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Die Technik des Le-Mans-Renners Wie funktioniert ein Porsche 919 Hybrid?

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Der Porsche 919 Hybrid ist technisch durchaus mit einem Formel-1-Boliden zu vergleichen.

Die Rennwagen in der LMP1 sind in ihrer technischen Struktur mindestens so komplex wie die Boliden der Formel 1. Was so eine Rennmaschine ausmacht, soll an dieser Stelle anhand des Porsche 919 Hybrid erklärt werden.

Ein LMP1-Renner ist ein ziemlich komplexes Gebilde, das immerwährenden Veränderungen unterworfen ist. Vor allem in den Bereichen Aerodynamik, Fahrwerk und Verbrennungsmotor kommen am 2017er Porsche 919 Hybrid Neuerungen zum Einsatz. Hier soll ein kurzer Überblick über den Boliden aus Zuffenhausen gegeben werden.

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Eine große Rolle spielt die Aerodynamik des 919 Hybrid.

Das technische Reglement für die FIA-Langstrecken-Weltmeisterschaft WEC schränkt für 2017 die Dimensionen einiger aerodynamisch relevanter Karosseriekomponenten weiter ein. Mit diesen neuen Maßen reduziert das Regelwerk den Abtrieb der Klasse-1-Prototypen und damit die Kurvengeschwindigkeiten. Dies dient der Sicherheit.

Auf Basis der neuen Vorgaben und zusammen mit gewonnenen Erkenntnissen zur Weiterentwicklung schufen die Porsche-Ingenieure zwei komplett neue Aerodynamik-Pakete für den 919 Hybrid. Dahinter stand der Wunsch, den reglementbedingten Anstieg der Rundenzeiten möglichst wieder auszugleichen. Eines der neuen Aerodynamik-Pakete ist schwerpunktmäßig für den Hochgeschwindigkeitskurs von Le Mans ausgelegt. Für hohen Topspeed auf den extrem langen Geraden liegt dort der Fokus auf möglichst geringem Luftwiderstand. Beim zweiten Aeropaket nimmt man einen höheren Luftwiderstand in Kauf, gewinnt dadurch aber Abtrieb für kurvigere Rennstrecken. Streckenspezifische Detailanpassungen sind weiterhin erlaubt. Grundsätzlich müssen 2017 aber mehr Kompromisse eingegangen werden als mit den drei Aero-Paketen im Vorjahr.

V4 mit 500 PS

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Wichtig ist der Abtrieb des Vorderwagens.

Besonderes Augenmerk legten die Ingenieure darauf, den Vorderwagen aerodynamisch unempfindlicher zu gestalten. Seitlich sind sowohl die angepassten hinteren Lufteinlässe für die Kühler als auch der neue Durchlass vom Monocoque zum Radhaus auszumachen. Zu diesen Weiterentwicklungsmaßnahmen gehört auch die neuerliche Effizienz- und Leistungssteigerung des Antriebsstrangs. Die Optimierungen betreffen die Getriebe an Vorder- und Hinterachse, den Verbrennungsmotor, die E-Maschine und die Rückgewinnungssysteme.

Das Prinzip des Antriebs bleibt unverändert: Die Hinterachse des 919 wird von einem extrem kompakten Zweiliter-V4-Verbrennungsmotor angetrieben. Er verbindet Downsizing-Turbotechnologie mit effizienter Benzindirekteinspritzung, leistet knapp 500 PS und ist der effizienteste Verbrennungsmotor, den Porsche bislang gebaut hat. Darüber hinaus speisen zwei unterschiedliche Energierückgewinnungssysteme – Bremsenergie von der Vorderachse und Abgasenergie – über eine Lithium-Ionen-Batterie einen Elektromotor, der auf Abruf die Vorderachse mit zusätzlich über 400 PS antreibt.

Energiegewinnung beim Beschleunigen

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Ein Plus des Porsche 919 Hybrid ist die hocheffiziente Rekuperation.

Der in Weissach entwickelte 919 Hybrid ist der einzige Prototyp, der nicht nur beim Bremsen, sondern auch beim Beschleunigen Energie zurückgewinnt. Er erreicht eine Systemleistung von mehr als 900 PS und profitiert von der enormen Traktion, wenn beim Herausbeschleunigen aus den Kurven mehr als 400 PS an der Vorderachse zupacken und den 919 in einen Allradler verwandeln. Etwa 60 Prozent der zurückgewonnenen Energie trägt das KERS (Kynetic Energy Recovery System) der Vorderachsbremsen bei. 40 Prozent liefert die Abgasenergierückgewinnung (AER).

Von der an der Vorderachse gewonnenen Bremsenergie wiederum werden durchschnittlich 80 Prozent direkt in Antriebsenergie umgewandelt. Müsste der Verbrennungsmotor diese elektrische Leistung darstellen, bräuchte er über 100 PS mehr Leistung, wodurch der 919 gut 20 Prozent mehr Kraftstoff verbrauchen würde. In Le Mans wäre das rund ein Liter pro Runde. Ein weiterer Vorteil der hocheffizienten Rekuperation ist, dass der 919 dadurch mit kleineren und leichteren Bremsen auskommt. Das spart nicht nur Gewicht, sondern auch Luftwiderstand, denn die kleineren Bremsen brauchen weniger Kühlluft.

Abgasenergierückgewinnung

Zur Abgasenergierückgewinnung sitzt im Abgastrakt eine kleine Turbine. Sie dreht mehr als 120.000 Mal pro Minute und treibt einen Generator an. Der so erzeugte Strom wird – genau wie jener, den die vorderen Bremsen zurückgewinnen – in der Lithium-Ionen-Batterie zwischengespeichert. Von dort kann der Fahrer die Energie per Knopfdruck abrufen. Er "boostet" am Kurvenausgang und sammelt beim Beschleunigen wieder neue Energie aus dem Abgas ein. Damit die Turbine auch bei niedrigen Drehzahlen, also mit entsprechend geringem Abgasdruck, effizient funktioniert, verfügt sie über eine variable Turbinen-Geometrie.

Trotz der raffinierten Technik ist es gelungen, bei der Abgasanlage Gewicht einzusparen. Der 919 startet auch 2017 in der höchsten Energie-Effizienzklasse, die das Reglement vorsieht. Das bedeutet: Auf einer 13,629 Kilometer langen Runde in Le Mans darf er 8 Megajoule aus der Energierückgewinnung einsetzen, dafür aber maximal 4,31 Liter Benzin verbrauchen. Beide Verbrauchswerte werden streng überwacht, abgerechnet wird nach jeder Runde.

Quelle: ntv.de, hpr

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