L'Audi R18 TDI è un'automobile da competizione di tipo Sport Prototipo, concepita secondo la normativa ACO categoria LMP1 2011. Presentata alla stampa il 10 dicembre 2010, il debutto agonistico della vettura è avvenuto in occasione della 6 Ore di Spa-Francorchamps, disputatasi l'8 maggio 2011 ed inserita nel calendario dell'Intercontinental Le Mans Cup. Ha vinto la 24 Ore di Le Mans 2011 nella versione originale e si è riconfermata nei due anni seguenti con la versione ibrida diesel-elettrica. La Audi R18 e-tron quattro appartiene a una generazione del tutto nuova di prototipi Le Mans, come spiega Wolfgang Ullrich, Responsabile Audi Motorsport: "I principi del regolamento LMP1 sono stati radicalmente modificati. L’obiettivo è quello di ottenere gli stessi tempi sul giro usando molta meno energia". In Audi non hanno lavorato solo sulle prestazioni ma anche sull’aerodinamica, modificando e adeguando la vettura per poter sfruttare al meglio il regolamento.
L'Architettura del Propulsore V6 TDI a "Cuore Caldo"
L'Audi ha concepito questo prototipo attorno ad un nuovo propulsore, sempre a ciclo Diesel (come sulle precedenti Audi R10 TDI e R15 TDI) che, a detta dei tecnici della casa, in virtù dei regolamenti resta la tecnologia più efficiente, ma con cilindrata e frazionamento diversi imposti dalla nuova normativa tecnica. In particolare per il Motore Diesel, la cilindrata massima ammessa è passata da 5,5 litri ad una più contenuta di 3,7 litri. Ciò ha imposto la progettazione di un motore completamente diverso e l'abbandono dell'architettura V10; l'Audi ha optato per un frazionamento V6, con sovralimentazione mediante un singolo turbocompressore. La scelta di progettare un 6 cilindri è dovuta al fatto che un V6 è molto più compatto rispetto a un V8; infatti Audi con questa scelta ha voluto lasciare lo spazio per un eventuale sistema ibrido.
Ulteriore particolarità è l'inversione del lato di aspirazione e scarico delle testate. I precedenti V12 e V10 biturbo avevano infatti i turbocompressori e gli scarichi esterni al motore, mentre l'aspirazione era interna alla V formata dai cilindri. Su questo nuovo V6 a "cuore caldo" il turbocompressore è montato centralmente e gli scarichi sono tra la V dei cilindri, mentre l'aspirazione è esterna. Il motore centrale V6 TDI riprogettato trasmette la potenza alle ruote posteriori. Il propulsore termico è un classico TDI a iniezione diretta di gasolio, alla pressione di 3.000 bar, con sei cilindri a V di 120°, quattro valvole per cilindro e sovralimentazione mediante turbocompressore Garrett con una pressione massima di 4 bar.
Il Sistema Ibrido e-tron quattro e il Recupero dell'Energia
L'Audi R18 e-tron quattro è una versione ibrida dell'R18 TDI. È chiamata "e-tron quattro" perché utilizza il sistema Audi "e-tron hybrid technology" insieme alla tecnologia di trazione integrale targata Audi. Si tratta di un nuovo sistema quattro che non collega gli assi tra loro meccanicamente, ma utilizza il V6 TDI da 510 CV e il motore elettrico per fornire coppia a ogni asse, regolandone il bilanciamento grazie all'elettronica di bordo: il motore elettrico è posizionato sull'asse frontale. Il sistema ibrido è dotato di turbocompressore elettrico nel motore a combustione interna. Come nel passato, un’unità motore-generatore (MGU) recupera l’energia cinetica in fase di frenata sull’asse anteriore, trasmettendola al sistema di accumulo dell’energia a volano.
L’energia cinetica recuperata in fase di frenata viene immagazzinata nell’asse anteriore. Viene stoccata sotto forma di energia elettrica in un accumulatore a volano, cui poi la vettura attingerà in fase di accelerazione a partire da velocità di 120 km/h. L’intero processo coinvolge esclusivamente l’asse anteriore, mentre il motore V6 TDI continua a trasmettere potenza alle ruote posteriori. Per la prima volta, il turbocompressore del motore a combustione interna è collegato a un dispositivo elettrico che permette di convertire l’energia termica dei gas di scarico in energia elettrica, per esempio quando il limite di pressione viene raggiunto. Oltre al motore a combustione interna, il propulsore prevede per la prima volta l’integrazione di due sistemi ibridi: l'ERS-K (Energy Recovery System Kinetic) e l'ERS-H (Energy Recovery System Heat).
Allan McNish explains the 2013 Audi R18 e-tron quattro
Evoluzione Aerodinamica e Passaggio alla Carrozzeria Coupé
Studi effettuati al computer e validati da prove in galleria del vento e in pista hanno convinto la Casa tedesca a rinunciare alla carrozzeria barchetta in favore di quella coupé, che permette una maggiore efficienza aerodinamica e l'assenza di fruscii aerodinamici sul capo dei piloti. Tale scelta è stata fatta nonostante controindicazioni in tema di surriscaldamento dell'abitacolo e visibilità in caso di cattive condizioni meteorologiche, problemi sostanzialmente risolti grazie all'esperienze acquisita con l'A4 nel DTM e coi prototipi R8C del 1999 e Bentley EXP Speed 8 del 2003. Il cambio del regolamento sportivo, che aveva rallentato la procedura dei pit stop, aveva già fortemente ridotto il vantaggio di avere una vettura aperta che permette ai piloti di scambiarsi il posto al volante molto rapidamente.
Per la versione 2014, sono state modificate la carrozzeria, più stretta di 10 cm, che permette all’anteriore della R18 di avere dimensioni inferiori, con vantaggi evidenti. Anche le ruote sono più sottili, riducendo la resistenza aerodinamica. La sportiva è stata elevata di 20 mm, raggiungendo i 1.050 mm, e anche l’abitacolo è stato ampliato secondo quanto prescritto dal regolamento. La riduzione della larghezza totale della vettura comporta un pianale più sottile, che presenta inoltre una forma completamente diversa in corrispondenza delle aperture per le ruote anteriori. Grazie alle novità regolamentari, debutta un alettone anteriore con flap mobili in sostituzione della struttura a incidenza fissa tipica del passato.
La Sfida Regolamentare del 2014: Efficienza e Consumi
Nel 2014 l'ACO introduce dei nuovi regolamenti, dove non ci sono più limiti di cilindrata ma di consumi, in modo da incentivare l'utilizzo e il perfezionamento di propulsioni ibride. Le disposizioni regolamentari 2014 guardano infatti al futuro, limitando non tanto la potenza quanto i consumi, lasciando al contempo ampia libertà d'azione ai progettisti. La casa di Ingolstadt adatta così la R18 ai nuovi regolamenti, migliorando il suo motore elettrico e portando la cilindrata del suo V6 turbodiesel da 3,7 a 4 litri. Il rinnovato propulsore TDI V6 della Audi R18 e-tron quattro rispetta il regolamento in tema di prestazioni energetiche: la nuova Audi R18 consuma fino al 30% di carburante in meno rispetto al modello precedente.
Il sistema ibrido ottimizzato di recupero dell’energia a volano è stato però provvisoriamente sacrificato sull’altare della leggerezza in alcune configurazioni, così da allinearsi al peso minimo regolamentare di 870 kg. La potenza massima dovrebbe eguagliare, nonostante le limitazioni nei consumi, i 490 cv appannaggio del precedente modello, mentre la coppia sfiorerebbe i 90,0 kgm. Al contempo, non è più ammesso canalizzare i gas di scarico attraverso l’estrattore, un divieto analogo a quanto previsto dal regolamento di Formula 1 per lo stesso anno.
Audi R18 Ultra: La Leggerezza Accanto all'Ibridazione
Parallelamente alla R18 e-tron quattro, Audi Sport ha sviluppato la Audi R18 ultra. Audi ha gareggiato alla 24 Ore di Le Mans e nel Campionato Mondiale Endurance (WEC) FIA muovendosi su due fronti, con la Audi R18 proposta con e senza motore ibrido. Il punto è che le due vetture sono fondamentalmente identiche, riducendo così i costi per Audi Sport e il team di gara. "La nuova R18 ultra è una vera e propria evoluzione della vettura che ha trionfato a Le Mans lo scorso anno", spiega Wolfgang Ullrich.
La "R18 ultra" merita veramente questo appellativo: è infatti il prototipo Le Mans più leggero che Audi Sport abbia mai costruito. Per compensare il maggior peso dovuto al sistema ibrido sulla versione e-tron, la struttura ultraleggera è stata un pilastro fondamentale dello sviluppo. Entrambe le vetture trasmettono potenza all'asse posteriore tramite il motore TDI, ma solo la e-tron quattro beneficia della spinta elettrica anteriore. Il regolamento ACO prevede l'utilizzo delle quattro ruote motrici solo su auto con propulsione ibrida, e solo se il motore elettrico è situato sull'asse opposto a quello del motore convenzionale.
Raffinatezza Tecnica e Materiali: Il Modello 2015
Per la stagione 2015, la R18 e-tron quattro è stata sottoposta a un lungo lavoro di affinamento. Il dispositivo di recupero dell’energia è ora omologato nella classe da 4 megajoule, doppia rispetto a quella della stagione precedente; questo, però, ha comportato una riduzione del quantitativo di gasolio che la vettura può consumare per ogni giro del circuito francese (3,84 litri, con un flusso massimo di carburante di 79 kg/h). La parte ibrida è costituita da un volano, collocato nell’abitacolo, che gira a oltre 45.000 giri/min e accumula l’energia fino a 700 kilojoules (+17% rispetto al 2014) recuperata in frenata da un motore-generatore da 200 kW.
I fari, di nuovo disegno, sono realizzati con una combinazione della tecnologia Matrix Led con quella laser. La scocca della vettura è di honeycomb di fibra di carbonio, associata a elementi di alluminio e a pannelli laterali di Zylon, un polimero sintetico di produzione giapponese. La frizione è di carbonio, il cambio elettroattuato ha sette rapporti, il servosterzo è elettrico e i dischi freno sono ventilati e di carbonio. Sui cerchi OZ da 18” sono montati pneumatici Michelin. Le sospensioni sono del tipo pushrod all’avantreno e pullrod al retrotreno. La vettura, come da regolamento, pesa 870 kg e monta un serbatoio da 54,2 litri.
Cronaca di un Dominio: Le Mans e il Campionato Mondiale Endurance
I due esemplari di R18 TDI affidati al Joest Racing sono stati impegnati in tutta la stagione 2011 della ILMC, ad esclusione della gara di debutto a Sebring. Alla 24 Ore di Le Mans 2011, la vettura numero 2, guidata da Lotterer, Fassler e Treluyer, ha vinto, portando a 10 il numero di successi della Casa dei quattro anelli. Nel 2012, l'Audi R18 e-tron quattro ha vinto la 80ª edizione della 24 Ore di Le Mans segnando il doppio primato della prima vittoria di un'auto ibrida e della prima vittoria di una vettura a trazione integrale nella celebre gara nata nel 1923.
Nel 2013, viene schierata esclusivamente la versione ibrida denominata e-tron quattro; i piloti Tom Kristensen, Allan McNish e Loïc Duval vincono l'81ª edizione della 24 Ore di Le Mans. La versione 2014 della R18 debutta alla 6 Ore di Silverstone, ma senza successo. Alla successiva 6 ore di Spa la R18 numero 1 arriva seconda. Tuttavia, alla 24 ore di Le Mans l'Audi fa doppietta, grazie a una migliore gestione della gara e ad una maggiore affidabilità rispetto alle concorrenti. L’Audi si presenta alla 24 Ore di Le Mans 2015 forte delle sue 13 vittorie, seconda sola alla Porsche.
Gli Equipaggi e la Gestione del Team Joest
Alla 24 Ore di Le Mans 2012, l’Audi Sport Team Joest partecipò con due R18 e-tron quattro e due R18 ultra. Le due vetture ibride furono guidate dal trio Marcel Fässler, André Lotterer e Benoît Tréluyer, e dai campioni Dindo Capello, Tom Kristensen e Allan McNish. Nel 2014, la vettura venne portata in gara dai detentori del titolo Loïc Duval e Tom Kristensen, cui si aggiunse l’ex pilota di F1 Lucas di Grassi. Confermato il secondo equipaggio composto da Fässler, Lotterer e Tréluyer, mentre costituì una novità il terzetto che includeva Filipe Albuquerque, Olivier Jarvis e l’italiano Marco Bonanomi.
Nel 2015, tre sono gli equipaggi schierati: la vettura numero 7 affidata a Fässler, Lotterer e Treluyer; la numero 8 a Lucas di Grassi, Loïc Duval e Olivier Jarvis; la numero 9 a Filipe Albuquerque, René Rast e Marco Bonanomi. L’ultimo arrivato nella compagine è René Rast, che prende il posto lasciato libero da Tom Kristensen, recordman di vittorie alla 24 Ore (nove), che ha deciso di abbandonare le corse. Rast è stato “promosso” dall’Audi nel team LMP1 dopo aver già vinto, con le GT, le 24 Ore del Nürburgring e di Spa.
Tecnologia al Servizio della Produzione di Serie
“Nello sport motoristico, Audi ha finora scelto, di proposito, campionati e categorie molto vicine alla produzione di serie e che potessero apportare un contributo alle innovazioni tecniche da proporre ai Clienti del Marchio”, spiega Wolfgang Ullrich. Quattro, TFSI e TDI sono tre ottimi esempi di innovazioni nate per il mondo delle competizioni e poi adottate con successo nella produzione di serie. Sulla Audi R18 e-tron quattro, il continuo travaso di tecnologia è evidente. Il rapido avanzare della tecnologia impone nuovi standard di anno in anno.
La nuova R18 e-tron quattro è dotata dei più recenti sistemi di telemetria e controllo di bordo che consentono la costante tracciatura dei parametri delle componenti e l’invio di un’analisi completa della vettura ad ogni passaggio davanti alla pit lane. Il sistema e-tron quattro rappresenta una trazione integrale di prossima generazione, in cui Audi coniuga i vantaggi del sistema quattro al potenziale della propulsione elettrica, dimostrando che l'efficienza non deve necessariamente sacrificare la performance pura.
Una Première Urbana: La R18 sulle Strade di Le Mans
In un evento senza precedenti, la R18 e-tron quattro 2014 ha percorso 15 km lungo strade urbane ed extraurbane, passando dal centro della cittadina di Le Mans all’omonima pista francese. Tom Kristensen ha guidato il prototipo tra svincoli e incroci, strabuzzando gli occhi nel tentativo di non decollare sulle micro asperità cittadine e di non trasformare la vettura della Polizia che lo precedeva in una palla di pasta per pizza, "levitata" dall’inedito spoiler frontale a flap regolabili.
Questa esibizione ha rimarcato come sussista un’inscindibile connessione tra i prototipi endurance della Casa degli Anelli e le vetture di serie. La vettura ha digerito l’affronto di muoversi a basse velocità, sputacchiando, sbuffando e sussultando, ma ricordando a tutti che la sua vera natura è legata ai cordoli e alle chicane. Come recita la suggestiva personificazione della vettura: «Oggi assecondo i vostri desideri come una belva ammaestrata che sollazza il pubblico, ma domani è un altro giorno. Ibrida o non ibrida, domani saranno cordoli e chicane a conoscere la mia furia».
Allan McNish explains the 2013 Audi R18 e-tron quattro
Dinamica di Guida e Sound
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare di un propulsore diesel ibrido, l’urlo della R18 e-tron quattro è lacerante. Il team di Audi Sport ha lavorato duramente al miglioramento dell’aerodinamica in favore di una maggiore efficienza, permettendo una importante riduzione dei consumi senza compromettere le prestazioni della vettura. Il sistema di sospensioni prevede uno schematismo a bracci triangolari sovrapposti con ammortizzatori anteriori push-rod, disposti orizzontalmente a bilanciere e azionati in compressione da un puntone collegato al porta mozzo delle ruote, e posteriori pull rod, con puntoni diagonali che lavorano in trazione.
La trasmissione sequenziale a 6 rapporti (o 7 rapporti nella versione 2015) di tipo elettroattuato gestisce l'esuberanza del sistema ibrido. La stabilità è garantita da un'elettronica sofisticata che regola la coppia tra gli assi, rendendo la vettura una trazione integrale dinamica. L'obiettivo principale è sempre stato quello di confermarsi leader della gara endurance più famosa del mondo, suonando come delle zampogne tanto la rivale storica Toyota quanto la sfidante Porsche. Durante il biennio 2012-2013, la R18 e-tron quattro ha trionfato sia nel Mondiale Endurance sia nella tappa di Le Mans, spingendo la FIA a cambiare le regole per rendere più incerto l'esito delle competizioni.