Tune it Part 30: Ford Fiesta RS WRC

Ξεκινώντας από το μπλοκ, βρίσκουμε ότι όπως όλα τα «αγωνιστικά» που σέβονται τον εαυτό τους έχει βέβαια ξηρό κάρτερ, αλλά η αντλία και το ντεπόζιτο λαδιού βρίσκονται επίσης εκεί στο κάτω μέρος του μπλοκ, σε ένα ενσωματωμένο χυτό, φιλοσοφία που χρησιμοποίησε η εταιρία και στο Focus WRC από το ’99. Γιατί όμως αυτή η περίεργη πρωτοτυπία? Οι κανονισμοί του WRC τοποθετούν τον στρόφαλο περίπου 120mm από το κάτω μέρος του μπλοκ, οπότε δεν υπάρχει το πλεονέκτημα του όσο το δυνατόν χαμηλότερου κέντρου βάρους, ιδιαίτερα αν προσθέσουμε και τους περιορισμούς για το ίδιο το κέντρο βάρους αλλά και το συνολικό βάρος του μοτέρ –από δέκα μεριές τους έχουνε δέσει! Να γιατί δεν υιοθετήθηκε η λύση για «κλασσικό» ξηρό κάρτερ αλλά ο συνδυασμός που διαβάσατε.                                                                                                                              Ενώ σε άλλα μοτέρ επιδιώκεται η όσο πιο χαμηλή πίεση στον στροφαλοθάλαμο, εδώ δεν ισχύει κάτι τέτοιο, απλοποιώντας έτσι τις απαιτήσεις για τις αντλίες εκκένωσης. Το θέμα της υποπίεσης είχε βέβαια εξετασθεί από την Cosworth και δεν προέκυψε πλεονέκτημα λειτουργίας κάτω από την πίεση περιβάλλοντος –όχι που δεν θα το έψαχναν! Η αντλία λαδιού της Pipo Moteurs είναι τριπλή, με δυο στάδια εκκένωσης, ένα στάδιο πίεσης και δυο πόδια αναρρόφησης, ένα εμπρός και ένα πίσω στο μπλοκ. Μετά από την αναρρόφηση, ακολουθεί ένας εναλλάκτης θερμότητας πριν από την απαέρωση του λαδιού –την αφαίρεση δηλαδή του αέρα που αναρροφήθηκε από τις αντλίες- και στη συνέχεια το λάδι πηγαίνει στο δοχείο απ’ όπου το παίρνει η αντλία πίεσης. Η πίεση λαδιού είναι αρκετά ψηλή, περίπου 6bar, και ο λόγος είναι τα μεγάλα φορτία που αναπτύσσονται στα μέταλλα από τη μεγάλη ροπή. Η διαδρομή του λαδιού στον στρόφαλο είναι κλασσική και όχι αξονική (όπως γίνεται κατ’ ανάγκη στα μοτέρ F1). Τα 5 έδρανα βάσης καθώς και τα σπρέι για τα έμβολα, τροφοδοτούνται από τον κύριο αγωγό του λαδιού και στη γραμμή που στέλνει λάδι στο καπάκι υπάρχει ρακόρ για την τροφοδοσία της τουρμπίνας.

Σύστημα ψύξης

Φυσικά και το σύστημα ψύξης βασίζεται σε ηλεκτρική αντλία (Pierburg) καθόσον οι μηχανικές αντλίες βλέπουν μια-μια την πόρτα εδώ και λίγα χρόνια και στα αυτοκίνητα παραγωγής. Τα πλεονεκτήματα χρήσης της ηλεκτρικής είναι πλέον διαπιστωμένα. Η αντλία της ιστορίας μας βρίσκεται στο σασί και το «νερό» μπαίνει στο μοτέρ από το εμπρός μέρος του μπλοκ και βγαίνει από το πίσω μέρος του καπακιού. Η θερμοκρασία του ψυκτικού διατηρείται στους 95-100⁰C και η πίεση στο κύκλωμα στα περίπου 2,5bar, γεγονός που επιτρέπει να χρησιμοποιηθεί μικρότερο δοχείο διαστολής για μικρότερο βάρος νερού αλλά και… χωροταξικό όφελος! Έ, αυτό δεν θα μπορούσα με τίποτε να το φανταστώ, όχι και μέχρι εκεί!

Υπερσυμπίεση

Ο περιοριστής ροής έχει σχήμα venturi και όχι απλής πλάκας. Ο κανονισμός υπαγορεύει μέγιστη διάμετρο 33mm για ένα μήκος 3mm, και να βρίσκεται 50mm πριν από το στόμιο της τουρμπίνας. Η τουρμπίνα πρεσσάρει μέσα από μια πεταλούδα και το χταπόδι (Pankl) είναι 4-2-1. Φυσικά έγιναν πειράματα και με 4-1 αλλά δεν βγήκε κάποιο κέρδος.                                                                      Το τούρμπο της Garrett είναι βέβαια αυστηρά σύμφωνα με το μπλά-μπλά της FIA και είναι -λογικά- λίγο μικρότερο από εκείνο που έπαιζε στο 2λιτρο μοτέρ με τα 4-τόσα bar. Το μέγεθος του δίνει όλα κι’ όλα 2,5bar, όσα λέει και η… αστυνομία και οι μέγιστες στροφές του είναι 182.000rpm. Η μόνη εργασία που επιτρέπεται να γίνει στην τουρμπίνα είναι ένα άριστο ζύγισμα και φυσικά ένα πάλι άριστο… γλείψιμο όλων των επιφανειών. Αντίθετα με το τούρμπο, η βαλβίδα wastegate είναι ελεύθερη. Η συγκεκριμένη ελέγχεται διπλά, στο άνοιγμα και στο κλείσιμο από πνευματικό κύκλωμα (έλα-έλα, μην ακούω τρίχες απ’ τη γαλαρία!) που ενεργοποιείται με ηλεκτροβαλβίδες οι οποίες με τη σειρά τους ελέγχονται από τον εγκέφαλο MQ12 της Cosworth. Ο ίδιος εγκέφαλος ελέγχει και το anti-lag όπως και όλη την τροφοδοσία του μοτέρ. Φυσικά, το πρόγραμμα άμεσου ψεκασμού είναι και αυτό της Cosworth και εξελίχθηκε από την αρχή του προγράμματος της M-Sport. Η μηχανική αντλία ψηλής πίεσης βενζίνης HDP5 της Bosch, παίρνει κίνηση από τον εκκεντροφόρο εισαγωγής και ενώ έχει δυνατότητα για 200bar (!) στο μοτέρ αυτό παίζει από 40-160bar ανάλογα με τις απαιτήσεις ισχύος.

Κινούμενα μέρη

Τα βασικά περιστρεφόμενα και παλινδρομικά εξαρτήματα έχουν σχεδιαστεί για το συγκεκριμένο μοτέρ και δεν περιλαμβάνουν «απαγορευμένα» υλικά όπως τιτάνιο, μαγνήσιο, κεραμικά και σύνθετα, ενώ υπάρχει αυστηρή ευθυγράμμιση με τα όρια ελάχιστου βάρους. Ο στρόφαλος είναι κλασσικός με 8 αντίβαρα και 5 έδρανα βάσης. Έχει υποστεί εναζώτωση (σκλήρυνση) σε αρκετό βάθος και οι διάμετροι των κομβίων είναι πολύ κοντά στο ελάχιστο επιτρεπόμενο από τους κανονισμούς. Το κλειδί για ένα πετυχημένο μοτέρ WRC, είναι η αξιοπιστία στο κάτω μέρος του μπλοκ, όπως λέει χαρακτηριστικά και ένας μηχανικός της M-Sport. Στο εμπρός μέρος του στροφάλου έχει τοποθετηθεί αντικραδασμική τροχαλία, στη χρήση της οποίας κατέληξαν ύστερα από εμπεριστατωμένη μελέτη του 2λιτρου μοτέρ, αλλά και του Zetec της Mountune. Το πρόβλημα των στρεπτικών ταλαντώσεων εμφανίσθηκε με τον συνδυασμό του βαρύτερου βολάν (πάλι θέμα κανονισμών) σε ελαφρότερο στρόφαλο, εξερευνώντας την περιοχή των 7.500-8.500rpm. Ύστερα από αρκετή μελέτη, το δίδυμο M-Sport / Pipo Moteurs κατέληξαν να χρησιμοποιήσουν την αντικραδασμική τροχαλία και να την ενσωματώσουν μπροστά από την τροχαλία οδήγησης του εναλλάκτη.                                                                                                                                       Το θέμα της αδράνειας του μοτέρ έγινε κι’ αυτό αντικείμενο μελέτης. Η θέσπιση ελάχιστου βάρους βολάν δεν όριζε και την αδράνεια του, οπότε η κατανομή της μάζας του ήταν ελεύθερη, ώστε να μπορεί ο σχεδιαστής να έχει μια ελευθερία κίνησης. Με σχεδόν μηδέν αδράνεια, θα… βάραγε διάλυση όλο το σύστημα κίνησης με καδένες τροχαλίες κλπ, οπότε οι σχεδιαστές ρύθμισαν την αδράνεια των εξαρτημάτων στα  καλύτερα επιθυμητά επίπεδα για να είναι το μοτέρ εύκολο στην οδήγηση.                                                                                                                                              Οι μπιέλες (Pankl) είναι μια παραλλαγή αυτών του 2λιτρου WRC και ενώ τότε δεν υπήρχε ελάχιστο βάρος, σήμερα η μπιέλα είναι πολύ κοντά στο όριο των 450gr που θεσπίστηκε με τους τελευταίους κανονισμούς. Το σχέδιο είναι κλασσικό Η και η συναρμογή γίνεται με δύο βίδες (ARP) –δεν υπάρχουν παξιμάδια.                                                                                                                                        Τα εμβολα της Mahle (ο βασικός προμηθευτής της M-Sport για πολλά χρόνια) είναι φυσικά σφυρήλατα, έχουν 3 ατσάλινα ελατήρια και αντι-τριβική επικάλυψη Grafal στις φούστες. Ο πείρος συγκρατείται από δυο κλασσικές ασφάλειες για τις οποίες έγινε όμως ειδική έρευνα. Σε μοτέρ ράλι των 9.000rpm της Mountune είχε παρατηρηθεί ότι αυτές οι ασφάλειες κινούνται γύρω-γύρω και σιγά-σιγά σκάβουν το αλουμίνιο πετώντας παντού ψήγματα. Η λύση που βρέθηκε είναι να ποντάρουν τα λούκια μετά την τοποθέτηση της ασφάλειας και τελείωσε το θέμα! Στο WRC, το έψαξαν το θέμα και ύστερα από πολλές ώρες στο δυναμόμετρο δεν βρήκαν κάποιο πρόβλημα στο λύσιμο οπότε δεν θεωρήθηκε απαραίτητο να ληφθούν κάποια έκτακτα μέτρα.

Βαλβίδες, εκκεντροφόροι κλπ.

Ο 1600αρης έχει την ίδια διάταξη με τον 2λιτρο, ακόμα και ίδια στοιχεία εκκεντροφόρων, δηλαδή βύθισμα και διάρκεια. Το βύθισμα είναι 12mm με τα κέντρα στις 105⁰, εισαγωγή και εξαγωγή. Η επιτάχυνση στο προφίλ των έκκεντρων δεν είναι πολύ μεγάλη οπότε και η ζωή των διπλών ελατηρίων βαλβίδων (NHK) είναι αρκετά υποφερτή. Τα έκκεντρα κινούν τα μπικιρίνια (ανάποδα ποτηράκια) των οποίων το πάχος ρυθμίζεται στο μηχανουργείο για το κατάλληλο διάκενο. Αυτό γίνεται για να αποφύγουν να χρησιμοποιήσουν τα κλασσικά καπελότα (παστίλιες ρύθμισης διακένων) για να μην υπάρξει περίπτωση αυτά τα τελευταία να φύγουν από τη θέση τους. Τα έκκεντρα και τα μπικιρίνια έχουν υποστεί μια ειδική επιφανειακή κατεργασία που αποτρέπει τη φθορά και επιτρέπει μεγαλύτερες πιέσεις με ασφάλεια, πράγμα που αφήνει κάποια μεγαλύτερη ελευθερία για σχεδιασμό «αγριότερου» προφίλ εκκεντροφόρων.                                                      Οι έδρες των βαλβίδων είναι από χαλκό/βηρύλλιο και όλες οι βαλβίδες (TRW) ατσάλινες με αντιτριβική κατεργασία στο κούφιο στέλεχος, όπου υπάρχει νάτριο για την καλύτερη αποβολή της θερμότητας. Οι βαλβίδες εισαγωγής είναι 32,7mm και οι εξαγωγής 28,2mm με γωνία μεταξύ τους 30⁰. Η… ορχήστρα κινείται από μια καδένα που διαθέτει φυσικά και τεντωτήρα –τίποτε το συνταρακτικό εδώ.

Μπλά-μπλά

Η Ford άρχισε να σχεδιάζει τον 1600 WRC  τον Φεβρουάριο του 2010. Από Mondeo παραγωγής, βγήκαν δυο μοτέρ Ecoboost DI Turbo και το ένα πήγε στην M-Sport ενώ το άλλο στην Pipo Moteurs. Χωρίς βέβαια να είναι αγωνιστικά, τα δυο αυτά μοτέρ ήταν μια άριστη βάση για μια πρώτη εξέλιξη του software εξέλιξης. Λίγους μήνες αργότερα και οι δυο εταιρίες είχαν προχωρήσει πολύ, τόσο που είχαν από ένα «μουλάρι» στο δυναμόμετρο με περίπου 50-60% των βελτιώσεων που τελικά θα αποτελούσαν το… εργαλείο το κακό! Τον Οκτώβριο του ’10 υπήρχαν 8 τελειωμένα μοτέρ και μόλις τον Φεβρουάριο του ’11 τα νέα Fiesta WRC πήραν τις 3 πρώτες θέσεις στο Σουηδικό ράλι! Τύχη θα ήταν μια θέση, υπέρμετρο φάρδος οι δυο, αλλά τρείς? Μάλλον gαμάτο πρέπει να βγήκε το project! Από τότε, το Fiesta πολεμάει με ένα τύπο μοτέρ, χωρίς αλλαγές καπακιών, εκκεντροφόρων κλπ σε όλους τους αγώνες, παρά μόνο με αλλαγή στο πρόγραμμα για υψόμετρα, θερμοκρασίες, ταχύτητες και τα τοιαύτα. Υπάρχει και το θέμα του καταλύτη που είναι υποχρεωτικός… Φυσικά κι’ αυτός βρήκε τη θέση του στο πρόγραμμα και τοποθετήθηκε στο πίσω μέρος της καρότσας, εκεί που βοηθάει στην κατανομή του βάρους (!) και δεν κόβει άλογα –δεν είναι δα και ίδιος μ’ αυτούς που βάζουμε στα χρέπια μας! Το WRC βέβαια πρέπει να έχει και σιλανσιέ (καζανάκι) και το συγκεκριμένο που τοποθετείται άντε να κόβει βαριά-βαριά 1 άλογο, σύμφωνα με τα λεγόμενα των μηχανικών!

Άντε να γελάσουμε λίγο με το θέμα της κατανάλωσης τώρα… Πόσο καίει το εργαλείο? Σε πολεμικό ρυθμό, ρουφάει 70 λίτρα σε κάθε 100 χιλιόμετρα, κάτι λιγότερο (!) από το προηγούμενο 2λιτρο WRC και αυτό λόγω του περιοριστή στην εισαγωγή της τουρμπίνας (restrictor). Όχι, δεν είναι λάθος, μιλάμε για 0,7 λίτρα το χιλιόμετρο!                                                                               Με τους τελευταίους κανονισμούς, το κάθε μοτέρ στο WRC πρέπει να είναι σε θέση να «βγάλει» περίπου 2.000 χιλιόμετρα ειδικών διαδρομών, αλλά οι μηχανικοί της M-Sport δεν ανησυχούν καθότι στις δοκιμές αξιοπιστίας που έχουν κάνει -και συνεχίζουν να κάνουν- καλύπτουν χωρίς πρόβλημα πολύ περισσότερα από τα απαιτούμενα. Τονίζουν δε ότι η αξιοπιστία αυτή οφείλεται κατά μέγα μέρος στην προσοχή στη λεπτομέρεια! (Εσείς που φτιάχνετε μοτέρ, να γράψετε αυτές τις 3 λέξεις 100 φορές για τιμωρία… έ, δεν κρατήθηκα, κάτι έπρεπε να πω τώρα στο τέλος!)

Αυτή είναι λοιπόν η «ακτινογραφία» του 1600αρη WRC που πιστεύω να έδωσε αρκετές πληροφορίες στους αναγνώστες όχι μόνο για το πώς είναι φτιαγμένο ένα ολοκληρωμένο και πετυχημένο μοτέρ παγκόσμιας κλάσης αλλά και για την προσπάθεια που χρειάζεται για να φθάσει κανείς αυτά τα επίπεδα… Δυστυχώς, η προσοχή στη λεπτομέρεια που ανέφερα δεν είναι κάτι που ανοίγουμε και κλείνουμε όποτε θέλουμε σαν διακόπτη στις δουλειές μας αλλά είναι ΤΡΟΠΟΣ ΖΩΗΣ. Ή έχεις μάθει και δουλεύεις έτσι, ή όχι.

Arrivederci!