A rally-eMag World Rally Car-okról szóló technikai anyagai

 

Egy modern World Rally Car virtuálisan ugyan emlékeztet az országúti rokonára, valóban egy teljesen más masina. Nem csak azért kell módosítani a kocsit, hogy a négykerékhajtás alkalmazható legyen, de a világ legkeményebb szakaszainak kérlelhetetlenségét is muszáj túlélnie, a futómű nagy rugóúttal rendelkezik, a karosszérián elvégzett jelentős módosítások pedig biztonságban tartják a legénységet. Az autónak könnyűnek, érzékenynek, megbocsájtónak és könnyen karbantarthatónak kell lennie. Egy raliautó talán a legkeményebb kompromisszumot jelenti a világ összes versenyautója között, így a következő számokban bemutatjuk, mi kell egy közönséges csapotthátú World Rally Car-rá alakításához.

Tartósság és biztonság

Bármelyik raliautó (vagy ilyen szempontból bármilyen típusú versenyautó) legfontosabb eleme a karosszéria. Egy kifejezetten a célfeladatra épített versenygéppel, mint egy F1-es vagy egy LMP autóval szemben egy raliautó egy sorozatgyártású kocsin alapul, ami azt jelenti, hogy nagyon sok módosításra van szükség ahhoz, hogy a verseny kívánalmainak megfeleljen. A tradicionális megközelítés az volt, hogy levették a karosszériát a gyártósorról, beépítettek egy bukócsövet, ellátták plusz merevítésekkel, hogy növeljék a szilárdságot, aztán felcsavaroztak minden alkatrészt, megalkotva a kész autót. 1997-től a gyártóknak nem kell többé egy meglévő négykerékhajtásos modellt alapul venniük a raliautójukhoz, egy alap kétkerékhajtásos kocsinak is nekiláthatnak, hogy azt World Rally Car-rá alakítsák át négykerékhajtással és turbófeltöltéses motorral.

Egy kétkerékhajtásos kocsi négykerékhajtásossá alakítása természetesen sokkal több munkát igényel, a World Rally Car szabályok pedig nagyobb szabadságot engednek, ami azt jelenti, hogy a motort némileg át lehet helyezni, a felfüggesztés pedig még komolyabban módosítható. A bukócső az építési folyamat egy jelentős része, és nem csak biztonsági cellául szolgál a legénység védelme érdekében, de össze is köti a felfüggesztések bekötési pontjait és még a motor felfogatásait is, hogy a kocsi a lehető legmerevebb és legerősebb legyen. A módosítások olyan extrémmé váltak, hogy egy modern World Rally Car valójában egy célfeladatra épített karosszéria, ami a bukócső és a felfüggesztés bekötési pontjai köré épül, a külső elemek pedig azért kerülnek felszerelésre, hogy a donor kocsi kinézetét biztosítsák. Jelentős módosításon esnek át ezek az elemek is, hogy nagyobb kerékmozgást tegyenek lehetővé, valamint hasznos leszorítóerőt termeljenek, ami a tapadást és a stabilitást segíti, ugyanakkor a megfelelő hasmagasság a köveken és a nyomvályúkon történő áthaladásban nyújt segítséget.

Felfüggesztés

Míg egy sorozatgyártású kocsit arra terveznek, hogy aszfaltos utakon menjenek vele, egy raliautóval sáron, murván, havon és alkalmanként sziklákon is át kell kelni, miközben a sebesség megközelíti a 200 kilométer/órát. A kínálat alacsonyabb végén egy olyan kocsi, mint az R2-es Fiesta, valójában közeli kapcsolatban áll az utcai Fiestával. A lengéscsillapítókat állítható egységekre cserélik, a kerékagyakat a Ford Focus-tól veszik kölcsön az extra szilárdság miatt, az alkatrészek többsége azonban standard marad. Amennyiben azonban az R5-ös vagy a WRC autók felé mozdulunk, nagyon más lesz a helyzet, minden futóműalkatrész rendelésre gyártott, hogy ezek biztosítsák a teljes állíthatóságot és szilárdságot, hogy növelt rugóutat adjanak, ami a durva felületű pályák teljesítésében segíti az autót.

Az aszfaltos versenyekre kicserélik a lengéscsillapítókat, hogy lecsökkentsék a rugóutat, és keményebb rugókat szerelnek be. A kocsi sokkal közelebb kerül az aszfalthoz, mivel nincs szükség a murvás versenyek által elvárt extra hasmagasságra, ami azt jelenti, hogy az aerodinamikai teljesítmény is növekszik.

 

Stoppoló erő

A fék egy másik olyan komponens, amit cserélnek az aszfaltos és murvás versenyek között, főleg az autó elején. Murvás futamokon egy WRC autó 310 milliméteres féktárcsákat használ, míg az aszfaltos versenyeken nagyobb elemek váltják ezeket, akár 370 milliméteres átmérőjűek is. A féknyergek is cserére kerülnek, hogy passzoljanak a nagyobb féktárcsákhoz, a gyártók négy-, hat- vagy akár nyolcdugattyús nyergeket is használtak az utcai autók többségében alkalmazott egydugattyús féknyergekkel ellentétben.

Máskülönben minden más fékalkatrész lecserélésre kerül az utcai autóhoz képest, a fékcsövek útja a kocsi belsejében vezet a védelem miatt, a pedálokat a padlólemezhez erősítik, hogy lejjebb vigyék a súlypontot, a fékszervó pedig kikerül az autóból. Ettől sokkal keményebb a fékpedál, a fékek azonban progresszívebbek, segítve az érzést és a kontrolt a határ közelében, de a súlycsökkentésben is szerepet játszik ez.

Az első és a hátsó fékek közötti egyensúlyt változtathatja a pilóta, míg a kézifék hidraulikus működtetésű, ezt a versenyző arra használja, hogy segítse a kocsit befordítani a szűk kanyarokba.

 

Erő és sokoldalúság

A motor egy olyan területe a ralisportnak, ami az utóbbi években jelentős változáson esett át. A sportágat nagyjából huszonöt éve keresztül a kétliteres turbófeltöltéses motorok uralták, egészen 2011-ig, amikor a költségek csökkentése érdekében váltás történt az 1,6 literes turbós egységekre. A ralimotorok különlegesek az autósportban, nem csak a teljes teljesítmény az elvárás velük szemben, hanem a középső fordulatszám-tartomány jelentős ereje is, hogy segítsék kihúzni a kanyarokból az autót. A feltételek előre nem látható természete miatt a pályaversenyekkel ellentétben itt nem biztos, hogy abban a szűk teljesítménytartományban lehet tartani az erőforrást, mint a legtöbb versenymotor esetében.

A raliautókra komoly igénybevétel vár, de menniük kell, nem számít,

milyen ellenséges körülményekkel találkoznak

 

Ez azt jelenti, hogy egy ralimotornak sokoldalúnak kell lennie, ki kell tudnia húzni a legénységet a csávából és gyorsan vissza kell nyernie a sebességet, amennyiben túlcsúsznak egy kereszteződésen vagy elvesznek egy pillanatra. Az egyik legnagyobb befolyásoló tényező a turbószűkítő; ez az eszköz korlátozza azt a levegőmennyiséget, amit a turbó be tud szívni. Ez limitálja a maximális teljesítményt, ami azt jelenti, hogy az 1,6 literes motor nagyjából 300 lóerőre képes, a csapatok azonban úgy tudják hangolni az erőforrást, hogy maximálisan kihasználják a beszívott levegőt, nagy nyomatékadatokat produkálva főleg alacsony motorfordulat mellett, ezzel segítve a mindennél fontosabb rugalmasságot.

 

Fürge váltások

A sebességváltó egy másik olyan terület, ahol egy World Rally Car távolra került a sorozatgyártású rokonától. A nyilvánvaló négykerékhajtásos átalakítás mellett a fő különbség a szekvenciális váltás. Ez megszokott a világ ralisportjában található kategóriák többségében, az R2-es, R3-as, R4-es és R5-ös autók mindannyian szekvenciális váltókat használnak, mint ahogyan a World Rally Car-ok is. Ez azt jelenti, hogy a váltókart egyszerűen magunk felé kell húzni felfelé váltáskor, és előre tolni a visszaváltások alkalmával. Nyilvánvalóan sokkal gyorsabbá teszi ez a váltást, de azt a kockázatot is kiküszöböli, hogy melléváltsunk. A másik nagy különbség maguk a fogaskerekek, melyek „egyenes fogazásúak”, ami azt jelenti, hogy a fogak egyenesen állnak, nem pedig ferdén, mint az utcai autók esetén. Erősebbek így, és a kapcsolókörmös kivitel miatt a váltások a kuplung használata nélkül történhetnek, jelentős tizedmásodperceket spórolva ismét. A dolog mellékhatása a váltó megnövekedett zaja, karakteres nyihogást biztosítva, amikor az autó mozog. A 2011-es szabályok betiltották a hétköznapivá vált elektromos működtetésű kormányváltók alkalmazását, a mechanikus rendszerek használatát megkövetelve, a Volkswagen azonban egy olyan új kormányváltó rendszer tesztelésébe kezdett, ami megfelel a jelenlegi előírásoknak.

 

Elektronika

Az elektronika is eltávolításra kerül az utcai autóból. Nyilvánvaló, hogy a sorozatgyártású kocsiban található elektromos rendszerek nagy része nem szükséges már, de ahelyett, hogy megvágnák az eredeti kábelköteget, egy új kerül kivitelezésre specifikusan a versenyautóhoz. A sorozatgyártású kábelköteg nem ideális, mint ahogy minden más eredeti elektromos alkatrész, mint az ECU és a műszerek is autósport specifikus alkatrészekkel kerülnek kicserélésre. Még a vezetékek maguk is speciálisak, könnyű vezetékeket alkalmaznak olyan csatlakozókkal, amik általában repülőgépeken találhatóak. Ezek sokkal megbízhatóbbak, mint a standard alkatrészek, jó kapcsolatot biztosítva folyamatosan.

 

Forrás: rally-eMag, 2014. november

 

Andrew

 

Karosszéria

 

Bármely versenyautó gerince a karosszériája, és nincs ez másként a raliautók esetében sem. Mivel ez az az elem, amire a többi alkatrészt csavarozzák, elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a köveknek, ugratóknak és vízmosásoknak, de biztonsági cellát is formál, hogy megvédje a versenyzőket. Egy Forma-1-es autóval vagy egy le mans-i prototípussal szemben egy raliautó karosszériája komoly kompromisszumokon alapul, mivel egy sorozatgyártású egységet konvertálnak át, ami azt jelenti, hogy a tervezőknek nagyban javítani kell a szilárdságot és módosítani azt a kocsit, amit arra terveztek, hogy bevásárolni vagy iskolába járjanak vele, így lesznek képesek olyan utakon átkelni, melyek sírásra késztetnének sok 4x4-es tulajdonost is.

 

Kettőről négyre

Egy World Rally Car megalkotásának legnagyobb kihívása a négykerékhajtási rendszer installálása. A régi időkben az FIA előírásai megkövetelték, hogy egy A csoportos raliautónak egy sorozatgyártású járművön kellett alapulnia, ez azt jelentette, hogy a gyártóknak a raliautójukból 4500 utcai verziót le kellett gyártani azért, hogy az jóváhagyásra kerüljön a rali világbajnokságon. Ennek ivadékaként született számos olyan homologizációs különlegesség, mint amilyen a Lancia Delta Integrale és a Subaru Impreza WRX. Az ilyen autók gyártása azonban nagyon költséges volt és végül a Lancia, a Toyota és a Nissan mindegyike eltűnt a ralisport legfelsőbb küzdelmeiből. 1997-re frissítették az FIA szabályozásait, lehetővé téve a gyártóknak azt, hogy az utcai variáns nélkül lépjenek be a rali világbajnokságba. Ez csökkentett költségeket jelentett, mivel egy World Rally Car egy kétkerékhajtású sorozatgyártású járművön is alapulhatott, bár azt is jelentette, hogy az alapautó karosszériáján sokkal több jelentős módosítást kellett elvégezni.

2011-re az előírások felülvizsgálatra kerültek ismét csak a költségek csökkentése érdekében, megkívánva a kisebb autók használatát a tradicionális C szegmensű járművek helyett, melyek a bajnokság gerincét képezték mintegy húsz éven keresztül.

A kocsi elején a felfüggesztés nagyjából a standard kivitelű maradt, bár jelentős módosításokat végeztek rajtuk, hogy megbirkózzanak a durva minőségű utak szigorú követelményeivel, amiket egy modern WRC-nek ki kell állnia. A karosszériaelemek módosításra kerültek, hogy lehetővé tegyék a kerekek maximális mozgását, a motorháztető alatt pedig el lehet mozdítani az erőforrást az eredeti gyári pozíciójából, bár ennek mértéke szigorúan korlátozott. Ez számos előnnyel jár, mivel segít az autó súlyelosztásának javításában. Mivel a motort előre szerelik, a teljes súly nagy része a kocsi elején van. Még akkor is, ha csak némileg lehetséges, a motor mozgatása segíti a kocsi egyensúlyát, javítja a kezelhetőséget.

Ha elindulunk hátrafelé, a módosítások jelentősebbé válnak, mivel az utastér padlólemezének nagy részét kicserélik, hogy helyet biztosítsanak a négykerékhajtásos rendszer beépítésének. A kardánalagutat eltávolítják, és egy egyedi gyártású elemmel helyettesítik, ami elég nagy ahhoz, hogy a kardántengely áthaladhasson rajta. A padlólemez hátsó része, ami normális esetben a hátsó ülések alatt fekszik, szintén komoly módosításon esik át, helyet adva az üzemanyagtartálynak és a hátsó felfüggesztésnek, melyet illetően a szabályozások kevésbé korlátozóak. A csomagtér alsó lemeze egy másik olyan terület, amit egy egyedi gyártású elemmel helyettesítenek, helyet biztosítva a hátsó differenciálművek, míg a hátsó rugótornyokat ugyancsak egyedi lemezeléssel váltják, hogy lehetővé tegyék a növelt mozgású hátsó lengéscsillapítók beszerelését.

Bukócső

A karosszéria következő lényeges módosítása a bukócső beszerelése. Az évek során ez jelentősen fejlődött, az első ülések mögé beszerelt egyszerű bukókerettől egy komplex rendszerig, ami a modern raliautókban látható. A múltban a bukócső beszerelésre került a sorozatgyártású utcai kocsiba, amit a ralihoz módosítottak. Ma azzal, hogy az autó struktúrájában annyi módosítást végeznek azért, hogy átalakítsák azt négykerékhajtásossá, a bukócső pedig összeköti a kocsi összes kritikus részét, az autó valójában fémlemezekből és csövekből készül, a kozmetikai paneleket pedig e köré konstruálják. A 2011-es szabályváltozások sokkal jobban lekorlátozták az autó megépítését, elvárják, hogy jóval több eredeti fémrészt tartsanak meg, mint a 21. század eleji korábbi WRC autók esetében.

A bukócső maga acélcsövek felhasználásával készül, amit hegesztéssel rögzítenek a karosszériában. A felhasznált csövek típusa az évek során folyamatosan fejlődött, a gyenge acéloktól kezdve a nagyszilárdságú típusokig, mint amilyen a T45-ös vagy mostanában a króm-molibdén acél is, melyek nagy szakítószilárdságot és jó hajlékonyságot biztosítanak, ami azt jelenti, hogy a megfelelő formára lehet őket alakítani, ugyanakkor elég erősek ahhoz, hogy ellenálljanak a raliautókat kitevő nagy becsapódások kockázatának. A bukócső kivitele kritikus paraméter, úgy kell megalkotni őket, hogy a becsapódás energiáját elnyelje a struktúra, megvédve a bent ülőket. A fő biztonsági cellát a tradicionális főív alkotja, ami az ülések mögött fut, a kiegészítő struktúra a tető mentén lejön az A oszlopok mellett a padlólemezig. Ehhez jelentős csövezés járul még hozzá, ami a biztonsági cellát támogatja. A megközelítés az, hogy ahol lehet, háromszögeket hozzanak létre, mivel ez nyújtja a legnagyobb merevséget, az ajtónyílásokban és a hátsó részen pedig keresztelemek találhatóak.

A biztonság maximalizálásán túl a bukócső további haszna, hogy növeli a karosszéria merevségét. Míg egy kifejezetten a célfeladatra gyártott versenyautó a kezdetektől fogva a maximális merevségre tervezhető, egy raliautó alapja egy sorozatgyártású jármű, amit annak megfelelően terveznek, hogy az utasok könnyen beszállhassanak, jó legyen a kilátásuk, ez pedig nagy ablakokat és ajtónyílásokat jelent. Ezek a nagy területek merevségveszteséget okoznak, a bukócső beépítése viszont segít a merevség hiánya elleni küzdelemben. Amennyiben nem elég merev a karosszéria, a felfüggesztés bekötési pontjai képesek elhajolni, ami azt is jelenti, hogy a futómű geometria változik, ahogyan a karosszériát terhelés éri. Ez megjósolhatatlanná teszi a kocsi kezelhetőségét, ami egy ralipilóta ellensége, mivel amúgy is sok előre nem látható dologgal kell megküzdenie az útfelület és az időjárási körülmények változása miatt. Ennek megelőzésének segítségéül a felfüggesztés bekötési pontjait gyakran a bukócső struktúrába integrálják, a bukócső fő struktúráját csövekkel kötik össze a felfüggesztés bekötéseivel.

Az oldalütközések elleni védelem egy olyan terület, ahol jelentős fejlesztésre került sor. Mint ahogyan egy utcai autó esetében is, a raliautó legveszélyesebb típusú ütközése is ez, mivel az ajtó és a legénység között csak kis távolság van, amiben az energia elnyelődhetne. Az évek során sokat változott ezen a területen a bukócső kivitele. A korai oldalsó védelem egy csövet tartalmazott csak, ami a bukócső főíve és az A oszlop eleme között futott. Ennek támogatására aztán egy másik cső is bekerült, ami most továbbfejlődött. A legújabb fejlesztéseknél az látható, hogy egy ikercsöves megközelítést alkalmaznak, ahelyett, hogy a második cső elvágásával csatlakoztatnák azt az elsőhöz, mindkettő meg van hajlítva, majd összehegesztik őket, így csökkentve a hiba lehetőségét a hegesztett kapcsolódásnál. Ráadásként a csöveket most már az ajtó felé ívelik, azok már nem egyenesen futnak az ajtónyílásnál. Egy jelentős lépés ez egy oldalütközés esetén, mivel a terhelés nem egyszerűen megpróbálja meghajlítani a csöveket, hanem azok hossza mentén átadásra kerül a struktúra más részei felé, sokkal jobban kihasználva annak merevségét. Ezt kiegészíti az energiaelnyelő hab, amit magukba az ajtókba helyeznek be. A csöveket gyakran betoldásokkal egészítik ki, amik meghajlított acél lemezekből vannak, és a bukócső kritikus szakaszaihoz, valamint a karosszéria más részeihez hegesztik őket, hogy megerősítsék a felfüggesztés bekötési pontjait és olyan helyeket, amik a becsapódásokat felfogják.

Karosszériaelemek és aero

Egy modern WRC autó külső módosításai aligha nevezhetők kevesebbnek, mivel a sorozatgyártású csapotthátú kinézete, melyen alapul, alapos átalakuláson megy át. A legnyilvánvalóbb változás a kocsi szélessége, mivel hatalmas sárvédőszélesítéseket kap elöl és hátul is. Ez jóval nagyobb mozgásteret enged a kerekeknek, ami a murvás versenyek növelt rugóútjához szükséges, ugyanakkor azt is lehetővé teszi, hogy az aszfaltos versenyekre leengedjék a hasmagasságot és felszerelhessék a 18 collos kerekeket. A korábbi World Rally Car-ok esetében gyakran karbonszálas anyagból készültek a sárvédők, mivel az nagyobb szilárdságot és kisebb súlyt biztosított. A 2011-es szabályok azonban komoly korlátozásokat hoztak a drága kompozit anyagokra, így most mindössze egy réteg karbon vagy kevlár alkalmazható, az elemek többi része üvegszálból készül. Ez is kis súlyt biztosít, viszont jóval olcsóbb az elemek előállítása.

Az első lökhárító jelentős áttervezésen esik át, a jókora nyílások a hűtést javítják mind a motor, mind az első fékek esetében, de úgy alakítják ki őket, hogy az aerodinamikai teljesítményre is kedvező hatással legyenek.

Míg murván ez kevésbé fontos a nagyobb hasmagasság miatt, az aszfaltos futamokon az alacsonyan elhelyezkedő első spoiler segíti a leszorítóerő generálását és javítja a tapadást. Hátra egy hatalmas hátsó szárny kerül felszerelésre, ami a leszorítóerő további előállításáért felel, ez főként a murvás viadalokon hasznos, melyeken eléggé korlátozott az elérhető tapadás.

 

Forrás: rally-eMag, 2015. január

 

Andrew

 

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