La Toyota ha cominciato nel 2012 a sviluppare la sua LMP1 che correrà nel campionato mondiale endurance mentre già correva nel WEC. Quindi da anni sta progettando la TS040 HYBRID per le nuove specifiche che da quest’anno l’ACO ha impostato per la 24H di Le Mans.
L’aerodinamica e il telaio della TS040 HYBRID è una evoluzione diretta dell’esperienza che si è maturata sul campo con la TS030 HYBRID, considerando ovviamente il cambio regolamentare delle dimensioni e delle specifiche 2014. La vettura è ora 10 centimetri più stretta, con pneumatici più stretti. Si sono dovuti introdurre nuovi elementi di sicurezza quali attacchi delle ruote, una struttura di protezione dagli urti, nuovi criteri per la visibilità del conducente e il rafforzamento delle protezioni per l’impatto laterale.
La sfida principale è stata quella di progettare una macchina con un sistema ibrido più complesso del passato, per aumentare la potenza del sistema con un minor peso, ridotto di 45kg. I tecnici Toyota hanno utilizzato materiali leggeri e processi di ottimizzazione della progettazione più efficienti. Il propulsore sarà un V8 aspirato supportato da sistema di recupero dell’energia cinetica.
Il motore a benzina è stato progettato per massimizzare l’efficienza del carburante, mentre il sistema ibrido ha subito un raddoppio quasi della potenza disponibile. Il consumo del motore a benzina ha un importanza rilevante per la TS040 Hybrid. La prestazione sul giro sarà frutto della combinazione del sistema ibrido, unito all’ efficienza aerodinamica e l’ utilizzo delle gomme. Bisogna considerare che da quest’anno il quantitativo del flusso di carburante è controllato come avviene un F1 mediante una unità di controllo della Fia
In pratica si è passati da uno sfruttamento della massima potenza ad un ottimizzazione di potenza in considerazione dei consumi. La Toyota comunque è ottimista sulla conservazione di una potenza maggiore della concorrenza dell’intero sistema. Si parla di secondi in cui entrambi i sistemi assieme possono fornire 1000cv. A differenza del passato ora il controllo del flusso è indipendente dal tipo di carburante. La la quantità di combustibile controllata sarà uguale sia benzina che diesel.
La potenze del motore endotermico dovrà essere compensata a seconda della necessità con l’energia del sistema ibrido. I tecnici giapponesi contano di avere le stesse prestazioni dell’anno scorso con un consumo del 25% in meno di carburante. Nel dettaglio il sistema ibrido di Toyota comprende un motore V8 a benzina aspirato con cilindrata 3.7l. Su cui è stato fatto un lavoro di ottimizzazione di ogni aspetto della combustione per ridurre il consumo specifico
Nel 2014 Toyota impiegherà, rispetto alla TS030 un ulteriore MGU sull’asse anteriore. I nuovi regolamenti permettendo infatti più libertà per la trazione elettrica sulle ruote anteriori. Un sistema Denso MGU per l l’ asse anteriore e un ‘Aisin AW MGU per l’ asse posteriore. Rimane un condensatore Nissinbo utilizzato per lo stoccaggio di energia abbinato ad un inverter Denso per controllare il flusso di energia elettrica da rimandare come potenziamento del motore benzina. In termini prestazionali il sistema ibrido con peso limitato, ha comportato anche uno studio completo della ripartizione dei pesi, e una ricollocazione di batterie e motori elettrici, assieme alle masse di raffreddamento in modo differente.
A differenza della Porsche che ha deciso di utilizzare la massima possibilità di conservazione energetica di 8MJ limitando il motore benzina con un piccolo V4 Turbo, Toyota immagazzinerà di meno con 6MJ per giro per ottenere il miglior equilibrio tra l’utilizzo del motore benzina ed elettrico.
Da notare come la Toyota ha scelto di non usare il turbo con la possibilità di collegarlo all’MGU ma di migliorare l’efficienza del sistema di recupero dell’energia cinetica puntando su un motore aspirato accuratamente progettato. Un plauso che darà agli appassionati la possibilità di vedere in pista più soluzioni diverse. L’utilizzo del Turbo comportava anche un recupero dei gas di scarico con EGR, che però peggiora il rendimento di combustione, con perdita di potenza e peggioramento dei consumi. I due sistemi elettrici possono immagazzinare energia in frenata. Il livello di accumulo tra anteriore o posteriore viene considerato in funzione della quantità di frenata tra i due assi.
Siccome la potenza in frenata di questo tipo di vetture è molto forte per accumulare l’energia necessita di super condensatore ad alto rendimento per raccogliere la quantità di energia prodotta in un secondo di frenata ad altissima velocità. Una volta accumulata l’energia viene alimentato l’ MGU nelle condizioni di media velocità ma soprattutto all’uscita delle curve, perché massimizza la potenza di accelerazione e quindi effettivamente migliora il tempo sul giro. Inoltre, in questo caso, l’energia di rilascio su tutte le quattro ruote, anziché due ruote, è molto più efficace per la trazione. Un altro vantaggio del sistema a quattro ruote motrici che migliora le prestazioni in condizioni di bagnato, ma anche in curve da bassa velocità e le varianti.
Dal punto di vista aerodinamico il muso appare molto più originale nella TS040 che nella vettura dello scorso anno. I parafanghi cono molto più sottili e spigolosi. Con uno sviluppo più verticale ma che tendono ad offrire molta meno resistenza all’avanzamento essendo appuntiti nella zona fari. Anche lo splitter anteriore ha uno spazio maggiore per il passaggio dell’aria nella parte sottostante della vettura. Il naso ora leggermente rialzato permette una migliore aerodinamica e consente di spostare in avanti il gruppo sospensione per fare spazio al sistema elettrico anteriore.
Nelle foto in alto si vede come dietro i parafanghi anteriori, così come le altre LMP1 di ultima generazione, ci sono una serie di deflettori che permettono di migliorare il flusso aria ai lati del cassone per le masse radianti. L’aria viene prima raddrizzata poi inviata attraverso il alto della vettura fino alla zona posteriore.
Lo scopo è quello di migliorare la penetrazione aerodinamica e l’efficienza. In un ottica di lavoro sincronizzato dei flussi, nella zona della ruota anteriore ci sono anche degli originali sfoghi per i parafanghi al di sopra dei side pod laterali. Questo serve a tenere vicino alla vettura e lineare il flusso che viene dal centro attraverso i deflettori.
Anche al posteriore c’è stato un grosso lavoro di affinamento sia delle prese aria di sfogo dei parafanghi più sinuose, curve e con delle alette alzate, con un andamento a convergere verso l’interno per far defluire l’aria ai lati della ruota posteriore all’interno della paratia alettone. Parte dell’aria che viene dal rotolamento della gomma posteriore viene sfogata attraverso uno canale nella parte bassa che si inarca verso la paratia.
Daniele Amore