Si vous n'avez pas encore lu l'article d'introduction, je suis en train de construire une voiture de sport hybride dans mon garage. Oui, une voiture de sport complète, de haut en bas.
Une fois terminé, le projet est censé être « open source », chaque pièce étant fabriquée hors site. Cela signifie que chaque composant doit être spécifié et que la construction entière doit être planifiée avant que tout matériel personnalisé ne soit commandé.
Le moteur est un élément central du projet, notamment en ce qui concerne son lien avec les autres composants de la voiture. Parlons-en.
Pour mon projet, j'utilise un moteur de moto BMW K1600. Il s'agit d'un 1,6 litre, qui développe 160 chevaux et atteint un régime de 8 500 tr/min. Il pèse 226 livres, y compris la transmission séquentielle à six vitesses, ce qui le rend assez léger dans l'ensemble. C'est une excellente base pour toute voiture de sport légère.
Le moteur K1600 présente cependant quelques inconvénients, mais pas nécessairement spécifiques à ce moteur. J'ai dû me battre contre ces problèmes pendant longtemps sans acheter de moteur, mais j'ai fini par céder. Un exemplaire à faible kilométrage se trouve maintenant dans mon garage, enfin hissé sur une grue à moteur afin que je puisse prendre de meilleures analyses et comprendre comment tout cela va fonctionner.
Détails clés
J'ai déjà mentionné que ce moteur tourne dans le mauvais sens par rapport à un moteur de voiture. En termes de planification, cela n'a pas compliqué les choses. D'autres petits problèmes constituent vraiment l'essentiel de ce que je suis en train de comprendre maintenant.
La première grande décision a été le placement général du moteur. Je savais que j'allais mettre le moteur au milieu, donc tout tournait en quelque sorte autour de cela. J'ai fait une analyse approximative du moteur sur son chariot d'expédition pour m'aider à comprendre comment tout cela pourrait fonctionner.
Peter Holderith / Moteur1
Cette analyse n'est pas parfaite, mais elle me donne la taille du moteur ainsi que l'emplacement de certains composants clés. L'élément le plus important de tout ce problème de placement du moteur est sans doute l'arbre de sortie de la transmission. Étant donné que cette unité est normalement installée sur une moto, la sortie n'est pas centrée. Cela peut ne pas sembler être un gros problème, mais c'est le cas.
Je veux que mon empattement soit le plus court possible. Au début, je me suis fixé comme objectif moins de 90 pouces, ce qui est rapidement devenu impossible. Tout est lié au sous-châssis arrière et à l'espace passager.
L'espace passager doit avoir une certaine longueur pour accueillir le conducteur. J'ai un analogue humain dans mon modèle CAO qui a à peu près ma taille. J'ai également pris des scans grossiers de quelques voitures pour les superposer à mon propre intérieur, afin de m'assurer que mon travail ne soit pas trop éloigné de la réalité. De l'avant à l'arrière, je donne aux passagers 54 pouces pour qu'ils puissent se dégourdir les jambes. Un peu de place est retirée en raison du placement du siège et des pédales, mais c'est un sujet de discussion pour un autre journal de projet.
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L'axe central de mon essieu avant se trouve à 15 pouces en avant de cette zone passager de 54 pouces. C'est le plus près que je puisse placer les roues avant du châssis. Maintenant que l'axe central de l'essieu avant et le volume des passagers sont fixés, l'empattement est complètement à la merci du moteur et du placement du différentiel arrière.
Il est difficile d'énumérer avec précision la complexité de ce problème. Il n'est pas complexe sur le plan conceptuel, mais il comporte de nombreuses facettes.
J'ai donc voulu garder un empattement court. Tout d'abord, j'ai déplacé le moteur jusqu'au pare-feu. Bon, ça m'a fait gagner quelques centimètres. Il est maintenant temps de sélectionner un différentiel pour transmettre la puissance aux roues arrière. Je voulais vraiment utiliser le différentiel de l'Audi A4 B8 comme je l'ai fait à l'avant – une utilisation commune des essieux et des roulements de roue serait appréciable (les produits Audi sont également très bon marché) – mais cela n'a pas fonctionné.
La partie arrière du différentiel Audi s'est avérée trop longue. L'empattement aurait alors été artificiellement allongé, sans raison valable, puisque le différentiel est monté plus ou moins jusqu'à l'arbre de sortie de la boîte de vitesses.
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J'ai examiné une tonne d'options et j'ai finalement opté pour un différentiel BMW, le soi-disant différentiel « à petit boîtier » installé dans une tonne de voitures, y compris la BMW Z3, l'ancienne E30 et la Série E36 3. Il a une distance très courte entre les brides de sortie et l'arbre d'entrée – la plus courte que j'ai vue – et il est disponible dans les rapports de démultiplication élevés dont ce moteur de moto a besoin.
Bon, j'ai trouvé le différentiel. Il semble pouvoir être monté correctement et le rapport est parfait. L'empattement est cependant encore trop long. À ce stade, je me suis demandé dans quelle mesure je pouvais incliner les essieux CV vers l'avant pour raccourcir l'empattement. Au-delà de 15 à 20 degrés, vos essieux CV ne dureront pas longtemps.
Même les angles modestes posaient un autre problème. La transmission BMW était jusqu'à présent centrée dans la voiture et, comme l'arbre de sortie de la transmission est décalé, le différentiel n'est pas centré dans la voiture. Ce n'est pas un problème si les angles de vos essieux sont relativement droits, mais une fois qu'ils sont inclinés vers l'avant, l'angle est plus extrême d'un côté.
Il fallait prendre une décision. Allonger l'empattement pour améliorer l'angle du CV, vivre avec des essieux CV fortement inclinés et courts, ou déplacer le moteur pour centrer le différentiel. Bien qu'il n'y ait pas de décision parfaite, j'ai opté pour la troisième option.
Peter Holderith / Moteur1
Les points négatifs : la partie la plus lourde de la voiture est maintenant hors de l'axe central du véhicule, le support du moteur est plus gênant et la plomberie pour des éléments tels que l'admission et l'échappement est plus délicate. Je suis sûr qu'il y en a d'autres que je n'ai pas encore découverts.
Le bon côté des choses l'emporte sur le mauvais. Oui, le moteur est désormais hors de l'axe central de la voiture, ce qui est un problème de répartition des masses, mais l'emplacement de la sortie de transmission signifie que le moteur se déplace du côté passager. Le poids du conducteur compense le moteur et il y a également de la place à cette extrémité pour un réservoir de carburant. Les poids réels des coins de la voiture seront réglés avec un demi-réservoir de carburant et le conducteur en place. Je pense que cela suffira à régler l'équation de masse.
Maintenant, j'ai des longueurs d'essieu égales, ce qui signifie que je peux commander deux exemplaires du même essieu personnalisé, ce qui me fera gagner du temps et de l'argent. De même, je peux augmenter mon angle jusqu'à 15 degrés pour minimiser l'empattement. Bien sûr, l'admission et l'échappement sont un peu bancals, mais ces pièces doivent être personnalisées de toute façon. Au final, l'empattement totalise 98 pouces, ce qui est plus long qu'une Miata mais plus court qu'une BRZ/GR86.
Si vous souhaitez un empattement très court dans une voiture à moteur central, vous devez faire de nombreux compromis créatifs concernant l'espace passagers, la boîte-pont arrière ou les deux. C'est ici que je vais aborder brièvement une quatrième option, qui consiste à monter le moteur et le différentiel sur l'axe central de la voiture.
Le problème est qu'il n'existe pas de bonne façon de procéder lorsqu'on examine vraiment le problème. On se retrouve sur un spectre inévitable entre le sommaire et le coûteux, où l'on ajoute toujours du poids pour résoudre le problème. L'avantage de cette disposition plus centrale en termes d'empattement est également négligeable au final. Il y a quelques avantages, certes, mais cela n'en vaut pas la peine.
L'entraînement direct avec un moteur décalé est l'option la plus légère, la moins chère, la plus simple et la plus fiable.
Cet article devait être consacré au moteur, n'est-ce pas ? Il est facile de s'égarer, cependant. Peu de décisions concernant ce projet existent dans le vide. Une fois que les scans commencent à atterrir dans la CAO, des décisions difficiles doivent être prises.
Cela fait vraiment plaisir aux ingénieurs qui développent des voitures de sport et qui utilisent de nombreuses pièces d'autres voitures. Ces gars-là n'ont pas le luxe de développer de nouveaux transaxles ou moteurs pour optimiser l'ensemble de la voiture, ils ont des pièces qu'ils doivent utiliser et en tirer le meilleur parti. Ils doivent également faire face à des tonnes d'autres contraintes comme la sécurité en cas d'accident, la consommation de carburant, les exigences techniques internes et, Dieu me pardonne de le dire, le marketing. C'est un défi énorme.
Et si la voiture issue de tous ces compromis et défis n'était pas particulièrement bien accueillie ? Quel coup de poing dans le ventre.
Je garde toujours cela à l'esprit lorsque je fais cela. Ce projet est difficile, coûteux et prend du temps, mais au final, c'est une goutte d'eau dans l'océan par rapport à une vraie voiture de série.
Il reste encore beaucoup de travail à faire avant de publier la prochaine mise à jour, mais elle sera plus substantielle en termes de progrès réels. Je suis actuellement en train de rechercher des fournisseurs et des sponsors, ce qui n'est pas très excitant de l'extérieur, mais je dois encore progresser dans la conception pour faire avancer ce processus également.
À la prochaine.