Hoe Ferrari het belangrijkste probleem van de F1-motor verhielp

Ferrari trad in het Formule 1-seizoen 2022 aan met een flink aangepaste krachtbron, mede doordat dit de laatste kans was tot en met 2025 om de prestaties van de motor te verbeteren. Op de power unit viel met name in de eerste fase van het seizoen wel wat aan te merken, want Charles Leclerc en Carlos Sainz werden meer dan eens getroffen door motorisch malheur. Problemen bleven in de laatste fase van het seizoen uit, maar tegelijkertijd leverde Ferrari in die fase van het seizoen wel wat meer terrein in. Dat is te wijten aan twee factoren: allereerst de opbouw van de krachtbron en in het bijzonder de grootte van de turbo. Die is kleiner dan die van de andere motorfabrikanten én bovendien niet ideaal voor races op hoogte, zoals Mexico en in mindere mate Brazilië.

De andere factor die een rol speelt, is het feit dat eerdere betrouwbaarheidsproblemen ervoor zorgde dat de power unit ietwat dichtgeschroefd moest worden om te voorkomen dat er meer uitvalbeurten zouden volgen. Dat bevestigde teambaas Mattia Binotto na afloop van de laatste race in Abu Dhabi. Totdat het exacte probleem verholpen was, konden de Ferrari-motoren dus niet op volle toeren draaien. "We moesten het vermogen iets verlagen. Ja, dat moesten we doen", concludeerde Binotto in een heel korte verklaring.

Bougie gaf inmiddels opgeloste problemen

Sindsdien is echter duidelijk geworden dat Ferrari in Abu Dhabi weer met een agressievere motorstand kon rijden, nadat het team naar verluidt de oplossing heeft gevonden voor de eerdere betrouwbaarheidsproblemen. Bronnen melden dat de bougie in de voorverbrandingskamer het zwakke element in de motor was. Dit was de laatste evolutie van het TJI-verbrandingssysteem (Turbulent Jet Ignition) dat Mahle in 2016 aan Ferrari ter beschikking had gesteld en waardoor de Scuderia het gat naar Mercedes kon dichten. In de zes daaropvolgende jaren werden enorme stappen gezet met de ontwikkeling van een systeem dat geoptimaliseerd is voor de nieuwste generatie power units, die tot het einde van het seizoen 2025 gehomologeerd zijn.

Tekst gaat verder onder de foto.

Ferrari's motorbaas Enrico Gualtieri overlegt met Carlos Sainz.

Foto: Ferrari

Het TJI-systeem omvat de bougie en de brandstofinjector. Beide zijn ondergebracht in een put in de cilinderkop. Beide elementen werken samen om het vermogen te maximaliseren. Slechts twee tot drie procent van de brandstof wordt in de voorverbrandingskamer gespoten, de rest verspreidt zich over het zuigeroppervlak. Het mengsel in de "dop" is bijzonder rijk, terwijl het verbrandingsmiddel in de kamer magerder is met meer lucht dan brandstof. De ontsteking van de bougie reageert met het zeer rijke mengsel in de voorkamer en veroorzaakt het ontstaan van plasmastralen door open gaten in de kap. Met dank aan een zeer hoge druk wordt het magere mengsel op verschillende plaatsen in de kamer zelf ontstoken met een vlamverspreiding, die zich over het hele volume van de cilinder uitstrekt.

Het systeem maakt het verkorten van de verbrandingstijd mogelijk en dat levert twee voordelen op. Allereerst betekent het magere mengsel in de kamer dat de schadelijke effecten van detonaties worden beperkt, wat betekent dat je de compressieverhouding kunt verhogen voor verbeterde prestaties. Daarnaast wordt voor dezelfde hoeveelheid ingespoten brandstof een grotere thermische efficiëntie verkregen - belangrijk omdat teams beperkt zijn in de hoeveelheid brandstof die ze per race mogen gebruiken - wat ook neerkomt op meer vermogen.

Nieuwe materialen moeten herhaling voorkomen

Ferrari pushte de ontwikkeling om de maximale druk van het injectiesysteem te benutten, die 500 bar bereikt zoals de reglementen toestaan. Ook streefde men naar vijf ontladingen voor elke motorcyclus. Het extreme concept leidde echter tot een verhoogde interne temperatuur, waardoor de bougie uiteindelijk brak. De engineers moesten hun mapping zodanig aanpassen dat de bougie niet over de limiet ging, terwijl een externe leverancier aan nieuwe materialen werkte om te garanderen dat het component de maximale motorstand aan kan. De prestaties van Ferrari in Abu Dhabi suggereren in ieder geval dat het probleem met de bougie is opgelost, wat een grote boost kan betekenen in de aanloop naar 2023. Een herhaling van de betrouwbaarheidsproblemen zou dan funest zijn.