Il cambio elettroidraulico della Ferrari

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa
Titolo o argomento: Il cambio elettroidraulico

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1) Power unit. 6) Elettropompa. 17) Serbatoio olio. 31) Sensore di pressione. 27) Paratia riparo power unit. 21) Tubo da serbatoio a pompa. 16) Tubo da elettropompa e power unit.

DESCRIZIONE

Il principio di funzionamento del cambio elettroidraulico si basa sul dare un comando tramite un impulso elettrico, ovvero tramite i due interruttori collegati alle rispettive leve poste dietro il volante, ad una unità centrale che consente di inserire le marce in modo preciso e veloce (si parla di poco più di 100 millesimi di secondo) senza rischio di “sfollate”.

L’unità centrale per eseguire il comando impartito tramite il volante si avvale di un circuito idraulico. Tale circuito viene messo in pressione da un’apposita pompa. Un sensore verifica che la pressione dell’olio in circolo nell’impianto sia sempre corretta.

Una centralina provvede a dialogare con la frizione per l’innesto ed il disinnesto della stessa. In tal modo non dobbiamo nemmeno sollevare il piede dall’acceleratore. Inoltre, in un tempo di gran lunga inferiore a quello di cambiata, verifica la presenza di possibili errori e solo se tutto è a posto da l’ok all’inserimento del rapporto scelto. Se il rapporto selezionato è errato, la centralina non da l’ok all’inserimento di una marcia troppo bassa per preservare il motore da fuori giri indesiderati. Anche nel caso in cui ci fossero problemi al circuito idraulico (pressione olio insufficiente; pompa guasta…) la centralina non acconsentirebbe al cambio marcia per evitare guasti di maggiore importanza.

Altro compito importante della centralina è il taglio dell’alimentazione controllato o IGNITION CUT. Serve a fare in modo che durante il cambio marcia, seppur breve, venga tagliata l’alimentazione al motore per non mandarlo su di giri. All’ingresso della marcia e alla messa in presa della frizione, l’alimentazione sarà già stata riavviata con un leggero anticipo evitando vuoti ma evitando anche sfrizionate logoranti per la trasmissione.

Tutto questo avviene in un decimo di secondo e senza la preoccupazione di aver effettuato una cambiata efficiente o meno come avveniva con il cambio manuale.

Domanda frequente: Come mai le alette del comando cambio non ruotano insieme al volante ma sono fisse? Le alette per il cambio marcia poste dietro il volante hanno una lunghezza calcolata che permette di raggiungerle con le dita fino ad un determinato angolo di sterzata. Oltre questo angolo la cambiata sarebbe un errore di guida perchè far perdere motricità alle ruote posteriori, seppur per poco, quando le ruote sono molto sterzate, può portare alla perdita di controllo del mezzo.

Controllo di trazione nelle MotoGP: anche con la pioggia è possibile.

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa
Titolo o argomento: Controllo di trazione MotoGP… Anche con la pioggia è possibile

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Tutti quei cavalli su un asfalto così e non cadere, è possibile? Certo! Innanzitutto si interviene sulla ciclistica riducendo il precarico e regolando la compressione della forcella in modo che lo sforzo (Newton) per comprimerla sia minore. Viaggiando a velocità più contenute e quindi con una minore quantità di moto (p=m*v ovvero quantità di moto=massa x velocità), l’inerzia da smorzare nelle decelerazioni sarà minore e, avere una moto troppo rigida servirebbe solo a far bloccare la ruota anteriore persino a moto diritta. Un maggiore affondamento della forcella permette di smorzare le forze in gioco senza gravare troppo sulle gomme. In staccata infatti, non è solo la forcella ad assorbire la frenata ma anche la deformazione della gomma anteriore che trasforma la sua pianta a terra.

Successivamente si regola la centralina e, più precisamente, la gestione dell’erogazione. Si sceglie una mappatura che, paradossalmente, dia meno potenza alla moto, ma soprattutto, meno coppia motrice. La ruota posteriore dovrà accompagnare la moto in accelerazione il più dolcemente possibile ma allo stesso tempo nel modo più efficace e quindi in abbinamento ad un traction control sul quale andremo ad impostare una velocità iniziale di intervento in m/s più bassa (ossia entra in funzione a velocità minori che sull’asciutto e con leggi matematiche di taglio differenti) e la percentuale di slittamento permesso (generalmente si tratta di un valore compreso tra il 5 ed il 10%). Questi parametri variano in un grafico tridimensionale sul quale sono presenti, in alcune moto, anche i valori del giroscopio che si trova  a bordo e che comunica di quanti gradi la moto è piegata e che accelerazione ha in quel momento.

Questi dati in concomitanza con il sensore del gas che comunica alla centralina quanto in percentuale è aperta la manopola, e con il sensore giri ruota posteriore, vengono elaborati in pochi millisecondi da una centralina delle dimensioni di un cellulare per stabilire come la potenza dovrà essere scaricata a terra e con quanta coppia.

Infine, ma non per questo meno importante, forse non tutti sanno che le gomme in mescola del motomondiale sono trattate con prodotti adesivi. Significa che oltre al grip meccanico offerto dalle mescole ultra tenere da GP (con opportuni intagli drenanti in caso di pioggia), vi è un aumento di grip dovuto all’effetto appiccicoso di questi prodotti, tra gomma e suolo… Non male per una moto che viene rilasciata solo in leasing annualmente e solo se sborsi oltre un milione e mezzo di dollari l’anno (sempre di leasing). 🙂

Un limite imposto dalla sollecitazione di fatica

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa

Titolo o argomento: La sollecitazione di fatica impone limiti ben calcolati

A parte rarissimi casi, gli alberi a gomito dei motori automobilistici sono sempre in un sol pezzo. Vengono realizzati mediante fucinatura se sono in acciaio legato, oppure vengono ottenuti per fusione se sono in ghisa a grafite sferoidale. Quest’ultima soluzione è la più economica ed è adatta esclusivamente a motori che devono sopportare sollecitazioni di lieve entità infatti ha un buon rapporto resistenza/costo ma dei valori di carico unitario di rottura e di snervamento inferiori tra il 20% ed il 50%. Per tale ragione non è impiegato per alberi a gomito che devono oltrepassare gli 8000 giri/min.
E’ interessante notare che nei motori di F1 di qualche anno fa (nei quali si viaggiava mediamente a 16.000 giri/min), dove l’uso di acciai alto legati è d’obbligo, era tuttavia necessario provvedere alla sostituzione dell’albero motore e delle bielle dopo ogni gran premio in quanto considerando che:

  • per regolamento un gran premio non può superare le 2 ore di durata (ovvero 7200 secondi),
  • i propulsori siano costantemente al massimo regime di rotazione (vi ricordo che l’esempio si riferisce a motori e regolamenti di qualche anno fa) di 16.000 giri/min (ovvero 267 giri/s),

allora il numero di cicli accumulati dall’albero motore e dalle bielle in un gran premio varrà:

nc= 1.920.000

E dato che il limite del ginocchio della curva di fatica (in questo caso) vale 2.000.000 di cicli, abbiamo 1.920.000 < 2.000.000 cioè i cicli che possono essere effettuati da alberi e bielle in acciaio alto legato, sono sufficienti a coprire la distanza di un solo gran premio. Si nota come l’elevata resistenza meccanica degli acciai al Nichel Cromo Molibdeno, sia comunque fortemente limitata di fronte alle elevate sollecitazioni cui possono essere sottoposti.

Sollecitazioni termiche motore

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Nasce il cambio al volante per il kart

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa
Titolo o argomento: Come funziona il cambio al volante per kart?

ME-SHIFTER F1 agisce sulla leva del cambio che esce dalla scatola del cambio stesso così come farebbe un sistema convenzionale ma con più rapidità. Inoltre quano viene innestato un rapporto superiore ME-SHIFTER F1 interrompe la corrente che va alla candela, attraverso una connessione alla bobina, per facilitare l’inserimento della marce senza dover togliere alzare il piede dall’acceleratore. L’impulso che determina la cambiata arriva da due interruttori che si trovano sul volante azionati da 2 pulsantini (Versione 1) o da due levette (Versioni 2 e 3). L’impulso raggiunge la centralina che controlla sia l’attuatore che agisce sul cambio e che la bobina per il taglio della corrente. Il sistema è alimentato da una batteria a 12 V.

Specifiche tecniche:

Prodotto: ME-SHIFTER F1
Forza applicabile sulla leva: Fino a 250 N
Alimentazione: 12 V
Dimensioni attuatore (mm): 130 x 80 x 50
Corrente nominale: 45 A
Peso attuatore: 995 gr
Corrente in standby: 16 mA
Classe di protezione IP: IP54
Tempo di cambiata: meno di 50 millisecondi
Numero di cambiate: Crica 8000 con una batteria da 7,2Ah

Certo è che bisogna fare un bilancio e valutare se ciò che guadagni non staccando le mani dal volante, poi non lo perdi per il maggior peso del mezzo o per problemi tecnici dovuti all’esaurimento inaspettato della batteria. Un tilt del sistema potrebbe persino staccare la corrente alla bobina spegnendo il motore. Ci sembra comunque un’ottima, una splendida idea che spero potremo testare in pista anche noi…

Il sistema ricorda il normale ignition cut o powershift Sadev usato ad esempio dalla Renault Sport ma con alcune complicazioni in più dovute al fatto che occorre un attuatore dal peso di quasi un chilogrammo per innestare le marce (e questo è ovvio trattandosi di un cambio di tipo motociclistico in fin dei conti).

Oltre 400 km/h

100

200

300

407 km/h

Pur non essendo molto utile, ha sempre un suo fascino il desiderio di vedere un numero così grande sul tachimetro… La Bugatti a suo tempo ebbe delle grandi difficoltà nel raggiungere questo scopo ed i notevoli problemi ed i grandi errori ebbero un risultato di marketing a dir poco negativo, visto che se ne parlò di più per i malfunzionamenti che per il pregio del marchio. Che io sappia non ci sono stati risvolti positivi sulle vendite e forse per tale ragione la Ferrari non ha mai puntato a farsi conoscere per i valori di velocità massima…

L’ennesima fonte di calore

D’estate non è come una stufa, ma quasi 🙂

Abbiamo rilevato con stupore che in uno studio di 24 metri quadrati con le finestre chiuse e un buon isolamento dovuto ai piani sovrastanti, la presenza di un solo pc accesso aumenta la temperatura di 0,2 gradi centigradi in un’ora. Nel nostro test la temperatura per l’esattezza è passata da 23,4° centigradi a 23,6°C in appena 60 minuti. La percentuale di umidità è rimasta invariata. L’ambiente del test non è climatizzato. Stiamo verificando il corretto funzionamento di un particolare sistema di ventilazione che stiamo realizzando a livello prototipale. Se questo secondo test darà esito positivo, vorrà dire che non abbiamo bisogno di installare un impianto di aria condizionata. Avrete notizie nelle settimane a venire.

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Efficienza Rendimento e Marketing -3-

Utilitarie e supercar: il limite tra l’assurdo e il reale

Prosegue dal precedente articolo: “Efficienza, Rendimento e Marketing -2-“

Altra cosa che mi ha sorpreso? Volevo sostituire il paraurti anteriore alla mia Clio 1.8 16v quando l’ho restaurata totalmente.  Ebbene alla Renault per questo ricambio originale mi hanno chiesto oltre 400 euro. Peppe, il mio amico e collega sulla sua Bmw 320d lo può sostituire con soli 150 euro (originale BMW). E’ incredibile! Su una semplice Clio il paraurti costa tre volte tanto di una BMW? Ha senso secondo voi? Chi ha la possibilità di avere una bella auto alla fine spende meno di quello che, a causa di una bottarella, è costretto ad andare con la sua piccola utilitaria dal carrozziere. Trovo inoltre ridicolo pagare il bollo sui cavalli di potenza, lo si dovrebbe pagare sul lusso del mezzo. Una Panda 100 hp paga quasi lo stesso bollo di una Mercedes base; io con una Clio 16v pago circa lo stesso bollo del mio vicino con la BMW serie 5 (base) bella, bellissima, nuova fiammante… 🙂 ; ma questo è un altro discorso.

Tornando a noi:

La verità è che il vero risparmio viene dall’efficienza di un motore, da come quest’ultimo utilizza al meglio le cariche di aria benzina che introduce ad ogni ciclo in camera di scoppio, da come sono studiati i condotti di aspirazione e scarico, le fasature della distribuzione, da come sono disegnate le camere di scoppio, dal tipo di iniezione elettronica (iniettori, pressione carburante…) da quanto pesa il mezzo, dal numero di giri a cui è disponibile la coppia massima (quando siamo in coppia massima il motore ha il massimo rendimento e intorno a questo regime garantisce i consumi minori) e infine, ma non per questo meno importante, dall’aerodinamicità.

Quando uscì l’Astra 2° serie nel ’98 sapete come fecero a ridurre i consumi pur con un mezzo così pesante? Con un cx quasi identico a quello di una Porsche 911. Non ci credete? Verificate voi stessi 🙂

La verità è che se non sei la Toyota, ovvero la più grande casa automobilistica al mondo dal punto di vista delle vendite (la seconda è la General Motors), non ti puoi permettere di investire ingenti capitali nella ricerca e proporre comunque utilitarie a prezzi competitivi e con standard qualitativi di tutto rispetto… Certo ci sono altre case ottime ma il discorso è che purtroppo la Fiat ha subito per anni gestioni errate a mio giudizio e con il rischio di chiusura di diversi stabilimenti. Con tutto il denaro perso, se ci fossero stati bravi manager in collaborazione con bravi ingegneri, avremmo potuto primeggiare. Vi ricordate quando sono uscite la nuova mini e il nuovo maggiolone? Belli! vi ricordate la serie della 500 precedente a quella attuale? Una cassetta postale con le ruote. Io ero adolescente e già nella mia testa rimbombava: “perchè la Fiat non fa una nuova 500 bella tondeggiante, sbarazzina con lo stile della vecchia mitica 500?”. Poco dopo uscirono il Maggiolone e la Mini. E io rosicavo…

Cosa sono l’efficienza e il rendimento di un motore? Lo scopriremo in seguito nelle apposite rubriche sui motori che stiamo preparando…

Tesla motors

99 persone su 100 non la conoscono ancora, ma in futuro se ne parlerà certamente di più…  Io a dir la verità mi sto informando sulla possibilità di questo mezzo di circolare tra le strade italiane. Perchè? Ma come!

  1. 100% Elettrica

  2. da 0 a 100 km/h in 3.9 secondi

  3. 350 km circa di autonomia

  4. velocità da sportiva (oltre 130 mph ovvero quasi 210 km/h)

  5. le batterie non ingombrano (la loro vita va oltre le 100.000 miglia ovvero circa 160.000 km)

  6. Si ricarica totalmente in 3,5 ore

  7. standard qualitativi elevatissimi

Cosa manca?

La possibilità che l’europa l’accetti. Per questo è prevista una presentazione al salone di Parigi a Ottobre 2008 e successivamente a quello di Monaco. Ricaricarla ha un costo? Sì ma non quello che immaginate. Noi stiamo già studiando da tempo metodi per ottimizzare vari processi di ricarica e applicazioni al limite del rapporto qualità/prezzo. Ovvero studiamo il modo di spendere meno e avere molto di più… Si parlerà di molte cose nuove negli articoli che seguiranno nei mesi a venire… Intanto godetevi questo prodotto che fa parte di una politica che noi appoggiamo con tutto il cuore.

Tesla Roadster

Tesla Roadster - Presa di ricarica

Energia solare

Purtroppo solo i grandi miti hanno capito

che è l’energia imbattibile.

Pubblichiamo inizialmente solo questa scherzosa introduzione già sufficiente per riflettere. In seguito avremo modo di creare apposite rubriche sul tema: Energia solare e pannelli fotovoltaici.

Ad un convegno sull’energia solare e il fotovoltaico a cui ho partecipato con la nostra redazione, mi hanno detto:

in Germania c’è 1 impianto fotovoltaico ogni 8 abitanti;

in Italia 1 ogni 80.000 abitanti circa…

Sconcertante, da noi il sole non manca, anzi…

Per chi come me era bambino negli anni 80 voglio ricordare che esisteva un famoso cartone animato: “Daitarn 3” il quale già all’epoca vedeva nell’energia solare la forza più imbattibile 🙂