專為利曼24小時(shí)耐力賽打造的保時(shí)捷919 Hybrid??迎戰(zhàn)利曼馬拉松賽的超強(qiáng)動(dòng)力跑車
斯圖嘉特·保時(shí)捷在銀石賽道 (Silverstone) 舉行的世界耐力錦標(biāo)賽 (WEC) 賽季甫一開始便已光榮登上頒獎(jiǎng)臺(tái),并在斯帕賽道 (Spa-Francorchamps) 上取得竿位,充分展現(xiàn)其重返這項(xiàng)頂尖賽事的決心。對(duì)于新成軍不久的保時(shí)捷車隊(duì)來說,這是一個(gè)成功的開始;回顧保時(shí)捷 919 Hybrid 勇于創(chuàng)新的歷程,這是個(gè)超乎預(yù)期的成果。它宣告 WEC 和利曼賽的新紀(jì)元已經(jīng)來臨。這部賽車是未來量產(chǎn)車型的技術(shù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)室。在 WEC 的起跑區(qū)里沒有其他任何一部原型車像全新保時(shí)捷 919 Hybrid 一樣擁有如此高效率且精密複雜的混合動(dòng)力系統(tǒng)。??
重返 WEC 最高級(jí)距比賽的保時(shí)捷面臨著巨大的挑戰(zhàn)。首先,全新 919 Hybrid 是保時(shí)捷迄今所打造的最複雜賽車。其次,不同于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,保時(shí)捷在過去幾年并沒有可供參考的經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù)。第三,保時(shí)捷在新成立的LMP1 車隊(duì)里使用其自身工程師所開發(fā)的原型車– 相較于向其他公司購買現(xiàn)成零組件,這顯然是一條更困難的道路,但就長(zhǎng)期而言卻更具前瞻性。在這方面,LMP1 技術(shù)總監(jiān) Alexander Hitzinger 和他的團(tuán)隊(duì)所秉持的是保時(shí)捷一貫的理念:尋找對(duì)未來量產(chǎn)車客戶有利的方案。
??尋找最理想的能量轉(zhuǎn)換效率– 也就是在能量的供應(yīng)與消耗之間取得最佳比例– 對(duì)保時(shí)捷 919 Hybrid 的每一方面、這部利曼賽車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)以及個(gè)別的重量最佳化零組件都產(chǎn)生了重大的影響。其中最具特色的兩項(xiàng)功能配備莫過于高度先進(jìn)的動(dòng)力回收系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 WEC 在 2014 年賽季的突破性技術(shù)規(guī)則為保時(shí)捷的專業(yè)技師提供很大的發(fā)揮空間。對(duì)汽車性能的最主要限制條件是每圈可使用的燃油量。這項(xiàng)規(guī)定使能源效率成為一項(xiàng)核心要素。同時(shí),混合動(dòng)力系統(tǒng)也是參加 LMP1-H 級(jí)距的廠隊(duì)賽車的先決條件。規(guī)則制訂方讓賽車的設(shè)計(jì)者自由決定存儲(chǔ)回收動(dòng)力的裝置類型和方法,以及引擎設(shè)計(jì)和排氣量的選擇。??
919 所產(chǎn)生的充沛能量可在 24 小時(shí)內(nèi)行駛超過 4500 公里 ?
在利曼比賽中,每位車手每一圈可使用的總電量是有限的。該規(guī)則訂出從2 至 8 兆焦耳 (MJ) 的 4 種能量等級(jí)。保時(shí)捷為 919 Hybrid 報(bào)名參加的是 6 兆焦耳的級(jí)距賽,這意味著這部 LMP1 原型車在「24 小時(shí)賽道」上的每一圈即 13.629 公里僅可使用 1.67 千瓦小時(shí) (kWh) 的能量,因?yàn)?3.6 兆焦耳相當(dāng)于 1 千瓦小時(shí) (kWh) 。但是,這實(shí)質(zhì)上代表什幺意義呢???
在 2013 年,這部利曼賽冠軍車總共跑了 348 圈。若以相同距離計(jì)算,全新 919 Hybrid 可產(chǎn)生和使用 581.2 千瓦小時(shí) (kWh) 的電量– 此電力輸出可讓一顆 60 瓦燈泡持續(xù)發(fā)亮長(zhǎng)達(dá) 9687 小時(shí)。換句話說:保時(shí)捷 LMP1 原型車在利曼比賽中回收的動(dòng)力可讓你駕駛目前小型車市場(chǎng)上節(jié)能效率最高的電動(dòng)車– 全新福斯 e-Golf – 完成 4576 公里的路程,這將可讓您從美國(guó)東岸橫越到西岸、從紐約到洛杉磯。??
熱力學(xué)能量回收系統(tǒng)一戰(zhàn)成名 ?
Alexander Hitzinger 解釋說:「回收前輪軸的剎車作動(dòng)能量可發(fā)揮極大的潛能。當(dāng)你剎車時(shí),輪軸上的負(fù)載會(huì)被動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換到前輪,所以設(shè)計(jì)一個(gè)可充分利用此能量的系統(tǒng)是一項(xiàng)合乎邏輯的作法。為了支持這項(xiàng)解決方案,我們捨棄了后輪軸上的 KERS 系統(tǒng)。如果你一開始採(cǎi)用的是自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī),KERS 便是你的唯一選擇。但是,使用渦輪增壓給了我們另外一個(gè)選擇,這就是為什幺我們選擇利用從渦輪增壓器排出的廢氣所回收的能量。」??
這部全新利曼原型車上所搭載的複雜混合動(dòng)力系統(tǒng)及其利用廢氣熱能的革命性回收系統(tǒng),在 WEC 比賽中是前所未見的。這個(gè)原則基本上採(cǎi)用一個(gè)額外的渦輪發(fā)電機(jī),而不是所謂的廢氣閥門。在正常運(yùn)作下,這個(gè)閥門的作用是讓驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)所不需要的多余廢氣能量釋放到空氣中。保時(shí)捷則利用這些過剩的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)第二個(gè)渦輪,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。這項(xiàng)新技術(shù)可回收其它系統(tǒng)中所流失的能量。使用廢氣能量的作法,讓保時(shí)捷 919 Hybrid 成為賽道上唯一在剎車時(shí)、還有加速時(shí)都能回收能量的賽車。這兩個(gè)系統(tǒng)可將動(dòng)能和熱能轉(zhuǎn)化成能電能并貯存回一顆水冷式鋰離子電池中。??
同樣的駕駛性能,減少 30%
的油耗?在存儲(chǔ)電能的作法上,保時(shí)捷同樣擁有其獨(dú)到的方法。在相同的前提下,保時(shí)捷捨棄了效率較低的現(xiàn)成系統(tǒng)而決定開發(fā)前瞻性的技術(shù),那就是水冷式鋰離子電池。 Hitzinger 強(qiáng)調(diào):「這是與保時(shí)捷工程部門一起合作開發(fā)的成果,因此這項(xiàng)專有技術(shù)將可造福我們未來的混合動(dòng)力車型。」Hitzinger 也考慮過飛輪儲(chǔ)能裝置和超級(jí)電容器,即所謂的雙電層電容器,但發(fā)現(xiàn)鋰離子電池是最好的折衷辦法。他補(bǔ)充說:「但前提是必須採(cǎi)用正確的電池技術(shù),以提供極高的功率密度和相對(duì)更高的存儲(chǔ)容量。」在此方面,保時(shí)捷對(duì)其合作伙伴 A123 Systems 公司的電池極具信心。
LMP1 的設(shè)計(jì)者在燃油引擎上所採(cǎi)取的方法也同樣與眾不同。全新開發(fā)的 V4 渦輪增壓器搭載 2 升引擎排氣量和燃油直噴技術(shù),這個(gè)突破保時(shí)捷一貫作法的引擎系統(tǒng)是縮減排氣量的先驅(qū)典範(fàn)。四汽門引擎代表著輕量化、緊湊尺寸、結(jié)構(gòu)剛性與高功率輸出的理想組合。由于保時(shí)捷從一開始便讓 919 Hybrid 參加 6 兆焦耳級(jí)距的比賽,該級(jí)距的規(guī)則允許採(cǎi)用超過 500 匹馬力的汽油引擎,但每圈只能消 耗4.78 升的燃油。回收系統(tǒng)的功能越強(qiáng)大,燃燒的油料就越少。儘管駕駛性能相同,可使用的能量卻比去年降低 30%。
??利曼:以終極的技術(shù)方案因應(yīng)特殊的挑戰(zhàn) ?
今年的 FIA WEC (世界耐力錦標(biāo)賽) 賽程表包含 8 場(chǎng)比賽。繼英國(guó)銀石賽道展開的 6 小時(shí)耐力賽和斯帕?弗朗科爾尚賽道的「阿登斯云霄飛車之戰(zhàn)」之后,第 3 場(chǎng)世界錦標(biāo)賽分外引人矚目:傳奇的利曼 24 小時(shí)耐力賽是本賽季的焦點(diǎn),也是一項(xiàng)絕無僅有的挑戰(zhàn)。全長(zhǎng) 13.629 公里的「24 小時(shí)賽道」上足足有 9 公里是在封閉的鄉(xiāng)村道路上進(jìn)行,這些道路平常開放給通勤者和載重貨車使用,因此在路面上留下許多坑洞。利曼賽的另一項(xiàng)特色是筆直的長(zhǎng)線道路。 LMP1 廠隊(duì)賽車在每一圈中有多次可達(dá)到超過時(shí)速 320 公里的速度,還有 2 處必須減速至城市交通的車速慢速過彎– 從白天到夜晚– 引擎在每一圈中大約有 70% 的時(shí)間都處于油門全開的狀態(tài)。??
急速剎車和延長(zhǎng)強(qiáng)力加速:為了應(yīng)付這些特定的狀況需求,保時(shí)捷特別為暫時(shí)性四輪驅(qū)動(dòng)的 919 Hybrid 開發(fā)出動(dòng)能和熱能回收系統(tǒng)。精密平衡的空氣動(dòng)力學(xué)也扮演著決定性的角色,讓 919 Hybrid 得以在利曼比賽中脫穎而出。由此產(chǎn)生的下壓力值可確保在高速過彎時(shí)發(fā)揮驚人的速度,例如「保時(shí)捷曲線」。相反的,空氣阻力值則降至最低,使 919 Hybrid 能在長(zhǎng)直跑道達(dá)到最高速度。??在法國(guó)薩爾特站的賽車嘉年華之后,WEC 將進(jìn)入 3 個(gè)月的夏季休賽期,然后將離開歐洲到其他國(guó)家完成本賽季的剩余賽程。賽程表上還有 5 場(chǎng) 6 小時(shí)耐力賽:美國(guó) (奧斯汀,9 月 20 日)、日本 (富士,10 月 12 日)、中國(guó)(上海,11 月 2 日)、巴林(薩基爾,11 月 15 日) 和巴西(圣保羅,11 月 30 日) 。
▲保時(shí)捷919 Hybrid系統(tǒng)。直噴和渦輪增壓V4的汽油引擎集成在機(jī)箱作為一款中置發(fā)動(dòng)機(jī)。電池在車輛的中央供給電動(dòng)機(jī)在用能量前軸。
▲單電動(dòng)機(jī)通過根據(jù)需要在不同銷售其電源的兩個(gè)前輪。用于電池的高度先進(jìn)的能量管理單元位于靠近車輛的中心。
▲保時(shí)捷919 Hybrid是極端輕量化設(shè)計(jì)的例子。底盤和所有關(guān)鍵的身體部位是由碳纖維製成。
▲性能和效率:保時(shí)捷919 Hybrid V型汽油引擎採(cǎi)用缸內(nèi)直噴渦輪增壓技術(shù),以及廢氣能量回收系統(tǒng)。
▲空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和冷卻空氣的需求進(jìn)行了風(fēng)洞的試驗(yàn)。
▲亞歷山大Hitzinger - 技術(shù)總監(jiān)LPM1。
▲保時(shí)捷919 Hybrid,保時(shí)捷團(tuán)隊(duì):羅曼杜馬,尼爾- 賈尼,馬克·利布。
▲919 Hybrid 進(jìn)站。
▲保時(shí)捷919混合動(dòng)力,保時(shí)捷團(tuán)隊(duì):蒂莫·伯恩哈德,布蘭頓哈特利,馬克·韋伯。
▲919 Hybrid。
▲保時(shí)捷團(tuán)隊(duì): Alexander Hitzinger (l), Mark Webber。