Tomsoi V; Infinity Racing

Všeobecné

Výkon: 63 kW/85 k, max. 13 900 otáčok za minútu
Krútiaci moment: 59 Nm
Hmotnosť: 209 kg
Zrýchlenie 0 - 100 km/h: 3,9 s

Pohonná jednotka

podvozok

Elektronika a informácie

Oceľový rúrkový priestorový rám
Telo vyrobené z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami, proces infiltrácie

Pre TOMSOI V, naše tohtoročné závodné auto, sme pre podvozok použili aj oceľový rúrkový priestorový rám, s ktorým sme už mali vynikajúce skúsenosti s predchádzajúcimi vozidlami. Tento rok sa osobitná pozornosť venovala pomeru tuhosti k hmotnosti podvozku. Cieľom bolo dosiahnuť, aby bol rám čo najľahší a aby nedošlo k prílišnému zníženiu tuhosti rámu. Výsledkom tohto prístupu je veľmi nízka hmotnosť rámu 29 kg s vynikajúcou tuhosťou rámu 1930 Nm/stupeň.

Pri konštrukcii podvozku bolo už čoskoro rozhodnuté použiť rúrky veľkosti palca, aby bolo možné výrazne znížiť hmotnosť. Prierezy týchto rúrok presne zodpovedajú minimálnym rozmerom uvedeným v predpisoch, takže len toto opatrenie umožnilo dosiahnuť zníženie hmotnosti o približne 7%. Dôkladným preštudovaním predpisov sme ešte lepšie vyladili limity predpísaných rámcových štruktúr. B. podpery dvoch rolovacích tyčí boli oveľa kompaktnejšie. Pomocou týchto opatrení sme dosiahli ďalšie úspory hmotnosti, čo znamená, že celkové zníženie hmotnosti rámu dosahuje pri takmer rovnakej tuhosti 12%. Ďalším najdôležitejším prvkom tohtoročného podvozku je pedálový box zabudovaný do konštrukcie rámu a odnímateľné zadné uloženia motora, pomocou ktorých je možné motor namontovať bez veľkého úsilia.

Vďaka skúsenostiam získaným s 3D zváracím stolom z minulého roku bolo možné tentoraz navrhnúť ešte podrobnejšie meradlá rámu, aby bolo možné potenciál stola ešte lepšie využiť. Spolu s novým použitím oceľových rúr špeciálne ohýbaných a rezaných na mieru pomocou výroby CNC a ďalších rámových mierok pre uchytenie jednotlivých komponentov podvozku sme enormne zvýšili presnosť výroby. Okrem toho sa osobitná pozornosť venovala držiteľom rôznych elektrických alebo mechanických komponentov vo fáze projektovania, aby ich bolo možné pripraviť pred výrobou, a tým výrazne zjednodušiť výrobu rámu.

Aj tento rok sa torzná tuhosť rámu rúrkového priestoru optimalizovala pomocou rozsiahlych výpočtov metódou konečných prvkov. Metóda lúča sa opäť ukázala ako dokonalý spôsob stanovenia tuhosti, pretože doby výpočtu sú extrémne krátke a je možné simulovať veľké množstvo rôznych konfigurácií. Aby bolo možné ešte lepšie reprezentovať tok energie v podvozku, bol do simulačného modelu zahrnutý kompletný podvozok. Takto sa mohla dosiahnuť torzná tuhosť 1930 Nm/stupeň.

uC riadenie prenosu s rozhraním CAN
LCD prístrojová doska
Záznamník údajov Bosch Motorsport C50
Telemetria pásma SRD v pásme 868 MHz

Vo fáze plánovania TOMSOI V sme v tejto sezóne prikladali mimoriadny význam spoľahlivej a bezporuchovej kabeláži. Vďaka modularizácii káblového zväzku sa pozornosť venovala ľahkej údržbe.

Ako je v motoršporte bežné, pri výrobe káblových zväzkov sa používajú iba vysoko výkonné materiály z leteckého priemyslu. Káble Spec55, zmršťovacie bužírky DR-25 a motorové športové zástrčky spĺňajú požiadavky na zabezpečenie bezchybného prenosu signálu a napájania aj pri vysokých teplotách a kontakte s chemikáliami, ako sú palivo alebo brzdová kvapalina. Krátke vedenia káblov a najmenšie možné prierezy káblov udržujú celkovú hmotnosť na veľmi nízkej úrovni.

Prvýkrát boli mechanické relé nahradené obvodom MOSFET. Vďaka použitiu mikrokontrolérov (ATMEL AT90CAN128) bolo tiež možné prvýkrát monitorovať prúdy jednotlivých spotrebiteľov, ako sú riadiaca jednotka, palivové čerpadlo, zapaľovanie a ventilátor, naživo. Vďaka ďalším LED diódam v obvode bolo možné čoskoro rozpoznať nadchádzajúce problémy - napríklad nadmernú spotrebu energie. Tieto LED tiež slúžili na kontrolu funkčnosti.

Tento rok sme sa obmedzili na 3-riadkový displej, ktorý bol integrovaný do volantu. Špeciálne vyrobené posuvné svetlo bolo pripojené cez zbernicu I2C. Ten bol navyše rozšírený o 7-segmentový displej indikátora prevodových stupňov. Jas displeja a svetlo radenia bolo možné meniť pomocou tlačidla.

Moduly pre živú telemetriu a riadenie prenosu boli prepracované, aby sa minimalizoval potrebný priestor.

Novo navrhnuté telemetrické rozhranie pre prenosný počítač výrazne uľahčilo sledovanie vozidla a sprístupnilo veľké množstvo údajov o vozidle.

Tento rok bol tiež použitý dátový záznamník najnovšej generácie od spoločnosti Bosch Motorsport s dvoma voľne programovateľnými rozhraniami CAN a 6 analógovými vstupmi.

Aby sa rozšírilo zaznamenávanie údajov, bolo vo vozidle nainštalovaných tiež množstvo senzorov, ako napríklad senzory zdvihu pruženia, senzory brzdného tlaku, spúšť bruška a senzor uhla riadenia.

Pre nedostatok ABS sa nám podarilo na batérii ušetriť aj 300g. Kapacita batérie sa znížila z 6,9 Ah na 4,6 Ah. Opäť bola použitá batéria LIFEPO4. To bolo vybrané kvôli jeho vysokej hustote energie.

Dvojité trojuholníkové priečne ramená nerovnakej dĺžky v prevedení hliník-CFRP
Hybridná konštrukcia
Penske stlačilo prednú a zadnú časť cez tiahla
Jednotka pružinového tlmiča
Rázvor kolies: 1550 mm
Šírka rozchodu: predná/zadná 1200/1150
Brzdy: 4 piesty vpredu, 2 piesty vzadu

Koncepcia a kinematika

Podvozok nášho modelu TOMSOI V aj v tejto sezóne pozostáva z osvedčených dvojitých trojuholníkových náprav. Rázvor náprav je 1550 mm a rozchod kolies 1200/1150 mm a boli prevzaté z nášho posledného automobilu TOMSOI IV.

Dôležitým cieľom bolo znížiť ťažisko vozidla. Okrem iného sa upravila poloha tlmičov a motor bol vo vozidle umiestnený nižšie. Pružiny na zadnej náprave sú ovládané prítlačnými tyčami a sú pripevnené k spodnému uloženiu motora. Tlmiče prednej nápravy sú umiestnené na boku a sú naďalej ovládané zavedenou technológiou kompresných tyčí.

V dôsledku nižšieho motora bola prepracovaná kinematika podvozka. Stredy valenia sú znížené na oboch nápravách, čo znamená, že je možné dosiahnuť väčší zisk pri poklese počas kompresie. Vyššie hodnoty odklonu umožňujú závodnému vozidlu jazdiť na závodných tratiach výrazne vyššie rýchlosti v zákrutách, čo však spôsobuje menšie straty v akcelerácii a brzdnom potenciáli.

konštrukcia

Dôležitým cieľom bolo znížiť ťažisko vozidla. Upravená bola okrem iného aj poloha tlmičov a motor bol vo vozidle umiestnený nižšie. Pružiny na zadnej náprave sú ovládané prítlačnými tyčami a sú pripevnené k spodnému uloženiu motora. Tlmiče prednej nápravy sú umiestnené na boku a sú naďalej ovládané zavedenou technológiou kompresných tyčí.

Rovnako ako v minulých rokoch, stavba nášho tela začala so základnými úvahami, ako ďaleko by sa malo zmeniť v jeho jednotlivých prvkoch v porovnaní s predchádzajúcim rokom.

Pretože náš základný koncept modelu TOMSOI V je závodné vozidlo pre čistý pôžitok z jazdy, ktoré má iba najdôležitejšie zostavy, aplikovali sme tento koncept aj na karosériu. Z tohto dôvodu bol dizajn nášho piateho závodného automobilu výrazne zoštíhlený.

Na návrh nášho tela sme rovnako ako predtým použili program 3D počítačovej grafiky a animácie, pomocou ktorého sme po vložení rámu a ďalších zostáv definujúcich dizajn mohli tvarovo prispôsobiť vonkajší povrch.

Naše telo už nemalo obvyklý, symetrický vzhľad. Dva bočné pody boli vynechané v prospech malého, špeciálne upraveného chladiaceho kanála a tlmič výfukovej sústavy dostal iba kryt na ochranu pred dotykom. Tvar kapoty sa zachoval podobným spôsobom ako v predchádzajúcom roku, iba aerodynamický tvar bol o niečo výraznejší a tvar prednej časti bol tomu prispôsobený kvôli štandardne používanej nárazovej skrini v tomto roku. Celé telo sa navyše skrátilo a končí zhruba na úrovni hlavnej obruče, aby sa zabránilo problémom s teplom v motore v dôsledku zbytočných prekážok.

Pretože vo Formule Student sa aerodynamika stáva čoraz dôležitejšou, navrhli sme pre účely testovania difúzor podvozku, ktorý bol vyrobený v dvoch častiach. Predná časť, ktorá je pevne pripevnená k vozidlu, aby chránila vodiča, siaha až po hlavný obruč, a zadná časť s výrazným difúzorom, ktorý je možné voliteľne pripevniť k prednej časti podvozku a rámu.

Telo sa nakoniec skladá zo šiestich prvkov:

dva bočné boky, kapota, chladiace potrubie a dvojdielny spodok s difúzorom.

Pri výrobe karosérie sa nám tento rok opäť dostalo aktívnej podpory od spoločnosti Kessler Modellbau z Memmingenu, ktorá pre nás vyrábala laminovacie formy.

Aby sme získali čo najľahšie teleso, vedome sme použili infiltračný proces pre všetky prvky a vyrobili sme ich v dvojvrstvovej štruktúre. Tieto dve vrstvy pozostávajú z normálnej uhlíkovej tkaniny ako vnútornej konštrukčnej vrstvy a z hrubej sieťoviny Oxeon ako viditeľnej vrstvy, ktorá si získava svoju vlastnú vďaka kvalitnému laku lakovne Keller Profi-Lack GmbH.

Spodok vozidla TOMSOI V bol realizovaný v sendvičovej konštrukcii, ktorá je pomocou aramidového voštiny ako materiálu jadra veľmi tuhá a na svoju veľkosť veľmi ľahká.

Radový štvorvalec Yamaha R6 DOHC RJ09
Zdvihový objem: 600 cm3
Ovládanie motora: Bosch MS 4 Sport
Reťazový pohon
Diferler s diferenciálom s obmedzeným sklzom
Elektropneumaticky ovládaná prevodovka (4-stupňová)

Pre model TOMSOI V bol použitý osvedčený motor Yamaha R6 Rj-05, ktorý bol vyvinutý pre extrémne vysoké požiadavky z dôvodu jeho pôvodu od plnokrvného superšportového automobilu. Dôležitú úlohu tu zohráva relatívne vysoká kompresia, odolnosť proti vysokej rýchlosti a kapacita tepelného zaťaženia.

Tento rok sme sa zamerali na to, aby bol motor stabilnejší, jazdnejší a ekonomickejší. Staré „staveniská“ boli prepracované a boli implementované nové nápady.

Pretože musíme 600 ccm vdýchnuť, vďaka predpisom formuly Student cez tenký vzduchový obmedzovač s prierezom 20 mm, sme nútení urobiť masívne zmeny v oblasti nasávania a výfuku. Vďaka rôznym projektovým a diplomovým prácam v tejto oblasti sme v posledných rokoch mohli získať veľa skúseností s našim motorom. Existuje komplexná vlastná simulácia, ktorá dokáže určiť dĺžky sacieho traktu a výfukového systému. Takže tento rok bolo potrubie a tlmič výfuku prispôsobené tejto simulácii. Bolo dôležité pokračovať v skúsenostiach so zjednodušenou výrobou pomocou CNC ohýbaných extra tenkostenných rúr.

Oproti tomu bol úplne zmenený dizajn sacej strany. Pre zjednodušenú výrobu bol použitý škrtiaci ventil od AT-Power, čo je už bežná prax vo viacerých tímoch Formule Student. Karoséria airboxu sa zmenila tak, aby bolo možné ťažisko vozidla znížiť otočením smeru nasávania nadol. Dĺžky sacieho potrubia boli zvolené tak, aby bolo možné dosiahnuť slušný výkon 85 koní, ale k dispozícii je aj bohatý krútiaci moment v rozsahu nižších otáčok. Airbox CFD bol simulovaný s cieľom optimalizovať rôzne stupne plnenia valcov, a preto bolo doň zabudované vodiace rebro. Je potrebné spomenúť, že bolo treba zvoliť nový výrobný proces. Horná časť s difúzorom a dolná časť s trúbkami sacích trubíc a sacie trubice sú teraz vyrobené z plastu spekaného laserom.

Ďalším staveniskom bol problém s indukčným snímačom kľukového hriadeľa, ktorý z času na čas vypustil motor a preto sa dostatočne nenaštartoval alebo sa ani nenaštartoval. Takže sme prešli z indukčných na Hallove snímače. Na to bolo treba navrhnúť nové kódovacie koleso a puzdro.

To všetko bolo na jar koordinované na vlastnej skúšobni motorov na univerzite. Zmerali sme spotrebu vstrekovačov Yamaha a dokončili výpočet paliva v riadiacej jednotke. Pri aplikácii motora sme prikladali veľký význam následnej zjazdnosti, t. J. Krivka krútiaceho momentu sa narovnala. Nestratili sme však pozornosť z hľadiska odolnosti a spotreby. Boli dosiahnuté skoré, ale bezpečné časy zapaľovania a najvyššie možné, ale pre motor priateľské hodnoty lambda.

Aby sa nezabudlo na dynamické aspekty, bol zabudovaný špeciálne vyvinutý druhý prevodový stupeň, aby sa vo fáze akcelerácie dostal cez veľký otvor krútiaceho momentu. Aby bol motor vždy dobre namazaný a údaje z posledných rokov jasne ukazovali, že sa tak nestalo vždy, bola mokrá jímka opäť vymenená. Pretože bol motor mierne naklonený dozadu, bolo možné olejovú vanu navrhnúť tak, aby sa optimalizovala výroba. Originálny olejový šnorchel bol optimalizovaný tak, aby bolo možné zaručiť dostatočný nárazník pre prísun oleja. Ďalej boli usporiadané usmerňovače.