EVO 5

Főbb részegységek

A forgattyús ház, henger és hengerfej nem változott az előző generációs motorhoz képest, miután sikerült egy versenyképes bázismotort elkészíteni. A 2017-es szezonra a termodinamikai és elektronikai fejlesztések kerültek előtérbe.

 

Főtengely

Az EVO4-es motor hiányosságai között jelentős szerepet foglalt a generátor nélkülözése, melyet az EVO5-ös motor esetén a forgattyús mechanizmus, illetve a vezérlés oldali dekni megfelelő átalakításával sikerült kiküszöbölni. Az ötödik generációs motor tervezése előtt az a döntés született, hogy a csapat nem tervez meg egy teljesen új koncepciót, hanem a negyedik generációs erőforrás kerül átdolgozásra. A célnak megfelelő, forgalomban kapható generátor kiválasztásában ezen elhatározás döntő szerepet játszott, mivel így jelentősen csökkent a motorban elhelyezhető áramfejlesztő egységek száma. Különböző generátorokkal, különféle elképzelések születtek, melyből a leginkább kézenfekvőnek a 2004-2005-ben gyártott Kawasaki ZX10R motorkerékpár háromfázisú állandó mágnesű generátorának főtengelyen való elhelyezése bizonyult. Az alapkoncepció szerint a főtengelyen egy lendítőkereket kellett elhelyezni, melynek belső felületén mágnesek voltak, a tekercselés pedig a vezérlés oldali dekniben csavarkötéssel került rögzítésre. Ezen elvárások jelentősen befolyásolták az ötödik generációs forgattyús mechanizmus tervezését. Az EVO4-es főtengelyhez viszonyítva aprónak tűnő, de a motor működöséhez elengedhetetlen jeladó profil elhelyezésén változtatni kellett. Az idei évben egyfajta, a korábbiakhoz viszonyítva szélesebb jeladó profil (Bosch) használata volt a cél, így csak az egyik oldali főtengely fél palástfelületén vált szükségessé az elhelyezés. A forgattyús mechanizmus tervezése során a legnagyobb kihívást a szűk hely, valamint a lendkerék megfelelő rögzítése jelentette. A célnak megfelelően egy lendkerék tartó alkatrész lett tervezve, mely illesztett csapokon keresztül viszi át a nyomatékot a lendítőkerék felé. A tartó és a főtengely között a nyomatékátvitelt kúpkötés biztosítja, melynek rögzítése hornyos csapágyanyával és biztosítólemezzel történik. A főtengely tömegkiegyenlítés szempontjából úgy lett megtervezve, hogy keményfém alapú (volfrám) rudak segítségével a forgattyús mechanizmus kétféle hajtórúddal (saját tervezésű titán- és a sorozatgyártású KTM hajtórúddal) külön-külön egyaránt megfelelően használható.

EVO5 forgattyús mechanizmus

 

Szívórendszer

A Formula Student szabályzat előírja egy 20 mm átmérőjű szűkítő elhelyezését a szívórendszerbe a fojtószelep és a motor közé, amin a motor által beszívott összes levegőnek át kell haladnia. A szűkítő feladata, hogy nyomásesést hozzon létre a szívórendszerben, ami számottevően rontja a motor töltetcsere folyamatát. Az EVO5 re tervezett szívórendszer célja az volt, hogy ezt a hatást minimalizálja, valamint megtalálja az optimális kialakítást az elérhető teljesítmény és a gázreakció optimális szinten tartása között.

Szívórendszer felépítése

A tervezési folyamat során több szoftver is rendelkezésre állt a SZEngine támogatói szerződéseinek jóvoltából. Ilyen például a PTC Creo 3.0 Parametric modulja, melyben a szívórendszer modellezve, illetve virtuálisan autóban el lett helyezve. Az eredményes és gyors tervezés érdekében ismerni kell a változtatások hatását az egész rendszerre nézve, ezért elengedhetetlen a szimulációk futtatása. A motor töltetcsere folyamata, illetve az új szívórendszer hatása a töltetcserére, egydimenziós szimuláció segítségével lett vizsgálva. Erre a célra az AVL szoftver BOOST modulja lett felhasználva. Végül az áramlás részletesebb elemzése érdekében a szívórendszer egy háromdimenziós áramlástani szoftveren lett vizsgálva. A STAR szoftver CCM+ modulja állt rendelkezésre ezekhez a vizsgálatokhoz. Az alkatrész további, CFD szimulációk segítségével lett vizsgálva, az esetleges leválások megtalálásának érdekében.
A végső paraméterek meghatározásához a csapat saját készítésű motorvizsgáló próbapadján történtek mérések. A mérések célja, hogy a BOOST szimulációból kapott eredményeket igazoljuk és valóságos körülmények között vizsgáljuk. A tesztek a szívócső hosszának megválasztására illetve az airbox térfogatának meghatározására irányultak.

Különböző gyártástechnológiával lettek legyártva a fékpadra illetve a versenyre szánt szívórendszerek. Fékpadra a Varinex által egy műanyag 3D nyomtatott szívórendszer készült.

 

3D nyomtatott szívórendszer

Versenyekre azonban az Arrabona Racing Teammel közösen, laminált szívórendszerek készültek. Melynek teherbírása a tömegéhez képest rendkívül magas. A képen az ART04-ben elhelyezett végleges szívórendszer látható.

Laminált szívórendszer az autóban

Kipufogó rendszer

Korábban a csapat gyári Akrapovic kipufogódobot használt, ami az új hangnyomásmérés szabályzat szerint már nem tudta teljesíteni az elvárt decibel szintet. Az EVO5-ös motorunkhoz egy új kipufogórendszert fejlesztettünk, ami ugyan olyan abszorbciós kialakítású, mint a korábbi években, de a nagyobb hossznak és átmérőnek köszönhetően jóval nagyobb felületen érintkezik a kipufogógázzal, emiatt jobb hangelnyelési tulajdonságú. A koncepciót autóban való mérésekkel ellenőriztük, melynek során a versenyeken is használt módszert alkalmaztuk. Az autóban való elhelyezhetőség szempontjából ketté osztottuk a dobot, így tudtuk a mérések alapján kiadódó hosszt használni. A kipufogó legyártásában a Bodis exhaust segített.

 

Elektronika

Az EVO5-ös motorunk nagy változásokon ment át az EVO4-hez képest, főleg elektronikai szempontból. A tavalyi szezonban használt DTA motorvezérlő leváltásra került és helyette Bosch MS4 került alkalmazásra. Ez a vezérlő sokkal komplexebb feladatok ellátására képes, valamint a motor finomhangolásában nagy szerepet játszik. Segítségével remélhetőleg a motorunk üzemanyag fogyasztását, valamint teljesítményét tudjuk majd optimalizálni. Ezeken felül ez a vezérlő sokkal könnyebb az előzőnél, valamint a villamosenergia fogyasztása is számottevően kevesebb. A motor szenzorozottsága is megváltozott, a vezérlőhöz lettek illesztve a típusok, valamint a minél könnyebb szenzorok alkalmazása volt a cél. Még egy nagy változás történt a motoron, mégpedig egy generátor került elhelyezésre, amely a versenyautó villamosenergia igényét hivatott kiszolgálni, valamint az akkumulátor töltését. A generátor maximális teljesítménye 500W, amely teljes mértékben kielégíti ezen versenyautók igényét.