Długodystansowe Mistrzostwa Świata FIA (WEC), LMP1 - nowe Porsche 919 Hybrid

Porsche 919 Hybrid

Firma Porsche zaprezentowała swój wyścigowy prototyp na sezon 2016. Jego technologia przeszła intensywny rozwój – układ napędowy jest jeszcze wydajniejszy niż dotąd, waga pojedynczych elementów została dodatkowo ograniczona, a aerodynamikę w jeszcze większym stopniu dostosowano do wymagań różnych torów. „Ponad 900-konny prototyp Le Mans jest gotowy do obrony tytułu” - powiedział Fritz Enzinger, wiceprezes LMP1.

Najważniejsze cechy nowego 919 Hybrid w skrócie

Po raz pierwszy Porsche w pełni wykorzystuje możliwości, jakie dają regulacje WEC, i z myślą o jak najlepszym dostosowaniu samochodu do warunków panujących na poszczególnych torach wprowadza trzy różne pakiety aerodynamiczne – na tyle zezwalają przepisy. Waga 4-cylindrowego silnika turbo, jak również jego zużycie paliwa, zostały w dalszym stopniu ograniczone. Dwa systemy odzyskiwania energii napędu hybrydowego legitymują się większą efektywnością. Podzespoły napędu elektrycznego są teraz jeszcze mocniejsze i wydajniejsze. Odnosi się to do zoptymalizowanego silnika elektrycznego przy przedniej osi, elektroniki siłowej oraz nowej generacji ogniw w akumulatorze litowo-jonowym własnej konstrukcji. Nowa przednia oś zapewnia większe możliwości konfiguracji, a intensywny rozwój ogumienia we współpracy z firmą Michelin pozwolił opracować udoskonalony, kompletny zestaw opon dla 919 Hybrid.

Porsche 919 Hybrid na sezon 2016 w szczegółach

Bazowa konstrukcja podwozia pozostała niezmieniona, podobnie jak koncepcja napędu hybrydowego z benzynowym, turbodoładowanym silnikiem V4 o pojemności 2 litrów i dwoma różnymi systemami odzyskiwania energii (podczas hamowania, z przedniej osi, oraz pochodzącej ze spalin). Porsche polega na tej odważnej, udanej koncepcji już od pierwszego startu w mistrzostwach WEC w sezonie 2014. Pierwsza odsłona 919 Hybrid pokazała jednak wyjątkowy potencjał, zwłaszcza w dziedzinie masy własnej, i z tego względu rok później producent zbudował kolejną generację prototypu. W sezonie 2016 nie było potrzeby przeprowadzania znaczących zmian – Porsche korzysta teraz ze stabilności swojej koncepcji.

Przepisy WEC stawiają na hybrydy

Regulacje dla kategorii LMP1 wymagają od producentów wykorzystania hybrydowych układów napędowych i bezpośrednio łączą osiągi z efektywnością energetyczną. Oznacza to, że dużą część energii pochodzących z systemów odzyskiwania można wykorzystać ponownie, ale wiąże się to z proporcjonalnym ograniczeniem dozwolonej ilości paliwa przypadającej na jedno okrążenie. Na każdym z nich oblicza się zużycie paliwa poszczególnych prototypów.

Zasady WEC dają inżynierom dużą dozę swobody w dziedzinie wyboru koncepcji napędu hybrydowego. Zespoły mogą korzystać z jednostek benzynowych lub wysokoprężnych, wolnossących lub turbodoładowanych, o różnych pojemnościach, z jednym lub dwoma systemami odzyskiwania energii. Formuła ta pozwala skoncentrować się na opracowywaniu innowacji, które mają istotne znaczenie dla przyszłych generacji seryjnych aut sportowych – i właśnie dlatego Porsche zdecydowało się na powrót do topowej kategorii wyścigów samochodowych, jaką są mistrzostwa WEC.

Silnik V4 turbo z bezpośrednim wtryskiem benzyny:

Wydajność procesu spalania i przygotowanie mieszanki w 2-litrowym, benzynowym silniku V4 turbo, który napędza koła tylnej osi, zostały w dalszym stopniu ulepszone w ścisłej współpracy z inżynierami z działu rozwoju w Weissach. Przy okazji widlasta jednostka o kącie rozwarcia cylindrów równym 90 st. straciła nieco na wadze. W ubiegłym sezonie moc silnika spalinowego znacznie przekraczała 500 KM, tegoroczne regulacje przewidują jednak mniejszą ilość energii ze spalania paliwa na każde okrążenie i ograniczenie maksymalnego przepływu paliwa – chronią przed tym, by prototypy LMP1 były coraz szybsze, a jednocześnie wymuszają na inżynierach generowanie wyższej mocy z mniejszej dawki paliwa. W przypadku 919 Hybrid oznacza to około 8% mniejszą ilość benzyny i moc silnika. Innymi słowy, na każde okrążenie 24-godzinnego wyścigu Le Mans przypada o 10 MJ mniej energii pochodzącej ze spalania paliwa, a co za tym idzie, czas przejechania liczącego 13,629 km toru wydłuża się o około 4 s. Z uwagi na nowe przepisy moc silnika spalinowego spadła poniżej 500 KM.

Dwa systemy rekuperacji energii

Energia kinetyczna wytwarzana na przedniej osi podczas hamowania jest zamieniana w energię elektryczną. Drugi system rekuperacji znajduje się w układzie wydechowym, gdzie strumień spalin napędza drugą turbinę zamontowaną równolegle do turbosprężarki. Wykorzystuje on nadmiar energii pochodzącej z ciśnienia spalin, która to w przeciwnym razie byłaby bezpowrotnie tracona. Zastosowano tu technologię VTG, czyli zmienną geometrię łopatek turbiny zależnie od ciśnienia spalin – pozwala ona napędzać turbiny już od niskich obrotów silnika i przy niskim ciśnieniu. Dodatkową turbinę połączono z generatorem. Wytwarzana energia elektryczna – wraz z tą generowaną przez KERS na przedniej osi – jest tymczasowo przechowywana w akumulatorach litowo-jonowych. Gdy kierowca potrzebuje pełnego przyspieszenia, uwalniana jest dodatkowa moc ponad 400 KM. Generuje ją silnik elektryczny napędzający koła przedniej osi, tymczasowo zamieniając 919 Hybrid w pojazd z napędem na cztery koła. Dla każdego toru zespół opracowuje strategię przewidującą, kiedy i w jakim stopniu energia ma być rekuperowana i wykorzystana.

Akumulatory litowo-jonowe do przechowywania energii

Przepisy WEC dają także inżynierom wiele możliwości, jeśli chodzi o nośniki energii. Początkowo rywale używali kół zamachowych i elektrochemicznych superkondesatorów. W sezonie 2016 przestawiają się na stosowane przez Porsche akumulatory litowo-jonowe. Inną fundamentalną decyzją w odniesieniu do 919 Hybrid było zastosowanie wysokiego napięcia o wartości 800 V – technologii, którą projektanci aut seryjnych wprowadzają w prototypie Mission E.

Klasy energii w WEC

Przepisy wyróżniają cztery poziomy dodatkowej energii elektrycznej do dyspozycji, od 2 do 8 MJ. Obliczenia bazują na liczącym 13,629 km długości okrążeniu Le Mans i są dostosowane do przebiegu ośmiu innych torów. Wysoki poziom efektywności silnika spalinowego, systemów odzyskiwania energii i jej przechowywania sprawił, że w ubiegłym roku firma Porsche – jako pierwszy i jedyny producent – wybrała klasę 8 MJ. W najwyższej kategorii rekuperacji przepływomierz FIA ograniczy ilość paliwa dozwolonego na jedno okrążenie do 4,31 l. Inżynierowie muszą również uwzględnić fakt, że im wydajniejsze są systemy odzyskiwania i magazynowania energii, tym mogą być większe i cięższe.

Sprawdzone podwozie z wysokim marginesem bezpieczeństwa

Tak jak w bolidach Formuły 1, wykonany z włókien węglowych monokok Porsche 919 Hybrid ma konstrukcję kanapkową i jest wytwarzany jako pojedynczy element. Monokok, silnik spalinowy i przekładnia tworzące jeden zespół zapewniają optymalną sztywność. Podczas gdy silnik V4 spełnia w podwoziu funkcję nośną, 7-stopniową, hydraulicznie sterowaną przekładnię wyścigową wykonaną z aluminium zamontowano w karbonowej strukturze. Na sezon 2016 skrzynia wraz z mocowaniem pozostaną strukturalnie identyczne. W ramach rozwoju przekładni skupiono się na redukcji jej wagi.

Nowa przednia oś, intensywny rozwój opon:

Dla uzyskania lepszej dynamiki jazdy, balansu, przyczepności i dodatkowych opcji konfiguracji Porsche 919 Hybrid na sezon 2016 otrzymało nową oś przednią i zoptymalizowaną oś tylną. Po przeprowadzonych w lutym br. szeroko zakrojonych testach spodziewany jest wzrost osiągów po stronie opon Michelin.

Wydajna aerodynamika na każdym torze:

W tym roku Porsche po raz pierwszy będzie wykorzystywać trzy różne pakiety aerodynamiczne. Dotychczas, w ramach kompromisu, w otwierającym sezon wyścigu na torze Silverstone 919 Hybrid startowało w konfiguracji o mniejszym docisku, niedopasowanej do tamtejszych warunków. Kompromis ten podjęto dla dobra największej atrakcji sezonu – wyścigu w Le Mans. Francuski tor, z długimi prostymi, wymaga minimalnego docisku. Nowy sezon 919 Hybrid zacznie z pakietem generującym dużą siłę docisku. Później, w Le Mans, wystartuje w konfiguracji o ekstremalnie małym docisku, a w kolejnych 6 wyścigach WEC otrzyma kolejny pakiet o wysokim docisku. Przepisy zabraniają wykorzystywania więcej niż trzech konfiguracji aerodynamiki na sezon.

Zmiany w aerodynamice wynikały z dalszego zwiększenia wydajności i mają na celu uzyskanie stabilniejszego prowadzenia w różnych sytuacjach. Wpływ bocznego wiatru, wahań balansu w zakrętach czy przechyłów został dodatkowo ograniczony.

 

 

Źródło: Informacja prasowa

Ilustracja: Informacja prasowa

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem