quinta-feira, 16 de junho de 2011

O fim dos "blowing diffusers"?

Hoje aconteceu a reunião do Technical Working Group (TWG), encontro entre os representantes técicos de cada equipe e Charlie Whiting para discutir regulamento. O principal assunto foi os blowing diffusers, conceito iniciado pela Red Bull neste ano em que a saída dos escapamentos estão próximos ao diffusor na região do pneu traseiro.

Este conceito se tornou muito eficiente quando as equipes começaram a utilizar mapas de injeção que mantém até 90% (!!!) do fluxo de ar saindo dos escapamentos quando o piloto não está acelerando, o que tornou o escapamento propriamente um elemento aerodinâmico.

A FIA demonstrou preocupação com o rumo que este conceito estava tomando e, de acordo com Charlie, conceitos ainda mais radicais estão em desenvolvimento pelas equipes (ele sabe disso porque as equipes consultam ele sobre a legalidade de conceitos o tempo todo, assim como as equipes de fórmula e baja consultam os comitês quando têm dúvidas).

E acabei de ler na Autosport que a partir de Silverstone o uso do motor "off-throttle" vai ser drasticamente reduzido e isso terá um impacto enorme na atual temporada. Para começar ainda não se sabe qual será o impacto dessa alteração na dirigibilidade do carro, já que os carros sofrerão variações bem maiores de balanço e talvez seja mais razoável voltar para a configuração convencional.

Especula-se que Renault e Red Bull serão as maiores prejudicadas pelo nível de otimização em torno deste conceito, porém o fato é que todos vão sofrer um pouco. Eu venho gastando meus neurônios com este sistema por meses e o Team Lotus ainda não domina o conceito, talvez tudo vai por água abaixo agora... Se vai ser bom para o Team Lotus eu não sei porque não sabemos qual o nível de otimização da Force India, Sauber, Williams e Toro Rosso. Acredito que a Virgin e Hispania estão bem atrás quanto a esse conceito e provavelmente eles não serão prejudicados... Além disso hoje foi aprovado uma alteração do regulamento para limitar a posição da saída dos escapamentos em uma região mais alta, o que vai definitivamente acabar com este conceito.

Bom, valeu para exercitar a massa encefálica...

7 comentários:

  1. Segundo comentários que venho lendo na mídia (Autosport, BBC, etc) o sistema começou a ser desenvolvido inicialmente pela Renault no ano passado. Na verdade a questão do "blown diffuser" é bem mais antiga do que isso... O conceito inicialmente consistia apenas na localização do escape junto ao assoalho com vazão mássica reduzida quando o acelerador era fechado. Este conceito é agora chamado de "cold blown diffuser" e segundo a atual regra é legal.
    O que a Renault desenvolveu foi um mapeamento do motor em que a válvula de aceleração permanece aberta mesmo quando o piloto não aciona o pedal do acelerador. Combustível é injetado mas o tempo de ignição é atrasado resultando na redução de torque mas mantendo uma alta vazão mássica no conduto de escape. Este conceito então chamado de "hot blown diffuser" está sendo questionado quanto a legalidade e para as próximas temporadas o argumento de que a prática é ineficiente do ponto de vista de consumo de combustível fará com que novas restrições sejam criadas para evitar o uso do mesmo como o CT já comentou..

    Bom, o que aconteceu segundo os comentários foi de que Mercedes e Ferrari desenvolveram o conceito logo em seguida. Porém, um último fornecedor de motores está "sofrendo" para desenvolver o sistema. A Cosworth atual fornecedora da Williams, Virgin e Hispania pelo que comentam pressionou estas equipes e especialmente a Williams para levantar esta questão frente a FIA. Faz sentido se considerarmos as equipes que não estão sendo beneficiadas com a prática deste conceito.

    Pessoalmente acho este conceito bem interessante (e criativo por parte da Renault) mesmo que represente maior consumo de combustível mas...

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  2. Onde escrevi "cold blow diffuser" considerem apenas "blown diffuser".
    "Cold blown diffuser" foi o início do desenvolvimento da Renault em que a válvula de aceleração é mantida aberta mas tanto combustível quanto ignição estão inativos. Somente então é que mapas mais elaborados foram desenvolvidos este ano e o conceito evoluíu para o "hot blow diffuser". Ambos são ilegais.

    "Blown diffuser" - gases de exaustão do motor direcionados para a região do difusor

    "Cold blown diffuser" - calibração do motor em que válvula de aceleração é mantida aberta mesmo que pedal não seja acionado com corte ignição e injeção de combustível

    "Hot blown diffuser" - calibração do motor em que válvula de aceleração é mantida aberta mesmo que pedal não seja acionado com injeção de combustível e atraso no tempo de ignição

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  3. Vamos lá, acho que preciso de mais explicações pra entender isso... a idéia é manter sempre um volume alto de gases no escape para otimizar o funcionamento do difusor. Até ai beleza.

    Mas essa mistura toda tem que chegar lá passando por dentro do motor (a não ser que tenham criado by-pass que nem motor turbofan de avião...). O que acontece é que mesmo em momentos que o piloto tira o pé do acelerador, o motor mantém a rotação alta e passa a funcionar como um compressor (sem ignição ou atrasando a ignição para o "compresor-motor" não começar a "segurar" o carro), mantendo um alto volume de gases saindo no escape. É isso?

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  4. Rafa lembre que o motor de combustão de interna é fundamentalmente um compressor de ar durante sua operação. Num veículo o motor é utilizado para produção de força trativa como forma de propulsão. Quando o veículo está em desaceleração intencionalmente causada pelo piloto o esforço de aspiração e compressão de ar pode ser utilizado como uma forma de auxílio a frenagem chamada "freio-motor". Caso este auxílio de frenagem não seja necessário o motor passa a ser lastro no veículo (salvo o suporte aos sistemas eletro-eletrônicos). A idéia do "off-throttle blown diffuser" é a de aproveitar o motor, praticamente inutilizado neste momento de desaceleração, para o contínuo auxílio a geração de "down-force" do conjunto aerodinâmico. A nova pergunta passa a ser: Porque o motor não seria utilizado para o "freio-motor"? Não tenho uma resposta definida ainda.. Mas se pensarmos que atualmente temos sistema KERS instalados nestes veículos, em teoria passamos a depender deste novo sistema (KERS) para auxiliar na freagem. Na prática o KERS têm uma limitação quanto a potência possível de ser recuperada em parte por limitação da potência de recarregamento da bateria (fonte dos problemas de refrigeração adicionais) e em parte pelo balanço de frenagem entre dianteira e traseira (desacelerações acima de 1g por parte do KERS criam problemas para os pilotos). Um outro argumento pode ser o de que o sistema de freio já é suficiente para a função. Mas todo este balanço de forças de frenagem (KERS, freio-motor e freio) pode ser a principal causa da dificuldade que Cosworth esteja encontrando no momento (pura especulação minha..).
    Com o "cold blown diffuser" a alteração na vazão do escoamento é parcialmente reduzida quando o piloto passa de "on-throttle" para "off-throttle". Combustível não é injetado (pequena redução mássica) mas pelo fato de não haver ignição o fluxo no escape é mais lento. Já com o "hot blow-diffuser" o combustível é queimado tanto no cilindro quanto no escapamento mantendo o fluxo com mais energia na saída junto ao difusor.

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  5. Cobrets, acho que não fui muito claro na minha dúvida.
    - Usar o fluxo do escape do motor para ganho aerodinâmico nos difusores - ok.
    - Quanto mais fluxo, melhor, aumenta a eficiência aerodinâmica - ok.
    - Quando o piloto não está acelerando, o motor cai de rotação ou aumenta por conta da redução de marchas.

    Entendi que o pulo do gato desse conceito é conseguir um alto fluxo de escape no primeiro cenário, quando a rotação do motor está baixa. Isso que não ficou claro pra mim, como eles conseguem energizar esse fluxo nesse caso. Quando você falou em ignição depois do cilindro, tipo afeterburner, beleza, mas não entendi quando a ignição ocorre dentro do cilindro gerando força trativa e o piloto não quer isso porque está com o pé fora do acelerador...

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  6. Aiai... ta ficando dificil seguir este blog!!!

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  7. Acompanhando os videos "on-board" é possível ver que em poucos momentos a rotação do motor baixa de 12000rpm (salvo curvas excessivamente lentas). Ou seja, a rotação do motor sempre é mantida alta durante toda a volta. Isto porque a banda útil de potência dos motores atuais está otimizada para esta faixa de rotação (como o Gonzo comentou num post anterior). Independente do sistema de "blown-diffuser" o piloto sempre adota relações de marcha que mantenha o motor nesta faixa. Isso garante que na saída de curva (on-throttle) ele já tenha disponível potência próxima do valor máximo. Outro motivo e é aí que a calibração do motor está fazendo diferença é no fato de que antes do "cold&hot blown-diffuser" a válvula de aceleração era mantida fechada. Com isso a alta rotação do motor com menor vazão mássica potencializa o efeito de "freio-motor". Com o "blow-diffuser" a rotação do motor é também mantida alta em função das reduções de marcha mas como a válvula está aberta (ilegal perante FIA) a vazão mássica é também mantida alta porém com a redução do "freio-motor". Até aqui temos o "cold blow diffuser". Se combustível é injetado e a ignição da mistura é iniciada no cilindro mas tão tarde que o aumento de pressão interna é limitado pela abertura da válvula de escape, a produção de torque é radicalmente reduzida ao mesmo tempo que a mistura completa a sua queima no conduto de escape acelerando o fluxo na saída do mesmo. Esta é a idéia do "hot blow diffuser". Como as equipes estão desenvolvendo a calibração de forma a controlar esta produção de torque para evitar força trativa desnecessária é o desafio (balanço de freio, KERS, etc). E assim como você está em dúvida também estou. Me pergunto até se isso de certa forma não poderia ser considerado também uma forma de controle de tração? Bom... Que eu saiba a FIA tem acesso aos dados do motor (ECU padronizada) e tem conhecimento da estratégia de calibração de cada equipe.

    http://www.youtube.com/watch?v=uSbUUv2oVGY&feature=related

    Neste vídeo onboard da volta do Vettel no Canadá é possível ouvir o sistema "hot" trabalhando (15seg do video) quando a rotação do motor está em aproximadamente 14000rpm e a marcha em 4 sendo reduzida logo em seguida para terceira e segunda.

    Espero que desta vez esclareci sua dúvida Rafa...

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