DER ERSTE HYBRID MIT 963PS FÜR NUR 499 KUNDEN

Nahtlose Integration des HY-KERS-Systems: atemberaubende Leistung und höchste Effizienz

Der LaFerrari ist das bisher ehrgeizigste Projekt von Ferrari, das die technischen Möglichkeiten bei Fahrzeugen mit Straßenzulassung noch weiter ausreizt und die technischen Kompetenzen des Unternehmens in beiden Bereichen, Gran Turismo und Formel 1, aufs Beste demonstriert. Das neue Modell erbringt die beste jemals von einem Ferrari Serienfahrzeug erzielte Leistung und ist mit fortschrittlichsten und innovativsten technischen Lösungen ausgestattet, die in Zukunft auch in die übrige Ferrari Modellpalette Eingang finden werden. Auch diesmal wird nur eine limitierte Anzahl von 499 Fahrzeugen hergestellt. Damit bleibt Ferrari seiner lange gehegten Tradition treu, Fahrzeuge mit kompromissloser Leistung für einen kleinen Kreis höchst anspruchsvoller Kunden zu bauen.

Der LaFerrari ist das erste Fahrzeug mit Hybrid-Technologie aus Maranello. Der 6.262-Kubikzentimeter-V12-Motor erreicht 800 PS und der Elektromotor weitere 120 kW (163 PS). Insgesamt beträgt die Systemleistung also über 960 PS. Eine bedeutende technische Neuerung, das HY-KERS-System, macht den LaFerrari zum leistungsstärksten und effizientesten Ferrari, der jemals gebaut wurde. Dank der Erfahrung von Ferrari mit dem KERS-System in der Formel 1, das für den Einsatz in Straßenfahrzeugen weiterentwickelt wurde, ist die maximale Integration von V12- und Elektromotor gewährleistet. Herausragende Leistung und maximale Effizienz werden damit auf einen Nenner gebracht. Die hohen Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen durch Einsatz des Elektromotors erlaubten es den Ingenieuren, die Leistung der Verbrennungsmotor bei hohen Drehzahlen zu optimieren und so über den gesamten Drehzahlbereich hinweg konstant hohe Extremleistung zu erzeugen - mit einem maximalen Drehmoment von mehr als 900 Nm. Diese Lösung hat nicht zu einer Ausdehnung der Fahrzeugmasse oder der Spurweite, sondern zu einer Absenkung des Schwerpunkts geführt.

Das F1-Doppelkupplungsgetriebe ist mit dem Elektromotor und einem ebenfalls elektrischen Zusatzmotor gekoppelt, der die traditionelle Lichtmaschine ersetzt. So werden das Gewicht und die Gesamtmaße der Getriebeeinheit verringert. Zudem wurde die HY-KERS-Lösung von Anfang an flexibel und baukastenartig angelegt, um Spielraum für die Anpassung an andere Modelle des Modellprogramms zu schaffen.

Der Elektromotor bedient sich einer Technologie, die eine hohe spezifische Leistungsdichte erzielt. Dadurch konnten die Ingenieure das Gewicht und das Volumen im Verhältnis zum verfügbaren Drehmoment drastisch reduzieren. Das Ergebnis sind Leistungswerte, die mit der gleichen Drehzahldichte und Effizienz (94 %) bzw. einer sehr geringen Verlustleistung denen des Formel-1-Rennwagens nahekommen. Die Größe der Batterie war für die Optimierung Leistungsgewichts des HY-KERS-Systems und die gewünschte Senkung des Kraftstoffverbrauchs von entscheidender Bedeutung.

Die Lösung war ein hochkomplexes System bestehend aus 120 Zellen, die in acht Modulen mit je 15 Zellen zusammengefasst sind. Die Leistung entspricht der von 40 herkömmlichen Batterien, während das Gewicht jedoch nur bei 60 Kilogramm liegt. Die Hochvoltbatterien werden intern von der Ferrari Motorsportabteilung gebaut. Sie laden sich auf unterschiedliche Weise auf: zum einen beim Bremsen (auch bei scharfen Bremsmanövern mit aktiviertem ABS, beispielsweise beim Fahren auf einer Rennstrecke) und zum anderen jedes Mal, wenn der V12-Motor ein höheres Drehmoment erzeugt als erforderlich, etwa bei Kurvenfahrten. Im letzten Fall wird das überschüssige Drehmoment nicht an die Räder geleitet, sondern in Energie umgewandelt und in den Batterien gespeichert.

Das HY-KERS-System wird über einen Hybrid-Antrieb versorgt. Dieser steuert die Energiezufuhr aus dem V12- und dem Elektromotor über zwei Inverter und zwei Gleichspannungswandler. Die frequenzvariable Steuerung sorgt für eine schnelle und präzise Bereitstellung des Drehmoments. Dieser technische Ansatz ermöglichte es den Ingenieuren von Ferrari, die Leistung zu maximieren und zugleich den Kraftstoffverbrauch zu senken. Der CO2-Ausstoß wurde ohne alleinigen Rückgriff auf einen Elektroantrieb, was der Zielsetzung bei diesem Modell nicht gerecht worden wäre, auf 330 g/km gesenkt. Das HY-KERS-System soll jedoch zukünftig ermöglichen, dass ein Fahrzeug mit Hilfe von elektrischer Energie mehrere Kilometer weit fahren kann. Bei Tests in der Entwicklungsphase erreichte die vollelektrische Version des LaFerrari einen CO2-Ausstoß (kombiniert) von nur 220 g/km.

Das vom V12- und Elektromotor generierte Gesamt-Drehmoment beträgt mehr als 900 Nm, wobei das aktuelle Drehmoment des Elektromotors bei geringeren Drehzahlen genutzt wird und die Leistung und das Drehmoment des V12-Motors in höheren Drehzahlbereichen optimiert werden. Das Spitzendrehmoment des V12-Triebwerks liegt bei 700 Nm und wird bei 6.750 U/min erreicht.

Zusätzlich wurde das gesamte Ansaugsystem – von den dynamischen Lufteinlässen über den hinteren Radkästen bis zum Ansaugplenum – so gestaltet, dass der Wirkungsgrad des Ansaugvolumens optimiert wird. Der Motor weist außerdem ein besonders hohes Verdichtungsverhältnis von 13,5:1 auf, was die Effizienz der Brennkammer erhöht.

Zur Verbesserung der mechanischen Effizienz wurden mehrere Komponenten verändert. Besonders wichtig ist in diesem Zusammenhang die Kurbelwelle, die leichter gestaltet wurde und neue aerodynamisch effizientere Gegengewichte enthielt, um Pumpverluste zu reduzieren.

Das Design der Kurbelwelle verringert außerdem die Masse rund um die Rotationsachse, wodurch das Gesamtgewicht um rund 19 Prozent gesenkt wird.

Nicht zuletzt zählt der klassische Motorsound zu den charakteristischen Merkmalen des LaFerrari. Insbesondere der Abstimmung des Abgassystems ist es zu verdanken, dass der LaFerrari den unverwechselbaren Ferrari V12-Sound hat.

Die gleich lang ausgelegten Rohre der 6-in-1-Abgasanlage wurden wie in der Formel 1 hydrogeformt und mit Inconel legiert, um das Gesamtgewicht niedrig zu halten - mit dem zusätzlichen Vorteil, dass das System eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit erhält.

Der Frontspoiler wurde eigens entworfen, um den Abtrieb zu erhöhen und gleichzeitig negative Effekte wie etwa die Nick-Empfindlichkeit, die durch die ausgeprägten Splitter entsteht, zu beseitigen. Ein breiter Lufteinlass auf der Fronthaube leitet heiße Luft vom Kühler ab.

Der Frontspoiler lenkt den Außenstrom vor den Auslass, um dessen Effizienz zu steigern, wobei im vorderen Bereich der Motorhaube Kompression entsteht, die für Abtrieb sorgt. Ein zentraler Flügel leitet den Luftstrom an der Außenseite des Fahrzeugs und an der Karosserie entlang, um die Sogwirkung zu verringern, während der Heckradius des Lufteinlasses den Luftwiderstand senkt.

Die Aussparungen hinter den vorderen Radhäusern verstärken den Luftaustritt um die Reifen, steigern die Effizienz des Frontdiffusors und schaffen zusätzlichen Abtrieb. Die vorderen Radhäuser leiten die Luft nach unten und dann entlang der Aussparungen an den Türen zu den Kühlern. 

Zwei Lufteinlässe an den hinteren Radhäusern begünstigen den dynamischen Ram-Air-Effekt, womit die Leistung um 5 PS gesteigert wird. Die Form des einteiligen Heckbereichs und der Spoiler wurden so konzipiert, dass der Abtrieb maximiert wird.

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Das Ziel der Ingenieure war es mit intensiver Entwicklungsarbeit unter Verwendung von CFD-Analysen sowie mit langen Tests im Formel-1-Windkanal, die höchste je bei einem Fahrzeug mit Straßenzulassung erreichte aerodynamische Effizienz zu erzielen - mit einem Koeffizienten von annähernd 3.

Verglichen mit früheren Sondermodellen ist die Karosserie schmaler und niedriger - mit dem Ziel, bestwerte in der Aerodynamik zu erreichen.

Der Schwerpunkt konnte durch das neue Layout und die Integration sämtlicher Hauptkomponenten der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) um insgesamt 35 Millimeter abgesenkt werden, was zu herausragendem Handling und Ansprechverhalten führt.

Die komplett neue Gewichtsverteilung hat dazu geführt, dass die Masse nun innerhalb der Achsen liegt, wodurch der LaFerrari in jeder Fahrsituation ein niedriges Trägheitsmoment sowie exzellente Stabilität und Bodenhaftung aufweist und dabei 59% seines Gewichts auf der Hinterachse trägt.

Eine der größten Herausforderungen in der Entwicklung des LaFerrari war die Integration des Hybridsystems. Obwohl das Fahrzeug den gleichen Radstand und die gleiche maximale Länge wie der Enzo aufweist, verbergen sich unter der Verbundwerksstoffschale des LaFerrari ein Hybridsystem, ein F1-Doppelkupplungsgetriebe sowie die entsprechenden Kühlsysteme. Anders gesagt: Dank extrem sorgfältiger und ausgeklügelter Ingenieurs- und Designarbeiten wurde der Antriebsstrang von zwei Fahrzeugen geschickt auf dem Raum von nur einem untergebracht.

Die von Ferrari entwickelten Algorithmen steuern alle Systeme, sodass das Fahrzeug Bestwerte in bei Leistung, aerodynamische Effizienz und Handling erreicht, ohne dass an anderer Stelle Kompromisse erforderlich würden.

Dank unzähliger Innovationen über die gesamte Bandbreite des Designs und der Konstruktion hinweg liefert der LaFerrari absolut herausragende Leistung und ist der schnellste Ferrari mit Straßenzulassung aller Zeiten. Der LaFerrari schlägt den Rundenrekord des Enzo auf der Teststrecke in Fiorano um mehr als 5 Sekunden. Dieser riesige Fortschritt war dank der Hybridtechnologie und bahnbrechender Neuerungen in der Traktions- und Dämpfungskontrolle sowie bei den Bremsen und Reifen möglich. Der integrierte Ansatz, nach dem das Fahrzeug entwickelt wurde, insbesondere die Reifen- und Fahrwerksabstimmung, hat dazu geführt, dass Drehmomente im Bereich von 900 Nm über die Räder genutzt werden können. Diese hohen Drehmomente werden durch den kombinierten Effekt von V12- und Elektromotor möglich, der jederzeit für unmittelbares Ansprechverhalten sorgt. In der Kurve hält das HY-KERS-System die Drehzahl des V12-Motors hoch, um eine schnellere Reaktion auf Inputs des Gaspedals zu erreichen.

Bei Beschleunigung in der Kurvenausfahrt, verteilt das Traktionskontrollsystem das Drehmoment auf die Antriebsräder, während das elektronische Differential die Traktion maximiert und das Stabilitätskontrollsystem die Reaktionen des Fahrzeugs überwacht. Überschüssiges Drehmoment nutzt das HY-KERS-System zur Aufladung der Batterien und liefert weiteres Drehmoment an die Räder, so dass eine konstante, atemberaubende Leistung gewährleistet ist.

Das Karbon-Keramik-Bremssystem ist mit neuen Bremsscheiben und neuen leichtgewichtigen Bremssätteln ausgestattet, die so konzipiert sind, dass die Kühlung verbessert wird. Die neue Technologie verbessert die Reibung auf den Oberflächen der Scheiben sowie die Konsistenz und die Abnutzungsresistenz mit dem Ergebnis, dass die Längsverzögerung um 15 Prozent verbessert wird. Das entspricht einer Verkürzung des Bremswegs um 30 Meter bei einer Bremsung von 200 auf 0 km/h. Das Bremssystem ist völlig in die allen anderen Dynamiksysteme integriert, sodass das Hybridsystem in den regenerativen Bremsmodus schaltet, wodurch die Batterien auch bei sehr scharfen Bremsungen mit aktiviertem ABS aufgeladen werden.

Aufgrund der hohen Leistungswerte musste Ferrari ein sehr spezielles Reifen-Setup wählen, mit 265/30 R 19 Pirelli P-Zeros vorne und 345/20 R 20ern hinten. Dank der Integration der dynamischen Kontrollsysteme, der aktiven Aerodynamik und des mechanischen Aufbaus ist die Reaktionszeit bei Lenkrad-Eingaben in der Kurve um 30 Prozent kürzer und die Querbeschleunigung um 20 Prozent höher.

Um die Leistungsziele zu erreichen, die für den LaFerrari gesteckt wurden, griff Ferrari nicht nur in Sachen Material, Design und Ingenieurskunst auf die Formel-1-Erfahrung der Scuderia zurück, sondern baute zudem auf die Erfahrung von Rory Byrne, dem legendären Formel-1-Designer, der nicht weniger als 11 Weltmeister-Fahrzeuge von Ferrari entwickelt hat. 

Eine Arbeitsgruppe aus GT- und Formel-1-Ingenieuren entwarf ein Chassis, das trotz der zusätzlichen Schwierigkeit der Integration des Hybridsystems maximale Stabilität und minimales Gewicht aufweist.

In der Konstruktionsphase wurden mehrere Funktionen in das Chassis-Design integriert, um das Gewicht zu senken. Als Beispiel ist hier die Sitzstruktur anzuführen, die Bestandteil des Chassis ist und damit das Gewicht senkt und eine kompaktere Architektur und einen abgesenkten Schwerpunkt ermöglicht.

Diese kompromisslosen Lösungen sorgten für eine markante Verbesserung der Leistungsmerkmale gegenüber dem Chassis des Enzo. Die Verwindungssteifheit stieg um 27 Prozent, die Trägerfestigkeit um 22 Prozent, während das Gewicht um 20 Prozent reduziert werden konnte. Das Chassis wird komplett von Ferrari am Hauptsitz in Maranello neben der F1-Rennwagen Produktion gebaut. Die gleichen Materialien und Produktionsprozesse wie in der Scuderia Ferrari kommen hier zum Einsatz.

Wie in der Formel 1 werden auch hier aus der Luftfahrttechnik bekannte vorimprägnierte Verbundwerkstoffe (Prepregs) verwendet: Vier verschiedene Arten von Kohlefasern wurden eingesetzt, weil jeder Bereich des Chassis so gestaltet werden musste, dass er die an ihn gerichteten spezifischen Anforderungen erfüllt.

In bestimmten Bereichen wie Türen und Einstieg, die für den Schutz des Fahrgastraums relevant sind, wurde sehr stabiles unidirektionales T1000-Gewebe bzw. -Band verwendet. Deren hohe energieabsorbierenden Eigenschaften erfüllen die strengsten gesetzlichen Vorschriften bezüglich des Seitenaufprallschutzes. Die Strukturelemente des Chassis wurden mit unidirektionalem M46J-Kohlefaserband und Gewebe laminiert, das extrem zugfest, jedoch besonders leicht ist. Am Unterboden wurden Kohlefaser und ein weiterer spezieller Verbundwerkstoff, Kevlar®, eingesetzt, der die Kohlefaser vor Schäden durch aufwirbelnden Straßensplitt schützt.

Der Multimaterial-Ansatz wurde auf das gesamte Chassis angewendet, um die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und so das Gewicht gering zu halten. Ein Beispiel hierfür ist der Heckbereich, eine Konstruktion „aus einem Guss“, die mit M46J- und T800-Kohlefaser handlaminiert wurde, um eine ultraleichte und doch stabile Struktur zu erhalten. Die Kohlefaserelemente werden in den gleichen Autoklaven gehärtet wie die des Formel-1-Chassis. In zwei Phasen wird das Material zwischen 130° und 150° im Vakuumverfahren behandelt, um Lufteinschlüsse aus dem Verbund zu beseitigen.

Das Design ist auffällig und innovativ. Dennoch bleibt der LaFerrari mit seinem schlanken Profil dem Prototyp des klassischen V12-Sportwagens mit Mittelmotor treu: Das gesamte Volumen des Fahrer- und Motorraums ist innerhalb des Radstands platziert, um die bestmögliche Massenverteilung zu erreichen.

Beeindruckenderweise hat der Einbau des HY-KERS-Systems nicht zu einer Ausdehnung der Fahrzeugmaße, sondern zu einem besseren Ausgleich zwischen Front- und Hecküberhang geführt.

Im Profil hat das Fahrzeug eine scharfe nach unten verlaufende Nase und eine tiefsitzende Motorhaube, die seine muskulösen Radhäuser betont. Diese Form erinnert stark an die legendären Formen der Ferrari Sport-Prototypen der späten 1960er-Jahre, beispielsweise an den 330 P4 und den 312P. Das Verhältnis zwischen den Maßen der vorderen und hinteren Radhäuser entspricht ebenfalls althergebrachter Ferrari Traditionen.

Die Gestaltung der Karosserie des LaFerrari wurde stark von der Aerodynamik beeinflusst. Durch die elegant geschnittenen Formen wirken die Radhäuser muskulös und aggressiv. Die Oberflächen scheinen über das Cockpit hinweg Richtung Heck zu fließen, während die Formen dem Volumen Kontur geben.

Die fließenden Oberflächen sorgen zudem für die herausragendem Luftwiderstands- und Abtriebswerte, die das Aerodynamik-Team erreichen wollte, und kanalisieren den Luftstrom höchst effizient in Richtung der Komponenten, die gekühlt werden müssen. Der Frontbereich des Fahrzeugs weist einen niedrigeren Frontflügel auf, der wirkt, als sei er an einem mittig sitzenden Pylon unterhalb der Nase aufgehängt - eine Entscheidung, die ganz klar von der Formel 1 inspiriert wurde.

Nirgendwo wird der extrem sportliche Charakter des Wagens deutlicher als am Heck, das die geballte Kraft des Fahrzeugs unmissverständlich demonstriert. Vom beeindruckenden Oberflächen-Zusammenspiel am Heck verlaufen zwei tiefe Schlitze über die kräftigen Radhäuser hinweg. Sie leiten höchst effizient heiße Luft vom Motorraum ab und steigern dadurch zugleich den Heckabtrieb. Der Motorraum endet mit einer harmonisch über die gesamte Fahrzeugbreite verlaufenden Linie, unter der ein aktives Aerodynamik-Element versteckt ist. 

Auf einem mittig sitzenden Pylon, der vom Stil her dem im Frontbereich ähnelt und ebenfalls dem Schutz des HY-KERS-Systems dient, sitzt ein großer verstellbarer Spoiler, der automatisch gesteuert wird und das schlanke Design des Heckbereichs nicht im Geringsten beeinträchtigt.

Der untere Heckbereich besteht aus reiner Kohlefaser und wird von tiefen Öffnungen und einem großzügigen Diffusor dominiert, dessen Klappen sich aufstellen, wenn der motorisierte Spoiler ausgefahren wird.