A Hyundai WRC jelenléte jobb motorokhoz vezet
A Hyundai Motor által gyártott erőforrások mostanában erősebbek és hatékonyabbak, mint korábban, aminek hátterében a ralimotorok tapasztalatainak gyakorlatba ültetése áll.
A motor az autó szíve, amelyek szerepe rendkívül fontos. Attól még, hogy egy autó jól van megtervezve, vagy kényelmes utastérrel és különféle kényelmi funkciókkal rendelkezik, nem lesz értékes, ha egy rossz motor miatt nem elég erős. Ráadásul annak ellenére, hogy a futómű jó minőségű, nem lesz szórakoztató vezetni a járművet, ha a motor ehhez sem elég jó. A motorok szerepe soha nem volt fontosabb, mint most, a környezetbarát korszakban. Ennek az az oka, hogy miközben meg kell őriznie teljesítményét, az üzemanyag-hatékonyság növelése és a károsanyag-kibocsátás csökkentése érdekében a motornak hatékonynak is kell lennie. Egy ilyen motor elkészítése azonban nem olyan könnyű feladat.
A Hyundai legújabb motorjai viszont ennek ellenére érezhetően javultak az utóbbi időben. A bizonyíték erre, hogy javultak az olyan objektív adatok, mint a maximális teljesítmény, a maximális nyomaték, az üzemanyag-hatékonyság és a széndioxid-kibocsátás. Az erőforrások kiválóságát Év Motorja díjak is bizonyítják, amelyeket a „Wards Auto” ítél oda.
A Hyundai motorminőségének a közelmúltban történt javulásának számos oka közül a legjelentősebb tényező a gyártó WRC részvétele. A WRC elmúlt három belső technológiájának bevezetésével a Hyundai a WRC-be való 2014-es visszatérése óta saját versenyautóinak építésével számos technológiát és know-how-t gyűjtött össze, amelyeket azóta a sorozatgyártású járművekben is felhasználta. A nagy sebességgel száguldó WRC raliautók motortechnológiáját a sorozatgyártású járművekben is felhasználták, folyamatosan javítva azok teljesítményét és hatékonyságát.
Jelenleg a Hyundai WRC versenyautóit a németországi Hyundai Motorsport GmbH fejleszti, de a motorok fejlesztésével kapcsolatos számos feladatot, beleértve a tartósság javítását, a teljesítmény tesztelését és a versenyautó motorjainak elemzését, a Hyundai Motor Group együttműködésével a koreai Namyang fejlesztőközpontban végzik.
A 2010-es évek elején, amikor a Hyundai Motor arra készült, hogy visszatérjen a WRC-be, a Namyang fejlesztőközpont vette át a versenyautók fejlesztési feladatainak nagy részét. Ezért a szériagyártású autók motorjait készítő fejlesztők gyakran közvetlenül vagy közvetve részt vettek a raliautók motorjainak fejlesztésében, így a kutatók azon kezdtek gondolkodni, hogyan lehet ezt a tapasztalatot és technológiát a sorozatgyártású autók motorjainak fejlesztésében is felhasználni.
Ugyanez vonatkozik Jong-hyuck Kimre és Yung-hee Hanra is, akik a Fejlett Motorfejlesztő Csapat vezető kutatói. Részt vettek kezdeti raliautók Gamma motorjainak fejlesztésében, és azon motorokon is dolgoztak, amelyek jelenleg a raliautókban megtalálhatóak. Ők felelnek ugyanakkor a szériagyártású modellek motorjának fejlesztéséért is. Velük beszélgetett a Hyundai riportere.
Mi a legnagyobb különbség a WRC versenyautók és a szériagyártású autók motorja között?
Kim: A legnagyobb különbség a gyártási módszerek és az anyagok között van. A sorozatgyártású autók motorjait nagy sorozatban gyártjuk. Ezt azonban nem tehetjük meg a versenyautók motorjaival, mert azokat a motorokat csak ahhoz a néhány versenyautóhoz kell igazítanunk drága anyagok felhasználásával. Másrészt a tömeggyártású autók motorjait nem szerelhetjük fel drága anyagokkal azok árai miatt.
A WRC autók motorjai olyan új technológiákat is tartalmaznak, amelyeket nem használtak még szériaautókban, ami kizárólag a jobb eredmények elérése érdekében történik. Lehetőség van a motoron alkalmazott új technológia kipróbálása és a WRC autók különféle visszacsatolásain keresztül az adatok begyűjtésére versenykörülmények között. Ezeket az adatokat az idő múlásával aztán a tömegtermeléssel gyártott autókban lehet felhasználni, ami az integrálásukat jelenti.
A versenytechnológia sorozatgyártásba internalizálásának egyik nehézsége, hogy nem lehet drága anyagokat könnyedén alkalmazni. Melyek az integrálás azon példái, amelyek megoldották a költségproblémákat?
Han: A következő generációs nagyteljesítményű motorok fejlesztésekor probléma merült fel a költséghatékonysággal kapcsolatban. Az autóversenyek ihlette technológiájú turbófeltöltők kifejlesztése után az egységár túl magas volt ahhoz, hogy a szokásos szériagyártású modellekre is alkalmazhassák. Ezért egy olyan módszert dolgoztunk ki, amely több alkatrész biztosításával csökkenti a feltöltő egységárát.
Egyes technológiák esetén még mindig találunk költséghatékony megoldásokat. A nagyteljesítményű motorok vezérműtengelyeiről van szó. A vezérműtengely szó szerint az a tengely, amely összeköti az egyes hengerek bütykeit, kinyitja és bezárja a motor szívó- és kipufogószelepeit, így a motor működése a bütykök alakjától függ. A szelep a bütyök alakjától függően korlátozott, amit megerősítettük, így a motor teljesítménye WRC technológia alkalmazásával a nagyteljesítményű autóinkban is javult. Másrészt a WRC autókban használt motor és a sorozatgyártású autó várható tartóssága is eltérő, így ezen is gondolkodni kellett. Ennek érdekében a WRC motorszelep-rendszerhez felhasznált anyagok egy részének alkalmazásával integráljuk ezt a technológiát.
Úgy tűnhet, hogy a bütykök alakjának semmi köze a tartóssághoz, de a szelep működési sebessége és az ütés mértéke a bütyök alakjától függően változik, ezért egy nagyon merev anyagnak kell lennie, amit trükkös gyártási technikával kell előállítani. Ennek során viszont elkerülhetetlen a költségek kérdése. Bár a bütykös alak megváltoztatása nehéz, csakúgy, mint egy versenyautó esetében, ennek előnye az, hogy javítja a teljesítményt, ha egyszerűen a sorozatgyártású autók motorjához is hozzáillesztjük. Ezért az autógyártó jelenleg különböző tényezők optimalizálásán dolgozik, hogy a technológiát a sorozatgyártású járművekbe is beépítsék.
A WRC versenyek gyakran nehéz körülmények között zajlanak, ami nagy motorterheléshez vezet. Van olyan integrált technológia, amelyet a problémák megoldásával szereztek?
Kim: A WRC autók nem mentesek a hűtési problémáktól, mert sokat száguldanak forró környezetben és nagyteljesítményű motorokat használnak. A probléma megoldásának egyik legegyszerűbb módja a jármű elejébe áramló levegő mennyiségének növelése. Ezért a lökhárító légbeömlőjét a hűtési probléma megoldása érdekében olyan mértékben megemeltük, amely nem zavarja a levegő hűtési teljesítményét. Ez a módszer szériaautók esetében azonban nem használható A lökhárítók kialakításának ugyanis meg kell felelnie a világ számos országában érvényes ütközésbiztonsági előírásoknak. Ezért ehelyett megpróbáljuk javítani a hűtőblokk alakját és optimalizálni a hűtést a nagyteljesítményű sorozatgyártású motorok hűtési hatékonyságának javítása érdekében.
Nagyteljesítményű járművek esetén a tervezéssel és a jármű teljesítményével kapcsolatban az összes mérnök konszenzusa kiemelt fontosságú annak érdekében, hogy további nyitott területet biztosítsanak a jármű elején. Ennek érdekében a vállalat aktívan együttműködik nemcsak a járműtervezési, hanem a járművek fejlesztési részlegével is.
Emellett nem könnyű megoldani a WRC versenyautók olajkenési problémát sem. A WRC jellegéből adódóan, amelyet gyakran kritizálnak a nehéz tömegközpontú mozgása, például erős oldalirányú gyorsulás miatt, a versenyautók külön olajkeringetési technikákat igényelnek. A problémák megoldása során felhalmozott technológiák egy részét a nagyteljesítményű N modellekben is felhasználtuk, hogy az olaj cirkulációja még zord vezetési körülmények között is simábbá válhasson.
A WRC versenyautó motorja négyhengeres. A Hyundai sorozatgyártású motorjai viszont többhengeres erőforrással is rendelkeznek. Volt példa a versenyautó-technológia internalizálására eme többhengeres motorok fejlesztése során?
Han: Volt már szó egy további nagyteljesítményű motor megépítéséről, amely a nagyteljesítményű WRC motorok létrehozásával felépített technológián és magabiztosságon alapul. Így a vállalat már elkészült egy olyan nyolchengeres motor fejlesztésével, amely ugyanolyan erős, mint egy szupersport-autó. A motor a WRC versenyautók motorjában alkalmazott főtengely és szeleptechnológiával is fel van szerelve. Belsőleg azonban már azt is megerősítették, hogy a világszínvonalú nyolchengeres motort egy ideig parkolópályára került, mert a hozzá kapcsolódó modellek fejlesztése még folyamatban van.
Egyesek talán furcsállhatják, hogy a vállalat miért pazarol annyi időt, pénzt és emberi erőforrást a nagyteljesítményű, többhengeres motorok fejlesztésére annak ellenére, hogy nincsenek olyan modellek, amelyekben azt azonnal fel lehetne használni. Az ok egyszerű. Az ugyanis már késő, ha a motort az új autóprojekt megkezdése után kezdik fejleszteni. Tehát nagyteljesítményű motort készítettünk előzetesen, különféle lehetőségeket szem előtt tartva. Természetesen ez a WRC autókban felhalmozott nagyteljesítményű motorfejlesztési képességeknek és tapasztalatoknak köszönhető.
Van-e olyan motor, amely ezen a hasonló folyamaton keresztül fejlesztettek?
Kim: Természetesen van. Ez egy nagyteljesítményű motor, amely jelenleg fejlesztés alatt áll, és már az N márka bevezetése előtt megkezdtük a fejlesztését. Ez a Racing Midship (RM) által valósul meg, amely projekt révén a Hyundai Motor nagyteljesítményű autókkal kapcsolatos technológiák kifejlesztését mutatja meg. Az RM projekt bevezetésének időzítése egybeesik a WRC-be történt belépés időpontjával. Más szavakkal, a WRC versenyautók motorjának építése során felhalmozott technológiát az RM projekten keresztül ellenőrizték, így a nagyteljesítményű motortechnológia nagy részét előre elkészítették. Eközben az ezen folyamat során felépített technológiák egy részét abba a 2.5 literes turbómotorba is beépítették, amit már sorozatgyártásban is készítünk. Ennek segítségével javítottuk az egyes alkatrészek teljesítményét és tartósságát.
Ahogy azt eddig átbeszéltünk, a versenyautók és a sorozatgyártású autók fejlesztésének folyamata más. Ennek során azonban biztosan sokat tapasztalt és gondolkodott a fejlesztéseken.
Kim: A WRC raliautók motorfejlesztésének kezdeti szakaszában a németországi Hyundai Motorsport GmbH-val működtünk együtt. Ennek köszönhetően rengeteg segítséget kaphattunk az autók motorjának fejlesztésében. Tágult a nézőpontunk és megváltozott a gondolkodásmódunk is. Mindenekelőtt magabiztosabbak lettünk. Óriási különbség volt abban, hogy olyan új technológiákat és know-how-kat tanultuk meg, amelyeket még soha nem tapasztaltunk a sorozatgyártású járművek fejlesztésének területén.
Voltak más tényezők is. Óriási verseny van a WRC helyszínén. Mindenki azért küzd, hogy a karosszéria teljes egésze, beleértve a motort és az alvázat, egy kicsit könnyebb, gyorsabb és erősebb legyen, hogy legyőzze a többi csapatot és gyártót. Ehhez rá kellett jönnünk, hogy szükségünk van egy módra, hogy új kísérletekkel és kihívásokkal lépjünk előre, és ne csak utánozzuk a többieket.
Han: Tipikus példa erre a versenyautók GDI motorjának befecskendezőjének pozícionálásában bekövetkezett változás a WRC-részvétel kezdetén. A Hyundai összes GDI motorjának injektorai a szívószelepeken voltak. Azonban a szívószelep interferenciája miatt a módszer használata során számos dologra kellett figyelni befecskendezési körülmények között, mint például a befecskendezés időzítése. A beszívott levegő hatékonyságának javítása és az üzemanyag-befecskendezés optimalizálása érdekében, eltekintve ezektől a korlátoktól, a Hyundai először mozgatta a WRC versenyautó GDI motorbefecskendező rendszerének helyzetét a kipufogószelep felé. A sok nehézség ellenére ennek az új kísérletnek az eredményeként fokozatosan nőtt a versenyautó teljesítménye, ami végül az i20 WRC versenyautó kiváló teljesítményéhez vezetett.
Akkor mindez új élmény volt számunkra. Azzal, hogy közvetlenül részt vettünk a versenyautó fejlesztésében, kiélhettük saját akaratunkat és szenvedélyünket, hogy jobb autókat állítsunk elő, mint más gyártók. Ez a gondolkodásmód a Namyang Kutatóintézetbe való visszatérés után is folytatódott. Olyan autókat szerettünk volna gyártani, amelyek jobbak, mint a többi gyártó termékei, mint ahogy a WRC autó fejlesztésekor tettük. Úgy gondolom, hogy a más csapatok legyőzésére alkalmas gondolkodásmód természetesen internalizálódott és amikor Namyangba visszatérve sorozatgyártású autókat fejlesztettünk, képesek voltunk bemutatni a különböző képességeket a múltból.
Példák a nagyteljesítményű sorozatgyártású járművekre átültetett WRC technológiákról:
A WRC versenyautók motorjainak nagy hőterhelést kell elviselniük. Ennek a problémának a megoldására számos hőgazdálkodási technológiát és módszert fejlesztettek ki, amelyek közül néhányat a nagyteljesítményű N modellek 2.0 literes turbómotorjainál is alkalmaztak. Ennek köszönhetően az i30 N vagy a Veloster N esetében hosszú versenypályázás után is csak ritkán tapasztalható a teljesítmény romlása.
A tipikus technológiai integrálási rész a teljesítmény javítása a szívó- és kipufogógáz-optimalizálás révén. Nehéz volt ezt optimalizálni a jelenlegi sorozatgyártású járművek fejlesztésekor a csomag vagy a költség szempontjából. A nagyteljesítményű autók fejlesztésével kapcsolatos tapasztalatok megszerzése közben azonban sok erőfeszítést tettek a hiányzó területek fejlesztésére annak érdekében, hogy a teljes vállalat szempontjából javítsák a teljesítményt. Különösen a motor reagálóképességét lehet a beszívott levegő áramlási útvonalának optimalizálása révén gyorsan javítani.
Ezen túlmenően a hűtési teljesítmény az intercooler hatékonyságának optimalizálásával javult, valamint a katalizátor és a kipufogórendszer nyomását csökkentették a tömörítési aránynak az előzőekhez képest történő csökkentésével annak érdekében, hogy a forró levegő beszívási helyzeteiben alapvetően megakadályozzák a teljesítmény csökkenését. Ugyanakkor az ECU programot finomították, hogy a motor mozgását a beszívott levegő hőmérsékletének megfelelően optimalizálják. A járműfejlesztő részleg anélkül tett erőfeszítéseket a kipufogórendszer teljes átmérőjének javítására, hogy hiányozna olyan részletek, mint például a hegesztési perem kifelé igazítása.
A nagyteljesítményű motorok egyik fontos feladata a motorolaj keringtetése. A nagyteljesítményű szériagyártású autók erőteljes gyorsulásuk, fékezésük és gyakori kanyarodásuk miatt meg kell erősíteni a motorolaj keringtetési rendszerét. Ennek oka, hogy a rendszerben lévő olajat a centrifugális erő egyik oldalra húzza. A WRC autók motorjainak száraz olajteknős rendszere jó alternatíva, de a magas ár megnehezíti az alkalmazását. Így a nagyteljesítményű sorozatgyártású járművek esetében az olajszivattyú beömlőnyílásának és az olajteknőnek az alakját tesztértékek hozzáadásával optimalizálták, hogy a fejlesztési fázistól kezdve az olajellátás stabilitását biztosítsák versenypályás környezetben is. Ennek során a WRC olajkeringési technológiája nagy referenciává vált, és ennek eredményeként a költségek jelentős növelése nélkül tudták a tartósságot maximalizálni.
A nagyteljesítményű autók a hétköznapi autóknál gyakrabban érik el maximális forgatónyomatékukat. Azonban a motor fordulatszám-korlátozóit nem könnyű véletlenszerűen növelni. Minél gyorsabban forog ugyanis, annál nagyobb a kinetikus energia. Ezért a nyomaték csupán 500 fordulat/perc-cel történő növelése a megnövekedett mozgási energia miatt növeli a motor terhelését is. Általánosságban elmondható, hogy a WRC motor fordulatszám-határértéke eléri a 8500 fordulat/perc sebességet. A motor fejlesztése során a Hyundai olyan know-how-hoz jutott, amely növeli a fordulatszámot és egyben csökkenti a terhelést. Például olyan technológiát dolgozott ki, amely növeli a mozgó alkatrészek, így a főtengely és a szelep merevségét és csökkenti az ellenállást. A technológiát a nagyteljesítményű turbómotorokba ágyazva fejlesztik annak érdekében, hogy a korábban már kifejlesztett 2.3 literes turbómotor körülbelül 7000 fordulat/perc fordulatszámig foroghasson el, ami a sorozatgyártású járművek szabványai szerint már nagyon magas értéknek számít.
Amióta a Hyundai Motor 2014-ben visszatért a WRC-be, jelentős változások történtek a Hyundai sorozatgyártású járműveiben. Ez két területen, a motorban és a futóműben is jelentősen javítja a teljesítményt. Mindenekelőtt a Hyundai Motor WRC küzdelme nem hiábavaló, tekintve, hogy az autókat fejlesztő mérnökök is fejlesztették képességeiket, hogy a járművek fejlesztése során gondolkodásmódjuk is jelentősen megváltozott.
Forrás: hyundaimotorgroup.com
