Mai cikkünk interaktív ujjgyakorlattal indul: tessék bepötyögni a keresőbe a „fékutánfutó” szót. Amíg a trollok és a kreatív marketingesek fel nem ébrednek, egyetlen találat látható: ez itt. (vigyázat, végtelen ciklus!) Pedig nem igazán lehet máshogyan fordítani a németül Bremsanhänger, angolul towing dynamometer névre hallgató furcsa eszköz nevét.
A fejlesztés korai fázisában a kísérleti motorokat fékpadra szerelik, ahol a főtengelyt egy nagy teljesítményű villanymotorral összekötve tetszőleges fordulatszám és terhelés beállítható. Előbb-utóbb azonban eljön a pillanat, amikor a motor elnyeri méltó helyét egy jármű motorterében, s ettől a pillanattól kezdve ha több gázt adunk, gyorsul, ha kevesebbet, lassul, azaz pontosan úgy viselkedik, ahogy az egy autótól elvárható.
Bizonyos esetekben előfordul azonban, hogy az autóban is jó lenne állandó munkapontban (azaz állandó fordulatszámon és terhelésen) járatni a motort, vagy meghatározott terhelési profilt követni, például meredek útszakaszt szimulálva. A probléma korrekt megoldását a görgős terhelőpad jelenti, aminek számtalan előnye mellett két komoly hátránya van. Egyrészt borzasztó drága, a rendelkezésre álló szűkös kapacitást pedig túlnyomórészt a szabványos ciklus szerinti emissziómérések töltik ki. Másrészt a görgős pad helyhez kötött, ahol a hőmérséklet még csak-csak szabályozható, a tengerszint feletti magasság viszont adott. A korszerű motorok finomhangolásának jelentős részét teszi ki a különböző magasságokban, alacsony légnyomás melletti üzem beállítása, ehhez pedig vagy tényleg fel kell menni a hegyre, vagy egy-egy kisebb ország éves költségvetésének megfelelő összegért méter vastag, légtömör dobozba kell zárni az egész görgős padot zsilipekkel, vákuumszivattyúval, tokkal-vonóval.
A fejlesztőmérnököket régóta foglalkoztató probléma megoldását első közelítésben a csomagtartóba pakolt homokzsák, időnként pedig a sóderrel rakott utánfutó jelentette. Az így megnövelt terhelés már lehetővé tette bizonyos tesztek elvégzését, a szabályozás viszont elég nehézkesen ment. Persze volt rá példa, hogy egy teszt végeztével a mérnök becsukta a laptopot, majd lelapátolt az utánfutóról háromszáz kiló sódert, mielőtt hozzákezdett a következőhöz, ennél azonban van jobb megoldás: a fékutánfutó.
A legkülönbözőbb méretekben, rendszerint egyedileg gyártott eszközök közös jellemzője, hogy a kerekekhez kapcsolódó fékberendezéssel változtatható, tetszőlegesen szabályozható terhelést adnak a vontató járműnek. A fékutánfutó tehát nem más, mint egy két lábon két keréken járó görgős terhelőpad.
Az általunk tesztelt darab az osztrák AVL cég munkája. Korábban ők is homokzsákokat és a piacon elérhető különböző utánfutókat használtak, míg 2007-ben úgy döntöttek, saját fékutánfutó fejlesztésébe fognak.
Névjegy
A múlt század közepén alapított AVL ma a világ legnagyobb, független, magánkézben levő fejlesztőintézete a járműhajtások és a járművek méréstechnikája területén. A grazi központban és a világszerte 45 irodában (köztük Budapesten) dolgozó 4300 alkalmazott többsége fejlesztőmérnök. Nyelveket beszélő, tehetséges fiataloknak mindenképp érdemes körülnézni náluk.
Az AVL fékutánfutó a duplakerekes Sprinter hátsó hídjára épül. A széles sebességtartományban végzett tesztek miatt egy sebességváltóra is szükség van: ezt a szerepet egy Mercedes G elektromosan kapcsolható, elpusztíthatatlan felezőváltója látja el.
Mérés közben a fékhatást egy teherautókban alkalmazott lassítófék, úgynevezett retarder állítja elő, míg normál utcai üzemben a Sprinter eredeti, hidraulikus fékrendszere lassítja za 1350 kg súlyú utánfutót.
Retarder
Hegyes-völgyes terepen közlekedő teherautóknál és autóbuszoknál visszatérő probléma, hogy a lejtőn lefelé ereszkedve nem kielégítő a motorfék hatása. Fojtószelep híányában pusztán a motor belső súrlódása áll szemben mondjuk egy rönkfával rogyásig rakott kamion tömegével, ami a normál üzemi (tárcsa)fék folyamatos használatához, annak túlmelegedése esetén pedig súlyos balesetekhez vezethet. A retarder olyan gyárilag, vagy utólagosan beépített fékberendezés, ami kifejezetten tartós üzemre készült. A hidrodinamikus változat mellett, ami működését tekintve nagyban hasonlít az automata váltókban használtra, a legelterjedtebbek az elektrodinamikus retarderek ahol a differenciálműre, vagy a kardántengelyre kapcsolódó örvényáramú fék hozza létre a fékhatást. A működését tekintve végtelenül egyszerű szerkezetben az akkumulátorra kapcsolt tekercsek által indukált mágneses mező hoz létre az öntöttvas forgórészben olyan örvényáramokat, amik a forgórészt lassítják. A mozgási energia itt a forgórészben indukált örvényáramok révén alakul hőenergiává, amit a ventillátorlapátokkal ellátott forgórész ad át a környező levegőnek.
Elbír-e vele a háromliteres Audi? A hajtás után kiderül! Videóval!
A faéknél alig valamivel bonyolultabb retarder fékhatása a gyakorlatban egyes tekercsek be- vagy kikapcsolásával néhány fokozatban állítható. A fékutánfutó precíz szabályozásához ezzel szemben egy megfelelő teljesítmény-elektronikára, és az azt vezérlő számítógépre (PLC-re) volt szükség. A vezérlés elsősorban a vonófejbe integrált erőmérő cellára, és a Sprinter ABS-szenzorai által adott sebességjelre támaszkodik, s a PLC-hez Ethernet-kábelen csatlakozó kezelőpaneltől kapott utasítások alapján szabályozza a retarder teljesítményét. (A Windows tehát csak a grafikus felületért felel, magát a szabályozást egy tisztességes ipari elektronika végzi.)
Az alapvető szabályozási feladatok mellett a PLC vált sebességet, és felügyeli a sebesség- fordulatszám- és hőmérsékleti határok betartását. További hasznos biztonsági funkció a gyári fordulatszám-érzékelők jelét figyelő „csináld magad” ABS, ami megakadályozza, hogy egy kanyarban a csaknem másfél tonnás utánfutó blokkoló kerekekkel hozza zavarba a tesztmérnököt.
Miután összeállt az alváz és a főbb szerkezeti elemek a helyükre kerültek, szétszedték újra az egészet, hogy cinkfürdőbe merítsék a rozsdásodásra hajlamos alkatrészeket. Az újbóli összeépítéskor került a helyére az az alumínium „kémény”, ami a retardert hűtő hideg levegőt választja el az alul és felül kifújt forró, akár 3-400 fokos légáramtól. A hűtés az egész konstrukció kritikus pontja: a legtöbb, korábban használt fékutánfutó hosszan tartó maximális terhelés mellett hajlamos volt a túlmelegedésre, ezt mindenképp el kellett kerülni. Ezért dönöttek úgy, hogy bár a külső megjelenésre kiírt nemzetközi dizájnpályázatra több értékes koncepció érkezett (többek között Magyarországról is), végül a saját tervezésű, Han Solo űrhajóját egy Formula-1-es versenyautóval keresztező formát építik meg, ami biztosítja a retarder tartós üzeméhez szükséges hűtőlevegő be- és kiáramlását.
Az üvegszál-erősítésű kompozit karosszéria elkészítéséhez mindenek előtt egy 1:1 méretarányú pozitív formára volt szükség. Ennek vázát MDF-lapokból kivágott bordák alkották, majd a közéjük ragasztott és pontosan formára vágott hőszigetelő lapokból állt össze a modell. Független cég révén nem ragadhattak le teljesen a Mercedes-alkatrészeknél, így kerültek az utánfutó végére az Audi TT hátsó lámpatestei.
A modell alapján a kompozit karosszéria laminálását és festését külső cég végezte, majd a kész kasztni visszakerült az AVL grazi telephelyére, ahol közben már javában folytak az első tesztek a csupasz utánfutóval. Ekkor derült ki, hogy a Sprinter gyári kardántengelye az adott helyzetben nem bírja a terhelést, így helyette újat kellett tervezni és gyártatni.
A vezérlő szoftver finomhangolásakor elsődleges szempont volt a biztonság: a meglepetésszerűen növekvő, vagy csökkenő fékerő komoly veszélyforrás lehet, hiszen irtózatos erők hatnak egészen alacsony sebességek mellett is. A maximális vonóerőt az elektronika 10kN-ra korlátozza, bár pótlólagos súlyok felszerelésével az 1350kg tömegű utánfutó ennél többre is képes lenne. A beállítások és tesztek alatt igáslóként használt háromliteres Audi quattro becsületére legyen mondva, hogy a csúszáshatáron használt utánfutó körülbelül akkora terhelést jelentett számára, mintha egy az aszfaltba kétségbeesetten, blokkoló kerekekkel kapaszkodó négyes Golfot kellett volna ide-oda vonszolnia a rakparton. A videó végén látható üzemállapot padlógázt jelent: a 10-15 km/óra sebességhez az automata váltó 2000-2500 1/min fordulatszámot rendel kettes fokozatban. Az AVL mérnökei szerint egy rendesen megtervezett és beállított autónak ezt is bírnia kell. Az fékutánfutó mindenesetre bírja.
Egyetért? Vitatkozna vele? Véleményét elmondaná másoknak is?
Tegye meg a publikáció blogposztján!
További cikkeink
