Cosworth GMA V12 erőforrás

„Erősen hiszem, hogy a jó mérnöki munka jól néz ki” mondta Bruce Wood a Cosworth felelős vezetője Gordon Murray T.50 szupersportautója új V12 erőforrása kapcsán, amit a Cosworth tervezett. Néha kicsit szeretnénk szünetet tartani a szuperautók egyre egyedibb motorjainak és hajtásláncainak tárgyalásában, de a fejlesztések és azok megjelenésének üteme időben, illetve mennyiségben olyan tempót diktál, hogy nem tudjuk megtenni. Nemrég a régi patinás versenyerőforrás gyártó a Cosworth rukkolt elő legújabb alkotásával, ami nem maradhat ki a mi híreink közül sem.

Gordon Murray T.50 szupersportautójáról nemrég itt írtunk, de ezzel a T.50 témakör még messze nem merült ki. Gordon Murray V12 elgondolása mögött a Ferrari Columbo tervezte 3 literes V12-es motorja állhat inspiráló tényezőként - amely olyan legendás gépeket hajtott, mint a 250 vagy a 365 GTB/4 Daytona. Azonban a Murray féle T.50 3,9 literes, 65 fokos, száraz karteres V12 motorja messze eltér elődeitől, 12 000 fordulat/perces fordulatszámával és 663 lóerő teljesítményével valóban egy 21. századi motorról van szó.

A projekt 2018 közepén kezdődött, végül a Cosworth kapta a megbízást, aki éppen akkor az Aston Martin Valkyrie motorján dolgozott, ami igaz más jellegű autó, de ugyancsak egy nagyon nagy fordulatszámú szívó V12-est kapott. Nagyobb hengerűrtartalommal rendelkezett (6,5 liter) és hibrid segítséggel, de a fejlesztésével a Cosworthnak köszönhetően megnyílt egy új konstrukciós és üzleti szegmens ezen kategória utcai motorjai tekintetében.

A hengerelrendezés tekintetében a 65 fokos hengerszög lett az ideális kompromisszum, míg a hajtómű középmagassága (85 mm) megfelelt a tervező elképzeléseinek a tömegelosztás szempontjából is. Mi függ ezektől: V-motorok esetén a hengerszög megváltoztatása hatással van a motor teljesítményére, egyensúlyára és működésére. Főtengelye 13 kilogrammot nyom, ami abszolút „pillekönnyű” ebben a kategóriában, ahol a főtengelyek átlagos tömege 10-20 kilogramm között mozog.

Tovább boncolgatva a hengerszöget, a nagyobb hengerszög egyenletesebb működést eredményez, mivel a két hengersor közötti tér nagyobb, a két hengersor hengereinek alternáló mozgása közelebb áll a teljes egyensúlyhoz a működés során. Ennek eredményeként az erőleadás simábbá válik, ami csökkenti a rezonanciákat és vibrációkat - NVH-jelenség: itt és itt.

– mindez nagyobb teljesítményben jelenik meg, valamint a motor könnyebben és simábban válthat fordulatszámot, gázreakciója is jobb, ami javítja a vezethetőséget. Emellett a nagyobb hengerszög segíthet a jobb hűtésben és jobb elrendezésben, beépíthetőségben. Hátránya, hogy a nagyobb hengerszöggel készült motor általában szélesebb és nehezebb, ami növelheti a jármű tömegét és méretét - a jármű súlyelosztására is negatívan hat. De mire hat a hajtómű közepes magassága: segíthet a motor súlypontjának alacsonyan tartásában, ami javítja a jármű stabilitását és kezelhetőségét, különösen kanyarodásnál és gyorsulásnál, az alacsonyabb motor segíthet a motor optimális hőelvezetésében is, ami kritikus fontosságú magas teljesítményű motoroknál.

A dugattyúk nem alumínium ötvözetből készülnek, hanem fém mátrix kompozitból - a Cosworth évek óta fejleszti az MMC dugattyúkat partnerével a Materionnal. Az MMC dugattyúk plazma-bevonatú kopásálló hüvelyekben futnak, amit a Cosworth korábban 2006-ra fejlesztett F1 vonalon. Ez az anyagkombináció lehetővé teszi a dugattyúk számára a kisebb tömeget és a tartósságot egyidejűleg. Motorképességek esetén a sokatmondó adat a löket-furat arány, amit itt is kiszámolva kapjuk a 0,78-as értéket, ami egy erősen „pörgős”, felülnyomatékos motort mutat nekünk. A felülnyomatékos motorok a nagyobb fordulatszámokon szállítanak több teljesítményt és általában nagyobb furatátmérővel rendelkeznek. Ezek a motorok lehetnek például sportautókban, amelyek magas fordulatszámokat igényelnek a nagy sebességek eléréséhez – mint pl a T.50.

Ahogy az elmúlt 5 év trendje diktálja, a motorban nincsenek szíj által hajtott kiegészítők, de itt nem elsősorban a 48 Voltos rendszerekre kell gondolnunk, hanem az új megoldás: a motor mindkét végén kihajtásokkal old meg valamilyen feladatot, a különböző szivattyúk meghajtása közvetlenül a blokkról történik. Erről is nemrég írtunk más kontextusban.

A két hengersor VVT-rendszerű vezérlést – ahhoz külön olajrendszert – és fogaskerekes vezérműhajtást kapott mind a szívó, mind a kipufogóoldalon. A konstrukcióhoz még üreges vezérműtengelyek is tartoznak.

A vezérlés emellett a motor hátsó végén került elhelyezésre, ami lehetővé teszi a zajforrás távoli elhelyezését az utastértől, javítva ezzel az utasok komfortérzetét. Az NVH-jelenség csökkentését a hidraulikus csillapítással ellátott üreges vezérműtengelyek alkalmazása is elősegíti. Az üreges kialakítás tömegcsökkenést, minimalizálható csavarodást/torziós rugózást, valamint kifinomultabb kiegyensúlyozhatóságot tesz lehetővé. A legfontosabb, hogy a motor gázreakció szempontjából a fogaskerekes vezérlésre rendkívül gyorsan reagál, mivel ez a motor kifejezetten olyan alkalmazások számára tervezett, ahol a magas fordulatszám és a gyors reagálás kulcsfontosságúak.

A T.50-et az egész világon értékesíteni fogják, így a motorjának teljeskörűen meg kell felelnie az európai és az amerikai piacokon érvényes emissziós előírásoknak. Azonban bár ez komoly kihívást jelent, a korábban említett Valkyrie-tapasztalatok alapján megalapozott az optimizmus, mivel a Valkyrie jóval nagyobb dugattyúátmérőjénél is eredményes volt a fejlesztés és a GMA kisebb furattal rendelkezik.

A teljesítmény további összetevői az égéstérben a nagy teljesítmény elérése érdekében a lamináris áramlás és a jól irányított, zavartalan égés. Az emisszió szempontjából azonban kevert áramlás az ideális. A GMA V12 szívócső befecskendezést használ és erre több ok is van, mondja Wood. Közvetlen befecskendezés alkalmazása esetén a motorok jelentős mennyiségű részecskét termelnek, amelyek eltávolításához szűrők kellenek, melyek nagyok és nehezek, ami nem illeszkedik Murray tömegoptimalizáló elképzeléséhez. A szívócső befecskendezés eredendően nem nagyon alkalmas egy nagyteljesítményű szívó motor kiszolgálására, a megoldás a központilag elhelyezett befecskendező szelep. A GMA-nál ezt a képen látható módon 4 fojtószelepházzal oldották meg, 4 pillangószelep található 12 hengerre, ami egyedi tervezési megoldás, de a fentiek tekintetében logikus. Minden egyes pillangószelep felelős három henger tüzelőanyag-levegő keverékének szabályozásáért, ezzel lehetőség van a keverék-arány finomhangolására a csoportosított hengerek között annak érdekében, hogy optimalizálják a teljesítményt és az tüzelőanyag-hatékonyságot. Bár kevesebb pillangószelep van, mint amennyi henger van, a modern motorvezérlők és a rendszer tervezése lehetővé teszi a precíz ellenőrzést és szabályozást. A fejlesztés eredményeként a kezdeti 600 lóerő/tonna teljesítménycélt kényelmesen túlteljesíti a motor.

Az, hogy a Cosworth további sikerét a GMA motorjával sikerült-e fenntartani, ki fog derülni. Wood összegzésképpen megjegyzi: "A Cosworth a F1-ben versenyzett és szinte egyedülálló módon sikerült megmaradnia.  A jövő kulcsszavai a rugalmasság és az alkalmazkodóképesség lesznek. Mindig szükség lesz világszínvonalú mérnöki munkára és gyártásra, de az alkalmazások megváltoznak. Az önmagát újra és újra feltaláló Cosworth USP-je ("Unique Selling Proposition" általában az egyedi értékesítési érv, egy termék vagy szolgáltatás olyan jellemzője vagy előnye, amely kiemeli azt a versenytársaktól) a teljes körű képessége, tapasztalata és gondolkodásmódja. Nagyon sokban változott a munkánk, de a motor a középpontban maradt és ez így lesz a továbbiakban is. Ami meghatározza a Cosworthot, az mindig a szelleme volt, amely az emberekből származik – zárta az interjút Wood.

A Cosworth GMA V12 motorról Gordon Murrayvel való beszélgetés az alábbi videón is megtekinthető:

forrás:
automotivepowertraintechnologyinternational.com
thedrive.com
cosworth.com
gordonmurrayautomotive.com