Porsche 919 Hybrid mới được phát triển mạnh mẽ về mặt công nghệ. Hệ thống truyền động hiệu quả hơn, hệ thống khí động học phù hợp hơn với nhiều loại đường đua khác nhau, và thậm chí trọng lượng của từng bộ phận cũng được giảm hơn nữa. “Nguyên mẫu cho Le Mans với công suất trên 900 mã lực đã sẵn sàng cho cuộc đua bảo vệ danh hiệu,” dẫn lời ông Fritz Enzinger, Phó Chủ tịch hạng đua LMP1.
Đối với mẫu Porsche 919 năm 2016, cấu trúc khung gầm cũng như khái niệm hệ thống dẫn động hybrid với động cơ chạy xăng tua-bin tăng áp V4 2,0 lít và hai hệ thống thu hồi năng lượng khác nhau (năng lượng phanh từ trục trước và năng lượng xả) vẫn được giữ nguyên. Ngay từ khi khởi động mùa giải năm 2014, Porsche đã đưa khái niệm táo bạo này vào thực tiễn. Ngay từ mẫu xe đầu tiên đã cho thấy tiềm năng đặc biệt ấn tượng, nhất là về trọng lượng và đó là lý do tại sao chúng tôi đã chế tạo mẫu xe 2015. Đến năm 2016, khái niệm nói trên gần như đã hoàn thiện và Porsche bắt đầu được hưởng lợi từ tính bền vững của khái niệm này.
Quy định của WEC ủng hộ dòng xe hybrid
Quy định đối với hạng đua LMP1 yêu cầu các nhà sản xuất phải sử dụng hệ thống dẫn động hybrid và xác định một mối liên kết trực tiếp giữa hiệu suất và hiệu quả năng lượng. Điều này có nghĩa rằng một lượng lớn năng lượng từ các hệ thống thu hồi có thể được sử dụng, nhưng kèm theo đó là quy định giảm tương ứng lượng nhiên liệu được cho phép trên mỗi vòng đua. Lượng nhiên liệu tiêu hao trong mỗi vòng đua sẽ được thống kê.
WEC (Giải vô địch đường trường FIA World Endurance Championship) đặc biệt cho phép các kỹ sư được tự do sử dụng các khái niệm hệ thống truyền lực hybrid. Họ có thể lựa chọn giữa động cơ chạy dầu và chạy xăng, động cơ nạp khí tự nhiên hoặc động cơ tăng áp, các dung tích khác nhau và một hoặc hai hệ thống thu hồi năng lượng. Công thức này tập trung vào những ý tưởng đổi mới có ý nghĩa to lớn đối với dòng xe thể thao thương mại trong tương lai và cũng là lý do chính khiến Porsche quyết định quay trở lại với giải đua xe thể thao hàng đầu thế giới.
Động cơ tăng áp V4 phun nhiên liệu trực tiếp
Hiệu suất đốt trong và hệ thống hỗn hợp của động cơ chạy xăng tua-bin tăng áp V4 2,0 lít truyền động trục sau được nâng cấp nhờ sự hợp tác chặt chẽ của các kỹ sư đến từ bộ phận sản xuất tại Weissach. Đồng thời, động cơ hình chữ V với góc 90 độ cũng phải cắt giảm trọng lượng một chút. Vào mùa giải năm ngoái, công suất của động cơ đốt trong này đạt trên 500 mã lực. Nhưng đến năm 2016, quy định lại yêu cầu giảm năng lượng từ nhiên liệu sử dụng trên mỗi vòng đua và cắt giảm lưu lượng nhiên liệu của tất cả nguyên mẫu. Như vậy, quy định này cản trở việc chế tạo để các mẫu xe thuộc hạng LMP1 trở nên nhanh hơn, nhưng cũng đồng thời khiến các kỹ sư phải nỗ lực nhằm tạo ra công suất lớn hơn từ lượng nhiên liệu ngày càng ít đi. Với mẫu 919, kết quả là lượng nhiên liệu và công suất phải giảm khoảng tám phần trăm. Nói cách khác, chúng tôi phải bớt đi 10 MJ năng lượng từ lượng nhiên liệu trên mỗi vòng đua ở Le Mans. Tương ứng với đó là mất khoảng 4 giây cho mỗi vòng đua dài 13.629 km ở Le Mans. Do những hạn chế mới này mà động cơ đốt trong đã phải giảm công suất xuống dưới 500 mã lực.
Hai hệ thống thu hồi năng lượng
Động năng được sản sinh ở trục trước khi phanh xe được chuyển đổi thành năng lượng điện. Hệ thống thu hồi thứ hai được lắp đặt trong ống xả, nơi luồng khí xả truyền động cho một tua-bin thứ hai song song với bộ nạp tua-bin. Nó sử dụng năng lượng dư thừa từ áp suất khí xả thoát ra môi trường qua đường ống. Cốt lõi của công nghệ VTG được dùng ở đây đó là sự biến thiên có điều chỉnh của hệ thống tua-bin theo mức áp suất khí xả sẽ truyền động cho tua-bin, kể cả ở vòng quay và áp suất thấp. Tua-bin bổ sung được kết nối với một máy phát điện. Điện lượng được phát ở đây cùng với điện lượng sinh ra từ KERS ở trục trước sẽ được lưu trữ tạm thời trong các pin lithium-ion. Khi lái xe kích hoạt tính năng tăng tốc toàn phần, công suất bổ sung đạt trên 400 mã lực sẽ đẩy lái xe dính chặt vào lưng ghế. Lượng công suất này được động cơ điện dùng cho trục trước và tạm thời biến mẫu 919 thành một chiếc xe truyền động 4 bánh toàn phần với công suất hệ thống vào khoảng 900 mã lực. Đối với mỗi vòng đua, nhóm của chúng tôi lại xây dựng các chiến lược về thời điểm và giới hạn thu hồi và tận dụng lại năng lượng.
Pin lithium-ion để lưu trữ năng lượng
Quy định của WEC cho phép các kỹ sư có nhiều lựa chọn về phương tiện lưu trữ năng lượng: Ban đầu, giải đấu sử dụng bánh đà và ultracap (siêu tụ điện hóa). Đến năm 2016, tất cả đều nối bước Porsche khi sử dụng pin lithium-ion. Một quyết định khác cũng có ý nghĩa quan trọng và căn bản đối với với chiếc 919 Hybrid, đó là công nghệ cao áp lên tới 800V đang áp dụng cho mẫu xe concept – Mission E.
Phân hạng năng lượng ở giải WEC
Quy định của giải phân biệt giữa bốn mức năng lượng có thể sử dụng, từ hai đến tám megajoule (MJ). Các mức này được tính dựa trên vòng đua dài 13.629 km ở Le Mans và được điều chỉnh cho tám vòng đua còn lại. Với động cơ đốt trong có mức hiệu suất cao cùng các hệ thống thu hồi và lưu trữ năng lượng, Porsche đã trở thành nhà sản xuất đầu tiên và duy nhất lựa chọn hạng 8 MJ trong năm 2015. Ở phân hạng có mức thu hồi năng lượng cao nhất này, FIA sẽ bố trí một thiết bị lưu lượng kế để giới hạn lượng nhiên liệu được cho phép trên mỗi vòng đua ở mức 4,32 lít. Các kỹ sư cũng phải cân nhắc một thực tế rằng các hệ thống thu hồi và lưu trữ năng lượng càng mạnh thì sẽ càng lớn và nặng.
Các công thức năng lượng/nhiên liệu sử dụng cho một vòng đua ở Le Mans* (13.629 km):
2 MJ năng lượng được thu hồi = 4,70 lít xăng = 3,70 lít diesel
4 MJ năng lượng được thu hồi = 4,54 lít xăng = 3,58 lít diesel
6 MJ năng lượng được thu hồi = 4,38 lít xăng = 3,47 lít diesel
8 MJ năng lượng được thu hồi = 4,31 lít xăng = 3,33 lít diesel
*áp dụng từ 01.01.2016 và bao gồm giải đua Le Mans 2016
Khung gầm với hệ số biên an toàn cao
Giống như Công Thức 1, Porsche 919 Hybrid có thiết kế thân xe liền khối kiểu sandwich làm bằng sợi carbon được sản xuất trọn bộ. Thân xe liền khối, động cơ đốt trong và bộ truyền lực được lắp ráp trọn bộ để đảm bảo độ chắc chắn tối ưu. Trong khi động cơ V4 đảm nhận chức năng chịu tải trong khung xe, hộp số xe đua 7 cấp khép kín vận hành thủy lực, làm bằng nhôm được gắn trong một cấu trúc carbon. Sang năm 2016, hộp số và giá đỡ hộp số vẫn tương đồng nhau về mặt kết cấu. Trọng tâm phát triển hộp số lúc này hướng vào việc giảm trọng lượng.
Phát triển trục trước mới, lốp xe mạnh mẽ
Để mang đến cảm giác lái năng động, sự thăng bằng, lực kéo, độ bám đường và các tùy chọn thiết lập tốt hơn nữa, Porsche 919 Hybrid phiên bản 2016 đã được trang bị trục trước mới và trục sau được tối ưu. Sau giai đoạn tập trung thử nghiệm vào Tháng 2, dự kiến hiệu năng sẽ được tăng cường nhờ được trang bị lốp xe Michelin.
Hệ thống khí động học hiệu quả cho mọi đường đua
Lần đầu tiên trong năm 2016, Porsche đã áp dụng một cách tiếp cận ba cấu hình để cải thiện hệ thống khí động lực. Cho đến nay, Porsche đã chấp nhận thỏa hiệp ở vòng đua khai mạc mùa giải vô địch thế giới World Championship và thiết lập mẫu 919 có lực hướng xuống thấp hơn mức lý tưởng cho vòng đua Silverstone. Sự thỏa hiệp này là để tập trung cho điểm nhấn của mùa giải, vòng đua tại Le Mans. Đường đua ở Pháp với nhiều đoạn thẳng và dài, yêu cầu lực kéo phải rất thấp, đồng nghĩa với việc lực hướng xuống phải được giới hạn ở mức tuyệt đối cần thiết. Vào năm 2016, mẫu xe 919 sẽ khởi đầu mùa giải bằng gói cấu hình cho lực hướng xuống cao. Đến vòng đua Le Mans, hãng sẽ ứng phó bằng một cấu hình có lực hướng xuống cực thấp và sẽ áp dụng một gói cấu hình có lực hướng xuống cao khác cho sáu vòng đua còn lại của giải WEC. Quy định nghiêm cấm áp dụng nhiều hơn ba cấu hình khí động lực mỗi năm.
Video 2016 Porsche 919 Hybrid limited edition
Các thay đổi trong hệ thống khí động học được tăng cường hơn nữa bằng sự cải thiện trong hiệu suất cũng như khả năng lái xe ổn định hơn trong các tình huống lái khác nhau. Những ảnh hưởng do gió tạt hông, thay đổi thăng bằng khi vào cua, cũng như góc chệch hướng và góc lăn gây ra cũng được giảm.
