El "Monster Tamer" es un coche de carreras de montaña extremo, altamente personalizado, construido por PACE Innovations para el empresario del automovilismo Tony Quinn.
HPA preparó este Ford Focus para la 'Pikes Peak International Hill Climb' y, como no es algo que veamos todos los días, pensamos que sería buena idea ofrecer a todos los interesados un pequeño recorrido técnico por el coche.
En este artículo: Antes y ahora | Motor y caja de cambios | Distribución del peso | Electrónica | Frenos y neumáticos | Aerodinámica | Ajuste para altitud | Sensores | Suspensión | Combustible y refrigeración | Lubricación
Este coche, propiedad del entusiasta del automovilismo Tony Quinn, está basado, de forma muy libre, en un Ford Focus. Fue construido por PACE Innovations en Queensland, Australia, empresa también responsable del chasis del V8 Supercar «Coche del Futuro» (COF).
De vez en cuando
Este coche se construyó desde cero para competir en la ahora desaparecida carrera "Race to the Sky" en el valle de Cadrona, aquí en Queenstown, Nueva Zelanda. Se trataba de una subida a una colina de grava que requería algunos componentes específicos que ahora se han modificado ligeramente para adaptarlos mejor a las superficies de asfalto.
Uno de esos cambios son las llantas. El coche fue construido originalmente para competir con ruedas de 15 pulgadas, lo que en aquel momento permitía utilizar los neumáticos del Campeonato Mundial de Rally, de eficacia probada.
El nombre "Monster Tamer" surgió de este evento, ya que Tony esperaba vencer al legendario Nobuhiro "Monster" Tajima en la edición de 2015 de "Race to the Sky". Monster fue muy conocido en el mundo de las carreras de montaña, tanto en Nueva Zelanda como a nivel internacional, durante muchos años y fue el primero en bajar de los 10 minutos en Pikes Peak, justo antes de que la pista estuviera completamente pavimentada. Si eres lo suficientemente mayor como para haber jugado a Gran Turismo 2 de niño, probablemente incluso pilotaste el Suzuki Escudo de doble motor de Monster para Pikes Peak.
Lamentablemente, según tenemos entendido, debido a que algunos terratenientes locales veían al Sr. Quinn como una fuente inagotable de dinero a la que extorsionar, 2015 fue la última vez que se celebró Race to the Sky, y después de un solo evento exitoso, esta construcción de medio millón de dólares quedó relegada a acumular polvo en el museo Highlands Motorsport Park, en Cromwell, Nueva Zelanda.
Unos años después, se decidió que el coche y su propietario querrían intentar conseguir su propio tiempo por debajo de los 10 minutos en Pikes Peak, lo que conllevó algunos cambios para pasar de una configuración para grava a una para asfalto.
Para empezar, dado que la subida a Pikes Peak ya no tiene tramos de grava, se instalaron llantas de 18 pulgadas para ofrecer más opciones de neumáticos para asfalto, así como para permitir la instalación de discos de freno más grandes en el futuro si fuera necesario.
Como pueden ver, el coche ahora también se asienta bastante bajo en nuestro banco de pruebas Mainline, lo cual se hizo para mejorar el manejo y el rendimiento aerodinámico, y fue posible nuevamente gracias al cambio de terreno, pasando de grava a asfalto.
Planta motriz y caja de cambios
Se llama Ford Focus, pero la verdad es que ya no queda mucho del Ford Focus original, salvo los pilares A y B. Otro proyecto en el que PACE Innovations trabajó anteriormente fue un coche de resistencia basado en el Ford Focus, por lo que ya contaban con mucha experiencia en la fabricación de estos paneles, lo que influyó en la decisión de seguir este camino.
Aquí hay una pequeña sorpresa, para disgusto de los fanáticos de Ford, en forma de un motor VR38 V6 biturbo de un Nissan R35 GT-R. Inicialmente hubo un pequeño debate sobre el uso de un Ford Coyote V8, pero el espacio que ocupaba resultó ser un problema demasiado grande como para que esta configuración fuera viable.
Cualquiera que haya seguido de cerca lo que ocurre en el mundo de las carreras de aceleración con los R35 GT-R sabrá que no se necesitan muchas modificaciones para obtener potencia de un VR38 y, por lo tanto, esta es una configuración bastante básica que cuenta con turbocompresores Garrett ligeramente más grandes y válvulas de descarga externas Turbosmart.
El motor está montado en la parte trasera, pero si se observa con atención, se puede apreciar que está ligeramente descentrado e inclinado hacia el lado izquierdo del compartimento del motor. Esto se debe a un problema de espacio, ya que el coche no utiliza una caja de cambios R35 convencional directamente desde el motor, sino que cuenta con un eje de transmisión que se extiende hacia adelante hasta una caja transaxle secuencial Holinger de seis velocidades con acoplamiento directo, orientada a la competición y montada en la parte delantera. Los cambios de marcha se realizan mediante un sistema de levas neumáticas, que analizaremos con más detalle próximamente.
Distribución del peso
Con el motor montado en la parte trasera y la caja de cambios en la delantera, el peso total del coche se distribuye de forma muy uniforme. El objetivo era conseguir una distribución lo más cercana posible al 50/50, y finalmente lograron un reparto del 53/47% teniendo en cuenta un piloto de 80 kg y 15 kg de combustible para una prueba, por lo que el resultado final se acercó mucho a este objetivo.
Si bien la distribución del peso es una ventaja de esta configuración, una de las desventajas es que el diferencial trasero debe desplazarse ligeramente hacia la derecha para dejar espacio al eje de transmisión trasero. En el eje de transmisión principal que sale de la carcasa del diferencial trasero se encuentra el accionamiento del alternador. Como es de imaginar, montar un alternador en un espacio tan reducido puede ser bastante complicado, y originalmente el alternador se accionaba desde el eje trasero derecho; sin embargo, esto no resultó ser una buena solución, por lo que el cambio implica que el sistema electrónico ahora cargará la batería siempre que el motor esté en marcha.
Paquete electrónico
El sistema electrónico que impulsa el coche incluye una ECU MoTeC M150 con el paquete GPRP (palanca de cambio de competición de propósito general) y una unidad de control MoTeC C125. El sistema de cambio de marchas con levas se acciona neumáticamente mediante el sistema de levas Shift Tick situado en la parte posterior del volante. Para reducir de marcha, simplemente usamos la leva izquierda, y para subir de marcha, las levas derechas. Excepto al arrancar y detener el coche, el funcionamiento es sin embrague. Debido a lo ajustado del habitáculo, no tener que usar el embrague constantemente facilita enormemente la conducción.
El cambio de marchas se controla mediante la ECU MoTeC M150. Cuando el conductor solicita un cambio ascendente, la ECU interrumpe momentáneamente la potencia del motor mediante un corte de encendido, lo que permite que los engranajes y la caja de cambios se desacoplen y se seleccione la siguiente marcha. La interrupción del cambio dura lo justo y necesario para seleccionar la siguiente marcha, pudiendo ser de tan solo 40 a 60 milisegundos. Es más rápido y preciso que cualquier cambio manual.
Las cosas se complican un poco al reducir de marcha, ya que normalmente necesitaríamos dar un pequeño toque al acelerador mientras accionamos el embrague para igualar las revoluciones con la siguiente marcha. Ahora bien, teniendo en cuenta que con esta configuración no se requiere embrague para subir o bajar de marcha, la ECU se encarga de ello cuando se solicita una reducción, activando los cuerpos de aceleración electrónicos VR38 de fábrica.
Este es un sistema realmente avanzado, ya que la ECU conoce las relaciones de transmisión de la caja de cambios, verifica constantemente la posición de la marcha, calcula la velocidad del motor en la marcha más baja y luego aplica un pequeño toque al acelerador para que coincida exactamente con las RPM del motor. También tiene la capacidad de reintentar un cambio de marcha; si por alguna razón el conductor selecciona una marcha y descubre que no se acopla correctamente, la ECU detectará el error e intentará cambiar de nuevo. Puede hacerlo varias veces y se conoce como un sistema de control de bucle cerrado.
Todo esto hace que el cambio de marchas sea prácticamente imperceptible y sumamente suave. Además, permite al conductor concentrarse exclusivamente en la conducción, ya que puede mantener ambas manos en el volante. Como no necesita usar el embrague, frenar con el pie izquierdo ya no requiere un juego de punta-tacón entre los pedales.
Frenos y neumáticos
Como se mencionó anteriormente, el auto ahora usa llantas de 18 pulgadas, mientras que originalmente fue diseñado por PACE para usar llantas de 15 pulgadas. Esto presentó un pequeño problema, ya que en un auto que pesa alrededor de 1000 kg y puede producir potencialmente hasta 800 caballos de fuerza o más, lograr que se detenga de manera rápida, confiable y constante es obviamente difícil, particularmente porque las llantas de 15 pulgadas limitaban el tamaño del disco de freno que podíamos usar.
Para solucionar esto, PACE utilizó un conjunto de discos y pastillas de freno de carbono Brembo, directamente de un coche de GP2. El disco cuenta con un sistema de protección bastante elaborado, ya que el carbono es muy frágil y, sobre todo en las subidas a grava, era muy probable que una roca o piedra lo golpeara, destruyéndolo al instante. Ahora que el coche compite en asfalto, esto ya no supone un problema.
Debajo del coche hay un pequeño sensor rojo que monitoriza la temperatura de los frenos. Los sistemas de frenos de carbono tienen la ventaja de un alto coeficiente de fricción y funcionan excepcionalmente bien incluso a altas temperaturas, pero la desventaja es que son ineficaces cuando están fríos, por lo que es necesario asegurarse de que los frenos funcionen por encima de un rango de temperatura mínimo. Este sensor permite al equipo monitorizar esta situación y, si detectan que la temperatura de los frenos es demasiado baja, pueden realizar ajustes, como bloquear los conductos de refrigeración adecuados, por ejemplo, para que los frenos alcancen su rango de temperatura óptimo.
El año pasado, cuando el coche compitió por primera vez en Pikes Peak, este equipo fue uno de los pocos en la categoría ilimitada que no utilizó calentadores de neumáticos. Si bien el circuito es una larga subida, con neumáticos lisos como estos se necesita tiempo para que alcancen la temperatura óptima. Dado que los mejores pilotos completan la subida en menos de 10 minutos, es fundamental que los neumáticos alcancen la temperatura ideal y puedan rendir al máximo desde la primera curva. Por lo tanto, los calentadores de neumáticos son ahora un elemento esencial que, según tengo entendido, el equipo está considerando incorporar esta temporada.
Aerodinámica
Para PACE, la aerodinámica fue un aspecto fundamental en el diseño de este coche. Esto resulta un tanto singular para un coche de rally sobre tierra, donde la carga aerodinámica no suele ser un factor tan importante. Este coche se asemeja más a los que vemos hoy en día en vehículos como los del Campeonato Mundial de Contrarreloj (World Time Attack).
Visto desde el frente, sin la carrocería, podemos ver que el aire que entra por el paso de rueda delantero se ventila hacia los faldones laterales. Además, hay un túnel de carbono construido debajo del coche, desde la parte delantera, que conduce a un difusor en la parte trasera. Si bien el coche también lleva un alerón trasero, la idea es maximizar la carga aerodinámica controlando el flujo de aire tanto por debajo como por encima del vehículo. PACE colaboró con otra empresa australiana para desarrollar este sistema, y los resultados de su análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) mostraron que el coche debería generar alrededor de mil kilogramos de carga aerodinámica a 200 km/h.
Este número mágico significa que, técnicamente, el coche debería poder circular boca abajo a esa velocidad; sin embargo, personalmente no creo que me gustaría ponerlo a prueba.
Ajuste para la altitud
Un aspecto crucial a tener en cuenta en Pikes Peak, o en cualquier ascenso de montaña con grandes cambios de altitud, es que la densidad del aire influye en la puesta a punto del motor. Esto significa que, al disminuir la densidad del aire, hay menos oxígeno disponible, por lo que el motor desarrolla menos potencia. Por ello, será necesario ajustar la puesta a punto para mantener una relación aire/combustible óptima, e incluso modificar el avance del encendido para optimizarla.
Esto se logra mediante un sensor de presión barométrica conectado a la ECU MoTeC, lo que permite que la ECU se adapte a los cambios de presión barométrica durante el ascenso a Pikes Peak. Tengo entendido que la presión barométrica en la línea de salida ronda los 75 kPa. Si la comparamos con la presión atmosférica estándar a nivel del mar (101,3 kPa), resulta bastante difícil generar potencia con este tipo de vehículos en Pikes Peak.
Por suerte, en un coche turboalimentado, la ventaja es que podemos aumentar la presión de sobrealimentación al subir la cuesta, compensando así la baja presión atmosférica. Sin embargo, no podemos hacerlo indefinidamente, ya que existe un límite, y necesitamos saber con precisión en qué punto del mapa del compresor estamos operando. Al monitorizar tanto la presión de sobrealimentación como la presión atmosférica, podemos calcular la relación de presión a la que trabaja el turbocompresor. Además, al monitorizar la velocidad del turbocompresor, podemos determinar con exactitud a qué intensidad lo estamos exigiendo.
Sensores
Para compensar la presión barométrica, ambos turbocompresores cuentan con un sensor de velocidad. Además, se dispone de un sensor EGT en el colector de escape y un sensor Lambda de banda ancha en las salidas de ambas turbinas, lo que permite monitorizar y controlar la relación aire/combustible entre los bancos mediante un módulo MoTeC Lambda a CAN. Una ventaja de esta configuración es su facilidad de ajuste en el banco de pruebas. Con solo pulsar una tecla, la ECU MoTeC ajusta automáticamente la celda correspondiente en la tabla de eficiencia, basándose en la información de ambos sensores Lambda. Este módulo Lambda a CAN (LTC) también permite el control de combustible en bucle cerrado, incluso a máxima aceleración. Incluso con el acelerador a fondo, la ECU puede realizar pequeños ajustes para asegurar que la relación aire/combustible o el valor Lambda se encuentren dentro del rango deseado.
El módulo MoTeC LTC funciona proporcionando datos a través de una red CAN, lo que significa que cualquier otro dispositivo conectado a dicha red puede leerlos. Esto incluye el panel de control MoTeC, y durante las pruebas de ajuste en HPA Labs, también recibimos esa información en nuestro banco de pruebas Mainline.
Suspensión
La configuración de la suspensión de este coche es algo diferente a lo que podrías estar acostumbrado, ya que el amortiguador se ha montado alejado de la rueda para mejorar la aerodinámica, manteniendo el flujo de aire alrededor de la rueda y hacia afuera por la ventilación lo más limpio posible. Se trata de una configuración de doble horquilla, donde las horquillas superiores actúan como un balancín para accionar los amortiguadores Reiger montados internamente, comunes en los coches de rally. Cada amortiguador cuenta con un sensor de recorrido que permite monitorizar su posición. Estos datos se pueden registrar en el panel de control MoTeC para su uso en la puesta a punto de la suspensión, en particular para ajustar la compresión y la extensión dentro del amortiguador. A diferencia de nuestro sistema de circuito cerrado de combustible, esto no se realiza en tiempo real por el coche, sino que se hace manualmente en boxes tras revisar los datos del panel de control.
Combustible y refrigeración
Este coche funciona con E85, un combustible excelente con un índice de octano muy eficaz, excelentes propiedades de refrigeración y un alto calor latente de evaporación, lo que en un coche turboalimentado nos permite usar una alta presión de sobrealimentación si es necesario, y las propiedades de refrigeración también ayudan a que el motor funcione mucho más frío a pesar del esfuerzo adicional.
En cuanto a la refrigeración, el coche cuenta con un par de intercoolers PWR ubicados en una posición elevada en la parte trasera. En condiciones de carrera, el aire se alimenta mediante conductos situados justo detrás de las puertas. Estos conductos también suministran el aire de admisión a los turbocompresores, donde se encuentran instalados sensores de temperatura del aire de admisión que informan a la ECU sobre la temperatura del aire de admisión, permitiéndole realizar los ajustes necesarios en función de dicha temperatura.
Lubricación
El coche utiliza un sistema de cárter seco completo, bastante común en casi cualquier coche de carreras de alta gama. A diferencia de un motor de calle convencional con cárter húmedo, donde el aceite se encuentra en el cárter bajo el motor, este coche tiene su depósito de aceite en el habitáculo. Con una capacidad de 10 a 12 litros, es mucho mayor que la de un cárter húmedo normal, que suele ser de 4 a 5 litros.
Debido a su diseño largo y plano, cuando un coche con cárter húmedo toma una curva a alta velocidad y experimenta una alta fuerza G lateral, el aceite puede ser expulsado de las tomas, lo que puede causar falta de lubricación. Esto puede ser desastroso si el motor pierde presión de aceite, ya que no tarda mucho en destruirse por completo. Un sistema de cárter seco evita este problema, ya que el depósito de aceite es alto y estrecho y tiene la entrada de retorno para el aceite a alta presión en la parte inferior, por lo que, independientemente de las fuerzas de giro que experimente el coche, siempre habrá aceite en esa toma. La bomba de aceite extrae el aceite directamente del cárter del motor y luego lo bombea hacia adelante al depósito de cárter seco, pero como el aceite tiene que recorrer una mayor distancia, también se debe instalar una bomba de aceite externa de mayor potencia en el motor. En este caso, se acciona mediante una correa dentada directamente desde la parte delantera del amortiguador ATI y tiene varias etapas.
Obviamente, también hay un sistema de filtrado y un sensor de temperatura del aceite, lo cual es útil para controlar el estado del motor y asegurarse de que el aceite no se caliente demasiado ni, por el contrario, se enfríe demasiado.
Esperamos que les haya resultado interesante y les haya brindado información sobre aspectos de un auto de carreras de montaña que no suelen verse. Tuvimos acceso a este auto porque estábamos realizando pequeños ajustes en la configuración para prepararlo para regresar a Pikes Peak en 2017. Mucha gente esperaría que este tipo de auto tuviera más de 1000 caballos de fuerza, pero por ahora ese no es el objetivo del equipo, así que, como hemos visto, una configuración bastante moderada es suficiente.
Otro de los aspectos en los que nos centramos mientras tuvimos el coche fue en ajustar con precisión el sistema de cambio de marchas mediante levas, y en particular en suavizar un poco los cambios de marcha, para que el coche no se desestabilice al subir o bajar de marcha.
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Créditos fotográficos: Other Side Productions y High Performance Academy
