Notícias | Opinião | WEC

World Endurance Championship

A força que move os novos LMP1-H

por Pedro Correia, 10 de Março de 2014 5 Comentários

© Porsche AG

As novas regras que entram em vigor este ano para a categoria principal do Campeonato do Mundo de Resistência (WEC) e 24 horas de Le Mans caracterizam-se pela quase total liberdade dada aos construtores para apresentarem o motor que entendam ser mais competitivo, como também desenvolver com total liberdade os sistemas de recuperação de energia (ERS), até um máximo de dois, que entendam para obter o conjunto que lhes permita lutar pela glória.

Em qualquer dos casos, a limitação imposta pelos regulamentos é a da quantidade de energia disponível por volta e não de potência (via restrictores de admissão) como acontecia anteriormente. Assim, o datalogger obrigatório FIA monitorizará o total de energia utilizada proveniente dos sistemas ERS e a quantidade de combustível fóssil (gasolina ou gasóleo) consumida. Além destes parâmetros também será monitorizado o fluxo instantâneo de combustível.

Do ponto de vista de quem desenvolve um protótipo para competir nesta categoria (excluindo a sub-categoria LMP1-L(ight) em que não são permitidos “construtores” nem sistemas de recuperação de energia), e depois de definir quais o sistema ERS - ou os sistemas, caso opte por dois sistemas independentes ou complementares - e qual o combustível a utilizar, a questão será em qual das sub-classes o vai homologar. Estas sub-classes são determinadas pela energia máxima a utilizar proveniente do ou dos ERS.

Conforme a maior quantidade máxima de energia ERS a utilizar, a quantidade de energia obtida do combustível será (ou assim se espera) proporcionalmente  reduzida. Isto faz-se reduzindo o fluxo máximo instantâneo de combustível e o combustível disponível por volta.

Energia ERS máxima/volta 2 MJ 4 MJ 6 MJ 8 MJ
Capacidade do depósito de gasolina (litros) 66.9 66.9 66.9 66.9
Consumo máximo de gasolina por volta (litros) 4.89 4.74 4.59 4.51
Capacidade do depósito de gasóleo (litros) 54.8 54.8 54.8 54.8
Consumo máximo de gasóleo por volta (litros) 3.98 3.86 3.74 3.61

Algumas versões provisórias do regulamento previam menor quantidade de combustível por volta e instantânea, conforme a maior quantidade de energia retirada dos ERS, enquanto a versão final prescreve a mesma quantidade de combustível, independentemente da quantidade de energia extraída dos ERS. Assim, é do interesse dos construtores extrair, de modo eficiente, a maior quantidade possível de energia dos ERS, pois isto permitir-lhes-á manter-se mais voltas em pista. A diferença entre uma combinação de ERS até 4MJ poderá significar, marginalmente, fazer menos uma volta por turno, em relação a um conjunto de ERS que permita reaproveitar 8MJ de energia. No entanto há obstáculos que dificultarão a opção pelos 8MJ, como o modo de armazenamento, pois quanto maior a quantidade de energia a armazenar, maior o peso e dimensão dos sistemas, obrigando a encontrar maneira de usar a energia extra de modo eficiente, por forma a garantir a compensação, em termos de tempos por volta, da menor quantidade de gasolina ou gasóleo disponível por volta.

As opções dos fabricantes envolvidos ao mais alto nível, Audi, Toyota e Porsche, têm sido mais ou menos mantidas em segredo, com os construtores a irem libertando apenas a informação suficiente para ir entretendo quem acompanha as corridas de endurance, não fossemos nós esquecermos que os carros são 'ecológicos' e que há modelos nas gamas das marcas com sistemas que pretendem que os consumidores pensem ser versões simplificadas dos LMP1... Ainda assim, pela informação que vai sendo transpirada, os três construtores optarão por motores convencionais de tecnologias substancialmente diferentes e sistemas de recuperação de energia igualmente diferentes, pelo que a variedade tecnológica está garantida.

Audi R18 e-tron quattro ‘14

A primeira nota vai para a manutenção da designação R18 para o modelo da Audi, quando o carro é completamente novo. Muito se especulou que se chamaria R20, depois dos bem sucedidos R8, R10, R15 e R18, mas uma questão dos direitos da designação - uma vez que a Renault deterá os direitos, para automóveis de competição, das nomenclaturas R2X e R3X, apesar deste sistema só ter começado a ser usado em 2003, sendo o primeiro da série o R23 e não existindo assim nenhum R20 - terá levado Audi a procurar evitar uma eventual polémica mantendo assim a designação R18.

A marca alemã mantém a aposta num bloco turboalimentado com arquitectura V6 com uma abertura de 120º, e não os mais consensuais 60º, de modo a obter uma menor altura do centro de gravidade. Até 2013 o motor tinha uma capacidade de 3.7 litros, o máximo permitido pelo regulamento, e a marca nunca confirmou nem desmentiu que mantinha a mesma cilindrada para 2014, anunciando apenas um motor com desenvolvimento mais apurado. No entanto, a indicação de que se poupou algum peso na unidade poderá indiciar um motor mais pequeno, de menor capacidade.

Em relação aos sistemas de recuperação de energia, a marca também não anunciou ainda qual a “sub-classe” em que os pretende enquadrar. Há rumores que apontam para um máximo de 4 MJ de energia, longe portanto dos 8 MJ até onde o regulamento permite sonhar. Lembremos que nos anos anteriores sete zonas com 0,5 MJ cada correspondiam a um total por volta de 3,5 MJ, pelo que o objectivo de 4 MJ parece pouco ambicioso, tendo até em conta que o carro contará com dois sistemas diferentes para recuperar a energia e não apenas um, como até agora.

Por outro lado, o que poderá limitar um pouco as opções da Audi poderá ser o dispositivo de armazenamento de energia, já que continua a utilizar um sistema baseado num volante de inércia desenvolvido pela Williams e que muito poucos consideram o mais eficiente. Este sistema, de um modo muito simplificado, consiste num disco com alguns quilogramas de peso, que armazena a energia como energia cinética, já que transforma a energia recuperada num incremento da velocidade de rotação, libertando a energia pelo processo inverso. O problema da Audi poderá residir numa incapacidade do equipamento armazenar muito mais energia do que até agora sem alterar drasticamente as suas dimensões e o seu peso. O construtor afirma que o sistema, apesar dos inconvenientes, é o sistema que acarreta menos peso acrescentado para as necessidades específicas do R18, o que parece confirmar que a Audi entenderá que a classe máxima de energia não seja necessariamente a que melhores garantias de eficiência e performance lhe dá.

© Audi Motorsport

© Audi Motorsport

Até aqui o sistema era carregado pela recuperação da energia das travagens das rodas dianteiras, já que o motor eléctrico situado no eixo dianteiro funciona como um dínamo indutor, servindo os tradicionais discos de travão como complemento a este sistema. Em relação a 2013, regista-se uma importante alteração, uma vez que o sistema da Audi incluía um motor eléctrico por roda, o que não é mais permitido pelo regulamento, que apenas prevê um motor por eixo a transmitir a potência ao diferencial, evitando-se assim que os motores independentes, transmitindo velocidades diferentes a rodas do mesmo eixo, pudessem influir activamente na direccionalidade do carro.

A partir de 2014, e aproveitando o facto do regulamento permitir dois sistemas de recuperação de energia, a Audi desenvolveu uma turbina que aproveita os gases de escape nas fases de maior fluxo - e que normalmente seriam desperdiçados pela válvula wastegate, que actua quando atingida a pressão máxima no turbo - para converter a energia cinética e térmica destes gases em energia enviada para o volante de inércia.

A marca de Ingolstadt chegou a pensar num sistema com um princípio de funcionamento semelhante já nos anos anteriores, mas considerado então ilegal pela FIA, uma vez que o regulamento previa apenas a recuperação de energia das travagens, pelo que não poderia ser recuperada energia dos gases de escape. Na altura pensava-se que a intenção da Audi seria armazenar os gases em estado comprimido e envia-los para o turbo em situações de aceleração com baixo fluxo de gases de escape, de modo a eliminar o atraso no tempo de resposta do turbo característico destas situações. O sistema entretanto apresentado indica que o turbo disporá de um motor eléctrico que o acelerará nestas situações, eliminando assim o atraso na resposta do turbo e melhorando assim o comportamento do carro e a eficiência do motor. A restante energia recuperada será transmitida às rodas dianteiras como acontecia já na geração anterior, pelo que continuará a ser um carro de quatro rodas motrizes, pelo menos em certos momentos da volta, deixando de existir a limitação do sistema nas rodas dianteiras apenas poder actuar acima dos 120 km/h, um dos handicaps até aqui.

Toyota TS040

O carro japonês é o único que ainda não foi apresentado até momento em que escrevemos este texto. Se, em termos de carroçaria deverá ser o mais radical dos três modelos, em termos mecânicos será talvez o mais conservador de todos, pelo menos no papel.

Começa pelo motor a gasolina, que continua a ser um V8 a 90º normalmente aspirado com 3.4 l de capacidade. Trata-se de um bloco com a sua génese a datar de já há mais de 10 anos, começando a sua carreira nos monolugares da IRL nos Estados Unidos da América, passando depois para os monolugares japoneses da Formula Nippon e posteriormente para os Super GT japoneses. Surgiu entretanto uma variante para os LMP, fornecida à Rebellion, e por fim a versão mais apurada para a própria equipa oficial. A grande evolução para 2014 é que o motor passará a contar, pela primeira vez, com injecção directa de combustível, o que trará benefícios substanciais em termos de economia de combustível.

© Toyota Motorsport

© Toyota Motorsport

Até 2013 o TS030 dispunha do sistema de recuperação de energia acoplado às rodas traseiras, acumulando energia através da acção do motor eléctrico montado no eixo traseiro, mas optando por um sistema de super-condensadores instalado no suposto lugar do passageiro no cockpit do protótipo. Os condensadores permitirão uma maior potência de utilização sem grandes prejuízos de peso, no entanto a sua capacidade de armazenar energia por períodos de tempo mais longos é bastante reduzida. Quando desenvolveu inicialmente o TS030 a equipa equacionou a possibilidade de ter também um sistema nas rodas dianteiras, mas concluiu que a limitação de apenas actuar acima dos 120 km/h o tornava menos interessante que nas rodas traseiras.

Como em 2014 são permitidos dois sistemas e essa limitação deixou de existir, a Toyota optou por montar um sistema semelhante nas rodas dianteiras, pelo que serão os dois eixos a recuperar energia das travagens acumulando-a num sistema de super-condensadores, energia essa que poderá ser transmitida depois a ambos os eixos também, pelo que o TS040 também terá tracção quatro rodas motrizes. Dadas as características dos sistemas da marca nipónica e a sua decepção pela quantidade muito limitada (na opinião da Toyota) de energia regenerada que estariam autorizados a utilizar em 2012 e 2013, certamente se apresentarão na sub-categoria que se destina a explorar o máximo de energia regenerada permitida, 8 MJ. Os sistemas de recuperação de energia da Toyota contam com a colaboração da Denso, especializada, entre outras coisas, em motores eléctricos e que é subsidiária do grupo Toyota.

Porsche 919

Provavelmente o mais ansiado modelo dos últimos anos: primeiro modelo desenvolvido pela Porsche para a classe principal das corridas de endurance em dezasseis anos e certamente o projecto de competição mais caro da sua história. Embora os responsáveis pelo projecto e os pilotos constantemente afirmem que este primeiro ano será de aprendizagem e luta pelos pódios, todo o marketing à volta do projecto  lançado no último ano e meio e o próprio “nome de guerra” do mesmo, Mission: 2014, criaram fortes expectativas nos adeptos.

E, por baixo de uma carroçaria que segue linhas familiares nos últimos anos, com a crash box dianteira a fazer lembrar demasiado as versões 2012 e 2013 do Audi R18 e-tron quattro, estará em pista o mais radical dos modelos que competirão pela vitória no WEC.

Começando pelo motor de explosão, a Porsche decidiu apresentar uma arquitectura quase inédita em competição automóvel, um motor V4. Trata-se de uma arquitectura muito pouco convencional nos automóveis, embora a Lancia e a Ford (alguns construtores de menor dimensão como a Saab ou a Matra recorreram ao motor Ford também) o tenham usado em modelos de estrada e por inerência tenham surgido em competição ocasionalmente. Em compensação, os motores V4 conheceram o sucesso ao mais alto nível em competições de duas rodas, com vitórias e títulos nas 500cc de GP (Honda NSR, Yamaha YZF ou Suzuki RGV), no MotoGP (Ducati Desmosedici ou Hondas R212V e R213V) ou nas Superbikes (Honda RC30, Honda RC30 ou Aprilia RSV4).

© Porsche AG

© Porsche AG

Este tipo de arquitectura apresenta alguns problemas de vibrações excessivas em comparação com a disposição de 4 cilindros em linha ou principalmente um V6, bastante mais equilibrado. No entanto, um motor de 4 cilindros em linha significaria a impossibilidade deste ser autoportante com o chassis e o V6 resultaria num bloco mais longo, o que aparentemente agradava menos aos técnicos da Porsche do que ter que resolver os problemas de vibração do V4. Para a mesma capacidade, no caso 2 litros, que a Porsche entende ser a ideal, um motor de 4 cilindros apresenta um melhor binário embora tenha dificuldades em atingir os valores de potência de um motor de 6 cilindros. Como o regulamento dá grande enfase à eficiência energética, o melhor comportamento a médios e baixos regimes deverá assegurar um melhor consumo, o que será de extrema importância pois as limitações de uso de combustível desencorajam a procura de regimes muito elevados. Tal como o Audi, o Porsche usa um único turbo. Uma outra particularidade do carro é que, devido ao bloco ser extremamente curto e ser autoportante com o chassis, houve necessidade de criar uma espécie de sub-chassis para ligar o motor à caixa de velocidades, preenchendo assim a distância existente entre os dois orgãos.

Em relação aos sistemas de recuperação de energia, e tal como a Audi, o 919 usa um sistema acoplado ao eixo dianteiro, recuperando energia das travagens e também um sistema de recuperação de energia de parte dos gases de escape. As duas diferenças fundamentais para o sistema da Audi são que o sistema da Porsche apenas aplicará a energia regenerada no eixo dianteiro, não a usando para accionar electricamente o turbocompressor e o meio de armazenamento da mesma energia, que será num sistema de baterias de iões de lítio, tendo como parceiro a americana, mas de capitais chineses, A123 System. A Porsche já confirmou que competirá com os seus sistemas homologados para regenerar até 8 MJ de energia, o máximo permitido.

Portanto, entre três construtores, um optou por um motor a gasóleo turbocomprimido e um volante de inércia para acumular a energia regenerada, outro por um motor a gasolina atmosférico e um sistema de condensadores, e o terceiro por um motor a gasolina turbocomprimido e um sistema de baterias de iões de lítio, confirmando que a uniformidade e o cinzentismo só acontece quando os regulamentos impõe uma fórmula de todos iguais até ao parafuso.