Motor

Az évek során jelentős fejlődésen estek át ralimotorok – a kezdeti napokban kicsit voltak csak többek, mint némileg módosított sorozatgyártású egységek, de ahogyan a technológia előrelépett és a rali professzionálisabb sporttá alakult, a ralimotorok sokkal komolyabb üggyé váltak. Az 1970-es és ’80-as évek során gyorsan fejlődtek, különböző konfigurációkat és feltöltést használtak a maximális teljesítmény elérésére. A B csoportos éra drámáját követően kötötté vált a formátum a kétliteres, turbófeltöltéses, négyhengeres egységek képében, és bár tovább, 1,6 literre csökkent mára a hengerűrtartalom, a technikai szabályok pedig szigorúak, roppantul fejlettek, turbófeltöltőt, valamint fejlett elektronikát használnak, hogy maximálisan sokoldalúak és hatékonyak lehessenek, illetve elég tartósak is, hogy túléljék a legkeményebb feltételeket.

Kemény tervezés, még keményebb előírások

Egy versenymotor magas fordulatszámon üzemel életének nagy részében egy relatíve állandó talajfelületen, ami azt jelenti, hogy a teljesítménytartománya szűk lehet és agresszív. A ralisportban azonban minden esély megvan arra, hogy az autó mindenhol tartózkodni fog, csak nem optimális körülmények között. A megjósolhatatlan terepen és időjárásban a pilóta könnyedén alacsony fordulaton találhatja magát, vagy olyan körülmények között, melyek drámaian változnak akár kilométerenként is. Amennyiben a motor nem rendelkezik ebben a megjósolhatatlanságban egy egyenletes, lineáris teljesítményleadással, az kedvezőtlen lehet a kocsi egyensúlyára, nehéz lesz kontrollálni azt.

Ha nem lenne elég mindaz, hogy egy olyan motort kell tervezni, ami ellenáll a kíméletlen körülményeknek és az utcai autókéval megegyező vezethetőséget biztosít a versenyautók teljesítményszintjével, az FIA előírásai szigorúan korlátozzák a csapatok tuningolással és finomítással kapcsolatos lehetőségeit. Az S2000-es szabályok hatálya alatt ha egyszer lehomologizáltak egy motort, a specifikációjának nagyja a kocsi teljes életére rögzítve lesz. Ebbe beletartozik mind a szívó-, mind a kipufogócsonk, de a beépített elektronikus szenzorok is. Minden csapat használhat „jokereket”, ezek lehetővé teszik a komolyabb változtatásokat, ugyanakkor tíz ilyen áll csupán rendelkezésre az autó teljes élete során, úgyhogy óvatosan kell ezeket felhasználni. Mint ahogyan a szigorú homologizációs szabályok, a turbónyomás is korlátozva van 2,5 bar-ban a teljesítmény behatárolása és a költségcsökkentés miatt, a maximális motorfordulatszámot pedig 8500-as percenkénti fordulatban határozzák meg.

Turbófeltöltés, aztán korlátozás

A turbófeltöltés alkalmazásával az Audinak lehet tulajdonítani azt, hogy segítettek a sportág átalakításában, mint ahogyan tették azt a forradalmi négykerékhajtásos rendszer bevezetésével is, amikor a ’80-as évek elején megjelentek.  Ahogyan említésre került már, egy raliautó nem a tökéletes körülmények között üzemel, és ez az, ahol a turbófeltöltő a kulcs, mivel sokkal nagyobb szintű forgatónyomatékot biztosít, főként a közepes fordulatszám-tartományban, ami azt jelenti, hogy az autó jobban tud kigyorsítani a kanyarokból még alacsony sebességről is.

A turbófeltöltő egy nagyon egyszerű elven alapul: amikor a kipufogógáz áthalad a turbófeltöltőn, megforgat egy turbinát. Ez egy tengely segítségével össze van kötve egy, a kompresszorházban elhelyezkedő második turbinával. A kompresszorház a motor szívócsonkjával van összeköttetésben, így a bemenő levegő sűrítésre került, több levegő jut be a hengerekbe. Ez azt jelenti, hogy több levegőt lehet befecskendezni, az égés hevesebb, ennek következtében nagyobb a teljesítmény. Ugyan számos előnyt biztosít a megoldás, néhány plusz feladatot is előidéz. A sűrítési folyamat révén a beáramló levegő melegebbé válik, úgyhogy általában egy levegő-levegő intercoolert építenek be, ami lehűti a töltőlevegőt, mielőtt az bejutna a motorba, maximalizálva a sűrűséget és az oxigéntartalmat.

A turbófeltöltő bevezetése a B csoport kötetlen előírásaival azt eredményezte, hogy a teljesítmény gyorsan emelkedett, néhány autó meg is haladta állítólag az ötszáz lóerőt. A korszakot körülvevő történet jól dokumentált, a számos tragikus balesetet követően meg kellett zabolázni a raliautók teljesítményét. Ezt a turbófeltöltő belépő átmérőjének korlátozásával értéke el, az 1990-es években 34 milliméteres volt a szűkítő, ami háromszáz lóerő környékére korlátozta a teljesítményt. Egy szűkítő nélküli turbómotor esetében egyszerű a helyzet, a lehető legtöbb levegőt és üzemanyagot kell a hengerekbe juttatni, ez váltja ki a legnagyobb robbanást. Amikor viszont korlátozták annak a levegőnek a mennyiségét, amit a turbó képes beszívni, a figyelem a hatékonyság javítására fordult, a csapatok keményen dolgoztak a kenés tökéletesítésén és azon, hogy csökkentsék a motoralkatrészek tömegét. Az égéstér alakjának és a dugattyúkivitelnek a hangolását szintén különös figyelem kísérte, hogy a lehető leghatékonyabb égést érjék el és minden lehetséges teljesítményt kihozzanak a fojtott motorból. Az alapelvek megmaradtak, és ezeket használják manapság is a modern WRC erőforrások esetében is. A kompresszióarány – ami a henger térfogat különbségének aránya a dugattyú alsó és felső holtpontjának helyzetében – egy olyan terület, melyben jelentősen fejlődtek a dolgok, mivel ennek nagy a hatása a teljesítményre.

A 2000-es évek elején a WRC autók 10-11:1-es kompresszióaránnyal rendelkeztek, ami némiképp több mint sok nem turbós utcai masináé. A jelenlegi WRC-knél mindennapos, hogy a maximálisan megengedett 12,5:1-es kompresszióarányt alkalmazzák, ezzel az aggregát a lehető legérzékenyebb lesz. Ez nagy terhelést ró a motoralkatrészekre, ami azt jelenti, hogy a ralisportban alkalmazott minden erőforrásban minőségi acél és alumínium elemeket használnak belső alkatrészeként.

Elektronika

Az elektronika manapság egy lényeges része a motortuningolásnak, mivel az elektronikus vezérlőegység (ECU) irányítja mind a gyújtást, mind az üzemanyagbefecskendezést. Ahogyan a számítógépes teljesítmény javult, az ECU sokkal gyorsabban képes megbirkózni az információkkal, ez pedig azt jelenti, hogy az üzemanyagbefecskendezés és a gyújtás időzítése sokkal kifinomultabb lehet. Amíg tehát a motor mechanikus komponensei behatároltak, az ECU programozása folyamatosan finomítható a fékpados tesztelésekből, valamint az előző versenyekről származó adatokkal. Mindegyik WRC erőforrás direkt befecskendezést alkalmaz, az üzemanyag közvetlenül az égéstérbe kerül befecskendezésre, nem pedig a szívócsonkba, mint a régebbi motorok esetében. Ez egy viszonylag új fejlesztés a sorozatgyártású autóknál és az autósportban is, és meg is teremtette a maga kihívásait. A befecskendezési nyomásnak sokkal magasabbnak kell lennie, hogy meg tudjon birkózni az égéstér nagy nyomásával, a csapatok pedig keményen dolgoznak, hogy még inkább megértsék ezt a technológiát. Az ECU programozást más motorparaméterek figyelembevételével együtt kell elvégezni, úgymint a turbónyomás, a környezeti hőmérséklet és a pilóta stílusa, ami jelentősen különbözhet. Sok skandináv versenyző alkalmaz egy igencsak digitális megközelítést, a teljes gáz és a teljes gázelvétel között váltogat, míg mások sokkal egyenletesebb stílusban vezetnek. A motort úgy kell beállítani, hogy megfeleljen a pilóta elvárásainak és a körülményeknek is.

Az erőforrás beállítása jelentősen eltérhet az egyes versenyek között is. Svédországban, ahol alacsony a hőmérséklet, a beszívott levegő hidegebb és sűrűbb, az üzemanyag szintjét növelni lehet tehát, ami nagyobb teljesítményt biztosít. Mexikó ennek ellenkezője, az autók nagy tengerszint feletti magasságban futnak, a levegő ritkább, a befecskendezett üzemanyag mennyiségét csökkenteni kell, így a kimenő teljesítmény is kisebb lesz. A WRC-k ECU-iban közös manapság, hogy több motorprogramot tartalmaznak, ezek közül választhat a pilóta. Be lehet tölteni ezeket az ECU-ba, mielőtt a kocsi elhagyja a szervizparkot, megadva a pilóta számára a lehetőséget, hogy módosítsa neki tetszően azt a módot, ahogyan a motor teljesít. Amikor a körülmények csúszósak, egy progresszívebb teljesítményleadás választható, ugyanakkor amennyiben száraz a felület és simák, lendületesek az utak, egy agresszívebb opciót lehet használni. További előnye ennek, hogy egy további programot is be lehet iktatni, ami speciálisan a közúti etapokon használható a gyorsasági szakaszok között. Ezt azért lehet alkalmazni, hogy korlátozzák a turbónyomást és csökkentsék a benzinbefecskendezési nyomást, megóvva a motort és üzemanyagot spórolva. Ez azt jelenti, hogy kevesebb üzemanyagot kell a kocsinak cipelnie, súlyt spórolnak és javítják a teljesítményt, amikor az autó szakaszüzemmódban fut.

Nem minden szól a turbófeltöltőkről

Természetesen a turbófeltöltéses motorok ralisportban elért sikerei ellenére nem csak ez az egyetlen opció. A World Rally Car-ok jelenlegi formátuma a Szuoer 2000-ből született, ami kétliteres, négyhengeres, nagyjából 260 lóerős szívómotorokat alkalmazott, míg az R2-es kategória szintén 1,6-os erőforrásokkal bír, melyek 200 lóerőt teljesítenek. A 12,5:1-es kompresszióarány határ megnehezíti, hogy a lehető legtöbbet hozzák ki egy nem turbós motorból, ami a szelepvezérlést és az ECU hangolását még kritikusabbá teszi. Ennek ellenére a Toyotának sikerült kifejlesztenie az R3-as GT86-ot, melynek kétliteres, négyhengeres boxermotorja 250 lovat tud. A szívó aggregátok egyik legizgalmasabb formátuma a Rally-GT, ami a 2015-ös rali világbajnokság egyes versenyein fut. Egy remek példa erre a Porsche 911, ami a legnépszerűbb R-GT kocsi jelenleg. A kategória sokkal rugalmasabb előírásokkal rendelkezik, lehetővé téve a csapatoknak, hogy egyéni passporttal saját autót homologizáljanak. A turbófeltöltéses társaikhoz hasonlóan ugyanakkor az R-GT kocsiknak is szűkítőt kell használniuk, ami 39 milliméteres. A Porsche 3,8 literes hathengeres boxermotorral rendelkezik, a szűkítő ellenére több mint 350 lóerős teljesítményre képes. Ugyan a nyomaték szempontjából elmarad a turbófeltöltéses erőforrásokhoz képest, a masina hátsókerékhajtásos kivitelével együtt járó magas fordulatszámú karakterisztikája azt jelenti, hogy ezek az autók igencsak népszerűek a szurkolók körében.

Az új R-GT autók gyorsan közönségkedvencekké váltak. Kevin Abbring

a Circuit Short Rally-n próbálta ki a Porschét Zandvoortban

Konklúzió

Egy raliautó motorja talán a legkeményebb kompromisszum bármely, az autósportokban megtalálható erőforrás közül. Ellen kell állnia a környezetnek, ami keményebb, mint bármelyik másik versenymotor esetében, miközben sokoldalúnak kell lennie, használható teljesítménnyel kell rendelkeznie, jól kell felpörögnie akár alacsony fordulatszámról is. Üzemanyaghatékony, kompakt és könnyen szerelhető is kell, hogy legyen. Mindezek a kihívások, plusz az autósport bármely formáján meglévő egyre növekvő, a maximális hatékonyságot és az új technológiák alkalmazását elváró nyomás azt mutatja, hogy nem csökkennek a ralisportban részt vevő mérnökök feladatai.

Forrás: rally-eMag, 2015. február

Andrew