij te maken voor het ontwikkelen van een nieuwe en industrie-relevante hybridemotor die in 2026 wordt geïntroduceerd.
Vanaf 2026 verdwijnt onder meer de MGU-H en wordt het elektrisch vermogen verhoogd. De nieuwe reglementen richten zich op een hogere duurzaamheid. Daarnaast moet de duurzame brandstof en het versimpelde ontwerp ook zorgen voor lagere kosten.
Pk's van de Verschillende F1-motoren
Mercedes heeft al acht jaar bijna voortdurend de snelste motor op de grid. Ferrari nam het een tijd op tegen de Duitse fabrikant en daarna kwam Honda. Aan de hand van de cijfers van de Honda-motor is er nu een schatting van de Pk's van de verschillende F1-motoren. Het tijdperk van Honda en McLaren was een bijzonder grote mislukking, maar met Red Bull Racing is Honda opgestaan. Het bleef niet alleen bij overwinningen, maar de samenwerking maakte het ook mogelijk voor Max Verstappen om in 2021 de wereldtitel te pakken. De Honda-motor van vorig jaar is als startpunt genomen, deze krachtbron bezat 994 Pk.
Vanaf dat punt zijn de cijfers teruggerekend naar 2018 en vooruit gerekend naar 2021, waardoor een tabel is ontstaan die niet definitieve resultaten laat zien, maar wel toont hoe de verschillende ontwikkelaars het hebben gedaan tussen 2018 en 2021.
De cijfers die te zien zijn bestaan uit de zelf ontwikkelde ICE samen met de MGU-K die voor iedereen hetzelfde is en 161 Pk oplevert. Mercedes groeide alleen maar; van 980 Pk in 2018, naar 995 in het jaar erna, naar 1005 in 2020 en 1015 in het afgelopen jaar. Die 1015 Pk is niet de krachtigste motor die de F1 heeft gehad, blijkt uit de tabel. Ferrari laat een wat meer slingerend verloop zien over de jaren heen met een hoogtepunt van 1030 Pk in 2019 en een dieptepunt van 970 Pk in 2020. Hierbij moet wel gezegd worden dat deze cijfers te maken hebben met het vermeende valse spel van Ferrari omtrent de brandstoftoevoer.
Honda werkte zich van een âschameleâ 943 Pk in 2018 naar maar liefst 1014 PK in 2021. Daarmee verliest het op één punt van Mercedes. Vooral in de latere races van het afgelopen seizoen was goed merkbaar hoeveel sneller de motor van Mercedes draaide op de rechte stukken, met de verse motor van Lewis Hamilton in de GP van Brazilië als hoogtepunt.
Renault werkte zich op van 915 Pk naar 1000. Een laatste interessant gegeven is dat in 2021 elke motorleverancier naar schatting minimaal 1000 Pk bezat. Ferrari en Renault zaten beide op het ronde getal, terwijl Honda en Mercedes het uitvochten met iets meer paardenkracht.
| Team | 2018 (Pk) | 2019 (Pk) | 2020 (Pk) | 2021 (Pk) |
|---|---|---|---|---|
| Mercedes | 980 | 995 | 1005 | 1015 |
| Ferrari | 990 | 1030 | 970 | 1000 |
| Honda | 943 | 980 | 990 | 1014 |
| Renault | 915 | 950 | 980 | 1000 |
Technische gegevens Mercedes-AMG One
De Mercedes-AMG One is een zogeheten pronkproject. Zo nu en dan komen autofabrikanten met een extreem snelle hypercar om te laten zien wat ze in huis hebben. De Mercedes-AMG One is zoân auto. Op 1 juni 1967 werd de basis voor AMG gelegd. Het is een hypercar van extremen en dat is ook goed te zien aan de aandrijflijn. Mercedes-AMG One maakt namelijk gebruik van Formule 1-techniek.
Het nam heel wat ontwikkelingsjaren in beslag, maar uiteindelijk is het Mercedes-AMG gelukt om de F1-aandrijflijn met hybride techniek betrouwbaar te krijgen voor gebruik op straat. De One van Mercedes-AMG â die onder de naam Project One is ontwikkeld â maakt gebruik van een PU106B Hybrid E-turbo V6 Formule 1-motor. Deze krachtbron maakt liefst 11.000 toeren per minuut.
Om de aandrijflijn van de Mercedes-AMG One te begrijpen, moet je haast een technische studie volgen, maar toch leggen we kort even alle componenten uit. De 1,6-liter V6-motor zelf produceert 574 pk (422 kW). Dat vermogen wordt aangevuld met liefst vier elektromotoren. Eén daarvan is geïntegreerd in de turbo, terwijl een andere elektromotor rechtstreeks op de verbrandingsmotor is gemonteerd met een verbinding naar het carter. De twee resterende elektromotoren drijven de voorwielen aan. De performance-hybride heeft een systeemvermogen van liefst 782 kW (1.063 pk). Andere motorvarianten voor de One zijn er niet.
Zoals gezegd is de One een hybride. Dat betekent dat er ook een compacte batterij aanwezig is. Het lithium-ion-energieopslagsysteem is speciaal voor de One ontwikkeld. De high-performance AMG-accu biedt een snelle energieopname en -afgifte alsook een hoge vermogensdichtheid. Tijdens remmen en uitrollen wint het systeem energie terug (recuperatie). De plaatsing van de accucellen en de koeling van de cellen komen overeen met de opstelling in een Mercedes-AMG Formule 1-auto. De HV-lithium-ion-accu en de DC/DC-converter die het 12V-boordnet ondersteunen en laden, zijn geplaatst in de voertuigbodem achter de vooras. De batterij heeft een capaciteit van 8,4 kWh, voldoende voor een volledig elektrische actieradius van 18,1 km.
Noemenswaardig zijn de rijmodi van de Mercedes-AMG One. Er zijn er zes in totaal. Denk hierbij aan een EV-modus om volledig elektrisch te rijden en een Individual-stand met instellingen volgens persoonlijke voorkeuren.
- Race Safe: standaardprogramma met on-demand hybride rijmodus en volledig elektrische start.
- Strat 2 (alleen circuit): actieve aerodynamica, nog straffere afstelling van het onderstel en verlaging van het voertuig (37 mm voor/30 mm achter).
Saillant detail is dat het gemiddelde brandstofverbruik en de CO2-emissie voor een hypercar bescheiden blijven. De Mercedes-AMG One heeft een gemiddeld brandstofverbruik van 9,9 l/100 km en een CO2-uitstoot van 224 g/km.
Afmetingen
De Mercedes-AMG One is een extreem gestroomlijnde auto vol met aerodynamische snufjes. Klein is de One zeker niet. De auto heeft een lengte van 4.756 mm en een breedte 2.010 mm.
Varianten
De One is geleverd in slechts één carrosserievariant: als coupé. Andere versies zijn niet verschenen. Mercedes-AMG heeft bewust gekozen voor de gesloten coupévorm om de beste downforce te genereren op hogere snelheid.
Prijzen
Helaas pindakaas: als Mercedes-AMG je niet heeft gebeld om een van de 275 exemplaren te kopen, dan grijp je helaas mis en ben je aangewezen op de occasionmarkt. De kans is echter bijzonder klein dat een One te koop wordt aangeboden. Veel kopers zien de auto als beleggingsobject en plaatsen hem thuis in de collectie.
Design
Buitenkant
Vorm volgt functie bij de Mercedes-AMG One, maar toch is deze hypercar herkenbaar als een echte Mercedes-Benz. Het design van de carbon carrosserie is geïnspireerd op de topklasse van de autosport. Elk onderdeel heeft een functie. De auto heeft extreem gespierde proporties: de cockpit is â kenmerkend is voor racewagens â ver naar voren geplaatst, in combinatie met volumineuze wielkasten, een âwespentailleâ en een brede achterzijde. De designers en aerodynamica-experts hebben intensief met elkaar samengewerkt om deze One vorm te geven. De Mercedes-AMG One genereert al downforce vanaf 50 km/u.
Binnenkant
De cockpit van de One is een echte werkplek. Ook hier heeft elk detail een functie. Er is plaats voor twee personen. Je neemt plaats in gefixeerde racekuipstoelen. De stoelen lopen vloeiend over in de dorpels. De rugleuningen van de AMG Motorsport-kuipstoelen kunnen in twee standen worden versteld: 25o en 30o. Het stuurwiel is elektrisch verstelbaar en de pedalenkast mechanisch (in elf stappen), zodat de bestuurder toch een optimale rijpositie kan vinden. Ook de voetsteun van de passagier is individueel verstelbaar. Saillant detail: de middentunnel is een functioneel onderdeel van de dragende carbon structuur. Verder heeft de One een opbergvak, twee mini-USB-aansluitingen voor externe audioapparatuur, twee vrijstaande 10-inch displays met hoge resolutie en een stuurwiel in Formule 1-stijl.
Veiligheid
Een Euro NCAP-veiligheidsscore van de Mercedes-AMG One gaat er niet komen, maar je mag er vanuit gaan dat de Duitse autofabrikant veel moeite heeft gestoken in de veiligheid van de auto. Feitelijk koop je gewoon een raceauto met kenteken, inclusief alle bijbehorende veiligheidssystemen, zoals een ultrastijve monocoque.
Alternatieven
Hypercars laten zich maar lastig met elkaar vergelijken, omdat het keer op keer technische hoogstandjes zijn. Een Ferrari SF90 Stradale is ook een plug-in hybride met een systeemvermogen van ongeveer 1.000 pk, maar de prijs van een SF90 is wel aanzienlijk lager. Nee, concurrentie heeft de One niet, helemaal niet dankzij de F1-motor.
Was je nog niet overtuigd dat Mercedes-AMG écht een F1-motor in een productieauto ging leggen? Hier is je bewijs. De foto komt samen met een hapje specificaties. Mondje open: de 1,6-liter turbomotor draait maximaal 11.000 toeren per minuut. De efficiëntie van de motor is 40 procent. Dat betekent dus dat slechts 40 procent van de energie naar beweging gaat. De rest gaat verloren aan hitte en wrijving. Dat klinkt nog minder efficiënt dan spareribs eten na het douchen, maar voor een interne verbrandingsmotor is dit uitstekend. De enige die hierbij in de buurt komen zijn de Toyota Prius en de Hyundai Ioniq.
De specificaties van de motor schurken dicht aan tegen de V6 die je vindt in de auto van Lewis Hamilton. Hij komt zelfs uit dezelfde fabriek. Ook bijzonder: de turbo wordt op gang geholpen door een elektromotor. Ãn je kunt 25 kilometer elektrisch rijden. De prijs van de Mercedes-AMG Project One is 2,2 miljoen euro. En daarmee is het de duurste auto met 1,6-liter motor die je gaat vinden in een productieauto.
Stop de klok â de eerste klantenautoâs worden inmiddels in elkaar gezet. Tussen de eerste aankondiging van de Mercedes-AMG One en de start van de productie zitten 1.794 dagen. Bijna vijf jaar, dus. En dat voor een aandrijflijn die eigenlijk al bestond. Mercedes heeft al eerder toegegeven dat ze het flink onderschat hadden hoeveel moeite het was om een F1-motor te converteren voor straatgebruik. Vanaf nul beginnen was waarschijnlijk eenvoudiger geweest.
Maar goed, ze zijn er. De Mercedes-AMG One is eindelijk klaar en de F1-auto voor op straat wordt nu geproduceerd. Het merk deelt het goede nieuws met een reeks fotoâs uit de fabriek, en daar is goed te zien hoe klein zoân V6-motor uit de F1 nou eigenlijk is. En hoe groot de aandrijfunit wordt als álle onderdelen gemonteerd zijn. Hieronder zie je het piepkleine onderblok van de 1,6-liter V6-motor. Aah, schattig.
De benzinemotor produceert in zân uppie al 574 pk, wat heel indrukwekkend is voor zoân klein ding. Daar is wel een turbo voor nodig, die nog op de V6 komt. Daarnaast moet er nog een zeventraps automaat aan én een elektromotor. Met alle hybride systemen, spruitstukken en accessoires wordt het ineens een flinke powerunit, zoals je hieronder ziet.
Met hulp van nog twee elektromotoren op de vooras produceert de Mercedes-AMG One uiteindelijk 1.063 pk. Daartegenover staat een gewicht van 1.695 kilo. Vijf jaar later zijn deze specificaties al links en rechts overtroffen, maar het blijft enorm cool dat je met een authentieke F1-motor in de Mercedes-AMG One de weg op kunt.
Verdere specificaties Mercedes-AMG One
- De 0-100-tijd is 2,9 seconden
- De 0-200-tijd is 7 seconden
- De 300 km/u haalt de auto vanuit stilstand in 15,6 seconden
- De topsnelheid is 352 km/u
AMG bouwt slechts 275 exemplaren van de F1-auto met APK-plicht. 50 specialisten sleutelen de Mercedes-AMG One in elkaar in het Engelse Coventry. Fabriekscoureurs van Mercedes testen alle exemplaren voordat ze naar het AMG-hoofdkwartier in Affalterbach gaan. Elke klant krijgt daar een technische briefing, zodat hij of zij met de auto leert om te gaan.
Want de gehele autowereld komt bij elkaar op zoân beurs om de ellebogen tegen elkaar aan te schuren. Bind een gesprekje aan met de juiste persoon over de babes op de stand van Skoda en voordat je het weet deelt âie inside informatie met je over de nieuwe hypercar van Mercedes. Je zou zeggen dat het moeilijk is om te identificeren welke persoon je hiervoor het beste kan benaderen, maar dat valt mee. Ze dragen namelijk altijd een regenjas, zelfs op de loeihete beursvloer. Dus dat is handig.
Enfin, we laten dit inkijkje in de autowereld maar even voor wat het is en gaan door naar de inside informatie die we los wisten te peuteren. Dat de auto gaat beschikken over dezelfde 1.6 V6 turbo die in principe ook achterin de W07 ligt, dat wisten we al, maar dan is het nog de vraag hoe die vervolgens wordt afgesteld. Voorheen werd gesproken over het feit dat de auto âruim 1.000 pkâ zou krijgen. Inmiddels kunnen we daar iets specifieker over zijn: volgens onze bron krijgt de auto ongeveer 1.100 pk en draait de motor een duizelingwekkende 12.000 toeren per minuut. Ter vergelijking: de F1-motoren zijn momenteel gelimiteerd op 15.000 toeren. Het gewicht van de auto zou zoân 1.200 kilo bedragen, dus de pk-gewichtsverhouding komt nét niet uit op 1:1 zoals bij de Koenigsegg One:1. Desalniettemin moet de auto goed zijn voor een nul-tot-driehonderd in 11,8 seconden.
Dus je wilt er eentje en hebt nog wat geld liggen in een oude sok? Dan is het te hopen dat je een flinke maat schoenen hebt. De prijs van de Project One wordt naar verluidt namelijk 2,8 miljoen Euro, exclusief alle belastingen. Toch hebben kennelijk al een dikke 2.000 mensen(!) bij Mercedes aangeklopt om er eentje te kopen. De mannen uit Stuttgart zijn echter maar van plan 250 exemplaren van de Project One te bouwen. In de trant van de launch van een nieuwe iPhone, stellen wij voor dat Mercedes gewoon een wachtrij voor het hoofdkantoor in Stuttgart organiseert. De rijkaards van deze wereld kunnen daar dan hun auto komen afrekenen. Wie het eerst komt, wie het eerst maalt, zo lang de voorraad strekt.