8 literes V16-os szívómotor a Bugatti Tourbillonban

„És ez most hogy?” – kérdezné a már jóideje hibrid és villamos hajtáslánc innovációkról szóló beszámolóinkkal bombázott olvasónk, aki már kénytelen-kelletlen kényszerül megszokni, sőt beletanulni az új generációs hajtásláncokba, háttérbe szorítva a szívének kedves klasszikus belső égésű motort. Épp ezért erős kontraszt a Cosworth újabb hiperautó partnersége, amelynek gyermeke egy 8,35 literes V16-os aggregát, amely a Bugatti Tourbillonba kerül beépítésre. Hogyan is jön mégis hirtelen ez? Mutatjuk!

A Cosworth az utóbbi években több jelentős hiperautó-projektben vett részt, 2020 óta számos híres gyártóval működtek együtt. Egyik kiemelkedő partnerségük a Bugattival jött létre. A Cosworth egy 8,35 literes, természetes szívású V16-os motort fejlesztett a Bugatti Tourbillon számára, amely 2024-ben került bemutatásra. Ez a motor 9000 fordulat/perc maximális fordulatszámú és olyan anyagtechnológiai innovációkat alkalmaz, mint a titán hajtókarok és a szénszálas szívócső, így a motor súlya mindössze 252 kilogrammot tesz ki. Másik jelentős együttműködésük az Ariel HIPERCAR projektje volt. Az Ariel a Cosworth szakértelmét kérte egy nagy teljesítményű elektromos jármű fejlesztéséhez, amely mind közúton, mind versenypályán megállja a helyét. A Cosworth biztosította a nagy teljesítményű akkupackot és a járművezérlő rendszereket, hogy megfeleljenek az Ariel ambiciózus teljesítménycéljainak. Ez az együttműködés egy könnyű, nagy teljesítményű akkumulátorrendszert eredményezett, amelyet agilitásra és extrém teljesítményre optimalizáltak​​. A Cosworth az Aston Martinnal is együtt dolgozott a Valkyrie projektben, valamint a Gordon Murray Automotive T.50 projektben.

Ezek az együttműködések kiemelik a Cosworth eddig sem jelentéktelen szerepét a hiperautó-technológia fejlesztésében, kombinálva a hagyományos mérnöki kiválóságot az innovatív megközelítésekkel.

De miért szívómotor?

Tudjuk, a szívómotor a belső égésű motorok azon típusa, amely kizárólag a légköri nyomásra támaszkodik a levegő beszívásához, szemben az olyan kényszerindukciós módszerekkel, mint a turbófeltöltés vagy a kompresszor. Ez azt jelenti, hogy a motor természetes módon szívja be a levegőt a szívószelepen keresztül és teljesítménye elsősorban a motor lökettérfogatától, hatásfokától és a légköri viszonyoktól függ. A szívómotorok és a kényszerindukciós motorok közötti fő különbség a levegőbeszívás módjában rejlik. Míg a turbófeltöltős vagy kompresszoros motorok kompresszorral több levegőt kényszerítenek az égéstérbe, a szívómotorok nem. Ez egyszerűbb kialakítást eredményez, kevesebb komponenssel, például turbinákkal és köztes hűtőkkel, csökkentve a mechanikai meghibásodások esélyét és valószínűségét. A szívómotorok egyik jelentős előnye a hosszú élettartam és a megbízhatóság. A kényszerlevegő-sűrítés okozta további igénybevétel nélkül ezek a motorok kisebb hőterhelésnek és visszafogottabb kopásnak vannak kitéve, ami hosszabb élettartamot jelent. Ezenkívül gyakran lineárisabb és kiszámíthatóbb fojtószelep-reakciót biztosítanak, simább és következetesebb módon biztosítva a teljesítményt. Karbantartás szempontjából a feltöltés hiánya azt jelenti, hogy kevesebb alkatrész van, amely meghibásodhat.

Összefoglalva, míg a kényszerindukciós motorok nagyobb teljesítményt nyújtanak az égéstérbe juttatott levegőmennyiség növelésével, a szívómotorok egyensúlyt teremtenek a teljesítmény és a hosszú élettartam között, így robusztus és megbízható választást jelentenek számos nagy teljesítményű alkalmazáshoz.

A motorról

A Cosworth által a Bugatti Tourbillon számára fejlesztett 8,3 literes V16-os motor egy mérnöki csúcsteljesítmény. A motor szívóoldalától indulva először a szénszálas szívócsövekkel találkozhatunk,  a szénszálas megoldás jelentősen csökkenti a motor össztömegét, javítva ezzel a jármű teljesítményét és kezelhetőségét. Az alkatrészek kisebb súlya azok alacsonyabb tehetetlenségét eredményezi, ami pl. gyorsabb gázreakciót és jobb gázgyorsulást biztosít. A szénszálas anyag kivételes mechanikai szilárdsággal rendelkezik, amelynek köszönhetően ellenáll a nagy nyomás és hőmérséklet értékeknek, amelyek a motor működése során keletkeznek. A szénszálas anyagok formálhatósága lehetővé teszi a légáramlási csatornák optimális kialakítását, amely minimalizálja az áramlási ellenállást és a turbulenciát. Az optimalizált légáramlás segíti a megfelelő keverékképzést és a sosem elérhető optimális égés minél szorosabb megközelítését.

A motorblokk és szerelvényei tekintetében annak tervezése során a súlycsökkentés kiemelt szempont volt, így a motor össztömege mindössze 252 kg, amit pl. a titán hajtókarok és a már tárgyalt szénszálas szívócső használata tett lehetővé. A motor a V8 motorokban gyakran alkalmazott kereszt-síkú (flap-plan) fő-/forgattyús-tengely kialakítást és 90 fokos hengerszöget alkalmaz, amely csökkenti a vibrációt és javítja a motor egyensúlyát, így simább működést és jobb teljesítményt eredményez. A főtengely és a vezérműtengelyek közel egy méter hosszúak, ami jelentős mérnöki kihívást jelentett a torziós terhelések kezelése szempontjából.

A keresztsíkú (flat-plane) főtengely az autóiparban egy különleges típusú főtengely, amelyet jellemzően nagy teljesítményű sportautókban és versenyautókban használnak. A keresztsíkú főtengelyen a főtengely karjai 180 fokos szögben helyezkednek el egymástól, ami azt jelenti, hogy a dugattyúk páronkénti szembenálló helyzetben mozognak. Ez a kialakítás lehetővé teszi a magasabb fordulatszámot és gyorsabb fordulatszám-változást, mivel a főtengely kisebb tömegű és kiegyensúlyozottabb, mint a hagyományos (cross-plane) főtengelyek. A keresztsíkú főtengellyel rendelkező motorok egyedi, magas hangot adnak, amely gyakran hasonlít a versenyautók jellegzetes hangjára. Ez különbözik a fülünknek közutakon jobban ismert mélyebb hangzású cross-plane motoroktól. A keresztsíkú főtengelyek általában kevésbé hajlamosak a vibrációra és az egyenlőtlen hőeloszlásra, ami javítja a megbízhatóságot és a tartósságot. Hátrányuk, hogy drágábbak és gyártásuk bonyolultabb a precíz kiegyensúlyozás és a magas minőségű anyagok igénye miatt. Gyakran használják őket a nagyteljesítményű sportautókban, például a Ferrari és a Lotus bizonyos modelljeiben, valamint versenyautókban, ahol a gyors reakcióidő és a magas fordulatszám különösen fontos. (a Szerk.)

A motor száraz karteres kenési rendszert használ, amely biztosítja az olaj folyamatos áramlását és megakadályozza az olajhabzást. Ez a rendszer különösen fontos a magas fordulatszámú motoroknál. A dugattyúk koronás kialakításúak, amely optimalizálja az égéstér formáját, javítva az égési hatékonyságot. Ezek a dugattyúk könnyű és erős anyagokból, például kovácsolt alumíniumból vagy titánból készülnek, ami csökkenti a súlyt és növeli a hőállóságot.(a Szerk.) A dugattyúk speciális bevonatot is kaptak, mely további védelmet is nyújt a nyomás és a hőigénybevétellel szemben.

Befecskendezés tekintetében közvetlen befecskendezéses (GDI), melyről tudjuk, hogy magasabb kompressziós arányokat és öt féle keverékképzést tesz lehetővé. Ezek a keverékképzési módok: stoichiometric mixture (sztöchiometrikus keverékképzés), lean-burn mixture (szegénykeverékes égés), rich-burn mixture (dús keverékes égés), stratified charge mixture (rétegezett keverékképzés) és homogeneous charge compression ignition (HCCI) (homogén töltetű kompressziós gyújtás).

AI optimalizált

A motor egyes alkatrészeinek tervezésébe mesterséges intelligencia (AI) is „beszállt”. Az optimalizált 3D nyomtatási technológia számos előnnyel jár. Az AI-optimalizált tervezés lehetővé teszi az alkatrészek tömegének csökkentését anélkül, hogy az alkatrészek mechanikai szilárdsága csökkenne. A Tourbillon esetében ez különösen fontos, mivel a hibrid rendszer hozzáadott tömegét ellensúlyozni kell. Az AI-közreműködése lehetővé teszi a mechanikai tulajdonságok optimalizálását, beleértve a szilárdságot, merevséget és hőállóságot, az alkatrészek így bonyolultabb geometriai formákat ölthetnek, amelyek hagyományos gyártási módszerekkel nem lennének kivitelezhetők, de a teljesítmény és megbízhatóság szempontjából kritikusak​​. A 3D nyomtatás gyorsabbá és költséghatékonyabbá teszi a prototípusok készítését, ami felgyorsítja a fejlesztési folyamatot. Az AI-optimalizált tervek közvetlenül a nyomtatóra küldhetők, így az iterációk gyorsan elvégezhetők, lehetővé téve a mérnökök számára, hogy gyorsan teszteljék és finomítsák a tervezést​​. A 3D nyomtatás additív gyártási eljárás, ami azt jelenti, hogy az anyagokat rétegről rétegre adják hozzá, minimalizálva az anyagpazarlást, csökkentve az anyagfelhasználást.

Mate Rimac, a Bugatti vezérigazgatója hangsúlyozta, hogy a Tourbillon fejlesztése során hosszú távon gondolkodtak, megőrizve a Bugatti ikonikus elemeit, miközben egy új, forradalmi motort hoztak létre. Rimac szerint a motor teljesítménye és reakcióideje kiemelkedő, és az új elektromos hajtáslánc integrálása egyedülálló vezetési élményt biztosít. Bruce Wood, a Cosworth Powertrain igazgatója kifejezte izgalmát a motor teljesítményével és egyedi hangzásával kapcsolatban, kiemelve a motor méretét és súlyát, valamint az innovatív tervezési technikákat. Dr. Florian Kamelger, a Cosworth vezérigazgatója szerint ez az együttműködés a világklasszis tehetséget tükrözi, és a legújabb technológiákat alkalmazva sikerült megfelelni a szigorú emissziós szabványoknak, miközben a teljesítmény határait feszegették.

​A motorról és főként annak storyjáról az angol Top Gear magazin videójában további részletek is kiderülnek:

Forrás: topgear.com, cosworth.com, automotivepowertraintechnologyinternational.com, hydrogenfuelnews.com, Mate Rimac/Facebook, enginelabs.com,