Als men kijkt naar de acceleratie van de Ferrari's, de bijbehorende topsnelheden en het verbruik wat daarbij hoort, denk ik dat zowel de Honda als de Mercedes ingenieurs efficiëntiecijfers voor de Ferrari-motor berekend hebben die realistisch gezien niet mogelijk zijn. Mercedes heeft al een tijd lang de meest efficiënte PU in de F1, een tijdje terug kondigden ze triomfantelijk aan dat ze voor het eerst de efficiëntiegrens van 50% kinetische output hadden gepasseerd met een verbanding/hybridesysteem.
Daar zullen nog wel wat verbeteringen in zijn geweest in de afgelopen tijd, maar ik denk dat dit binnen 5% extra vermogen (~50pk als we rekenen met ongeveer 1000pk aan totaal vermogen) moet liggen voor een relatief uitontwikkelde set-up als deze motor. Deze efficiëntie bereken je heel eenvoudig door je output kinetische energie Ek te delen door je input chemische energie Ec. Als je als ander team onderzoek doet zal je deze factoren moeten afschatten en benaderen, maar de snelheden en de acceleratie van de Ferrari zullen bij Red Bull en Mercedes nauwkeurig gemeten worden. Het gewicht van de auto's lijkt me iets wat bij de FIA op te vragen is na een controle, en anders pak je gewoon het minimum. Blijft voor Ek over dat je de drag moet weten, maar ik verwacht dat de topteams elkaars auto's grotendeels nabouwen en testen in CAD, daarnaast zijn ervaren aerodynamici waarschijnlijk ook al redelijk in staat om op basis van foto's een schatting te maken van de luchtweerstand. Ec is een stuk eenvoudiger aangezien daar grenzen voor zijn, en de brandstof 98% overeen komt met Euro98 (aldus Exxonmobil)
Om een beetje zeker te zijn pak je van alles een onder- (gewicht, snelheid, acceleratie, chemische energie in olie en brandstof) of bovengrens (luchtweerstand). Als Ferrari plotseling efficiëntiecijfers haalt van bijvoorbeeld 57% als ondergrens weet je met behoorlijke zekerheid dat ze of geniaal zijn geweest, of dat er meer chemische energie binnen komt dan toegestaan (want dit is dus gelimiteerd door grenzen aan olieverbruik en fuel flow). In het geval dat je zoals Mercedes al 8 jaar werkt met de motorformule met een team van 100en ingenieurs, is de kans echter vrij klein dat je verbeteringen die zo'n effect hebben mist, laat staan dat je door Ferrari zo hard voorbijgelopen wordt in de ontwikkeling van een motorformule die eigenlijk al ver uitontwikkeld is. Je bent na deze analyse dus eigenlijk al 95% zeker dat er vals spel is, en je hebt ook al een beeld in welke mate. Dan is de vraag, hoe doen ze dat zonder dat ze gepakt worden? Overduidelijk komt er van 1 of meer plekken extra chemische energie zonder dat de sensoren het oppikken. Dat geeft dus weer 2 mogelijke verklaringen voor het vermogen van Ferrari:
1. Er is ergens chemische energie opgeslagen, en tussen dat reservoir en de cilinders ligt geen sensor.
2. De sensoren registreren niet alle chemische energie die naar de motor gaat.
Er waren vorig jaar nogal wat verhalen rondom de oorsprong van het vermogen van de Ferrari, wat ik me nog herinner aan verklaringen was het volgende:
- De intercoolervloeistof zou worden verneveld met de lucht voor de motor en zo voor extra verbrandingsenergie zorgen. Valt onder mogelijkheid 1.
- Een kabel van het elektrische MGU-H/K systeem (met opvallend genoeg 2 batterijen) zou langs de fuel flow sensor liggen. Valt onder mogelijkheid 2.
- Er zouden flexibele brandstofslangen of verborgen compartimenten in de motor zitten waar extra brandstof in kon worden opgeslagen, achter de sensor. Mogelijkheid 1.
Dit zijn echter allemaal reële verklaringen, en ik denk zelf dat het een combinatie van deze drie verklaringen was.
Voor het eerste punt omtrent de intercooler hebben we het feit dat de Ferrari auto zich nogal schokkend voortbewoog op lage snelheden in de pits. Dit is een typische indicatie dat je brandstof/luchtmengsel niet optimaal is of dat je verbranding niet optimaal verloopt (Een te lage bedrijfstemperatuur zou dit ook kunnen veroorzaken, maar dat verwacht ik niet consequent te zien bij een F1-team). Het schokken is dus te verwachten als je motor ontworpen is op een mengsel waar intercoolervloeistof bij zit. Dit vernevelen zal op lage snelheden wellicht niet goed verlopen of onmogelijk zijn omdat de vloeistof niet snel genoeg verdampt. Daarnaast moest Ferrari elke ronde goed koelen voordat ze hun powermodus konden inzetten, wat natuurlijk overeen komt met het feit dat je koeling niet meer goed is als er minder vloeistof door je radiator stroomt omdat er meer vloeistof verneveld wordt. Komt ook nog eens bij dat deze extra verbranding ook meer warmte genereert.
Ik ben absoluut geen power-train of elektrotechnisch ingenieur, maar ik was wel geïntrigeerd door de vraag hoe de fuel-flow sensormanipulatie precies zou werken door gebruik te maken van het elektrische systeem. Voor zover ik heb kunnen vinden werkt de FIA fuel flow sensor met twee ultrasone transducers. Deze kunnen meten hoe snel de vloeistof stroomt door te meten hoe lang een utlrasone geluidspuls erover doet om van de transmitter naar de receiver te verplaatsen. De truc is dus om een van de transducers (hoogstwaarschijnlijk de receiver, maar misschien beiden) een foute meting te laten doen. Ik weet niet of de FIA de fuel flow van alle auto's realtime kan monitoren of na de sessie kan uitlezen, of dat ze gewoon een alarm krijgen zodra een auto de maximumwaarde overschrijdt. In dat laatste geval zou je de receiver gewoon een puls kunnen laten missen, en de volgende weer kunnen laten registreren. Ik ga er echter vanuit dat de sensor niet zo slecht gemaakt is dat er geen melding komt als de transmitter 2 pulsen stuurt waarvan er maar 1 geregistreerd wordt. Hoe het precies werkt is lastig te zeggen zonder dat je weet hoe die sensor in elkaar zit, maar zodra je dat weet is er vast wel iets op te verzinnen. Je zou bijvoorbeeld de receiver kort uit kunnen schakelen en dan zelf een signaal genereren zodra je tijdsinterval groot genoeg is.
Hoe beïnvloedt je dan zo'n ultrasone sensor? De transmitter en receiver zijn eigenlijk gewoon een luidsprekertje en een microfoontje, en die dingen zijn gevoelig voor magnetische velden. Een kabel waar een stroom doorheen loopt heeft ook een magnetisch veld om zich heen lopen. Dit magnetische veld verandert natuurlijk ook afhankelijk van de stroomrichting en de stroomsterkte. Als je de kabel maar op de juiste manier langs de sensoren legt en er genoeg stroom doorheen jaagt, zal dat magnetische veld ervoor zorgen dat de transmitter en de receiver niet meer functioneren. Nu wil je de sensor waarschijnlijk niet permanent uitschakelen, en je wil het trucje ook nog kunnen doen met een volle of lege batterij. Je zal dus ook op de juiste manier stroompulsen moeten gebruiken om de sensor 'goed' te manipuleren, maar dit lijkt me vast en zeker mogelijk. Het enige probleem is, deze stroompulsen komen natuurlijk vanuit je elektrische systeem, en het enige systeem in een F1- auto waar de stroom sterk genoeg is voor dergelijke trucjes is het ES/MGU-K/MGU-H systeem. Je hebt een behoorlijke controle nodig over het magneetveld en dus over de stroompulsen zelf, en je wil het eigenlijk altijd inzetbaar hebben. Direct gebruik van de MGU-K valt dus af, want die is alleen aan het werk tijdens het remmen.
Dan kan je dus kiezen om de MGU-H te gebruiken, of de ES, of beiden. Ik vermoed het laatste. Ferrari rijdt niet voor niets rond met 2 batterijen, want dit kost extra ruimte en gewicht voor dezelfde opslagcapaciteit. Ik denk dus dat wanneer het systeem ingezet werd, een batterij volledig voor de manipulatie werd ingezet, waar de andere het normale energiemanagement regelde. Wellicht valt de MGU-H ook zo te ontwerpen dat deze de benodigde stroompulsen genereert, naast zijn hoofdfunctie om warmte om te zetten in elektrische energie. De pulsen hoeven natuurlijk niet zo scherp te zijn, het kan ook een golf zijn die rond de grenswaarde voor sensormanipulatie oscilleert. Waarom dan 2 batterijen? Je wil natuurlijk ook je elektrische vermogen in kunnen zetten in een power mode. Terwijl de MGU-H de sensor manipuleert en tegelijkertijd een batterij oplaadt, ontlaadt je de andere terwijl je ook nog eens extra brandstof verbrandt. Dan ga je inderdaad wel hard vooruit. De ene helft leeg? Schakelaar omgooien en hetzelfde nog een keer doen. De MGU-H en de MGU-K zullen de batterijen niet helemaal vol krijgen voor elk recht stuk, dus ook voor dit systeem geldt dat het niet altijd inzetbaar is. Extra verbranding vraagt natuurlijk ook weer om extra koeling, dus dat speelt hier ook mee.
Dan als laatste nog, de flexibele slangen en verborgen brandstofopslag. Lijkt me prima te realiseren, zeker als de FIA niet standaard een motorblok volledig demonteert en analyseert voordat deze wordt ingezet. Het heeft ook nog eens als voordeel dat je de extra brandstoftoevoer door je manipulatie van de fuel flow sensor kan opslaan. Dit kan je zelfs doen als je geen powermodus inzet op dat moment. Ook hier is dus weer een verklaring voor het afwisselend wel en niet gebruiken van de powermodus. Het debacle met het gewicht van de auto van Leclerc in Abu Dhabi spreekt boekdelen. Ik heb alleen niet meer paraat of hier in Austin ook een directive over is uitgegeven, want dan zou Leclerc's overgewicht geen argument meer zijn, maar een gevalletje 'What The Ferrari'.
Samenvattend, er zijn meerdere verklaringen voor het extra vermogen van de Ferrari, ze zijn allemaal hartstikke illegaal of tegen de strekking van de regels in en ze verklaren allemaal waarom de powermodus maar tijdelijk beschikbaar was. Gezien het feit dat ze een hele nieuwe ICE (ik vermoed door verboden brandstofopslag), ERS (verboden sensormanipulatie), turbo (veranderde air/fuel/intercoolervloeistof mix) en MGU-H (verboden sensormanipulatie) moeten ontwerpen, denk ik dat ze alle opties gebruikten. In de quali zullen ze het wel allemaal tegelijk volledig in hebben gezet, in de race zal het eerder een variabele afgezwakte combinatie zijn geweest.
Ik weet eigenlijk niet waarom ik zo'n boekwerk post, maar wellicht zijn mijn overpeinzingen interessant leesvoer als je je tijd net als ik aan het verdoen bent

.