miércoles, 17 de julio de 2019

Chrysler 180 (1975)

El Chrysler 180 era un coche que me fascinaba de pequeño por muchos motivos; por sus dimensiones de trasatlántico, por su imponente calandra, por su equipo de iluminación impresionante compuesto por faros principales de iodo más dos proyectores de largo alcance, y sobre todo por su suave y potente motor de gasolina, con carburador de doble cuerpo.

El vehículo, fue el resultado del desarrollo conjunto por parte del Grupo Rootes y Simca, siendo producido desde 1970 hasta 1975 en Poissy (Francia), y más adelante en la factoría madrileña de Villaverde (España). En sus doce años de producción fueron fabricados alrededor de 280.000 unidades. Sus sustituto fue el efímero y poco exitoso Talbot Tagora.

Dependiendo del motor que equipaban, los vehículos se comercializaron como Chrysler 160, 180, 2 litre, y a partir de 1977 en Francia y en el resto de la Europa continental (excepto España) como Chrysler-Simca 1609, 1610, 2 litres. Tras la toma de control de Chrysler Europa por parte de PSA Peugeot Citroën, los modelos en Europa continental se renombraron a Talbot 1610, 2 litres en los modelos pertenecientes a los años 1979 y 1980, tras lo que el modelo dejó de producirse excepto en España, donde el modelo con motor diésel se continuó vendiendo hasta 1982 con el nombre de Talbot Diésel. 

 
El Chrysler 180, matrícula C-4238-I, había sido comprado por mi abuelo Gervasio Rodríguez López en el año 1976, utilizándolo durante años en viajes por toda Galicia por su trabajo como agente comercial. Posteriormente, el coche lo heredó mi padre, representante de comercio, dándole un uso intensivo viajando durante unos 6 años también por toda Galicia, parte de Asturias y Leon, totalizando unos 300.000 Km cuando fue vendido en el año 1990, para comprar un coche diésel más económico de mantenimiento. Nota: En la imagen siguiente está mi abuelo Gervasio Rodríguez junto con su esposa Pilar Carrasco y el Chrysler 180 en el año 1976 poco despues de su adquisición.

Este automóvil se caracterizaba por tener una arquitectura de tres volúmenes clásica, con cuatro puertas, motor delantero longitudinal y tracción trasera. El diseño, aunque había sido creado en Europa, recordaba a los coches americanos de la época. Las dimensiones eran generosas con una longitud máxima de 4,53 m, 1,73 m de anchura y 1,45 m de alto. La batalla era de 2,67m. El peso no era muy elevado para sus dimensiones, con solamente 1.100 kg en orden de marcha, con un reparto de pesos de 53,8 / 46,2 %, con el depósito lleno (65 litros). Los frenos eran de disco a las cuatro ruedas, algo importante para detener su importante desplazamiento.

El maletero era profundo pero no muy alto, iba tapizado y tenía luz. Contaba con una capacidad bastante generosa (unos 400 litros) a pesar de contar en su interior con la rueda de repuesto, que iba montada en posición vertical en el lateral izquierdo. Los asientos traseros no eran abatibles, lo cual limitaba su versatilidad para llevar objetos alargados.

 

La dirección era de cremallera sin asistencia hidráulica, pero debido a su bien estudiado mecanismo resultaba de un funcionamiento magnífico, muy precisa y no demasiado pesada en parado, esto a costa de una desmultiplicación de 23:1, con 4,25 vueltas de volante entre topes, que le permitían un diámetro de giro de solamente 11m.

El motor era muy moderno para la época, recordando al motor diseñado por BMW, cuatro cilindros en línea de 1,8 Litros (1.812 cc), cilindros con dimensiones supercuadradas (87,7mm de diámetro y 75mm de carrera), cámaras de combustión hemisféricas, con dos válvulas por cilindro accionadas por sistema SOHC, un árbol de levas en culata accionado por cadena, que por medio de balancines comandaba las válvulas de admisión y de escape. La alimentación corría por cuenta de un carburador de doble cuerpo Weber 34 ADSD, con estárter automático (se quedaba acelerado al arrancar varios minutos). Y el encendido era electrónico, toda una novedad para la época. Un anacronismo era que el circuito de refrigeración no era hermético y carecía de vaso de expansión, por lo que habría que comprobar el nivel y rellenar agua continuamente, ya que se iba evaporando.
 
 

El rendimiento del motor era bastante bueno, produciendo una potencia máxima de 100 CV DIN a 5.600 rpm y un par máximo de 15,3 mkg DIN a 3.400 rpm. Por medio de un cambio manual de cuatro velocidades, con un desarrollo en directa de 29,47 Km x 1000 rpm, alcanzaba una velocidad máxima de unos 170 km/h. El consumo era algo elevado, con unos 9 - 10 l/100 km en trazado mixto.

En la práctica era un buen coche para "viajante", con una amplio y confortable interior, que resultaba muy cómodo por los bien diseñados asientos y por las suspensiones con un tarado tirando a blando. Por otra parte, en conducción nocturna se agradecía el completo equipo de iluminación y la visibilidad, excelentes en cualquier circunstancia, siempre que no hubiera niebla

Recuerdo la autoridad que presentaba en la carretera en los años 70, con una gran seguridad en los adelantamientos gracias a su gran capacidad de recuperación. Al acelerar a fondo entraba el doble cuerpo del carburador Weber, entonces cambiaba el sonido del motor y el coche empezaba a tirar como un poseso. También el consumo se resentía, por lo que había que dejar este tipo de maniobras para adelantamientos y poco más. En comparación con sus coetaneos era un buen coche rutero tragamillas que permitía medias muy altas en carretera sin esfuerzo.

El puesto de conducción era bueno, con una instrumentación bastante completa firmada por Veglia. El volante era grande (40 cm de diámetro) debido a que carecía de dirección asistida, y aunque tenía un bonito diseño de tres brazos, el aro era de un plástico duro. La palanca de cambios, con pomo de madera, tenía un buen sincronizado y estaba bien ubicada en el elevado puente central próxima al volante.  Las puertas eran muy gruesas, lo cual le restaba algo de anchura interior. Otro aspecto que denotaba la antiguedad del vehículo eran los cinturones de seguridad delanteros (detrás no llevaba), que carecían de ajuste automático, eran fijos, se podían regular, pero no recogían como en los coches modernos.


Venía homologado para cinco plazas, pero la plaza central trasera no era muy cómoda por la forma del asiento (equipado además con apoyabrazos central), y por el puente de paso del arbol de la trasmisión, por lo que para ir cómodamente largos viajes las plazas ideales eran cuatro.

Como curiosidad, nuestro Chrysler 180 tenía esta radio Philips Turnolock, con selector automático de emisoras.
 

Este coche tenía una gran estabilidad y buen agarre en seco, por contar con una amplia batalla y anchura de vías. Sin embargo en mojado se debía tener cuidado debido a su elevado peso y por ser tracción trasera. La suspesión delantera era del tipo independiente MacPherson con barra estabilizadora y amortiguadores hidraúlicos, mientras que la trasera era de eje rígido, con resortes helicoidales, amortiguadores hidráulicos y barra panhard. El tarado de las suspensiones era bastante blando primando el confort. La frenada era potente y segura gracias a los cuatro discos de freno (diámetro 249 mm los delanteros y 229 mm los traseros), con circuito independiente para cada tren, servoasistidos, y con sistema antiblocaje por válvula compensadora en función de la carga.
 
 

El principal inconveniente para un "viajante" era el coste de combustible, que era elevado frente a un coche de gasóleo. Además al tener solo cuatro velocidades le penalizaba en autopista. Al hacer bastantes km al año (entre 25.000 y 30.000 km) se notaba la diferencia de gasto frente a un automóvil más moderno diésel.


Características del CHRYSLER 180

MOTOR
Situación y disposición: Delantero-longitudinal. Número de cilindros: 4 en línea. Cilindrada total: 1812 centímetros cúbicos. Diámetro por carrera: 87.7 por 75 mm. Relación de compresión: 9.4:1. Potencia y régimen máximos: 100 CV DIN a 5800 rpm. Alimentación: Un carburador de doble cuerpo. Distribución: Por cadena. Cigueñal: De cinco apoyos. Refrigeración: Por agua. Capacidad de circuito: 10 litros. Lubricación: Por aceite; bomba de engranajes. Capacidad del circuito: 4 litros. Generador: 12 V, 490 vatios. Batería: 12 V, 36 Ah.

TRANSMISIÓN
Tracción: Trasera. Embrague: Monodisco en seco. Caja de cambio: Cuatro velocidades sincronizadas y marcha atrás. Relaciones de cambio: 1ª 3.546, 2ª 2.175, 3ª 1.418, 4ª 1.0; Marcha atrás 3.226. Velocidad a 1000 rpm en 4ª: 29.4 Km/h.

CARROCERÍA
Tipo de chasis: Carrocería monocasco autoportante. Número de puertas: 4. Número de plazas: 5. Peso en vacío: 1000 Kg (1100 Kg el automático). Peso máximo permitido: 1515 Kg. Dimensiones: Batalla, 2667 mm. Vía delantera, 1400 mm. Vía trasera, 1397 mm. Altura al suelo, 120 mm. Longitud, 4527 mm. Anchura, 1728 mm. Altura, 1450 mm. Capacidad del maletero, 400 decímetros cúbicos. Capacidad del depósito de gasolina, 65 litros.

DIRECCIÓN
Tipo: De cremallera. Diámetro de giro entre paredes: 11 metros.

FRENOS
Sistema: De disco a las cuatro ruedas con servo. Tipo de circuito: 2, hidráulicos e independientes.

SUSPENSIÓN
Tipo: Delantera, ruedas independientes, muelles helicoidales, amortiguadores hidráulicos y barra estabilizadora. Trasera, eje rígido, muelles helicoidales, amortiguadores hidráulicos y barra Panhard. Neumáticos: 175x14.

PRESTACIONES
Velocidad máxima: 170 Km/h, (163.6 Km/h el automático). Aceleración: 1000 metros con salida parada: 34.1 segundos, (37 segundos el automático). Consumo medio: 8 litros, (de 10.2 a 13.5 litros el automático).
 


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miércoles, 3 de julio de 2019

Comparativa 3 T.T de 250cc (1975)

Prueba comparativa publicada en la Revista Motociclismo en el año 1975. En ella se comparan tres motocicletas todo terreno nacionales, con cilindrada un cuarto de litro (250 cc):
  • BULTACO FRONTERA
  • OSSA SUPER PIONEER
  • MONTESA ENDURO
Bultaco Frontera 250cc MK9 de 1975.
Ossa Super Pioneer  250cc de 1975
Montesa Enduro 250cc de 1975
Los autores de la comparativa publicada en la revista Motociclismo son: Carlos Dominguez, Javier Cucurella y Luis Canto.


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domingo, 16 de junio de 2019

Análisis CFD de un motor de dos tiempos Otto

Los motores de dos tiempos Otto, a pesar de sus grandes cualidades de sencillez, bajo peso y elevada densidad de potencia, han visto muy reducidas sus potenciales aplicaciones debido a las cada vez más restrictivas normativas anti polución. La solución a los inconvenientes que presenta frente al motor de cuatro tiempos de elevado consumo específico y gases contaminantes, pasa por la incorporación de sistemas de inyección de combustible directamente al cilindro con control electrónico.

MOTORES DE DOS TIEMPOS CON INYECCIÓN DIRECTA:
Para el buen funcionamiento de un motor de dos tiempos el proceso de renovación de la carga de gases frescos es fundamental (Arias-Paz, 2000; Blair, 1996). Un inconveniente general que presentan los motores de dos tiempos se debe a la utilización de un diagrama de distribución simétrico, ya que la renovación de la carga dentro del cilindro es gobernada por el propio pistón al subir y bajar, abriendo y cerrando las lumbreras de transferencia y de escape. Para que no se produzcan retrocesos al cárter, la presión dentro de la cámara debe ser inferior a la de las lumbreras de transferencia.

Para conseguir esto, las lumbreras de escape deben ser abiertas antes que las de transferencia, lo cual tiene como consecuencia negativa la pérdida de cierta cantidad de gases frescos por el escape. Otro inconveniente es el cortocircuito, que tiene lugar cuando los gases frescos pasan directamente al escape dejando volúmenes de gases quemados sin ser barridos dentro del cilindro. El arrastre de gases frescos y el cortocircuito constituyen las principales desventajas de los motores de dos tiempos puesto que influyen muy negativamente en el rendimiento, consumo y generación de gases contaminantes.

La incorporación de la inyección directa soluciona en gran medida el inconveniente de generación de gases contaminantes, esto es debido a que el combustible puede ser inyectado dentro del cilindro después de que el pistón haya cerrado todas las lumbreras, por lo que se evita la posibilidad de arrastres de combustible sin quemar por la lumbrera de escape. Sin embargo no se evita la posibilidad de arrastres de aire, lo cual puede ser minimizado por medio de sistemas de escape especialmente estudiados para aprovechar las ondas de presión (ver artículo), así como mecanismos parcializadores de la apertura de la lumbrera de escape. Estos sistemas son eficaces solamente a ciertos regímenes de funcionamiento, por lo que pueden existir condiciones de funcionamiento en los que se produzca un dosado inadecuado. 

Es por ello que un sistema eficaz de inyección directa de un motor de 2T debe contar con mecanismos de control para el dosado de combustible, la relación combustible/aire debe estar siempre en valores próximos al dosado estequiométrico para permitirle una combustión eficaz. La medición del caudal másico del aire de entrada al motor y la instalación una sonda lambda de alta sensibilidad, con control en lazo cerrado, podrá permitir la monitorización y continuo ajuste de la inyección a los valores de dosado correctos, para los diferentes regímenes de funcionamiento en los que pueda trabajar el motor.


ANALISIS CFD DEL PROCESO DE BARRIDO
Pasando ahora al tema del diseño de la fluidodinámica interna del motor (desplazamiento de los gases dentro del cilindro), la principal dificultad que aparece a la hora de diseñar un sistema de barrido eficaz es que son muchas las variables implicadas en el proceso: geometría, diseño de las lumbreras, tiempos de admisión y escape, relación de compresión, dosado, etc., siendo necesario un estudio detallado de cada uno de estos parámetros. Aunque actualmente se dispone de técnicas experimentales muy avanzadas para proporcionar información del flujo en el interior del cilindro, la dinámica de fluidos computacional (CFD) ofrece un método alternativo que permite reducir el coste de dinero y tiempo que supone un montaje experimental. 
 
El término CFD proviene de las siglas del inglés “Computational Fluid Dynamics”, lo cual se traduce al castellano como “Mecánica de Fluidos Computacional”. Es una rama de mecánica de fluidos que utiliza procedimientos iterativos para conocer en detalle las características de los flujos. En los últimos años, el avance del CFD y de la computación ha dado lugar a la generalización de su uso en la industria de la automoción.

El motor estudiado a continuación es un monocilíndrico de dos tiempos Otto, con tres lumbreras de transferencia de forma rectangular y una lumbrera de escape de forma elíptica. Las características más importantes se enumeran a continuación:

-       Tipo de Motor: Dos tiempos, Otto

-       Cilindrada: 127,3 cm³

-       Relación de compresión: 9,86:1

-       Diámetro x Carrera: 53,8 x 56 mm

-       Longitud de biela: 110 mm

-       Sistema de barrido: Barrido tipo Schnuerle o a lazo, multitransfers

-       Sistema de combustible: Inyección directa

-       Sistema de lubricación: Aceite mezclado con el aire de admisión

-       Instante de ignición: -20º antes de P.M.S.

-       Escape, apertura/cierre Duración: 158º; A: 101º; C: 259º después de P.M.S.

-       Transferencia, apertura/cierre Duración: 127º; A:116,5º; C: 243,5º después de P.M.S.

-       Potencia: 7,5 kW

-       Revoluciones: 6.000 rpm

En este trabajo se ha estudiado solamente el proceso de barrido sin considerar la combustión, para lo cual el instante inicial ha tenido que elegirse tal que la combustión se encuentre completada. Concretamente se ha simulado desde 90º de ángulo de cigüeñal hasta 270º, realizándose un total de 180º de recorrido, correspondiendo a 0,005 segundos, debido a que el motor gira a 6.000 rpm.

Fases del análisis:
Todo proceso de análisis CFD se compone de 3 etapas:
  • Preproceso o generación de la malla computacional.
  • Cálculo mediante la solución de las ecuaciones gobernantes.
  • Postproceso o visualización de los resultados.

Malla 3D:
Malla 3D estructurada a partir de elementos hexagonales, lo cual requiere menos recursos computacional que una malla no estructurada.

La malla se genera a partir de una geometría de sólidos en 3D que debe ser importada al software de mallado. La geometría en solidos tridimensionales debe ser previamente modelada por medio de un software de CAD (SolidWorks, SolidEdge, Rhinoceros, etc). Para generar la malla existen diversos programas, en caso de utilizar software libre está el Salome-Meca.

Cálculo CFD:
Las ecuaciones gobernantes son las clásicas de mecánica de fluidos de conservación de la masa, cantidad de movimiento y energía. El proceso se ha modelado como mezcla de dos especies, aire y gases quemados, ambas con comportamiento de gases ideales. Se podrían modelar todos los componentes que intervienen realmente, pero al no estar tratando la combustión, la influencia en los resultados sería prácticamente irrelevante.

En cuanto a turbulencia, se ha empleado el modelo k-ε estandar debido a que tiene la ventaja de ser robusto, computacionalmente económico y lo suficientemente preciso para un amplio rango de casos. El tratamiento en las regiones cercanas a las paredes ha sido mediante las funciones estándar de pared.

Para realizar el cálculo CFD puede utilizarse el software libre OpenFOAM.

Visualización de Resultados:
La siguiente secuencia de imágenes muestra el campo de velocidades durante el proceso de barrido para valores del ángulo de cigüeñal de 92,5º, 190º, 215º y 270º. Se muestra claramente como en las lumbreras de entrada (transferencia) circulan gases frescos hacia el interior del cilindro y en la lumbrera de escape salen gases quemados. Además, en el interior del cilindro se observa como los gases frescos desplazan a los quemados dentro de la cámara de combustión. Las zonas de color rojo muestran velocidades más elevadas y en azul las velocidades más bajas, la escala no es la misma se va adaptando al rango de valores para cada paso de tiempo.

Para visualizar los resultados, generar fotos y videos, puede utilizarse el software libre Paraview.

El esquema del proceso de análisis CFD es el siguiente:


VIDEOS:



ENLACES RECOMENDADOS:

FORMACIÓN:
Para análisis CFD recomendamos el software gratuito OpenFOAM, que permite reproducir y simular el comportamientode un motor en lo referente a la mecánica de fluidos. Si desea recibir un curso de  formación para aprender a manejar el programa de CFD de uso libre  OpenFOAM, le recomendamos que realice el curso de Technical Courses: 

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