Magneti Marelli parte con l'iniettore da 500 bar!

Fra le rivoluzioni del 2014 in Formula 1 non c’è solo il motore turbo e l’adozione dell’ERS: sul motore termico 6 cilindri a V di 90 gradi da 1,6 litri si introduce l’iniezione diretta. E per la prima volta un propulsore a benzina arriverà a utilizzare un sistema con pressione di 500 bar. L’obiettivo è chiaro: ridurre drasticamente i consumi (e le emissioni). La Magneti Marelli da anni è stata la fornitrice unica del Circus. L’anno prossimo troverà una concorrente, visto che la Mercedes si è rivolta alla Bosch per realizzare il suo propulsore, pretendendo dei fornitori in esclusiva da non condividere con altri. Ferrari e Renault, invece, sono rimasti fedeli al “made in Italy”. Per saperne di più siamo stati nella sede bolognese della Magneti Marelli, la ex Weber che ha festeggiato in questi giorni una storia di 90 anni, dove si continuano a sviluppare i sistemi di alimentazione. Abbiamo incontrato Andrea Ricci, responsabile di questo dipartimento innovativo, per scoprire quali sono le novità che ci riservano i motori di Formula 1 2014 in materia di iniettori. Il regolamento consente una pressione di alimentazione della benzina di 500 bar, ma non è detto che si parta dal valore limite. Qual è lo stato dell’arte? “Stiamo sviluppando un impianto che funziona a 500 bar. Siamo partiti subito con l’obiettivo massimo, anche perché è un tema sul quale lavoriamo dal 2009, per cui oggi disponiamo di un sistema abbastanza consolidato. È anche vero che si sono ancora alcuni aspetti non ben definiti, ma ne stiamo parlando con i nostri partner”. Il sistema di iniezione per il V6 Turbo di quali elementi si costituisce? ”Gli elementi principali sono due: l’iniettore e la pompa che può lavorare fino a 500 bar. L’iniettore è l’elemento più importante perché è quello che permette di raggiungere le performance del motore, coniugando dei livelli di consumo specifici molto ambiziosi. La pompa deve essere un dispositivo affidabile e contenuto per peso e dimensioni”. Come avete sviluppato un iniettore di F.1 così innovativo, visto che non esisteva niente di simile sul mercato? ”Lo sviluppo consta di più fasi: prima di tutto era necessario definire l’architettura dell’iniettore insieme al cliente, per ottimizzarne l’installazione nella testa del V6 Turbo. Si è trattato di un aspetto complicato, perché l’iniettore deve armonizzarsi con gli altri organi della testa. Il regolamento stabilisce che si usi un solo iniettore GDI per cilindro”. Vogliamo dare dei valori di confronto agli appassionati per capire qual è stata la portata del cambiamento? L’iniettore dei motori V8 di F.1 pesava 28 grammi e raggiungeva una pressione di 100 bar, mentre quello del V6 turbo pesa oltre 70 grammi perché deve reggere alla pressione dei 500 bar. Il peso in più è dovuto essenzialmente ad un selenoide più potente per vincere la pressione e ad una struttura che resista alle maggiori sollecitazioni. Inoltre, con l’iniezione diretta l’ugello deve affacciarsi in camera di combustione, per cui è richiesta una certa lunghezza del naso che contribuisce ad aumentare il peso”. Una volta definito lo specifico iniettore per ogni cliente, su cosa avete lavorato? ”Ci siamo concentrati sulla forma dello spray che è determinante per realizzare la carica e l’ottimizzazione della combustione. Ogni costruttore ha sviluppato caratteristiche molto diverse. Ci sono forme di spray molto complesse grazie alle quali si specifica il target di ogni getto. Il nozzle è molto piccolo: parliamo del diametro di 1 mm! Abbiamo fori che sono di appena 80 micron. Un getto è costituito da un numero di fori variabili a seconda della specifica: si va da sei fino a trenta. Si deve definire dove ciascuno mira e quale percentuale di massa gli compete, perché su sei getti due o tre possono portare più degli altri. Ogni costruttore ha una sua filosofia diversa e noi lavoriamo per soddisfare le loro richieste”. La power-unit dovrà durare quattro Gran Premi: la vita dell’iniettore segue qualle del V6 turbo, anche se si tratta di parti che non sono sottoposte a limiti regolamentari, per cui potrebbero essere sostituite ad ogni Gp? ”Il nostro profilo di missione è di realizzare iniettori capaci di durare per i 4/5000 km della vita di un motore. Quattro o cinque gare, in realtà, rappresentano cicli non altissimi. Ecco perché non ha senso realizzare un iniettore per gara, visto che nel prodotto di serie un iniettore è dimensionato per durare 160 mila km”. Nel 2014 ci sarà anche il flussometro a controllare la portata di carburante: i consumi saranno uno degli aspetti fortemente impattanti sulle prestazioni… ”Già oggi sui motori V8 l’analisi del consumo e la strategia di gara viene studiata andando a determinare il consumo istantaneo e ponderato sul controllo dell’iniettore. Avere getti stabili e consistenti è molto importante perché una volta che sono stati mappati diventano affidabili per fare la stima del consumo. E l’anno prossimo ci sarà la differenza fra finire la gara e stare a piedi. All’iniettore, quindi, oltre all’affidabilità si chiede una grande precisione e stabilità di funzionamento”. Il regolamento di F.1 dei motori turbo permette un regime di rotazione massima di 15 mila giri al minuto, ma non è detto che i motoristi nel primo anno riusciranno ad arrivare a quel limite. Si tratta di un aspetto che indice sull’iniettore? “Sì, ha effetto sulla termica dell’iniettore, visto che è montato in una zona gravosa della testa dove si raggiungono i 150 gradi. È un elemento che vive in un’area calda e che genera calore grazie alla corrente che vi passa. La temperatura cresce con l’aumentare del regime: noi, comunque, siamo tarati per reggere i 15 mila giri e garantire le multi-iniettate per ogni ciclo, ma non sappiamo dove sono arrivati i costruttori che sono molto gelosi delle loro informazioni. A noi forniscono solo i dati necessari al funzionamento del nostro elemento, non c’è alcuna apertura ad altri dati. Non conosciamo quali solo le temperature di esercizio e le vibrazioni. I costruttori non ci danno il prospetto del V6 perché alcuni dati elaborati potrebbero rivelare informazioni strategiche. L’avvio del lavoro, infatti, è avvenuto alla cieca…”. Nei V8 atmosferici c’erano le mono-iniettate, mentre con il V6 Turbo sarà possibile sfruttare il multi-getto come nei diesel? ”Abbiamo la possibilità di garantire un “treno” di iniettate ai nostri clienti. Con il multi-getto si può arrivare fino a tre iniettate per ciclo ai regime più bassi, ma non posso dire di più…”. Non vogliamo strappare dei segreti, ci basta chiarire dei concetti: la F.1 del 2014 sarà molto complessa e difficile da “leggere” per cui ogni contributo utile a rendere comprensibile la tecnica del prossimo anno è apprezzabile…