hirdetés
hirdetés

Autóipar

Egy motor születése

Győrben, a Széchenyi István Egyetemen az Audi támogatásával egy, a Formula Student versenyre motort tervező csapat, a SZEngine az elmúlt hetekben mutatta be az első, versenyre szánt motorjának kész terveit (SZEngine Evo3). A csapat ugyanazt a CAD rendszert, a Creót választotta a projekthez, mint amelyet a Volkswagen csoport, így az Audi is használ motorjainak és erőátviteli rendszereinek fejlesztéséhez.

hirdetés

Az egyhengeres, döntött hengerelrendezésű, szívó benzinmotor négysebességes váltóval egészül ki. Fő célja, hogy 2015-ben a Formula Student (FS) versenysorozaton bizonyítsa, van Magyarországon motortervezési potenciál. A csapatok versenyautóikba általában kereskedelemi forgalomban kapható motorokat alakítanak át, világszerte nagyon minimális példa van FS versenyen motortervezésre. Győrben, a Belső Égésű Motorok Tanszéken ez megvalósult.

Csoportkép egy Formula Student versenyről
Csoportkép egy Formula Student versenyről

Mit kell tudnia a motornak?

Az előzetes elemzések alapján egy minél kisebb és könnyebb, lehetőleg (váltóval együtt) 30 kg alatti tömegű, 50-60 LE körüli teljesítményű motor alacsonyan elhelyezkedő és a jármű közepéhez közel található súlyponttal lehet az ideális. A csapatok általában négyhengeres motorkerékpár-motorokat alkalmaznak (akár 70 kg tömeggel), ellenben van példa egyhengeres motorokra is. A jó teljesítmény-tömeg arány és a kedvező beépítési kialakítás lehetősége miatt döntöttek Győrben az egyhengeres motor mellett.

A SZEngine konstruktőreinek munkája során egy olyan csomag jött létre, amely a remények szerint kedvező jármű-menetdinamikát biztosít, alacsony tömeget képvisel, illetve akkora teljesítménnyel rendelkezik, amellyel jól kihasználható a keréken az aszfaltra átvihető nyomaték. A következőkben a tervezés eredményeit mutatjuk be, amelyek a PTC és az S&T Consulting Hungary támogatása révén Creo 2.0 szoftverrel készültek.

Látványkép: SZEngine Evo3 motor
Látványkép: SZEngine Evo3 motor

A hengerfej öntvénye vásárolt alkatrész, a szelepvezérlés alkatrészei részben saját átalakítású elemek, ugyanakkor egyedi fejlesztésű alkatrészeket is tartalmaznak. Az egyhengeres kivitel hátránya, hogy a versenyszabályzatban előírt átmérőjű szűkítőn ingadozó a szívott levegő tömegárama, amit egy egyedileg tervezett és optimált airboxszal lehetett kompenzálni. A töltetcsere-folyamat speciális üzemi körülményekhez (verseny) igazítása érdekében egyedi vezérműtengely-bütyökprofilt terveztek.

A forgattyús mechanizmus „lelke” a főtengely. Ez egy teljesen egyedi tervezésű alkatrész, úgynevezett teli sonkás kivitel. A lendkerék tömegét a főtengelybe integrálták, ezáltal egy alkatrészt meg tudtak takarítani. A főtengely üzemi tartományától kedvező módon távol esik az alkatrész 1. sajátfrekvenciája. A dinamikai vizsgálatok az AVL programcsalád egy szoftverével (Excite), illetve az AVL komoly szakmai tanácsadása segítségével készültek. Az igénybevételek elviselése céljából egy nagy szilárdságú acél alapanyagot választottak a tervezők, amelyet a kritikus pontokon utókezeléssel tovább erősítettek. Bár jelenleg gyári hajtórudat és dugattyút alkalmaznak, de egy kísérleti, speciális anyagból készített hajtórúd fékpadi tesztelése is folyamatban van, amely sikeres próbák esetén a következő generációkban megjelenhet.

A forgattyús tengely és kapcsolódó alkatrészek
A forgattyús tengely és kapcsolódó alkatrészek

A főtengely által meghajtott kiegészítő berendezések elrendezése hosszú tervezés után vált a jelenlegivé, amely elrendezés lehetővé teszi, hogy a főtengelynek a főcsapágyakon kinyúló végei a lehető legrövidebbek legyenek, így csökkentve a torziós lengéseket.

A váltó és a kuplung kereskedelemben kapható, ugyanakkor a csapat által jelentősen módosított alkatrész. A sebességek számát megváltoztatták, illetve váltásbiztonsági okok miatt egyes fokozatok helyét megcserélték, ami egyedileg gyártott kukactengelyt igényelt.

A váltás különlegessége az elektropneumatikus (váltó), valamint elektrohidraulikus és pneumatikus (kuplung) aktuálás. Ez a rendszer egyedileg, a Festóval történő konzultációk során állít össze, továbbá az igen kompakt motorelrendezés miatt több különleges kialakítású egyedi alkatrészt is tervezni kellett. A következő motorgeneráció várhatóan már részben egyedi tervezésű váltót kap, mivel így jelentős tömeget lehet majd megtakarítani.

Az olajpumpa
Egyedi tervezésű olajpumpa

Az egyedi tervezésű olajpumpa térfogat-kiszorításos elven működik, három elszívó- és egy nyomófokozata van. A konstrukció jellege különösen komoly tűrésezést igényel, amellyel nagyban befolyásolja az olajpumpa hatásfokát is. Az olajkör érdekessége, hogy száraz kartert alkalmaztak, ahonnan az elszívás egy olajleválasztó penge mögüli kis térből történik, így kerülhető el, hogy a főtengely felhabosítsa az olajat. Következő generációkon fejlesztési lehetőség az olajpumpa forgattyúházba történő integrációja.

A henger alatti térséget körülölelő forgattyúház teljesen egyedi tervezésű. Elsőként a teljes motorelrendezés járműre történő hatásának vizsgálatát végezték el. A több elrendezésben részlegesen megtervezett forgattyúház-konstrukció közül választották ki a végső, 20°-os hengerdöntésű verziót. A 4,5 kg tömegű alkatrész anyaga forgácsolt nagy szilárdságú alumíniumötvözet. Ennek szilárdsága a közepes minőségű acélokéval egyenértékű. Elsőként a forgattyúház teherviselő vázrendszerét (amely a merevítőbordázatot adja) tervezték és vizsgálták, majd a teljes köpeny modellezése következett. Az erőátvitel berendezéseit karbon borítóelemekkel takarták le.

Végeselemes analízis eredménye a forgattyúházról
Végeselemes analízis eredménye a forgattyúházról

Június végén bemutatták az itt vázolt konstrukciót, jelenleg folynak az egyik legnagyobb támogatóval, a Dendrit Kft.-vel a gyártás körüli egyeztetések, és hamarosan már kézbe lehet fogni az első frissen legyártott alkatrészeket. Ezután a következő fázis jön, a tesztidőszak.

Eszköz a végső célért

Mindeközben talán egy érdekes kérdésként vetődhet fel, hogy mi is az igazi célja a motornak? Ez jogos kérdés, mivel a csapat valódi terméke nem is egy motor, ez tulajdonképpen az eszköz egy cél elérése érdekében. A csapat és a Széchenyi István Egyetem Belső Égésű Motorok Tanszék fő célja a hazai oktatás színvonalának erősítése, a gyakorlati mérnökképzésbe bevont hallgatók számának növelése és az ipar ellátása szakképzett, felkészült munkavállalókkal.

(forrás: S&T Consulting)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[152838] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés