WRC 2022 – Ecco le soluzioni per il raffreddamento dell’unità ibrida

Nuovi regolamenti, nuove tecnologie, e nuovi problemi da risolvere per gli ingegneri dei team impegnati nel World Rally Championship. Molto spesso, in passato, queste nuove problematiche derivavano da soluzioni introdotte dagli stessi ingegneri, dalle innovazioni tecnologiche che essi stessi sperimentavano sul campo di gara. La trazione integrale, il turbo, spoiler e alettoni per l’aerodinamica, che si portavano poi dietro anche il rovescio della medaglia, ovviamente. Poco o nulla era dettato dal regolamento, che era invece costretto, spesso, ad “inseguire” i cervelloni delle varie squadre per limitarne e imbrigliarne semmai la creatività.

I tempi, ultimamente, sono invece cambiati: dalla Formula 1 fino all’endurance, i regolamenti hanno imposto ai team varie soluzioni, seguendo come filo conduttore le tematiche di riduzione costi e ambientali su tutte. Il cambiamento più importante è stato senza dubbio il passaggio ai motori ibridi, con il WRC che non è sfuggito a questa “rivoluzione green”. Da quest’anno, come sappiamo ormai da parecchio tempo, una unità cosiddetta “ibrida” sarà abbinata al motore termico tradizionale, unità di cui vi abbiamo già spiegato in linea di massima il funzionamento.

Raffreddamento: uno dei problemi principali

Oltre alle ovvie problematiche di funzionamento dell’unità ibrida abbinata al motore termico, ossia come erogare la potenza extra, come ricaricare la batteria, come gestire la modalità di utilizzo in “solo elettrico”, c’è un problema principe a cui i team hanno tentato di dare una risposta fin dai primi test. Il raffreddamento di questa nuova unità. Come tutti sappiamo una batteria o un qualsiasi componente che funzioni sfruttando la corrente elettrica è soggetto ad un riscaldamento, che a lungo andare ne limita l’utilizzo o lo porta addirittura a rottura.

Per ovviare al problema la soluzione è in realtà molto semplice, ed è la stessa utilizzata per il raffreddamento degli attuali motori termici: in un veicolo in movimento si sfrutta l’aria che investe il veicolo stesso e la si convoglia verso il componente da raffreddare. Il problema, nel caso specifico della unità ibrida è rappresentato dalla sua collocazione in vettura. Essendo posizionata dietro ai sedili come da regolamento, non c’è possibilità di investirla direttamente con il flusso dell’aria, come accade invece per il radiatore del motore termico che sfrutta direttamente l’aria che filtra dalla griglia del paraurti anteriore.

Come accade invece per il raffreddamento dei dischi freni, c’è quindi la necessità di prelevare l’aria dall’esterno e, tramite apposite “tubazioni”, di convogliarla verso l’unità ibrida. Il radiatore per lo scambio termico si trova anch’esso al posteriore, in un layout simile a quanto troviamo sulle vetture da rallycross.

Prese d’aria: le soluzioni dei tre team

M-Sport Ford è stata la prima a rivelare la nuova arma in configurazione Rally1. Fin dalla presentazione della nuova Puma, avvenuta al festival di Goodwood, sono state introdotte delle prese d’aria di forma all’incirca circolare (1 in figura sotto), posizionate sopra al passaruota posteriore all’altezza della maniglia porta.

M-Sport ha mantenuto questa soluzione anche nei successivi sviluppi aerodinamici, limitandosi a modificare leggermente la forma della presa (1 in figura sotto). Mantenere la presa in questa posizione molto bassa permette di mantenere libera la zona in corrispondenza dei finestrini laterali davanti all’ala posteriore, facendo arrivare quindi un flusso “indisturbato” che consente all’ala di lavorare meglio.

Toyota ha inizialmente optato per una soluzione più vistosa rispetto a quanto visto sulla Puma (1 in figura sotto). La presa d’aria è decisamente più grande, ha una forma più squadrata e si estende anche maggiormente verso l’alto. Come sottolineato da Fowler qualche settimana fa, Toyota ha però volutamente testato ad inizio 2021 con soluzioni aerodinamiche non significative, utili solo per tentare di depistare la concorrenza. Nelle prime fasi di sviluppo per i team era infatti importante capire la portata d’aria necessaria per il raffreddamento, più che l’effettivo bilanciamento aerodinamico della vettura, su cui si sarebbe investigato solo più tardi.

Come si vede nell’immagine sotto infatti, Ogier, negli ultimi test in configurazione definitiva, ha provato una soluzione che si avvicina molto a quanto fatto vedere fin da subito da Ford (1 in figura sotto). La presa ha una forma meno slanciata verso l’alto e resta sotto la linea di cintura (termine tecnico nell’automotive per definire l’altezza della porta rispetto alla vetratura laterale). Da notare come non fossero ancora presenti gli specchietti retrovisori.

L’area frontale della presa sembra leggermente maggiore rispetto a quella vista sulla Puma. Una maggiore area vuol dire ovviamente una portata maggiore di aria fresca per il raffreddamento, ma vuol dire anche un aumento della resistenza all’avanzamento, visto che aumenta l’area frontale del veicolo. Il compromesso per questi componenti va fatto su questi due fattori.

Anche Hyundai, nei primi test, ha utilizzato una configurazione simile a quanto visto all’inizio sulla Yaris. ma ancora più estrema. La presa si trova infatti ancora più in alto, e la forma è rettangolare ma molto schiacciata (1 figura sotto). L’area sembra ridotta al minimo, in modo da limitare il più possibile la resistenza.

Al contrario di Toyota, Hyundai ha mantenuto questa configurazione anche nell’ultima versione della i20 N, anche se con qualche modifica. La presa si apre maggiormente nella parte alta (1 in figura sotto) in modo da catturare più aria “pulita” visto che ci si allontana dalla zona dello specchietto retrovisore (come altezza). La forma rimane comunque poco invasiva in larghezza, in modo da non disturbare troppo il flusso diretto verso l’ala posteriore.

Estrattore posteriore su paraurti: ecco come smaltire l’aria calda

L’aria utilizzata per il raffreddamento, una volta terminata la propria funzione, deve essere smaltita in modo da non portare ad un innalzamento delle temperature di tutta la zona posteriore. Il fatto che l’aria possa poi uscire dalla vettura aiuta anche a ridurre la resistenza e a limitare “l’effetto paracadute”, derivato dal convogliare aria all’interno della macchina.

Su tutte e tre le nuove Rally1 sono comparse quindi delle griglie nel paraurti posteriore per permettere all’aria calda di uscire. Molto probabilmente troveremo anche delle ventole in corrispondenza di queste griglie, che agiranno appunto come estrattori. Una soluzione, questa, a cui aveva già ricorso Audi sulla Quattro S1 E2, dove tutto il gruppo di raffreddamento era stato spostato al posteriore per bilanciare meglio i pesi.

Come si vede ad esempio sulla Puma, questa apertura (1 in figura sotto) e tutto il layout interno della zona hanno causato lo spostamento dello scarico verso il lato destro (2 in figura sotto), rispetto a quanto accadeva sulle WRC Plus.

Toyota sembra aver seguito la strada tracciata da M-Sport: anche in questo caso ritroviamo una vistosa apertura centrale e lo scarico spostato sulla destra (1 e 2 in figura sotto).

Cosa interessante è però tutto il concetto di posteriore sviluppato sulla Yaris. Come si può notare infatti tutto il paraurti posteriore è molto alto rispetto al suolo, anche più che sulla Puma. Questo probabilmente per tentare di compensare la perdita del diffusore, proibito per regolamento. In questo modo infatti, spezzando il fondo della vettura e alzando il più possibile le protezioni sotto scocca da metà macchina circa in poi, si tenta di ricreare un effetto simile a quello del diffusore presente sulle Plus. L’angolo massimo consentito dal regolamento rispetto al piano orizzontale è di 8°, e Toyota sembra aver sfruttato a pieno questa possibilità. (figura sotto)

Chi sembra essere andato in una direzione leggermente diversa è invece Hyundai. Da quanto visto nelle ultime uscite la i20 ha adottato uno scarico centrale con le aperture sul paraurti che si sviluppano ai due lati. (1 e 2 in figura sotto)

Dalle foto non si vede forse bene, ma sembra che anche in casa Hyundai abbiano comunque tentato di rastremare il più possibile verso l’alto il posteriore della vettura, seguendo in qualche modo la strada percorsa anche da Toyota. (figura sotto)

In sintesi le tre squadre hanno sviluppato soluzioni simili per garantire il raffreddamento della nuova unità ibrida. C’è chi sembra essersi spinto più al limite per quanto riguarda le dimensioni delle prese di aerazione, Hyundai, e chi sembra aver sfruttato la necessità di ridisegnare il posteriore per tentare di recuperare il carico aerodinamico perso, Toyota.

Il Monte è vicino, e saranno come sempre i tempi sulle speciali a dirci chi disporrà del pacchetto complessivo migliore.