Гоночные прототипы GTP высшего класса теперь используют электроэнергию, но они не работают так, как любой другой гибрид на дороге.
Гибридная мощность пришла в первоклассное подразделение прототипов GTP IMSA в этом году, что кардинально изменило ход гонок Rolex 24 at Daytona 2023 года.
Четыре крупных производителя автомобилей решили построить и поддерживать гибридные GTP, что потребовало большого штата инженеров, огромных вычислительных мощностей и тщательного тестирования.
Новые правила, открывшие эру гибридов, столь же сложны, как и сами автомобили, и сочетают в себе как реальное, так и виртуальное использование энергии. Изменения поставили перед командами Cadillac, BMW, Porsche и Acura задачу разобраться в бесчисленных сценариях при определении своих гоночных стратегий.
В этом году на Rolex 24 в Дайтоне дебютировали гибридные гоночные автомобили в высшем классе GTP Prototype IMSA. В то время как сотни тысяч гибридных легковых автомобилей гудели по нашим дорогам более двух десятилетий, системы новых GTP так же отличаются от систем трамвая, как сваренное вкрутую яйцо от омлета.
Мы провели время в гонке с Cadillac, одним из четырех крупнейших производителей автомобилей, наряду с BMW, Porsche и Acura, которые представили гибридные машины GTP. Мы безжалостно расспрашивали их инженеров, пытаясь узнать, как работают сложные системы трансмиссии и как они используются в гонках. Мы ценим то, что они говорили медленно и старались использовать простой английский, объясняя нам свои дико выглядящие машины.
Общая гибридная технология
В соответствии с правилами, установленными IMSA, органом, санкционирующим серию, производители в GTP были обязаны использовать идентичную гибридную систему. Bosch поставил мотор-генератор (MGU), который располагается между двигателем и семиступенчатой задней коробкой передач Xtrac. Пиковая мощность MGU в Дейтоне составила 40 лошадиных сил, а на более длинных трассах, таких как Ле-Ман, он сможет выдавать чуть больше.
MGU питается от крошечной батареи емкостью 1,35 кВтч; система работает при напряжении до 800 вольт. Общая мощность системы автомобиля GTP - газовый двигатель плюс электродвигатель - не может превышать 500 кВт (671 лошадиная сила) на задние колеса в любое время в этих заднеприводных гоночных автомобилях. Датчики крутящего момента на задних осях гарантируют, что команды сохранят эту выходную мощность. IMSA отслеживает мощность задних колес с помощью той же телеметрии, которую команды используют в боксах. Автомобили имеют регулируемую систему регенерации, которая работает на задней оси для подзарядки аккумулятора.
Конструкция бензиновых двигателей, которыми оснащается каждый автомобиль GTP, зависит от производителя. Cadillac разработал 5,5-литровый безнаддувный 32-клапанный V-8; BMW использовала 4,0-литровый двигатель V-8 с двойным турбонаддувом; Porsche пошел с 4,6-литровым V-8 с двойным турбонаддувом; и Acura прикрепила 2,4-литровый V-6 с двойным турбонаддувом в хвосте двух своих автомобилей. Девять электромонстров были в сети, три от Cadillac и по два от других производителей.
Гибридная мощность, изменяющая форму
Вот где все становится странным — наука причудливая. Когда электроэнергия не используется, бензиновый двигатель может выдавать 671 лошадиную силу. Когда MGU подает мощность через трансмиссию, он не может добавить к этому общему количеству. Если электродвигатель работает на полную мощность, прибавляя свои 40 лошадей, то бензиновый двигатель автоматически набирает обороты на эту величину. Теоретически это позволит водителю сэкономить топливо и увеличить время вождения. Большая часть регенерации выполняется во время торможения, но ее также можно выполнять на прямых участках; в Дайтоне крошечная батарея может быть полностью разряжена за один круг по шоссе длиной 3,56 мили и почти полностью перезаряжена за один круг.
Если при движении по прямой используется рекуперация, которая создает сопротивление, эквивалентное 40 лошадиным силам, на заднюю ось, команда может увеличить мощность бензинового двигателя на 40 лошадиных сил, чтобы компенсировать это. Это означает, что бензиновые двигатели в автомобилях GTP при необходимости могут развивать мощность более 671 лошадиных сил.
Производители легковых автомобилей иногда используют гибридные системы, чтобы увеличить кривую крутящего момента на низких оборотах своих автомобилей для повышения производительности. Нам сказали, что электродвигатель GTP практически не влияет на ходовые качества автомобиля, но мы в этом не уверены. Гоночные команды не любят разглашать какие-либо технические преимущества, которые они могли обнаружить во время разработки.
Жизнь в виртуальном переулке
Как будто это недостаточно сложно, в новом классе GTP есть важный виртуальный аспект. IMSA постановила, что автомобилям GTP разрешено использовать не более 920 мегаджоулей или 255,6 кВтч энергии за время вождения. Расчет производится с использованием датчиков крутящего момента на задней оси. IMSA контролирует общую энергию (сочетание мощности газового двигателя и гибридного электричества), чтобы гарантировать, что команды не превышают максимальное количество во время отрезка пути. Если они это сделают, начисляется штраф по времени, в результате чего они намного отстают. Первоначальный штраф составляет 100 секунд. Ни одна команда не хочет страдать от этого.
IMSA описывает автомобили GTP как имеющие «виртуальный топливный бак», который необходимо «виртуально заправить» при достижении предела энергии. Когда 920 мегаджоулей общей энергии почти исчерпаны, команда загоняет машину, даже если в баке остался бензин. Когда шланг для заправки бензина присоединен к автомобилю, запускаются часы и запас мегаджоулей пополняется со скоростью 23 мегаджоуля в секунду, пока шланг находится в автомобиле. Бензобак может заполниться за 15 секунд, но полная заправка мегаджоулями занимает 40 секунд, поэтому машина может стоять на месте даже с полным бензобаком, если команда сочтет необходимым долить мегаджоули. В ситуациях, когда автомобили рано заезжают на пит-лейн во время периода предупреждения или из-за спущенной шины, подойдет более короткая виртуальная заправка. В целом, график пит-стопов будет вращаться вокруг использования энергии, а не только потребления бензина, поскольку иногда у автомобилей будет достаточно бензина, чтобы продолжать циркулировать после достижения предела в мегаджоулях. Гав!
Стратегическая перегрузка
Все это создало так много возможностей для стратегии — как и когда будет развернута гибридная электроэнергия и как играть в мегаджоульную игру, — что компьютеры автомобильных компаний дымили от переутомления. И какими могут быть некоторые из этих стратегий? Инженеры Cadillac не разговаривали, равно как и другие команды GTP не обнародовали свои мысли перед мероприятием. Это гонки, и любое преимущество, которое, по мнению команды, у нее есть, она защищает стеной молчания. Люди из Caddy признали, что новые автомобили теперь стали намного сложнее, а количество возможных сценариев гонок так велико, что им пришлось в четыре раза увеличить количество инженеров-программистов в команде по сравнению с тем, когда они управляли лучшим классом прототипов IMSA DPi. в прошлом году.
Водитель Cadillac Алекс Симс сказал, что водители контролируют только уровень регенерации непосредственно из кабины. Их задача - ехать на полной скорости и не разбиваться. Как и когда развертывается сок гибрида, является секретом команды; он включается автоматически в зависимости от того, какую настройку трансмиссии выбирает водитель по указанию инженеров команды.
Мы думаем, что у нас все правильно. Но мы знаем, что команды это сделали, потому что четыре лучших финишера GTP были на одном круге и в пределах нескольких секунд друг от друга после 24 часов. Самый быстрый круг победившей Acura ARX-06 был примерно на три десятых секунды быстрее, чем у его родственного автомобиля, занявшего второе место. И лучший круг этой машины был всего на одну тысячную секунды быстрее, чем Caddy V-LMDh, занявший третье место.
Это была отличная гонка до самого конца. И самое главное, вам не нужно было ничего знать о мегаджоулях, чтобы наслаждаться этим.
