Λίγες ημέρες πριν από την έναρξη της νέας εποχής του WRC, η Ford αναλύει το υβριδικό σύστημα του Puma Rally1.
Η M-Sport Ford παρουσίασε ένα διαφωτιστικό video, μέσω του οποίου ο Επικεφαλής Μηχανικός Εξέλιξης, Tim Jackson, μας εξηγεί τη λειτουργία του υβριδικού συστήματος στο Ford Puma Rally1.
Άλλωστε, η εισαγωγή υβριδικών κινητήριων συνόλων στην κορυφαία κατηγορία του Παγκόσμιου Πρωταθλήματος Ράλλυ, αποτελεί τον σημαντικότερο νεωτερισμό των τελευταίων ετών στο θεσμό, με την M-Sport Ford να έχει πρωταγωνιστικό ρόλο σε αυτό.
Ford Puma Rally1: Στα ενδότερα του υβριδικού συστήματος
Όπως είναι γνωστό, από το 2022 τα κορυφαία αυτοκίνητα του WRC, μεταξύ των οποίων εντάσσεται και το Ford Puma Rally1, υιοθετούν τον υβριδισμό, συνδυάζοντας κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα.
Στην περίπτωση της M-Sport, το τετρακίνητο Puma εφοδιάζεται με τον γνωστό θερμικό κινητήρα Ecoboost 1,6 λίτρων και ισχύος περίπου 380 ίππων της Ford, που είχαμε γνωρίσει στο Fiesta WRC.
Ταυτόχρονα, στην εξίσωση μπαίνουν ένας ηλεκτροκινητήρας ισχύος 100 kW (136 ίπποι), που έχει αναπτυχθεί από την γερμανική Compact Dynamics όντας κοινός για όλες τις ομάδες, όπως και μια μπαταρία χωρητικότητας 3,9 kWh.
Ακόμη, για να περιοριστεί το κόστος έχουν υπάρξει περαιτέρω αλλαγές στους κανονισμούς.
Ανάμεσα σε αυτές, συγκαταλέγονται η υιοθέτηση σειριακού κιβωτίου ταχυτήτων 5 σχέσεων (όπως στα αυτοκίνητα Rally2), η κατάργηση του κεντρικού διαφορικού, η μείωση στις διαδρομές των αναρτήσεων και η χρήση μικρότερων αεροδυναμικών βοηθημάτων.
Βέβαια, η προσοχή όλων έχει στραφεί στη βέλτιστη εκμετάλλευση του υβριδικού συστήματος, η λειτουργία του οποίου είναι αρκετά περίπλοκη.
Για να διευκολύνει την κατανόηση από πλευράς των λιγότερο ειδικών, η M-Sport Ford δημιούργησε το video που προαναφέραμε.
“Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης παραμένει ίδιος και ο βασικός λόγος για αυτό, ήταν η διατήρηση του κόστους εξέλιξης όσο το δυνατόν πιο χαμηλά”, αναφέρει ο Επικεφαλής Μηχανικός Εξέλιξης της M-Sport Ford.
“Ένα βασικό νέο στοιχείο είναι η υβριδική μονάδα, που προσθέτει περίπου 100 κιλά στο σύνολο. Σε συνδυασμό με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, η συνολική μέγιστη ισχύς στο αυτοκίνητο αγγίζει έως τους 530 ίππους.
“Η υβριδική μονάδα έχει ως βάση έναν ξεχωριστό άξονα στο πίσω διαφορικό. Σε αυτό το video βλέπετε διαφορικό από αυτοκίνητο Rally2, όμως τα διαφορικά αυτοκινήτων Rally1 θα είναι αρκετά διαφορετικά σε σύγκριση με το προηγούμενο WRC.
“Ο ηλεκτροκινητήρας και η μπαταρία έχουν συνδυαστεί σε μια μονάδα που προμηθεύτηκαν οι ομάδες. Σε κάθε αγώνα, οι ομάδες θα διαθέτουν δύο μονάδες για κάθε αυτοκίνητο”.
Πώς λειτουργεί το υβριδικό σύστημα;
“Η ισχύς ελέγχεται μέσω λογισμικού στην ECU που μπορούν να επιλέξουν οι ομάδες, με βάση τους κανονισμούς”, προσθέτει ο Tim Jackson. “Πρακτικά, ο οδηγός θα “ζητά” μια συγκεκριμένη ισχύ πατώντας το γκάζι και η ECU θα καθορίζει πόση υβριδική ισχύς και πόση ισχύς από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι διαθέσιμη, στέλνοντας μήνυμα για την απόδοση της ισχύος από τον καθένα.
“Όπως θα αντιλαμβάνεστε, αν και η μέγιστη ισχύς είναι 100 kW, δεν παρέχεται διαρκώς, οπότε οι 530 ίπποι δεν είναι πάντοτε διαθέσιμοι σε μια ειδική διαδρομή, αλλά μπορούν να θεωρηθούν ως επιπλέον ενεργειακή ώθηση.
“Κατά συνέπεια, για να εξηγήσουμε πώς λειτουργεί το σύστημα, είναι καλύτερο να έχουμε ως βάση την εκκίνηση μιας ειδικής διαδρομής”.
Ford Puma Rally1: Η λειτουργία του υβριδικού συστήματος στην ειδική διαδρομή
“Στην απλή διαδρομή ο οδηγός θα φορτίζει την μπαταρία μέσω αναγεννητικής πέδησης σε επίπεδο έως 80%”, τονίζει ο Tim Jackson. “Από την εκκίνηση, όλα τα αυτοκίνητα θα έχουν διαθέσιμα τα 100 kW μέχρι το φρενάρισμα για την πρώτη στροφή.
“Οπότε, από κάθε γραμμή εκκίνησης ο οδηγός θα έχει διαθέσιμους 530 ίππους. Καθώς συνεχίζεται η οδήγηση στην ειδική διαδρομή, το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας μειώνεται, όσο χρησιμοποιείται η ισχύς.
“Για να ανακτηθεί η χαμένη ενέργεια και να υπάρξει ώθηση, χρειάζεται να γίνει αυτό που ονομάζεται έγκυρη αναγέννηση (valid regen) μέσω της πέδησης. Εφόσον επιτευχθεί αυτή η ποσότητα αναγέννησης στη μπαταρία, τότε θα μπορεί να υπάρξει ξανά επιπλέον ώθηση.
“Αυτό σημαίνει πως την επόμενη φορά που ο οδηγός θα πατήσει γκάζι, θα υπάρχει η ώθηση”.
Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η χρονική διάρκεια που θα υπάρχει διαθεσιμότητα της επιπλέον ώθησης; Ο Επικεφαλής Μηχανικός Εξέλιξης του Ford Puma Rally1 απαντά:
“Το χρονικό διάστημα που θα είναι διαθέσιμη η ώθηση εξαρτάται από το πόσο σκληρά πατούν το φρένο οι οδηγοί – γνωρίζετε πόση δύναμη χρειάζονται από το αυτοκίνητο ως σύνολο και αυτό εξαρτάται την πρόσφυση που αισθάνονται ότι έχουν.
“Σε στεγνή άσφαλτο θα προκύψει πλήρης ισχύς άμεσα, όμως τυπικά θα διαρκέσει για μικρότερο χρονικό διάστημα. Αυτό συμβαίνει γιατί η ενέργεια που έχεις από μια διαδικασία ώθησης (boost event), ελέγχεται από την FIA.
“Η ποσότητα ενέργειας κατά την ώθηση εξαρτάται από το μήκος της ειδικής διαδρομής. Οπότε για μια πολύ μεγάλη ειδική διαδρομή, ας πούμε μήκους 40 χιλιομέτρων, θα υπάρχει χαμηλότερη διαθέσιμη ενεργειακή ώθηση κάθε φορά, σε σύγκριση με μια μικρή υπερειδική.
“Ενώ τυπικά θα ξεκινάει μια ειδική διαδρομή με επίπεδο φόρτισης 80%, στον τερματισμό θα έχει φτάσει στο 30%. Μετά από την ολοκλήρωση αυτής της διαδρομής, θα γίνει αναγεννητική πέδηση στην απλή διαδρομή, που θα φέρει τη μπαταρία ξανά σε επίπεδο είτε να ξεκινήσει την επόμενη ειδική διαδρομή, είτε να συμπληρωθεί μια απόσταση απλής διαδρομής μόνο με τον ηλεκτροκινητήρα (EV mode)”.
Σύμφωνα με τους κανονισμούς, θα υπάρχουν καθορισμένα σημεία του road book στις απλές διαδρομές (κατά τα περάσματα από χωριά ή αλλού), μήκους περίπου 5 χιλιομέτρων, όπου τα αυτοκίνητα θα κινούνται μόνο με ηλεκτρική ενέργεια, κάτι που θα συμβαίνει και στο service park.
Η φόρτιση της μπαταρίας στο service park θα γίνεται σε φορτιστή, αφού τα αυτοκίνητα προδιαγραφών Rally1 διαθέτουν τεχνολογία plug-in hybrid.
Με βάση τους υπολογισμούς, κατά τη διάρκεια ενός σέρβις διάρκειας 30 ή 45 λεπτών, η φόρτιση της μπαταρίας θα φτάνει στα επιθυμητά επίπεδα ώστε τα αγωνιστικά να εξέλθουν από service park, ξανά χρησιμοποιώντας μόνο τον ηλεκτροκινητήρα.
Δείτε το video