Si aún no has leído la publicación introductoria, estoy construyendo un auto deportivo híbrido en mi garaje. Sí, un deportivo completo, de arriba a abajo.
Cuando esté terminado, será de “código abierto” y cada pieza se fabricará fuera de la empresa. Esto significa que cada componente necesita una especificación y se debe planificar toda la estructura antes de pedir hardware personalizado.
El motor es un foco del proyecto, particularmente su relación con los demás componentes del automóvil. Hablemos de eso.
Para mi proyecto utilizo un motor de motocicleta BMW K1600. Tiene una cilindrada de 1,6 litros, produce 160 CV y gira hasta 8.500 rpm. Pesa 226 libras, incluida la caja de cambios secuencial de seis velocidades, lo que lo hace bastante liviano en general. Es una excelente base para cualquier automóvil deportivo liviano.
Sin embargo, el motor K1600 también tiene algunas desventajas, que no son necesariamente exclusivas de este motor. Luché con estos problemas durante mucho tiempo sin comprar un motor, pero finalmente cedí. Un ejemplo de bajo kilometraje se encuentra ahora en mi garaje, finalmente izado sobre una grúa de motor para que pueda hacer algunos escaneos mejores y descubrir cómo se supone que funciona todo.
Detalles importantes
Mencioné anteriormente que este motor gira en la dirección incorrecta en comparación con el motor de un automóvil. En términos de planificación, esto no complicó mucho las cosas. Otras peculiaridades menores realmente constituyen la mayor parte de lo que estoy descubriendo ahora.
La primera gran decisión fue la colocación general del motor. Sabía que elegiría un motor central, así que se trataba de eso. Hice un escaneo aproximado del motor en su plataforma rodante para descubrir cómo podría funcionar todo.
Peter Holderith / Motor1
Este escaneo no es perfecto, pero me da el tamaño del motor así como algunas ubicaciones de componentes importantes. Con diferencia, la parte más importante de todo este tema de la ubicación del motor es el eje de salida de la transmisión. Dado que esta unidad suele instalarse en una motocicleta, la salida no está centrada. Puede que esto no parezca gran cosa, pero lo es.
Quiero que mi distancia entre ejes sea lo más corta posible. Cuando comencé, me propuse una meta de menos de 90 pulgadas, pero rápidamente resultó imposible. Tiene todo que ver con el subchasis trasero y la zona de pasajeros.
El área de pasajeros debe tener una longitud determinada para acomodar al conductor. En mi modelo CAD tengo una contraparte humana que tiene aproximadamente mi misma altura. También hice escaneos preliminares de algunos autos para superponerlos a mi propio interior y así poder asegurarme de que mi trabajo no se alejara demasiado de la realidad. De adelante hacia atrás, les doy a los pasajeros 54 pulgadas de espacio para estirar las piernas. Se omite un poco debido a la ubicación del asiento y los pedales, pero ese es un tema para otro diario de proyecto.
Peter Holderith / Motor1
La línea central de mi eje delantero está a 15 pulgadas delante de este compartimiento de pasajeros de 54 pulgadas de ancho. Así de cerca puedo acercar fácilmente las ruedas delanteras al cuadro. Ahora que se han establecido la línea central del eje delantero y el volumen de pasajeros, la distancia entre ejes depende completamente de la ubicación del motor y el diferencial trasero.
Es difícil describir exactamente cuán complejo es este problema. Conceptualmente no es complejo, pero tiene muchas facetas.
Por eso quería mantener la distancia entre ejes corta. Lo primero que hice fue poner el motor muy cerca del firewall. Bien, eso me dio unos cuantos centímetros. Ahora es el momento de elegir un diferencial para transferir potencia a las ruedas traseras. Tenía muchas ganas de utilizar el diferencial del Audi A4 B8 como lo hice en la parte delantera; ejes y cojinetes de rueda comunes estarían bien (el material de Audi también es muy barato), pero simplemente no funcionó.
La parte trasera del diferencial Audi resultó ser demasiado larga. Esto alargó artificialmente la distancia entre ejes, sin ninguna buena razón para que el diferencial se extendiera más o menos hasta el eje de salida de la transmisión.
Peter Holderith / Motor1
Miré toneladas de opciones y finalmente llegué a un diferencial de BMW, el llamado diferencial de “caja pequeña”, que se instala en muchos automóviles, incluido el BMW Z3, el anterior E30 y el E36 Serie 3. Tiene una distancia muy corta entre las bridas de salida y el eje de entrada (la más corta que he visto jamás) y está disponible con las altas relaciones de transmisión que requiere este motor de motocicleta.
Bien, entonces encontré el diferencial. Parece que se instala fácilmente y la relación de transmisión es perfecta. Sin embargo, la distancia entre ejes sigue siendo demasiado larga. En este punto me preguntaba hasta dónde podía inclinar las juntas homocinéticas para acortar la distancia entre ejes. Cualquier temperatura superior a 15-20 grados y sus juntas homocinéticas no durarán mucho.
Incluso los ángulos modestos plantearon otro problema. La transmisión de BMW estaba centrada en el automóvil hasta este punto y, debido a que el eje de salida de la transmisión está desplazado, el diferencial no está centrado en el automóvil. Esto no es un problema si los ángulos de su eje son relativamente rectos, pero una vez que están inclinados hacia adelante, el ángulo es más extremo en un lado.
Había que tomar una decisión. Extienda la distancia entre ejes para mejorar el ángulo de sincronización, viva con ejes síncronos cortos y con ángulos pronunciados, o mueva el motor para centrar el diferencial. Aunque no existe una decisión perfecta, elegí la tercera.
Peter Holderith / Motor1
Los lados malos: la parte más pesada del automóvil ahora está fuera de la línea central del vehículo, el soporte del motor es más intrusivo y las tuberías como la entrada y el escape son más difíciles. Estoy seguro de que todavía hay más por descubrir.
Lo bueno supera a lo malo. Sí, el motor ahora está fuera de la línea central del automóvil, lo que presenta un problema de distribución masiva, pero la posición de la salida de la transmisión significa que el motor se mueve hacia el lado del pasajero. El peso del conductor equilibra el motor y en este extremo también hay espacio para un depósito de combustible. Los pesos angulares reales del coche se ajustan con el depósito medio lleno y el conductor en su sitio. Creo que esto será suficiente para aclarar la ecuación de masas.
Ahora tengo ejes de igual longitud, lo que significa que puedo pedir dos ejes personalizados iguales, ahorrando tiempo y dinero. Asimismo, puedo aumentar mi ángulo hasta 15 grados para minimizar la distancia entre ejes. Claro, la admisión y el escape están un poco defectuosos, pero esas piezas deben personalizarse de todos modos. Al final, la distancia entre ejes es de 98 pulgadas, que es más larga que la de un Miata pero más corta que la de un BRZ/GR86.
Si desea una distancia entre ejes muy corta en un automóvil con motor central, tendrá que hacer muchos compromisos creativos en términos de espacio para pasajeros, la transmisión trasera o ambos. En este punto, discutiré brevemente una cuarta opción, es decir, montar el motor y el diferencial en la línea central del automóvil.
El problema es que no existe una buena solución cuando realmente se examina el problema. Terminas en un espectro ineludible entre lo cuestionable y lo costoso, donde siempre agregas peso para resolver el problema. La ventaja de la distancia entre ejes de este diseño más central también es, en última instancia, insignificante. Si bien hay algunos beneficios, simplemente no vale la pena.
La tracción directa con motor desplazado es la variante más ligera, económica, sencilla y fiable.
Se suponía que esto iba a ser una publicación sobre el motor, ¿verdad? Sin embargo, es fácil salirse del tema. Pocas decisiones sobre este proyecto se toman en el vacío. Una vez que los escaneos terminan en el sistema CAD, se deben tomar decisiones difíciles.
Realmente puedes sentir empatía con los ingenieros que diseñan autos deportivos que utilizan muchas piezas de otros autos. Estas personas no pueden darse el lujo de desarrollar nuevas transmisiones o motores para optimizar todo el automóvil como un paquete, sino que se les dan piezas que tienen que usar y aprovechar al máximo. También tienes que lidiar con muchas otras limitaciones, como: B. Seguridad en caso de colisión, consumo de combustible, requisitos técnicos internos y (Dios me perdone por decir esto) marketing. Es un desafío enorme.
¿Y qué pasa si el automóvil que se creó a través de todos estos compromisos y desafíos no resulta particularmente bien? Qué puñetazo en el estómago.
Siempre soy consciente de esto en mis proyectos. Este proyecto es difícil, costoso y requiere mucho tiempo, pero en última instancia es solo una gota en el océano en comparación con un automóvil de producción real.
Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que pueda publicar la próxima actualización, pero será más sustancial en términos de progreso real. Actualmente estoy en el proceso de encontrar proveedores y patrocinadores, lo cual desde fuera no es muy emocionante, pero necesito avanzar más en el diseño para hacer avanzar este proceso también.
Nos vemos la próxima vez.