勒芒大赛、世界拉力锦标赛、英国房车锦标赛对混合动力、LPG、生物燃料和生物柴油赛车敞开了大门,WTCC 自2008年允许柴油赛车参赛,美国的印地赛车从去年开始已经采用100%的甲醇燃料,新能源技术的赛车正在大张旗鼓地跨入各项赛事。
在大家的印象中,疾驰而过的赛车都是声浪震天,尾气夹杂着橡胶融化的刺鼻味道,但如今的赛场却会给你带来全新的感官体会,原本充满高辛烷值汽油爆震的引擎声浪突然变得悄无声息,没有了燃料飘散的味道,取而代之的是电动马达运转的尖锐声,不知道大家会不会感觉十分异样?常见的进站加油不再频繁,甚至见不到加油的设备,取而代之的是充电插头在为赛车快充。
不管你是否适应,这样的赛车时代已经到来。赛车运动由速度、噪音和战术三大元素支撑,改变任何一个都会造成赛车运动的失衡。因此,圈内很多人士认为赛车绿化只是一个形象工程。有些赛事已经有快100年的历史,根本没有考虑过要改革。
其实世界上最早的汽车就是电动车。1881年法国工程师Gustave Trouve装配的以铅酸电池为动力的三轮车,这是世界上第一辆以可充电池为动力的电动汽车。之后这种用铅酸电池驱动的电动汽车逐渐开始流行并成为权贵代步的工具,而第一辆时速超过100公里的汽车是一辆子弹头的电动赛车,它由一个比利时人驾驶,1899年5月创下时速为110公里的记录。
随着电动汽车的流行,到了19世纪末,许多美国、英国和法国的公司都开始生产电动汽车。此时的电动汽车已经发展到有辐条车轮、充气轮胎、舒适的弹簧椅和豪华的车内装饰。到1912年,美国有3.4万辆电动汽车注册。汽车燃油发动机出现后,使得燃油汽车相对于电动汽车来说更具吸引力,从此打破了电动汽车在市场的主导地位。而福特大批量生产福特T型车,使其价格大幅下降,最终占据了大部分市场,并让电动汽车慢慢消失。
自从1923年首度举办的勒芒24小时耐力赛事,这里就一直是各汽车公司开发的最新技术获得检验的最佳产所。近年,随着能源及环保问题备受重视,使得车厂开始重新在新能源赛车进行技术投入。
继奥迪在勒芒(Le Mans)证明柴油车照样势不可挡之后,法国著名汽车生产公司标致现在也希望证明混合动力车同样可以在赛道上一试身手。这家法国汽车生产公司已经揭开一款气电混合动力赛车,计划用这种车参加勒芒汽车系列赛。
标致推出的这款908 HDi FAP 混合动力车首先在英国著名的银石赛道(Silverstone racetrack)上试跑了几圈,又到最后一轮的勒芒汽车系列赛上亮相。这种车的一个动能回收系统KERS (Kinetic Energy Recovery Systems)与将在一级方程式赛车(Formula 1)上看到的动能回收系统类似。908 HDi FAP 混合动力车的工作原理有点像丰田的Prius混合动力车,它拥有锂离子电池和一个80马力的电动机,它能只依靠电力驱动汽车,或者在高速行驶或超车过程中提供额外的能量。
标致混合系统由三个主要部分组成——一部60千瓦(80马力)的齿轮驱动电动机,用来取代传统起动装置;由600个锂离子电池组成的10个电池组;以及位于前左翼后部的一个电力转换机,它可以控制电池组与电动机之间的电流大小,从而控制动力大小。标致表示,908 HDi FAP可以通过三种模式运行:在维修道上低速行驶时只利用电动机;只利用汽油发动机;或两者兼用。再生制动系统将刹车过程中损失的热能收集起来,保存在它的电池组内。
标致表示,该系统可重新获得足够的额外能量,让汽车以80马力的功率在20到30秒跑一圈。在加速或司机准备超车的过程中,这些被储存起来的能量可被自由支配。如果这些能量没在加速过程中使用掉,它们将为汽油发动机提供动力,而且将耗油量降低3%到5%,不过这种情况在12小时或24小时长距离赛中不具备任何优势。
标致不是第一家推出长距离赛车汽油-电动传动系统的公司。今年早些时候,Gumpert 公司推出的一款Apollo超级跑车使用了混合传动系统,这款车参加了纽博格林24小时车赛,它跑完一圈的最好成绩是9分24.885秒。
2010年6月12日于法国勒芒举办的24小时耐力赛表演赛,率先让观众体验了采用环保节能技术的赛车。共有10辆电动车与Hybrid车登场亮相,包括奥迪电动车eTron、保时捷混合动力GT3R Hybrid、标致混动RCZ Hybrid4、法拉利599XX HPDC EV、马自达RX-8 Hydrogen RE,还有STELA EV电动车、宝马Hydrogen、大众的Scirocco GT24 CNG天然气车、SECMA F16 EV、ANDROS EV 10款环保节能车共同在场上一较高低。
这10家汽车公司的新能源车进行友谊赛,期望能让更多人对于新能源发动机技术有直观的认识。比赛当天,由知名车手驾驶这10辆新能源车,驰骋于13629米的赛道两圈,之后在赛场中向公众展示,长期参加勒芒赛事的日本车手寺田阳次郎驾驶马自达RX-8 Hydrogen RE,马自达作为唯一参赛的日本车厂,自然要由这位日本著名车手来驾驶。曾经凭借转子发动机在勒芒称雄的马自达认为混合动力是日本车企的强项,在勒芒赛场将大有可为。
其实在3年前的世界房车锦标赛WTCC瑞典站赛事中,西亚特车队便首度启用柴油引擎为动力赛车,并在第一轮赛事中取得第6的好成绩。在WTCC赛场,先前有西亚特赛车采用了低耗高效的柴油引擎赛车,此外,瑞典的沃尔沃开发了更为环保的生物燃料赛车S60。
随着大气污染,全球气候变暖等问题日益突出,赛车界刮起了环保风潮。继前西亚特和沃尔沃之后,英国的LGT Engineering也宣布于年末采用柴油动力的雷克萨斯220D赛车出征WTCC赛事。
无独有偶,美国的印地赛车INDY两年前已经采用百分之百的甲醇燃料,奥迪用生物柴油赛车参加了今年的勒芒耐力赛,英国房车赛BTCC是最开放的,不仅有生物燃料,还有用天然气的赛车。在今年8月22日结束的德国拉力赛上,大众推出生物柴油的尚酷R作为比赛的0号车,这是WRC历史上首次出现生物燃料赛车。国际汽联前主席莫斯利早在四年就警告说,如果再发生全球能源危机,F1将在6个月后停止运行。可是,F1赛车至今还在以每百公里30升燃油疯狂进行中,因此, F1的绿色革命迫在眉睫。
几年前,本田车队推出一个身披“地球装”的F1赛车,但这只是在外表上作秀。F1真正迈向“混合动力”是在2009年,但只存在一年就被取缔了。如今,在全球高调减排的呼声中,国际汽联在9月举行会议,探讨2013年以后的F1新技术规则,让F1减负迈出重大一步。
1997年签订的《京都议定书》,签署国共有149个国家,减排已成全球共识。专家估计,从1990年到2100年全球气温将升高1.4℃—5.8℃,但明显这个升温速度在加快。上述因素逼迫F1必须要加快绿色脚步。F1是代表着当今汽车制造业的尖端科技,不过,F1在减排上却是一个反面典型。F1赛车每百公里耗油30升,当然CO2排放更高。福特公司建议F1使用生物或者植物燃料,但并不被国际汽联认可,他们的口号还停留在宣传“让道路更安全”上。F1车队去年在莫斯利的压力下,使用了一个赛季的KERS——弱混合动力,但由于效果不明显,今年遭弃用。而全球的主要汽车厂商都在主攻混合动力或电动,显然,以影响汽车工业技术著称的F1如今落在了后面。
毫无疑问,F1主动变绿会给汽车工业带一个好头。不久前,专家也为绿化F1提出了一系列方案:比如引擎改为2.2升V6涡轮增压技术,转速限制在10000转每分钟以内;限制燃料流量;采用热能回收(刹车和引擎热能)技术;功率输出限制在750bhp匹马力;安装电动助力系统,可以瞬间增大190bhp匹马力(有助超车);2011年发动机提高30%燃烧值;
排放减低2.5%;至少添加10%的植物燃料;每个厂商至少再增加对一支车队提供引擎;禁止通过底盘和车身提高圈速;2012年以后在引擎的循环利用规则上有更大的空间。
这个提案具体怎么实施还存在争议,特别是在降低动力方面。国际汽联在近期只想实现两个目标:降低参赛车队费用、强调对环保的关注。国际汽联一位发言人承认:“目前很难说服人相信F1有任何绿色。相反,F1体现出更多的社会矛盾。F1是世界上使用能源最大的体育运动,这还不包括车队的研发和来看比赛的观众。
在2008年,有4支车队自主研发KERS系统。车队虽然放弃了KERS,但这项技术已经在保时捷、法拉利等个别车型上使用了。F1最先考虑的是利用热能回收。据悉,KERS可以输出80bhp。
国际汽联的下一个目标是在前轮和后轮分别使用一个电动机,或者四个轮子各有一个电机驱动,于是,F1最终会变成“四驱”,也会影响车手的驾驶习惯。目前,电动机的通用技术已经可以达到200kW(约270马力),但F1使用的电机可以输出2500kJ,最长可以维持12秒,也就是说,车手如果释放全部动能,赛车功率可以在12秒内达到940bph。赛车还可以通过刹车热能每圈补充10%的电能。此外,工程师还可以将引擎的废气也转换成电能。
转速10000rpm以内的限制并没有达到厂商的共识。F1的目前技术是2.4升V8引擎,转速19000rpm。怎样减低30%的能耗,F1的专家还有争议。
还有一个方案是使用飞轮技术。该技术可以在不增加油耗的前提下,增加引擎的转速。但掣肘这个技术的关键是材料,因为赛车在轧过减速带时,会给车身带来巨大的震动,一般的滚珠没有这么大的承受力。使用飞轮技术要靠增加挡位来更好地发挥其功能。工程师的解决方案是,用液压的方法贮存能量,然后再释放到车轮上。如果未来的纯电不能符合F1的要求,能量将全部来自热转电。虽然这个技术已经完全脱离了民用市场,但对F1的未来非常合适。