Inginerii Mercedes-AMG par să fi atins soluţia genială a compresiei variabile pasive pe noul lor motor din F1, iar fizica ne confirmă că e posibil

Formula 1 trece prin cea mai mare schimbare de regulament tehnic în 2026 de mult timp încoace. Cerinţele impuse motoarelor şi sistemelor de propulsie hibridă s-au schimbat esenţial, iar această schimbare majoră a făcut posibilă intrarea unor jucători noi în acest sport, precum Audi, or, atunci când toţi sunt nevoiţi să-şi dezvolte de la zero motoarele, e cel mai oportun moment pentru noii veniţi, care ar putea avea şanse mult mai mari să se afirme. Marea dispută care persistă acum în Formula 1 e ingineria motorului celor de la Mercedes-AMG Petronas, despre care Audi, Honda şi Ferrari spun că ar aplica un truc al compresiei variabile pasive. Şeful echipei Mercedes-AMG, Toto Wolff, n-a negat că echipa sa ar fi găsit soluţii geniale la care nimeni nu s-ar fi gândit atât de profund, dar a refuzat să le nominalizeze sau detalieze. A ţinut doar să spună că ingineria noului motor e absolut conformă cu regulamentul şi toate celelalte dispute nici nu mai merită continuate.

Aşadar, ce înseamnă din punct de vedere tehnic compresia variabilă pasivă şi de ce cred celelalte echipe că ar putea să-i confere lui Mercedes-AMG un avantaj enorm şi nu tocmai onest, în viziunea lor? Fizica ne confirmă că totul e posibil, dar pentru a înţelege mai bine asta, trebuie să vedem câteva din principalele schimbări de regulament din 2026, ca să înţelegem de ce inginerii Mercedes şi-ar putea dori una ca asta.

Atât motoarele de până la anul 2025 inclusiv, cât şi cele din 2026, au o arhitectură V6 turbo, de 1,6 litri, cooptate cu componente de propulsie hibridă şi recuperare de energie. Puterea totală a sistemului rămâne aceeaşi de puţin peste 700 kW sau între 950 şi 980 CP, dar dacă până în 2025 contribuţia sistemului hibrid era în medie de 20%, atunci din 2026 această contribuţie va fi de 50%.

Asta înseamnă necesitatea unei recuperări de energie mult mai mari. Anterior existau două module de recuperare — MGU-K pentru recuperarea energiei cinetice şi MGU-H pentru recuperarea căldurii din sistemul de eşapament şi transformarea ei în electricitate. Unitatea MGU-K era una din cele mai complete componente din toată maşina, însă din 2026 ea a fost exclusă în totalitate, pentru a spori şansele echipelor mai mici. Unitatea MGU-K a devenit mai puternică, la 350 kW, şi tot ea va fi cea care va recupera mult mai multă energie la frânare. Dacă anterior un bolid recupera 2 megajouli de energie per tur (circa 0,56 kWh), acum recuperarea va ajunge la 9 megajouli pe tur (cca 2,5 kWh).

La motorul cu combustie apar două limitări stricte — debitul de combustibil e redus de la 100 kg/oră la 75 kg/h, iar rata de compresie, care era de 18,0:1 anterior, a fost redusă la 16,0:1 acum. Debitul de combustibil e o limitare mare, care îţi spune efectiv câtă energie sub formă de combustibil ai disponibilă şi depinde deja de ingineri cât de mult şi rapid din acel flux de energie va putea fi transformat în lucru mecanic al pistoanelor şi motorului.

O soluţie de a transforma aceeaşi cantitate de combustibil în mai mult lucru mecanic ar fi mărirea ratei de compresie, adică raportul dintre volumul maxim al cilindrului, când pistonul e cel mai extins, şi volumul minim al cilindrului, când pistonul e cel mai sus, aproape de bujie. Un raport de compresie mai mare poate permite operarea cu un amestec care să conţină mai puţin carburant în aceeaşi unitate de volum, asigurând forţă similară a momentului combustie prin creşterea presiunii amestecului. Iar presiunea amestecului e crescută printr-o rată de compresie mai mare.

Practic, asta e ceea ce se întâmplă şi la motoarele diesel, doar că acolo astfel are loc şi aprinderea propriu-zisă a combustibilului. Iar motoarele de Formula 1, la un raport de compresie de 18:1 sau chiar 16:1, sunt deja practic echivalente cu cele diesel. Există multe efecte adverse care apar de la compresia mărită şi multe riscuri, mai ales ca motoarele cu benzină, ce pot apărea în viaţa reală, de asta maşinile de serie urcă pe această scară foarte atent şi limitat, pentru că orice variaţie de condiţii, de calitate a combustibilului şi multe alte aspecte devin vulnerabilităţi care pot distruge un motor cu rată de compresie mare. E nevoie şi de precizie şi toleranţe mici, excelent menajate. Chinezii încearcă să facă asta cu motoarele lor de 1,5 litri care se tot laudă cu recorduri de randament în ultimul timp, dar adevărul e că acele motoare sunt foarte pretenţioase în viaţa reală, chinezii acceptându-le ca ceva complementar pe modele plug-in hibride, care oricum n-ar rula foarte mult. În Formula 1, însă, toleranţele şi precizia şi aşa sunt duse la absolut, iar calitatea combustibilul e controlată cu mare precizie întotdeauna. Prin urmare, aici inginerii au mers mult mai departe în a extrage beneficii, fără a se gândi la problemele din viaţa reală.

Ei bine, dar există regulamentul F1, care spune că noile motoare pot avea maxim 16,0:1 rată de compresie. Deci, pare o limitare care, în tandem cu limitarea debitului de carburant, nu-ţi lasă prea mare spaţiu de manevră de ieşi în avantaj. Iar aici a venit genialitatea inginerilor Mercedes.

Regulamentul F1 spune că rata de compresie e măsurată la temperatură ambientală, adică la motorul rece. E o regulă existentă demult şi explicaţia existentă de demult era că atunci când motoarele se încălzesc, pot exista anume dilatări de materiale şi reduceri de toleranţe, cu zone mai fierbinţi şi mai reci, care ar fi greu de măsura cu precizie, întrucât managementul termic diferă de la un motor la altul. Iar inginerii Mercedes par să fi folosit această carte de reguli în favoarea lor.

La temperatura ambientală, motorul lor chiar are o rată de compresie de 16,0:1, şi se conformează întru totul regulilor. Însă atunci când ajunge la temperatura de operare, compresia se măreşte, aparent, iar Mercedes ar obţine astfel un avantaj de a scoate mai mult lucru mecanic util din acelaşi volum de carburant. Cum se întâmplă asta?

Prin alegerea foarte atentă a materialelor şi aliajelor corecte, astfel încât pistonul să se dilate mai mult pe lungime decât pe alte dimensiuni. Mercedes nu a confirmat nimic din toate astea, dar nici nu le-a infirmat, iar informaţiile tehnice ies tot mai mult la suprafaţă mai ales în presa germană, precum cei de la Auto Motor şi Sport care spun că au vorbit cu sursele lor din interiorul echipei de ingineri, care le-ar fi confirmat aceste detalii neoficial.

Toată construcţia motorului Mercedes a fost gândit cu calcule profunde la materiale şi proprietăţile lor chimice şi fizice diferite. Acolo unde e nevoie de expansiune minimă la căldură, s-au ales materialele potrivite pentru asta. Dar la biela pistonului, spre exemplu, sursele presei germane spun că s-a folosit oţelul austenitic — un aliaj care conţine foarte puţin carbon, până la 0,15% şi foarte mult crom, tocmai până la 16%, având şi mult nichel.

Asta ar însemna o schimba majoră de la titanul folosit până în prezent pentru biele, oţelul austenitic fiind mai greu. Însă durabilitatea sa e comparabilă, prin urmare, cu o proiectare minuţioasă, el poate fi făcut să atingă cele 15.000 rpm maxime chiar şi cu noul material. Limitarea de debit de carburant va limita în practică timpul pe care motoarele îl vor petrece la aceste turaţi maxime, aşa că şi stresul mecanic asupra bielelor va fi mai mic în timpul unei curse complete, spre exemplu.

În schimb oţelul austenitic permite un comportament de dilatare foarte predictibil şi cu adevărat important. E suficient ca biela să se lungească cu 20 microni, adică 0,02 mm, pentru ca rata de compresie să se schimbe cu 0,15-0,2 unităţi la volumul cilindric al unui motor de Formula 1. Însă o alungire cu 20 de microni putea fi obţinută şi cu aliaje mai simple. Folosirea oţelul austenitic ar putea în teorie alungi biela chiar cu 0,1-0,22 mm. E logic să ne întrebăm aici — dacă biela se alungeşte, nu reduce ea volumul cilindric cu un volum egal şi în faza minimă, şi în faza maximă? Răspunsul e afirmativ, doar că acea reducere în cifră absolută, raportată la volumul total maxim e neglijabilă, în timp ce aceeaşi cifră absolută, raportată la volumul minim, atunci când totul e calculat în microni, devine esenţială. Şi atunci o alungire termică programată astfel, de 0,1 mm, la un motor de 1,6 litri de Formula 1, poate creşte raportul de compresie până spre 16,5:1, în loc de 16,0:1. Iar o alungire de 0,22 poate duce creşterea ratei de compresie la până la 17,0:1.

Asta ar însemna că atunci când motorul e rece, rata lui de compresie e de 16,0:1 şi el se conformează perfect regulilor. Dar atunci când se încălzeşte şi alunge să alerge pe circuit, rata lui de compresie poate ajunge la 16,5:0 sau chiar 17,0:1 şi atunci maşina scoate un lucru mecanic mai mare din acelaşi debit de carburant. Efectiv în acele momente maşina ar fi cu câţiva zeci de cai-putere mai puternică. Pe un circuit de Formula 1 asta poate însemna 0,3 secunde câştigate pe tur, spre exemplu, iar în decursul unei curse de 55 sau 65 de ture, asta poate însemna 16-20 secunde de avantaj, similar cu o intrare completă la pit stop. Iar asta poate face o diferenţă majoră.

Acum cei care acuză lipsa de onestitate, spun că una din regulile de bază în Formula 1 spune că maşinile trebuie să fie conforme regulamentului pe tot parcursul cursei. În acelaşi timp, regulamentul le măsoară rata de compresie la rece tocmai pentru că fizica spune clar că materialele se dilată la căldură. Prin urmare e discutabil faptul dacă există o încălcare sau nu. Pentru că ceea ce pare să fi făcut ingineri Mercedes e să fi găsit soluţia genială de a jongla cu dilatarea fizică a materialelor în avantajul lor, iar într-o disciplină de motorsport unde fiecare micron contează şi asta poate face o mare diferenţă. Şi aici amintim încă o dată, că Mercedes-AMG n-a confirmat existenţa acestui truc în mod oficial. Dar totodată Toto Wolff a spus clar că inginerii au fost inventivi şi în soluţii pe care le-au elaborat şi aplicat au muncit alături de jurişti, cu cartea de reguli în mână, ca să se asigure că nu încalcă buchea regulamentului.