Audi R18 e-tron quattro: z napędem na cztery koła w Le Mans

Już za niecały miesiąc, kolejny prestiżowy sukces będzie w zasięgu Audi. 16 i 17 czerwca, po raz pierwszy pojazd hybrydowy stanie do walki o zwycięstwo w 24-godzinnym wyścigu w Le Mans.

Napęd elektryczny oraz napęd na cztery koła quattro – to, co na pierwszy rzut oka wydaje się dwoma różnymi światami, zostało przez Audi doprowadzone do technologicznej syntezy.

„Niedługo po rozpoczęciu projektu TDI, gdy można już było przewidzieć, że przepisy dadzą taką możliwość, zaczęliśmy się zastanawiać nad hybrydyzacją prototypu sportowego Le Mans”, wyjaśnia dr Wolfgang Ullrich, dyrektor Audi Motorsport. „Po przeglądzie naszych koncepcji, zobaczyliśmy szansę ponownego wprowadzenia napędu na cztery koła quattro, w nowym wariancie technologicznym, do sportu motorowego. Niestety od 1998 roku był on zabroniony na torze.”

Od 1981 do 1997 roku, modele Audi w wersji quattro zdobyły cztery tytuły mistrza świata w rajdach klasy WRC, trzy zwycięstwa w Pikes Peak, jedno mistrzostwo w TRANS-AM, dwa tytuły DTM, jedenaście krajowych mistrzostw Super Tourenwagen Cup oraz jeden światowy Tourenwagen Cup. Po raz pierwszy od zakazu z 1998 roku, auta z napędem na cztery koła mogą ponownie startować w zawodach klasyfikacji FIA.

Chociaż słowo „powrót” brzmi prosto, jest to jedno z największych dotychczasowych zadań Audi Sport. Instalacja dodatkowego napędu na przednie koła oraz dodanie systemu hybrydowego jest w aucie sportowym szczególnie trudne ze względu na ograniczoną przestrzeń. Przy szerokości dwóch metrów i długości 4,65 metra, pojazd dysponuje wprawdzie dużymi rozmiarami zewnętrznymi, jednak jest to konstrukcja monocoque, którą zwykle w sporcie motorowym optymalizuje się biorąc pod uwagę zupełnie inne aspekty niż montaż dodatkowego napędu lub systemu hybrydowego.

Tym wyżej należy ocenić pracę zespołu inżynierów Audi, którzy stworzyli hybrydowy napęd przedni. Na przykład dlatego, że cała jednostka napędowa została zainstalowana wewnątrz konstrukcji z włókna węglowego i dzięki temu jest optymalnie chroniona. Albo dlatego, że kadłub monocoque ma teraz większą długość z przodu niż w poprzednim modelu. Skraca się przez to przednia strefa zgniotu, a mimo to pomyślnie przechodzi wszelkie testy wypadkowe. Albo ze względu na ekstremalną bliskość do kierowcy, przez co konieczne są dodatkowe środki bezpieczeństwa. Albo ze względu na wagę, ponieważ w tym sporcie liczy się każdy gram. Albo ze względu na moc. Jeszcze nigdy taki mały i lekki system nie odzyskiwał tyle energii.

Z pomocą partnerów, Audi stworzyło kompaktową jednostkę MGU (niem. Motor-Getriebe-Einheit – silnikowa jednostka napędowa) na przedniej osi. Przy w pełni elektronicznie sterowanej rekuperacji, czyli odzyskiwaniu energii, wały napędowe przenoszą siłę do MGU. Tam energia hamowania zamienia się w energię elektryczną. Podobnie jak dzieje się to w tradycyjnym dynamo, ale z bardzo dużymi strumieniami energii. Zamontowane w konstrukcji przetwornice przetwarzają tę energię z prądu zmiennego w stały, który ponownie zasila umieszczony obok kierowcy akumulator kinetyczny. Energia jest magazynowana – prąd rozpędza działające w próżni koło zamachowe z włókna węglowego do 45 000 obrotów na minutę. Odzyskana energia może być ponownie wykorzystana. Zasila ona wtedy silniki elektryczne jednostki MGU, która następnie napędza przednie koła. Na krótki czas można uzyskać na przedniej osi do 150 kW (204 KM) mocy.

„Fakt, że w dziale Rozwoju Technologicznego Audi narodził się pomysł, aby napędzać jedną oś silnikiem spalinowym, a drugą elektrycznym, bardzo nas zmotywował do poprowadzenia projektu R18 e-tron quattro właśnie w tą stronę”, mówi dr Ullrich. „Jesteśmy przekonani, iż poprzez rozdział napędu elektrycznego i spalinowego na dwie osie osiągnęliśmy z jednej strony dobre rozłożenie ciężaru w pojeździe, a z drugiej strony możliwość wykorzystania przynajmniej kilku zalet napędu quattro. Kiedy po raz pierwszy przedstawiliśmy swój projekt ACO i FIA, dość szybko uzyskaliśmy odpowiedź. Zauważono, że nasze rozwiązanie hybrydowe, w połączeniu z napędem na cztery koła quattro, dodaje pojazdowi wagi. FIA chciała utrzymania mniejszej wagi, ponieważ jej celem jest głównie hybrydyzacja, a nie powrót napędu na cztery koła. Dlatego uzgodniono pewien kompromis, który ogranicza zalety standardowego napędu quattro podczas przyspieszania przy wyjeżdżaniu z ostrego zakrętu. Zelektryfikowana oś może być użyta dodatkowo do przyspieszania dopiero przy prędkości ponad 120 km/h.”

Jednocześnie FIA ustaliła liczbę dozwolonych stref hamowania na wyścig. Limit tankowania pojazdu hybrydowego jest zmniejszony o dwa litry w stosunku do pojazdu konwencjonalnego i wynosi 58 litrów. W końcu także ilość energii, która może być odzyskana pomiędzy dwoma strefami hamowania, jest ograniczona do 500 kJ.

„Te kryteria określa sama FIA, aby zachować równowagę pomiędzy pojazdami hybrydowymi i modelami konwencjonalnymi. Efekty są z wyścigu na wyścig inne i póki co, trudne do oszacowania”, osądza dr Ullrich.

Mimo tych nieprzewidywalnych sytuacji Wolfgang Ullrich uważa, że wykonał właściwy krok. Nawet da się zauważyć odrobinę nostalgii.

„Bardzo się cieszę, że udało się nam na nowo wprowadzić quattro do sportu motorowego. To był system, z którym spędziłem moje pierwsze godziny w Audi Sport przy projekcie Super Tourenwagen”, wyjaśnia dyrektor Audi Motorsport. „Audi udowodniło wtedy, że napęd na cztery koła nawet przy mniejszej mocy silnika, pokazuje swoje zalety na każdym torze wyścigowym, przy każdej pogodzie, tak jak każdego dnia na drodze doświadczać tego mogą nasi klienci. Dobrze, że możemy znowu wprowadzić quattro do sportu motorowego, nawet jeżeli na razie możemy wystąpić z mówiąc żartobliwie „niepełnoetatowym quattro.”