Fuel Flow Meter: "Teure Zigarre" verändert den Motorsport

(Motorsport-Total.com) - Die LMP1-Szene steht vor einem gewaltigen technischem Umbruch. Das Reglement 2014, das in Details immer noch ausgefeilt wird, weist den einzelnen Antriebskonzepten in Abhängigkeit der Größe des Hybridsystems gewisse Treibstoffmengen pro Runde zu. Es wird künftig nicht mehr die Luftzufuhr per Restriktor begrenzt, sondern es wird Benzin und Diesel gespart. Den Ingenieuren bieten sich bei der Konzeption der Antriebe völlig neue Freiheiten. Die Aufgabenstellung ist klar: mit dem zugewiesenen Treibstoff möglichst schnell über die Runden kommen.

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Ab 2014 darf in der LMP1 nicht mehr beliebig Treibstoff verbrannt werden Zoom

Das neue Konzept auf der Langstrecke steht und fällt mit der Funktionsweise und Präzision eines Bauteils: Der Durchflussmengen-Sensor (Fachbegriff: "Fuel Flow Meter") soll jederzeit darstellen, wie viel Treibstoff in den neuen LMP1-Sportwagen verbraucht wird. Das entsprechende Bauteil, das auch in der Formel 1 eingesetzt wird, wird im Auftrag der FIA vom Hersteller Gill Sensors gebaut. Das britische Unternehmen hatte sich in einem langwierigen Ausschreibungsverfahren durchgesetzt.

Die Briten sind nach intensiver Entwicklung endlich soweit, das Prototypen des "Fuel Flow Meters" an die LMP1-Hersteller geliefert werden konnten. Optisch sei es "eine sehr teure Zigarre mit ein bisschen was dran", beschreibt Thomas Laudenbach im Gespräch mit 'Motorsport-Total.com'. Der Leiter Elektrik, Elektronik und Energiesysteme im LMP1-Projekt von Audi hat erste Erfahrungen mit dem wichtigen Bauteil sammeln dürfen, das in der Umsetzung des neuen Effizienz-Reglements eine solch entscheidende Rolle spielt.

Hersteller haben erste Tests gemacht

"Die Entwicklung liegt in der Hoheit der FIA. Wir bekommen Teile, die andere entwickelt haben. Dann setzen wir diese ein und vergleichen sie mit Messeinrichtungen, die wir kennen. Dann geben wir der FIA entsprechende Rückmeldung", sagt Laudenbach. "Wir haben Geräte getestet, die uns zur Verfügung gestellt wurden. Wir haben noch keine gekauft, haben sie aber schon ausprobiert. Der finale Stand ist noch nicht da."

Die Erkenntnisse nach den ersten Erprobungen des Durchflussmengen-Messers, der per Ultraschall die Menge des strömenden Treibstoffs misst, sind "besser als gedacht, wenn auch noch nicht am Ziel", sagt der Audi-Ingenieur. Der "Fuel Flow Meter" arbeitet bei stabilen Bedingungen gut, hat aber bei wechselnden Temperturen und Vibrationen noch kleine Schwierigkeiten. "Man hat riesige Fortschritte gemacht. Die maximale Abweichung von 0,5 Prozent lässt sich bislang noch nicht unter allen Bedingungen darstellen. Das sollte aber erreichbar sein."

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Die Treibstoffzufuhr wird von der FIA möglichst genau überwacht Zoom

"Es gibt wenige Dinge, die schwieriger sind als einen Volumenstrom zu messen - und damit einen Massenstrom. Technisch ist das ganz schwierig", zeigt Laudenbach Verständnis für kleine Anlaufschwierigkeiten mit dem Bauteil. "Auf unseren Prüfständen haben wir Messvorrichtungen, die im Rahmen einer Genauigkeit von 0,2 bis 0,5 Prozent liegen. Aber diese Einrichtungen sind sehr groß." Das Standard-Gerät von Gill ist hingegen nicht einmal so groß wie ein Laptop-Netzteil und zudem sehr leicht.

Gleich drei Fuel Flow Meter an Bord

Weil neben der Genauigkeit der Gill-Messsysteme auch die Zuverlässigkeit noch ein wunder Punkt ist, werden die Hersteller mehrere Durchflussmengen-Messeinrichtungen verbauen - nach dem Motto: doppelt gemoppelt hält besser. "Das ist festgelegt und vorgegeben", so Laudenbach. "Jene Fahrzeuge, die nur einen Treibstoff-Vorlauf zum Motor haben und kein Return-System, die haben zwei solcher Fuel-Flow-Meter an Bord - eines als Backup. Jemand, der einen Rückfluss hat, muss noch eines zusätzlich verbauen. Das können wir nicht frei wählen."

"Wir werden drei dieser Messeinheiten im Auto haben. Da man davon ausgeht, dass diese Fuel Flow Meter ganz entscheidend sind in Sachen Darstellbarkeit der Effizienz, sichert man sich natürlich ab", sagt Toyota-Technikchef Pascal Vasselon. "Daher wird man zusätzliche Bauteile dieser Art installieren, um auf der sicheren Seite zu sein. Das ist gar nicht so ungewöhnlich, denn wir haben auch mehr Benzinpumpen an Bord als eigentlich nötig. Sobald man bei Teilen, die im Zweifelsfall zu einem Ausfall führen könnten, nicht ganz von der Haltbarkeit überzeugt ist, dann sichert man sich lieber ab."

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WEC in Austin

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Gern tut dies natürlich niemand. Jedes zusätzliche Bauteil bringt mehr Gewicht und mehr Schwierigkeiten beim sogenannten "Packaging", also dem passgenauen und platzsparenden Einbau. "Hat man jemals einen Audi mit drei Motoren gesehen, um sicherzustellen, dass wenigstens einer funktioniert?", lächelt Audi-Sportchef Wolfgang Ullrich. "Das ist schon etwas seltsam." Allerdings ist es unumgänglich, um 2014 auf der sicheren Seite zu sein.

Verständnis für Anlaufschwierigkeiten

"Man stelle sich die Situation vor, dass eines wirklich mal im Rennen kaputtgeht. In einem solchen Fall wird jeder froh sein, dass er das Auto zum Tausch nicht in die Box holen muss, sondern er einfach weiterfahren kann", erklärt Laudenbach. "Natürlich bauen wir ungern eine Komponente ein, die im ersten Moment unnötig erscheint, aber weil es die Grundlage und den Kernpunkt des Reglements darstellt, ist der Ansatz nicht schlecht."

"Die technische Umsetzung ist schwierig, es ist eine große Aufgabe. In Anbetracht dieser Komplexität sollten wir mit den bisherigen Ergebnissen und Ansätzen wirklich nicht unzufrieden sein", zeigt der Audi-Verantwortliche Verständnis. "Schimpfen kann man immer schnell: über Ungenauigkeiten, darüber, dass wir die Geräte noch nicht haben und vielleicht auch darüber, dass sie sehr teuer sein werden - was wir noch nicht wissen. Auf der anderen Seite ist Schimpfen nur legitim, wenn man Ideen liefert, wie es besser geht. Und diese Aufgabe ist echt schwierig."

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Thomas Laudenbach ist Leiter Elektrik, Elektronik und Energiesysteme bei Audi Zoom

Der Fuel Flow Meter soll ab der kommenden Saison eine ständige Überwachung des Verbrauchs ermöglichen. Die Daten der Messeinheit werden live per Telemetrie an die Datenstation der FIA übermittelt. Die Teams dürfen sich diesen Datenstrom allerdings aus einem öffentlichen Kanal abgreifen. "Weniger Verbrauch hat keine Konsequenzen, ich darf den gesparten Treibstoff nicht später einsetzen", erklärt Audi-Technikdirektor Martin Mühlmeier. "Strafen für zu hohen Verbrauch sind noch nicht genau definiert. Das wird im sportlichen Regelwerk festgelegt. Das ist noch in Arbeit."