Le architetture dei competitor: Oriente e Occidente a confronto

La nostra analisi tecnica parte dal colosso cinese Chery (che motorizza i brand Omoda e Jaecoo) con il sistema SHS-H (Super Hybrid System), basato su una trasmissione DHT a 3 rapporti accoppiata a un 1.5 turbo-benzina. È uno schema serie-parallelo a prevalenza elettrica, in cui due motori elettrici integrati nel cambio lavorano a stretto contatto con il termico per abbassare i giri di quest’ultimo a velocità medio-basse, a fronte di una maggiore complessità di calibrazione.

Il sistema Dongfeng Mach DH-i è tra i più complessi sul mercato, fondendo il Power Split (stile Toyota) con un cambio DHT a 4 rapporti per ottimizzare l’efficienza meccanica diretta dell’endotermico a qualsiasi velocità, soprattutto nei transitori autostradali. Si tratta di un sistema che si pone il compito di funzionare tanto in seriale, quando in parallelo, e alternando il modo misto a seconda della ncessità dando la prevalenza alla trazione elettrica o allungare con l’endotermico. Ma come tutte le cose troppo complesse, come vedremo ha i suoi limiti di funzionamento.

La Geely, con le tecnologie NordThor Hi-F / Leishen DHT Pro, adotta un sistema misto serie-parallelo con trasmissione planetaria DHT a 3 marce. La sua gestione permette di innestare la trazione termica diretta già intorno ai 20 km/h nel tentativo di garantire al motore endotermico di funzionare più spesso ma nel punto di massima efficienza.

Sul fronte giapponese, l’e:HEV di Honda si presenta come un ibrido in serie a prevalenza elettrica di raffinata ingegneria: la trazione è elettrica per l’80% delle situazioni urbane e interurbane, con il motore endotermico che si accende per fungere da generatore ma nel suo punto di maggiore efficienza. Ad alta velocità una frizione a bagno d’olio collega direttamente l’endotermico alle ruote tramite un rapporto fisso (overdrive) solo a velocità stabilizzate.

I coreani di Hyundai e Kia scelgono invece il sistema Smartstream TMED, un ibrido parallelo puro di scuola europea, in cui un singolo motore elettrico sincrono è inserito in un cambio automatico tradizionale a 6 rapporti al posto del convertitore di coppia. Un sistema che non necessita di variare il proprio stile di guida rispetto al passato.

Nissan propone l’e-Power, un ibrido in serie puro al 100%: le ruote sono collegate esclusivamente al motore elettrico di trazione tramite un riduttore a rapporto fisso, mentre il termico funge unicamente da generatore di corrente. In sostanza è una vettura elettrica con un generatore di energia, una derivazione più semplice dei sistemi extender.

A rappresentare l’Europa Renault con il sistema E-Tech, basato su un cambio automatico “Multi-mode” privo di frizione e sincronizzatori meccanici, in cui gli innesti (4 marce per il termico, 2 per l’elettrico) sono gestiti da un motorino elettrico secondario (HSG) ad innesti a denti dritti (dog clutch), offrendo fino a 15 combinazioni di funzionamento. Vederlo smontato, ci si accorge del potenziale dell’ingegno europeo, ma anche della miopia commerciale quando poi di deve fare i conti con i costi delle buone idee.

A chiudere la panoramica è il sistema SAIC Hybrid Plus di MG, un misto serie-parallelo con cambio a 3 rapporti che sfrutta un potente motore elettrico principale per privilegiare la marcia cittadina, accoppiando il termico solo alle alte andature per evitare l’effetto slittamento. Un sistema che limita il potenziale dei colleghi cinesi per scelte che lo rendono il più economico ma anche difficile da gestire.

Sullo sfondo rimane il pioniere indiscusso: il sistema HSD (Hybrid Synergy Drive) di Toyota giunto alla 5ª generazione, un collaudatissimo schema Power Split a rotismo epicicloidale (e-CVT) privo di frizioni e marce fisiche, oggi ulteriormente miniaturizzato e alleggerito. Toyota anno dopo anno, continua a reggere gli attacchi della concorrenza migliorando il suo sistema anche quando sembra che sia arrivato al suo limite.

Sotto il cofano: L’analisi dei motori endotermici

Valutando il rendimento termico, la raffinatezza del ciclo di combustione (Atkinson/Miller) e l’ottimizzazione per il funzionamento ibrido, le unità migliori in assoluto risultano quelle di Dongfeng e Geely. I loro 1.5 Turbo dedicati raggiungono rendimenti termici certificati superiori al 45% (45.5% per Dongfeng) grazie a rapporti di compressione geometrici elevatissimi, iniezioni ad alta pressione e cicli Miller esasperati.

Al secondo posto si colloca il propulsore Toyota Dynamic Force 1.5 litri tre cilindri, piuttosto ruvido nel suo funzionamento e gli eccellenti (1.8/2.0 litri). Entrambi ottengono un funzionamento a un ciclo Atkinson non in modo canonico ma attraverso la logica di apertura differenziata delle valvole garantendo un rendimento del 41%. Un motore granitico, privo di cinghia servizi e progettato per avviarsi senza vibrazioni. Della serie meno efficienza me indistruttibile.

Il podio è completato dai motori Honda nella versione 1.5 litri aspirato ma soprattutto con l’eccellente 2.0 litri entrambi ad iniezione diretta, che sfruttano, come Toyota, l’evoluzione del sistema VTEC per l’alzata variabile delle valvole, lavorando quasi sempre come un gruppo elettrogeno a rendimento costante (oltre il 40%).

Un vero gioiello tecnologico, invece, è il 1.5 tre cilindri di Nissan, l’unico propulsore al mondo a rapporto di compressione variabile (VCR) in grado di funzionare con un vero ciclo Atkinson. La sua biella, infatti, cambiando la geometria è in grado di far oscillare il rapporto di compressione da un valore di 8.0 (per le massime prestazioni) a 13.5 (per la massima efficienza a carico parziale); la sua complessità costruttiva e l’utilizzo limitato alla sola generazione di corrente ne frenano tuttavia il potenziale dinamico. In ogni caso, la particolare soluzione adottata per il manovelismo azzera quasi completamente le vibrazioni e la ruvidità di funzionamento tipica dei tre cilindri migliorando anche l’affidabilità complessiva.

I propulsori di Chery e MG (rispettivamente 1.5 turbo per Chery e aspirato per MG) offrono rendimenti solo discreti, legati alle trasmissioni multi-marcia per rendere al meglio, ma con una logica di utilizzo della trasmissione che non aiuta molto allo scopo. Il nuovo 1.8 aspirato di Renault è un’unità collaudata e robusta, mentre per le versioni più potenti del sistema e-Tech c’è un tre cilindri Turbo 1.2 litri che è all’antitesi rispetto per esempio al tre cilindri di Nissan ed anche rispetto ad un propulsore tradizionale come il tre cilindri Toyota. In sostanza in Renault usano propulsori di concezione tradizionale e con un rendimento inferiore ai concorrenti asiatici vanificando la bontà del progetto e-Tech.

Chiude la coppia Hyundai/Kia, che, come in Renault, utilizza un motore tradizionale sia per il 1.6 litri aspirato riservato alle vetture medio piccole che il 1.6 Turbo riservato alle medio-grandi. In entrambi i casi viene sviluppato al suo massimo potenziale la la tecnologia CVVD (variazione continua della durata delle valvole). Questa scelta consente di ottenere un’architettura flessibile prestata anche alle vetture puramente termiche, mostrando così qualche limite di specializzazione rispetto ai rivali giapponesi e ai nuovi turbo cinesi.

I motori elettrici: Densità di potenza e spinta

Essendo di fatto una vettura elettrica con gruppo elettrogeno, il primato del motore elettrico di trazione spetta a Nissan: l’unità del sistema e-Force eroga ben 150 kW (204 CV) e oltre 330 Nm di coppia, garantendo la fluidità tipica di un’elettrica pura (BEV) senza avvertibili cali di spinta in allungo.

Honda segue da vicino sviluppando in proprio unità sincrone a magneti permanenti estremamente compatte e reattive da 122cv per la jazz ai 130cv per la HR-V fino ai 184 CV e 315 Nm. Sebbene paghino una leggera flessione della coppia alle alte velocità, ma la loro compattezza e leggerezza ma soprattutto la ridotta inerzia delle componenti interne assicura una reattività maggiore rispetto allo stesso propulsore elettrico di Nissan.

Anche MG propone un unico motore elettrico generoso da 136 CV, ideale per dare brio alle vetture di segmento B ma meno incisivo al salire di peso e categoria. Il trio cinese Geely/Dongfeng/Chery si affida a unità elettriche integrate nelle trasmissioni DHT dall’elevata densità di potenza, la cui efficacia dinamica rimane tuttavia legata alla complessità dei flussi energetici di sistema.

Toyota, pur avendo potenziato e alleggerito i propri motori MG2 nella 5ª generazione dell’HSD, mantiene la trazione elettrica vincolata alla logica del rotismo epicicloidale che limita l’efficienza del motore elettrico nello sfruttamento delle sue caratteristiche di coppia e potenza. In ogni caso in Toyota stanno progressivamente aumentando la potenza della macchina elettrica spostando il funzionamento del sistema verso un misto serie/parallelo.

In coda troviamo prima Renault, il cui motore elettrico principale pur se piccolo per potenza erogata è al quanto reattivo. Purtroppo la sua spinta viene frammentata nonostante nella trasmissione ci siano due marce dedicate e la possibilità di usare altre combinazioni per funzionare in parallelo con il motore endotermico. Le logiche d’innesto del cambio Multi-mode ne penalizzano l’efficienza.

Il gruppo Hyundai/Kia, adotta un’unità singola da soli 65 e 69cv integrata nel cambio: una potenza limitata che riduce la possibilità di marcia in EV sotto carico e sconta la mancanza di efficienza per le dissipazioni meccaniche della trasmissione a 6 marce, mentre funzionerebbe meglio se vincolato ad un rapporto unico.

I generatori: Convertire l’energia termica in corrente

Nella conversione dell’energia cinetica del motore termico in elettricità, è ancora la Nissan primeggiare grazie a un suo generatore ampiamente sovradimensionato, indispensabile per sostenere i massimi carichi di trazione del suo schema in serie. Honda si colloca subito dietro con un motogeneratore coassiale collegato direttamente sull’albero del motore elettrico di trazione ed al motore endotermico. Questa soluzione è capace di un’eccellente costanza di generazione pur con una potenza massima inferiore a quella di Nissan.

Il sistema HSD di Toyota possiede un’ottima unità MG1 che, oltre a ricaricare la batteria, varia dinamicamente il rapporto virtuale dell’e-CVT. Il sistema d quinta generazione beneficia anche di un nuovo inverter aggiornato che riduce le perdite di conversione. Il trio cinese Dongfeng/Geely/Chery utilizza generatori integrati nelle trasmissioni DHT dall’efficienza discreta. Soprattuto sono condizionati da regimi di funzionamento non sempre ottimali a causa delle logiche del cambio multi-rapporto.

MG risente, invece, nel generare l’energia necessaria, della minore potenza del suo motore termico aspirato durante i picchi di richiesta energetica. In casa Renault, la complessità meccanica delega la sincronizzazione del cambio e la generazione di energia a un piccolo motorino d’avviamento HSG, non riesce a eguagliare la costanza dei rivali, nemmeno del generatore Toyota che pure deve sovraintendere ad due funzioni. Fanalino di coda sono ancora una volta Hyundai/Kia. In effetti il sistema coreano è privo di un vero generatore ma sono dotati di un solo di un piccolo HSG azionato a cinghia per i transitori minimi, lasciando al motore di trazione principale il gravoso compito della ricarica.

L’accumulo di energia: Capacità e gestione della batteria

La batteria più capiente del lotto è quella di Nissan con i suoi 1,97 kWh; tuttavia, per via della natura in serie del sistema, questo accumulatore lavora costantemente sotto stress come “polmone” di transito, sebbene l’ultima evoluzione e-Power ne abbia ridotto il surriscaldamento sulle lunghe salite.

MG propone un’eccellente batteria da 1,83 kWh a 350V, che consente fasi di veleggiamento in EV estremamente prolungate. Anche il trio Chery/Geely/Dongfeng adotta accumulatori generosi tra 1,6 e 1,8 kWh derivati dalle rispettive divisioni PHEV/BEV, capaci di garantire elevatissimi tassi di scarica (C-rate).

Hyundai/Kia si affidano a un’unità ai polimeri di litio da 1,49 kWh ben integrata sotto i sedili posteriori, agevolando lo spazio nel bagagliaio. Renault si difende bene con un elemento da 1,2 kWh a 230V molto rapido nei cicli di carica e scarica. I tecnici Honda, forti dell’efficienza dell’e:HEV, utilizzano, invece, un accumulatore compatto e leggero da soli 1,05 kWh a 72 celle, la cui eccellente gestione software compensa la ridotta autonomia in modalità EV puro. Chiude Toyota con un’unità da 1,0 kWh passata finalmente agli ioni di litio nella 5ª generazione, un componente leggerissimo e ad altissima frequenza di micro-cicli, ma coperto da garanzie ai vertici del mercato

Frenata rigenerativa e trasmissione: Il feeling di guida

La modulabilità del pedale del freno vede eccellere Nissan grazie al potente sistema rigenerativo ereditato dalle proprie BEV e alla modalità e-Pedal per la guida a un solo pedale. Honda si distingue per la presenza di palette al volante che regolano la rigenerazione su più livelli con transizioni impercettibili tra frenata elettrica e idraulica.

In casa Toyota, il recupero è costante e vigoroso, anche se nelle discese più ripide richiede l’avviamento del termico in cut-off (funzione “B”) per supportare l’azione frenante, quindi il grosso del recupero per l sistema Toyota avviene mediante il pedale del freno. Il trio cinese Geely/Dongfeng/Chery offre buone performance di rallentamento, ma la selezione dei livelli è di rigenerativa è relegato nei sottomenu dell’infotainment o ai selettori di guida rendendo difficile la gestione manuale. Inoltre, risente talvolta delle scalate del cambio DHT.

MG palesa lievi discrepanze di taratura nella transizione sul pedale del freno, mentre Hyundai/Kia consentono una buona gestione tramite palette, pur con la linearità disturbata dai passaggi di marcia del cambio a 6 rapporti. Renault, infine, offre un freno motore vigoroso in modalità “B”, ma il software del cambio a innesti frontali genera talvolta piccoli sussulti o vuoti di decelerazione durante le scalate di sincronizzazione dell’HSG.

La vera differenza sta nella trasmissione

Sotto il profilo della trasmissione, il sistema e:HEV di Honda è un capolavoro di minimalismo: l’assenza di marce fisiche azzera gli attriti di trascinamento e garantisce un’efficienza meccanica prossima al 97%. Il collaudatissimo HSD di Toyota risponde con un’affidabilità leggendaria priva di organi soggetti a usura, pur mantenendo alle forti accelerazioni il tipico effetto di trascinamento acustico (effetto scooter).

Nissan si affida a un semplice e fluido riduttore mono-marcia come ogni auto elettrica classica. Hyundai/Kia offrono il feeling più tradizionale grazie al cambio automatico reale a 6 marce, gradito agli automobilisti più conservatori ma penalizzato da maggiori attriti interni.

Le trasmissioni DHT a 3 marce di Chery/MG e o 4 marce di Geely/Dongfeng riducono la sfasatura acustica e tengono bassi i giri motore, ma introducono una notevole complessità meccanica ed evidenti passaggi di rapporto nei transitori veloci. Elementi la cui affidabilità dovrà essere comprovata nel tempo rispetto a Toyota per esempio. In coda si colloca la trasmissione E-Tech di Renault: il cambio Multi-mode senza frizione, pur geniale sulla carta, mostra nell’uso reale evidenti limiti di fluidità, con incertezze e strattonamenti nei kick-down o a batteria scarica.

Prestazioni ed efficienza reale: Il verdetto della pompa

Sul piano delle prestazioni pure, i costruttori cinesi hanno puntato sulla forza bruta: le configurazioni di Geely, Dongfeng e Chery superano agevolmente i 200 CV (fino a 240 CV per Geely), azzerando i ritardi di risposta grazie ai cambi DHT e staccando i migliori tempi sullo 0-100 km/h, pur pagando qualcosa in termini di consumi quando si spreme la meccanica.

MG, infatti, risponde con ben 195 CV combinati, un valore record per il suo segmento di riferimento delle compatte cittadine. Honda (da 122 a 184 CV) offre la risposta al pedale più reattiva tra le giapponesi grazie alla trazione prevalentemente elettrica, simulando passaggi di marcia virtuali in modo impeccabile.

I sistemi Hyundai/Kia offrono un’erogazione corposa (fino a 235 CV) e un feeling molto dinamico. In sostanza le coreane si guidano nel modo tradizionale, senza cambio di stile. Toyota predilige una progressione fluida e costante, priva di velleità sportive, nonostante la potenza sulla carta non manca, ma il comportamento del sistema ne limita la percezione prestazionale.

Nissan assicura uno spunto da fermo eccezionale, ma accusa cali di spinta in autostrada o sulle lunghe salite quando la batteria si scarica e la potenza dipende unicamente dal generatore termico. Renault, infine, sconta la lentezza di risposta del cambio Multi-mode nei kick-down autostradali.

I consumi e l’efficienza

Nel bilancio di efficienza reale, il sistema Toyota HSD si conferma il re indiscusso: in città permette di viaggiare fino all’80% del tempo a motore spento superando i 25 km/l, mantenendo consumi ridotti anche alle alte velocità autostradali. Honda segue a brevissima distanza con eccellenti riscontri urbani e costanza di rendimento, pagando solo qualcosa in autostrada a causa del rapporto fisso, ma dimostrandosi il sistema me meno risente delle differenze di stile di guida.

Renault si difende bene grazie alla sofisticata gestione elettrica in città, ma vede salire i consumi nei tratti veloci, un risultato che dimostra come il progetto Renault sia competitivo sulla carta ma non esprime il suo potenziale, come un allievo che potrebbe fare di più ma è svogliato.

Il sistema parallelo di Hyundai/Kia eccelle nei percorsi extraurbani grazie ai rapporti lunghi della trasmissione, ma soffre nei tipici stop-and-go cittadini, ma è anche quello che assicura ad un automobilista soncseratore di poter guidare senza cambiare il suo stile di guida. MG sfrutta al meglio la sua generosa batteria da 1,83 kWh nei contesti urbani, mostrando però il fianco alle andature autostradali a causa della minore efficienza del termico.

Chiudono il gruppo i sistemi cinesi di Chery, Geely e Dongfeng, Le prestazioni non sono gratis, c’è sempre un prezzo da pagare al cronometro. I consumi, infatti, risentono inevitabilmente sia della logica che premia la risposta all’acceleratore che degli attriti delle trasmissioni DHT multi-rapporto. Il sistema e-Power di Nissan, la cui doppia conversione energetica ad alta velocità costante fa ottenere record assoluti in città dove la parte elettrica mostra tutto il suo potenziale, ma i consumi salgono ai livelli di un’auto termica tradizionale alle velocità più alte.

Classifica finale e considerazioni

La classifica finale non tiene conto della posizione commerciale dei vari brand o del design estetico delle vetture, ma unicamente della raffinatezza ingegneristica, dell’efficienza reale e della dinamica di guida espressa dai singoli sistemi di propulsione.

I costruttori giapponesi (Toyota e Honda) mantengono salda la leadership grazie a una superiore integrazione software e a un minimalismo meccanico orientato alla massima efficienza ed affidabilità. I colossi cinesi (Geely e Dongfeng) spingono forte sulla tecnologia motoristica pura, mentre le soluzioni europee (Renault) e coreane (Hyundai/Kia) propongono strade alternative affascinanti , ma che semplici e ottimizzate al massimo. Entrambe, comunque, non prive di compromessi in termini di fluidità o di efficienza nei contesti d’uso più gravosi.

Classifica e comparativa dei sistemi Full Hybrid (HEV)

L'articolo comparativa: La sfida delle tecnologie Full Hybrid (HEV) sotto la lente tecnica proviene da Giornalemotori.

All’interno di questo complesso meccanismo cinematico, gli ammortizzatori svolgono il ruolo cruciale di smorzare le oscillazioni generate dalle molle a seguito delle asperità del terreno, mantenendo le ruote costantemente a contatto con la superficie dell’asfalto. Un’auto priva di un adeguato controllo dello smorzamento tenderebbe a rimbalzare in modo incontrollato dopo ogni buca, compromettendo gravemente la stabilità direzionale, l’efficacia della frenata e la precisione millimetrica degli inserimenti in curva. Nonostante la loro importanza vitale, questi componenti idraulici o a gas vengono spesso trascurati dagli automobilisti, in quanto il loro deterioramento avviene in modo estremamente progressivo e impercettibile, portando chi guida ad abituarsi gradualmente a un comportamento dinamico del mezzo che diventa giorno dopo giorno sempre più pericoloso.

Gli studi tecnici condotti dai principali consorzi di sicurezza automobilistica a livello europeo rivelano dati statistici piuttosto allarmanti riguardo allo stato manutentivo del parco circolante, evidenziando che circa il trentadue percento dei veicoli con più di sette anni di anzianità viaggia consuetudinariamente con almeno un ammortizzatore gravemente scarico o inefficiente. Questa negligenza si traduce direttamente in un aumento esponenziale degli spazi di arresto in caso di frenata d’emergenza, con incrementi dello spazio di frenata che possono superare i 2,6 metri a una velocità di soli ottanta chilometri orari su fondo stradale asciutto, e che raddoppiano drammaticamente in presenza di asfalto bagnato o viscido. Inoltre, l’inefficienza cronica del sistema di smorzamento accelera l’usura precoce degli pneumatici di oltre il venticinque percento a causa del continuo saltellamento della ruota, alterando i corretti angoli di convergenza e campanatura e costringendo i sistemi elettronici di ausilio alla guida, come l’ABS e l’ESP, a lavorare in condizioni di perenne anomalia funzionale.

Prendere coscienza di queste dinamiche e analizzare i fattori di stress che accorciano la vita delle sospensioni permette di pianificare gli interventi di officina prima che la situazione diventi critica, rendendo inevitabile la necessità di cambiare ammortizzatori auto per ripristinare le condizioni di fabbrica. Sostituire questi elementi in coppia sullo stesso asse è un requisito tecnico tassativo per non sbilanciare l’assetto della vettura, poiché installare un componente nuovo accanto a uno parzialmente usurato creerebbe una disparità di risposta idraulica estremamente pericolosa durante i trasferimenti di carico laterali o nelle manovre di schivata improvvisa. La scelta di ricambi di qualità equivalente o superiore all’originale, abbinata a una corretta calibrazione geometrica, rappresenta l’unico investimento sensato per salvaguardare il valore commerciale del veicolo e, cosa ben più importante, per proteggere la vita di chi si trova a bordo durante i lunghi trasferimenti autostradali o nei tragitti urbani quotidiani.

I fattori meccanici e ambientali che determinano il ciclo vitale dei componenti idraulici

La longevità strutturale di un ammortizzatore non può essere definita da una scadenza temporale fissa o da un chilometraggio universale, poiché essa dipende in larga misura da una fitta rete di variabili collegate sia all’architettura costruttiva del mezzo sia al contesto geografico in cui si muove. All’interno del cilindro sigillato dell’ammortizzatore si muove un pistone che spinge l’olio attraverso minuscoli fori calibrati, trasformando l’energia cinetica delle oscillazioni in energia termica che deve essere successivamente dissipata verso l’esterno. Questo ciclo continuo di compressione ed estensione sottopone il fluido idraulico e le valvole interne a pressioni elevatissime, che determinano un surriscaldamento locale in grado di alterare nel tempo la viscosità originaria dell’olio, diminuendo la capacità smorzante. Nelle regioni caratterizzate da climi invernali rigidi, l’azione corrosiva del sale sparso sulle strade per prevenire il ghiaccio aggredisce chimicamente lo stelo cromato dell’ammortizzatore e le guarnizioni di tenuta in gomma, accelerando la comparsa di micro-fessurazioni che causano l’inevitabile trafilamento del gas o del liquido interno.

Oltre alle condizioni atmosferiche estreme, la presenza sistematica di detriti stradali, polvere sottile, fango e umidità stagnante crea una miscela abrasiva micidiale che si deposita sullo stelo dell’ammortizzatore, agendo come una vera e propria carta vetrata ogni volta che la sospensione compie la sua corsa utile. Se i soffietti di protezione in plastica o i tamponi di fine corsa si rompono a causa dell’invecchiamento dei materiali, lo stelo rimane totalmente esposto a questa contaminazione, compromettendo la tenuta del paraolio principale in pochissimi chilometri di utilizzo. Nei contesti urbani moderni, caratterizzati da una manutenzione stradale spesso carente, l’impatto ripetuto a velocità non adeguata contro tombini sporgenti, pavimentazioni in pavé sconnesse e dossi artificiali rallentatori fuori norma genera picchi di pressione idraulica istantanei talmente violenti da poter piegare lo stelo metallico o danneggiare irreparabilmente i pacchi lamellari delle valvole interne.

● La guida costante su strade sterrate o caratterizzate da un manto asfalto fortemente degradato raddoppia il numero di oscillazioni al minuto del pistone, accelerando il decadimento termico del fluido idraulico interno.

● L’esposizione prolungata a tassi di umidità salina tipici delle zone costiere innesca processi di ossidazione localizzata sul corpo esterno dell’ammortizzatore, indebolendo i punti di saldatura dei supporti di montaggio.

● L’accumulo di fango secco attorno alla base della cartuccia impedisce il corretto scambio termico con l’aria esterna, provocando il surriscaldamento dell’olio e la perdita temporanea del potere frenante della sospensione.

● Il danneggiamento precoce dei silent block, ovvero i boccole in gomma che collegano l’ammortizzatore al telaio, introduce giochi meccanici anomali che modificano la direzione delle forze di carico assiali.

Comportamenti alla guida e abitudini di carico che stressano la struttura delle sospensioni

Il modo in який un automobilista interagisce con i comandi della propria vettura e gestisce gli spazi interni influisce in modo diretto e tangibile sulla velocità di usura di tutto il comparto sospensioni, inclusi i bracci oscillanti e i cuscinetti dei mozzi ruota. Una guida caratterizzata da accelerazioni repentine e frenate violente all’ultimo secondo provoca continui ed esasperati trasferimenti di carico longitudinali, costringendo gli ammortizzatori anteriori a comprimersi fino al limite strutturale in fase di decelerazione e quelli posteriori a estendersi violentemente in fase di ripresa. Questo stress asimmetrico continuo logora i componenti in modo disomogeneo, compromettendo l’equilibrio dinamico del telaio e riducendo l’efficacia dei sistemi di controllo elettronico della stabilità che faticano a calcolare le reali forze di aderenza disponibili sulle singole ruote.

Un capitolo a parte merita la gestione del peso totale del veicolo, un fattore che molti conducenti tendono a sottovalutare lasciando all’interno del bagagliaio oggetti pesanti, attrezzature da lavoro o accessori inutilizzati per intere settimane. Viaggiare costantemente in prossimità della massa massima ammissibile, o peggio ancora superare tali limiti in occasione di traslochi o viaggi estivi, costringe le molle a rimanere permanentemente schiacciate e riduce la corsa utile residua dell’ammortizzatore. In questa condizione geometrica alterata, l’ammortizzatore si trova a lavorare stabilmente nella sua zona terminale, dove le valvole sono sottoposte a sforzi meccanici superiori rispetto a quelli calcolati in fase di progettazione, con il rischio concreto di raggiungere frequentemente il fondo corsa meccanico, un evento che distrugge istantaneamente le tenute interne e deforma i piattelli di supporto fissati alla scocca.

1. Affrontare i dossi artificiali di rallentamento o i cordoli autostradali mantenendo il pedale del freno premuto blocca parzialmente la geometria della sospensione, scaricando l’energia dell’impatto direttamente sulle valvole interne dell’ammortizzatore.

2. Parcheggiare sistematicamente la vettura lasciando due ruote sollevate sopra un marciapiede alto genera una sollecitazione torsionale statica permanente che deforma i componenti elastici e i silent block della sospensione.

3. Affrontare le curve ad alta velocità con un carico posizionato esclusivamente su un lato del veicolo satura la capacità di smorzamento dell’ammortizzatore esterno, innescando fenomeni di surriscaldamento localizzato.

4. L’utilizzo di cerchi in lega di diametro maggiorato abbinati a pneumatici con spalla estremamente ribassata riduce la capacità di assorbimento iniziale della gomma, trasferendo l’interezza delle micro-sollecitazioni ad alta frequenza direttamente alla cartuccia idraulica.

I sintomi premonitori che indicano la necessità di una sostituzione immediata

Saper interpretare i messaggi che l’automobile invia attraverso il proprio comportamento dinamico è una competenza fondamentale per prevenire situazioni di grave pericolo stradale e per intervenire prima che il danno si estenda ad altri organi meccanici. Uno dei primi segnali macroscopici di un sistema di smorzamento ormai giunto alla fine del suo ciclo operativo è il cosiddetto effetto barca, ovvero la tendenza della vettura a manifestare un rollio laterale vistoso e prolungato durante i cambi di direzione e un beccheggio accentuato in fase di accelerazione o frenata. Se, affrontando una sequenza di curve a velocità moderata, si avverte la sensazione che il corpo vettura continui a oscillare anche dopo che lo sterzo è stato riallineato in posizione rettilinea, significa che i fluidi interni non sono più in grado di frenare i movimenti naturali delle molle elicoidali.

Un’altra anomalia visiva di immediata riscontrabilità riguarda il comportamento degli pneumatici, i quali iniziano a mostrare un’usura del battistrada del tutto irregolare, caratterizzata da macchie o aree saltuarie prive di gomma alternate a zone perfettamente integre, una condizione definita in gergo tecnico usura a scalino o a dente di sega. Questo fenomeno è causato dal fatto che la ruota, non essendo più tenuta premuta saldamente contro l’asfalto dall’azione dell’ammortizzatore, compie migliaia di microscopici rimbalzi ogni chilometro, perdendo contatto con la strada e riprendendolo subito dopo con un violento effetto di trascinamento abrasivo. Inoltre, la comparsa di macchie d’olio fresche o di depositi di sporco unto lungo il corpo cilindrico dell’ammortizzatore rappresenta la prova visiva inconfutabile del cedimento strutturale delle guarnizioni di tenuta paraolio, una condizione che rende il componente totalmente inefficiente nel giro di poche ore di funzionamento.

Prestando attenzione all’acustica dell’abitacolo, è possibile avvertire rumori sordi, battiti metallici o scricchiolii fastidiosi provenienti dai passaruota ogni volta che si percorre una strada leggermente sconnessa o si affronta una rampa di accesso a un parcheggio. Questi rumori sono spesso causati dalla totale distruzione dei supporti superiori dell’ammortizzatore, noti anche come supporti strutturali o cuscinetti mcpherson, i quali contengono elementi in gomma e sfere metalliche progettati per consentire la rotazione della sospensione insieme allo sterzo. Quando questi cuscinetti si bloccano o prendono gioco a causa dell’usura, l’ammortizzatore non lavora più secondo l’asse geometrico corretto, trasmettendo vibrazioni parassite direttamente alla scocca portante dell’auto e alterando la precisione millimetrica della risposta dello sterzo, che diventa vago, impreciso e soggetto a fastidiosi fenomeni di acquaplaning anche a velocità ridotte.

Strategie manutentive e controlli periodici per massimizzare l’efficienza delle sospensioni

Per prolungare in modo significativo la vita utile degli ammortizzatori e mantenere inalterati gli standard di sicurezza originari della vettura, è necessario adottare un approccio ispettivo rigoroso e programmatico, che non si limiti alla semplice sostituzione dei pezzi quando questi si rompono definitivamente. I tecnici specializzati consigliano di effettuare un controllo visivo approfondito del comparto sospensioni ogni ventimila chilometri di percorrenza, preferibilmente in concomitanza con il cambio stagionale degli pneumatici o durante le operazioni di manutenzione ordinaria sul ponte elevatore. Durante queste ispezioni, è fondamentale verificare l’integrità assoluta dei componenti accessori, come i soffietti parapolvere in gomma e i tamponi di fine corsa in poliuretano, la cui sostituzione tempestiva dal costo irrisorio può evitare la distruzione precoce della ben più costosa cartuccia idraulica principale.

Un ruolo determinante nella preservazione degli ammortizzatori è svolto dalla corretta manutenzione dell’intero sistema di sterzo e della geometria delle ruote, poiché un disallineamento anche minimo dei valori di convergenza costringe la sospensione a lavorare in una posizione costantemente flessa, generando forze laterali anomale che usurano precocemente le guide interne del pistone e lo stelo. Mantenere la pressione di gonfiaggio degli pneumatici rigorosamente entro i valori raccomandati dal costruttore consente alla spalla della gomma di assorbire la prima quota di micro-sollecitazioni ad alta frequenza derivanti dalle rugosità dell’asfalto, alleggerendo il carico di lavoro continuo che grava sulle valvole interne dell’ammortizzatore. Inoltre, durante le sessioni di lavaggio della vettura, specialmente al termine della stagione invernale, è un’ottima abitudine utilizzare un getto d’acqua ad alta pressione all’interno dei passaruota per rimuovere gli accumuli di sale, fango e detriti abrasivi che si depositano attorno alle tenute, preservando la finitura specchiata dello stelo da possibili graffiature.

Non bisogna dimenticare che la durata complessiva del sistema di smorzamento è strettamente legata alla salute delle molle elicoidali con cui lavora in simbiosi simbiotica all’interno del montante della sospensione. Con il passare degli anni e dei chilometri, le molle tendono a cedere strutturalmente a causa della fatica del metallo, perdendo parte della loro altezza originaria e diminuendo la capacità di sostenere il peso statico del veicolo. Una molla snervata costringe l’ammortizzatore a lavorare con una corsa utile ridotta e in una posizione geometrica di pre-compressione che ne accelera il degrado termico e strutturale. Pertanto, la valutazione dello stato di salute delle sospensioni deve sempre includere la misurazione dell’altezza da terra del corpo vettura nei quattro punti cardinali, per escludere cedimenti elastici che vanificherebbero l’efficacia di qualsiasi ammortizzatore nuovo appena installato.

L’impatto dei componenti usurati sulla sicurezza di marcia e sugli altri organi meccanici

Posticipare sistematicamente la sostituzione degli ammortizzatori scarichi non rappresenta soltanto un grave azzardo per la sicurezza stradale, ma innesca un effetto domino distruttivo che danneggia precocemente una moltitudine di altri componenti meccanici ed elettronici del veicolo, incrementando a dismisura i costi finali dei futuri interventi di ripristino. Il continuo saltellamento della ruota non frenata genera sollecitazioni vibrazionali ad alta intensità che si propagano lungo i bracci oscillanti, accelerando lo snervamento dei silent block, il deterioramento dei giunti sferici dello sterzo e la comparsa di giochi millimetrici nei cuscinetti dei mozzi, che iniziano a manifestare rumorosità e surriscaldamenti anomali. Inoltre, le vibrazioni non smorzate si trasmettono attraverso i semiassi direttamente alla scatola del cambio e ai supporti del motore, riducendo l’efficacia isolante delle parti in gomma e provocando fastidiosi tremolii all’interno della plancia e del volante.

Dal punto di vista della dinamica di marcia, l’inefficienza degli ammortizzatori altera radicalmente il comportamento dei sistemi elettronici di sicurezza attiva, i quali sono stati calibrati in fabbrica presupponendo che lo pneumatico mantenga una pressione di contatto costante e uniforme sulla superficie stradale. In caso di frenata d’emergenza su fondo sconnesso, la ruota priva di smorzamento tende a staccarsi ripetutamente dall’asfalto, inducendo la centralina dell’ABS a interpretare erroneamente questi micro-bloccaggi aerei come una perdita totale di aderenza, riducendo di conseguenza la pressione idraulica nel circuito frenante e allungando lo spazio di arresto in modo drammatico. Allo stesso modo, il sistema di controllo della stabilità ESP non riesce a contrastare efficacemente i fenomeni di sovrasterzo o sottosterzo se i trasferimenti di carico laterali avvengono in modo repentino e non frenato, mettendo il conducente nell’impossibilità di mantenere la traiettoria desiderata durante le manovre di schivata.

La prevenzione e la cura meticolosa dell’assetto rappresentano quindi le fondamenta su cui poggia l’intera affidabilità stradale di un’automobile moderna, indipendentemente dalla sua potenza motoristica o dal suo valore di listino. Comprendere l’intima correlazione che lega un piccolo paraolio in gomma all’interno di un cilindro idraulico con la capacità del veicolo di arrestarsi in tempo utile davanti a un ostacolo improvviso è il primo passo verso una cultura della manutenzione consapevole e responsabile. Dedicare le giuste risorse al controllo periodico e alla sostituzione tempestiva degli elementi filtranti ed elastici del telaio permette di godere appieno delle doti dinamiche progettate dagli ingegneri, garantendo al contempo che ogni viaggio possa svolgersi nel segno del massimo comfort visivo, acustico e dinamico sulle tormentate strade del nostro territorio.

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I sistemi ADAS (Advanced Driver Assistance Systems, ovvero sistemi avanzati di assistenza alla guida) sono oggi presenti su quasi tutte le auto di nuova generazione. Si tratta di un insieme di tecnologie elettroniche progettate per ridurre il rischio di incidenti, supportare il conducente in situazioni critiche e, in certi casi, intervenire in modo autonomo sul veicolo. Dal luglio 2024, il regolamento europeo GSR2 (Regolamento UE 2019/2144) obbliga tutti i costruttori a installare specifici sistemi ADAS su ogni nuova auto venduta nell’Unione Europea un passo concreto verso l’obiettivo dichiarato di salvare 25.000 vite e prevenire 140.000 ferimenti gravi sulle strade europee. Il cruise control adattivo, il mantenimento della corsia, il monitoraggio degli angoli ciechi e la frenata automatica d’emergenza sono tra le funzioni più diffuse sulle vetture vendute in Italia e in Europa. Queste tecnologie lavorano in sinergia radar, telecamere e sensori a ultrasuoni raccolgono dati in tempo reale, elaborati da centraline che decidono se e come intervenire.

Infografica: Regolamento GSR2.  Le fasi: Luglio 2022 → 2024 → 2026 (inserire immagine: timeline GSR2)

Quali sistemi ADAS trovi sulle auto di oggi

 Infografica: Come funziona la frenata automatica AEB — 4 fasi in meno di 3 secondi (inserire immagine: infografica AEB 4 blocchi)

Il cruise control adattivo (ACC) mantiene automaticamente la distanza di sicurezza dal veicolo che precede, accelerando o decelerando senza che il guidatore debba toccare i pedali. È particolarmente utile in autostrada o nel traffico lento.

Il Lane Keeping Assist (LKA) monitora le linee della carreggiata tramite telecamere frontali. Se il veicolo tende a uscire dalla corsia senza che sia stato attivato l’indicatore di direzione, il sistema corregge lo sterzo o avvisa il conducente con una vibrazione sul volante.

Il Blind Spot Monitoring (BSM) utilizza sensori radar posizionati nella parte posteriore del veicolo per rilevare auto o moto negli angoli ciechi. Un segnale luminoso sullo specchietto avverte il guidatore prima che tenti un sorpasso o un cambio di corsia rischioso.

La frenata automatica d’emergenza (AEB, Autonomous Emergency Braking) è probabilmente il sistema più importante dal punto di vista della sicurezza attiva. Quando i sensori rilevano un ostacolo imminente e il conducente non reagisce in tempo, il sistema interviene autonomamente sui freni per ridurre la velocità o evitare del tutto l’impatto.

Perché l’ADAS non funziona senza freni in buono stato

Qui sta il punto che molti sottovalutano: i sistemi ADAS non sono indipendenti dall’hardware del veicolo. La frenata automatica d’emergenza, per esempio, agisce direttamente sul circuito idraulico dei freni. Questo significa che se i dischi sono consumati, deformati o le pastiglie hanno raggiunto lo spessore minimo, la risposta frenante sarà comunque insufficiente — anche se è il computer a premere il “pedale”.

In altre parole, la tecnologia può anticipare la reazione umana, ma non può compensare componenti usurate. Un sistema AEB che comanda la frenata su dischi rigati o pastiglie esaurite otterrà distanze di arresto molto più lunghe rispetto a quelle calcolate dal sistema in condizioni ottimali.

«La scelta dipende dal tipo di veicolo, dallo stile di guida e dal budget. Dischi freno difettosi possono essere riconosciuti da vibrazioni, rumori o graffi visibili sulla superficie. Queste parti d’usura devono essere sostituite quando si raggiunge lo spessore minimo.» –  Gli esperti di AUTODOC hanno confrontato i dischi dei freni

AUTODOC, uno dei principali marketplace europei di ricambi auto, sottolinea come la manutenzione del sistema frenante non sia mai una voce secondaria, soprattutto su veicoli equipaggiati con sistemi ADAS. Le vibrazioni al pedale del freno, i rumori metallici durante la frenata o i graffi visibili sui dischi sono segnali che non vanno ignorati e che possono compromettere l’efficacia di tutti i sistemi elettronici di assistenza.

Cosa fare per mantenere l’ADAS efficace nel tempo

L’ADAS non è autopilota. Ogni sistema ha margini di funzionamento precisi: condizioni atmosferiche avverse, segnaletica danneggiata o sensori sporchi possono ridurne l’affidabilità. Il conducente rimane responsabile della guida in ogni momento.

Ecco le buone pratiche da seguire:

• Controllare regolarmente lo spessore di dischi e pastiglie, soprattutto su auto con AEB e ACC attivi.
• Non trascurare i segnali di usura: vibrazioni, rumori, allungamento della distanza di frenata sono spie chiare.
• Aggiornare il software dei sistemi ADAS quando il costruttore rilascia aggiornamenti, per garantire il corretto funzionamento dei sensori.
• Non coprire o sporcare telecamere e radar: sono gli “occhi” dell’ADAS.

In definitiva, i sistemi ADAS rappresentano un salto reale nella sicurezza stradale attiva. Ma funzionano al massimo solo quando il veicolo è in perfette condizioni meccaniche. Investire nella manutenzione dei freni non è mai un costo superfluo — è la base su cui ogni tecnologia di assistenza costruisce la sua efficacia.

Fonti

• Maggiori informazioni sui freni delle auto su auto-doc.it
• Sistemi ADAS: cosa sono e come migliorano la sicurezza alla guida — Scai Motor
• Regolamento UE 2019/2144 (GSR2) — Commissione Europea

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Scegliere l’amperaggio corretto non è un dettaglio tecnico riservato ai meccanici, ma una decisione che determina l’affidabilità quotidiana della tua vettura e la durata dell’investimento. In questa guida scoprirai come individuare il valore giusto in base al tipo di motore, evitando errori comuni che potrebbero costarti caro.

Cosa indica l’amperaggio di una batteria auto e perché è importante

L’amperaggio della batteria auto, espresso in Ampere-ora (Ah), rappresenta la capacità di immagazzinare energia elettrica e rilasciarla nel tempo per alimentare tutti i componenti del veicolo.

Per farti un’idea concreta, una batteria da 70 Ah può teoricamente erogare 70 ampere per un’ora, oppure 7 ampere per dieci ore, funzionando come un vero e proprio serbatoio di elettricità invisibile sotto il cofano.

Questo valore determina quante volte puoi tentare l’avviamento, quanto a lungo puoi lasciare accesi i fari a motore spento e con quanta sicurezza affronterai le temperature rigide invernali.

Differenza tra Ampere-ora (Ah) e corrente di spunto (CCA)

Molti automobilisti confondono gli Ah con la corrente di spunto (CCA – Cold Cranking Amps), ma si tratta di due parametri completamente diversi che rispondono a esigenze distinte.

Gli Ampere-ora indicano la capacità complessiva della batteria, mentre i CCA misurano quanti ampere la batteria riesce a erogare per 30 secondi a -18°C mantenendo una tensione minima di 7,2 volt, quindi la potenza disponibile per far girare il motorino d’avviamento nelle condizioni più difficili.

Esiste una regola pratica utile da ricordare: la corrente di spunto è solitamente circa 8 volte superiore al valore in Ah, quindi una batteria da 60 Ah offre indicativamente 480A di spunto, mentre una da 100 Ah arriva a circa 800A.

Quale amperaggio scegliere in base al tipo di motore

I motori benzina di piccola e media cilindrata si trovano generalmente a loro agio con batterie da 50-60 Ah, mentre le motorizzazioni più generose richiedono almeno batterie da 70 ampere, che rappresenta oggi lo standard più diffuso nel parco auto italiano.

La situazione cambia radicalmente con i motori diesel: un 1.6 turbodiesel necessita già di 60-70 Ah per vincere la resistenza meccanica della compressione elevata, i 2.0 litri common-rail pretendono 70-80 Ah come minimo, e i turbodiesel oltre i 2.5 litri non scendono sotto gli 80-95 Ah con punte di 110 Ah per i propulsori da lavoro.

Per quanto riguarda le motorizzazioni ibride, i sistemi mild-hybrid richiedono 60-70 Ah con tecnologia EFB o AGM, mentre i full-hybrid utilizzano batterie dedicate superiori ai 70 Ah; nelle auto elettriche pure la batteria da 12V ha un ruolo diverso e le tecnologie più avanzate come le batterie al grafene stanno aprendo nuove frontiere in termini di densità energetica e tempi di ricarica.

In questo ultimo caso, ti consigliamo anche di dare un’occhiata alla nostra guida sulla manutenzione delle auto elettriche, dove troverai anche alcuni spunti interessanti in merito alla gestione della batteria.

Quando conviene installare una batteria con amperaggio superiore

Se utilizzi l’auto prevalentemente per tragitti brevi in città, con frequenti accensioni e spegnimenti che non permettono all’alternatore di ricaricare completamente la batteria, optare per un amperaggio superiore a quello di serie può rivelarsi una scelta intelligente.

Lo stesso discorso vale per i veicoli dotati di sistemi Start&Stop e ricchi di accessori elettronici come navigatori, telecamere, sensori di parcheggio e sistemi di infotainment che drenano energia anche a motore spento durante le soste ai semafori.

C’è però un’avvertenza fondamentale: puoi tranquillamente montare una batteria con Ah leggermente superiori (ad esempio 77 Ah invece di 70 Ah se il costruttore lo consente), ma non devi mai installare una batteria con voltaggio diverso da quello previsto, che nelle auto moderne è sempre 12V.

Come verificare l’amperaggio corretto per la tua auto

Il metodo più affidabile per conoscere l’amperaggio giusto è consultare il libretto di uso e manutenzione nella sezione dedicata alle specifiche elettriche, dove il costruttore indica con precisione la capacità richiesta e spesso anche eventuali valori alternativi ammessi.

Se il manuale non è disponibile, puoi leggere direttamente l’etichetta sulla batteria attualmente installata: una scritta come “12V/70Ah/640A” ti fornisce in sequenza il voltaggio, la capacità in Ampere-ora e la corrente di spunto.

In alternativa, rivolgiti al tuo meccanico di fiducia oppure utilizza i configuratori online dei principali produttori di batterie, dove inserendo marca, modello e anno della vettura otterrai l’indicazione precisa delle batterie compatibili.

Scegliere la batteria con l’amperaggio corretto significa garantire avviamenti affidabili in ogni condizione climatica e prolungare la vita dell’intero impianto elettrico del veicolo.

Ricorda che investire qualche euro in più per una batteria di qualità superiore, magari con tecnologia AGM o EFB se possiedi un’auto con Start&Stop, si traduce in maggiore durata e minori preoccupazioni nel tempo. Ora che conosci i criteri fondamentali per la scelta, verifica i dati della tua auto e assicurati di non farti trovare impreparato al prossimo cambio batteria.

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L’evoluzione nelle auto moderne e ibride

Nelle vetture attuali dotate di tecnologia ibrida, il calore viene dissipato tramite radiatori che spesso gestiscono due circuiti separati. Esiste un tracciato specifico per il motore endotermico e uno dedicato al raffreddamento della turbina o dei pacchi batteria, dove presenti. Questo sdoppiamento permette di ottimizzare le diverse temperature d’esercizio richieste dai vari componenti.

Efficienza e riduzione delle emissioni

Il controllo e l’ottimizzazione della temperatura non servono solo a garantire la durata del motore, ma migliorano sensibilmente l’efficienza. Nelle auto di ultima generazione, la gestione termica è fondamentale durante la fase di warm-up (riscaldamento), necessaria per ridurre le emissioni inquinanti nel minor tempo possibile. La centralina utilizza sensori e pompe elettriche per un controllo preciso e costante, essenziale soprattutto nei veicoli ibridi ed elettrici.

Il liquido refrigerante: composizione e proprietà

Il liquido refrigerante è composto da una miscela di acqua distillata e antigelo con proprietà anticorrosive. È essenziale per trasferire il calore, prevenire il congelamento nei mesi invernali e resistere all’ebollizione (che avviene a temperature più elevate rispetto alla semplice acqua). La sua funzione principale è proteggere l’integrità del sistema mantenendo costante la temperatura di esercizio.

La pompa dell’acqua: meccanica vs elettrica

La pompa dell’acqua è l’elemento che spinge il liquido attraverso il blocco motore e il radiatore. Sebbene esistano ancora pompe di tipo meccanico (mosse dalla cinghia di distribuzione), si stanno diffondendo sempre più le pompe elettriche. Queste ultime garantiscono un controllo più preciso e una portata variabile, assorbendo meno energia e contribuendo alla riduzione dei consumi complessivi dell’auto.

Il termostato e la gestione elettronica

Il termostato è una valvola che regola il flusso del liquido: resta chiusa per permettere al motore di scaldarsi velocemente e si apre per inviare il fluido al radiatore solo al raggiungimento della temperatura ottimale. Nei sistemi moderni, il termostato è spesso gestito elettronicamente per superare rapidamente la fase di riscaldamento, riducendo la produzione di gas inquinanti tipica dei primi minuti di funzionamento.

Il radiatore e l’aerodinamica attiva

Il radiatore è uno scambiatore di calore ad alette posizionato frontalmente per sfruttare l’aria esterna. Il suo tappo sigillante controlla anche gli eccessi di sovrappressione, convogliando il liquido in eccesso verso la vaschetta di recupero. Per migliorare l’efficienza aerodinamica, molte auto moderne utilizzano condotti e paratie mobili (shutter) che si chiudono per trattenere il calore nel vano motore o si aprono per aumentare il flusso d’aria solo quando strettamente necessario.

La ventola di raffreddamento

La ventola consente di smaltire il calore quando il flusso d’aria naturale è insufficiente, ad esempio durante le soste o a basse velocità. Azionata elettricamente o meccanicamente, forza l’aria attraverso le alette del radiatore garantendo lo scambio termico anche quando le paratie aerodinamiche sono chiuse o il veicolo è fermo.

Il vaso di espansione

Quando la temperatura e la pressione interna al sistema aumentano, il liquido subisce una variazione di volume. Il vaso di espansione è il contenitore che accoglie il liquido in eccesso espulso attraverso la valvola del tappo sigillante, compensando le variazioni volumetriche e mantenendo il sistema in equilibrio senza perdite.

Sensori e centralina: il cervello termico

Il sensore di temperatura è un componente critico che comunica costantemente con la centralina (ECU). Monitorando i dati in tempo reale, la centralina decide quando aprire la valvola termostatica o attivare la ventola (spesso dotata di più velocità di rotazione) per gestire le fasi più critiche della dissipazione del calore.

Riepilogo del ciclo di funzionamento

In sintesi, il liquido assorbe il calore dal motore e viene spinto dalla pompa verso il termostato. Se il motore è freddo, il liquido continua a circolare solo all’interno del blocco; se è caldo, la valvola si apre e il fluido scorre nel radiatore. Qui viene raffreddato dall’aria (naturale o forzata dalla ventola) prima di tornare al motore per ricominciare il ciclo di protezione delle parti in movimento.

Gestione dei componenti critici e pompe EWP

Nelle auto di ultima generazione, l’uso di pompe elettriche (EWP – Electric Water Pump) permette un flusso indipendente dai giri del motore. Questo è fondamentale per i motori turbo: la pompa può continuare a girare anche dopo lo spegnimento dell’auto (fase di after-run), evitando che il calore residuo danneggi la turbina dopo un utilizzo intenso, come un lungo tragitto autostradale.

Raffreddamento misto e gestione termica globale

Esistono sistemi a raffreddamento misto che combinano l’azione del liquido refrigerante con quella dell’olio lubrificante e dell’aria per proteggere parti specifiche come la testata e il blocco cilindri. La gestione termica totale è regolata dalla centralina per mantenere il powertrain alla temperatura ideale, garantendo la massima efficienza ambientale.

La scomparsa degli indicatori di temperatura

Paradossalmente, l’estrema precisione dei sistemi moderni ha portato molti costruttori a eliminare l’indicatore della temperatura dal cruscotto, sostituendolo con una semplice spia luminosa (blu per motore freddo, rossa per surriscaldamento). Questo approccio, tuttavia, può risultare rischioso per il conducente, poiché la segnalazione di un problema spesso avviene quando il surriscaldamento è già in fase critica.

Gestione e manutenzione delle auto moderne

Da decenni l’acqua del rubinetto è stata bandita dai sistemi di raffreddamento, inclusi quelli delle auto storiche e da collezione. Nei sistemi moderni, specialmente negli ibridi, la manutenzione è diventata una questione di chimica applicata. È fondamentale utilizzare esclusivamente il liquido specifico indicato dal costruttore, poiché contiene additivi progettati per proteggere le guarnizioni e prevenire la corrosione galvanica, particolarmente pericolosa nei circuiti che passano in prossimità dei pacchi batteria.

Il decadimento chimico: test di densità e pH

Il controllo del liquido refrigerante non riguarda più solo il livello. Il fluido subisce un decadimento chimico: con il tempo tende a diventare acido, iniziando a corrodere i componenti interni dall’interno. Per questo motivo, durante ogni tagliando, un tecnico specializzato deve testare non solo il punto di congelamento, ma anche il valore del pH. Un livello costante non garantisce, da solo, che il liquido sia ancora efficace.

L’operazione di “Flushing”: il lavaggio del circuito

Ogni 5-6 anni è necessario effettuare il lavaggio completo del circuito, operazione nota come Flushing. Questo processo elimina i depositi che possono ostruire i micro-condotti dei radiatori moderni, dello scambiatore del turbo o del sistema di raffreddamento batterie. Questi componenti sono estremamente sensibili, specialmente nei motori attuali dove il monoblocco è spesso in alluminio anziché in ghisa.

Monitorare la Pompa Elettrica: segnali e comportamenti

A differenza delle pompe meccaniche, che avvisano con perdite visibili o rumori metallici di cuscinetti, la pompa elettrica richiede un’osservazione più attenta. Un segnale chiave è il comportamento della ventola dopo lo spegnimento: le pompe elettriche continuano a far circolare il liquido per raffreddare turbo o batterie a motore spento. Se, dopo una guida intensa, avvertite la ventola girare alla massima velocità per un tempo insolitamente lungo, o al contrario notate un silenzio assoluto dove prima sentivate un ronzio, potrebbe esserci un errore di comunicazione con la centralina.

Diagnostica digitale e indicatori di temperatura

Se la vettura è dotata di un indicatore di temperatura digitale, prestate attenzione a oscillazioni irregolari: se la temperatura sale e scende senza stabilizzarsi al centro della scala, la pompa potrebbe avere un guasto elettronico intermittente. Tuttavia, molti guasti non attivano immediatamente la spia rossa; per questo è fondamentale richiedere una scansione dei codici errore della centralina durante ogni cambio olio o manutenzione ordinaria.

Segnali acustici e cavitazione

È possibile identificare anomalie anche a orecchio. Con il motore al minimo, o in modalità solo elettrica per le ibride, un ronzio troppo acuto o un rumore simile a piccoli sassi che scorrono in un tubo possono indicare che la pompa sta lavorando sotto sforzo o che è presente aria nel circuito (fenomeno della cavitazione).

La regola d’oro per turbo e ibridi: il “Cool-down”

Un’avvertenza fondamentale per la longevità: dopo un tratto autostradale o una salita impegnativa, non spegnete mai il motore immediatamente. Anche se il sistema è dotato di pompe elettriche, lasciare il motore al minimo per 30-60 secondi permette alle temperature di stabilizzarsi in modo naturale, riducendo drasticamente lo stress termico sui componenti elettronici e sull’alberino del turbo.

Le conseguenze del surriscaldamento moderno

Oggi, un surriscaldamento non significa solo “bruciare la guarnizione della testata”. I danni collaterali possono includere la cottura dei cablaggi ad alta tensione nelle ibride, il degrado accelerato e definitivo delle celle della batteria o la rottura per shock termico del turbocompressore.

Una serie di consigli per un controllo dell’efficienza del sistema: Vaso di Espansione

Verificate che il livello del liquido sia compreso tra le tacche MIN e MAX riportate sul serbatoio semitrasparente. Se notate che il livello scende costantemente tra un controllo e l’altro, è presente una micro-perdita che richiede un’ispezione in officina: il semplice rabbocco non risolve il problema.

Analisi visiva del liquido

Il colore deve essere vivido (rosa, blu o verde fluo a seconda delle specifiche). Se il liquido appare marrone, torbido o presenta tracce simili a maionese (schiuma biancastra), significa che c’è una contaminazione con l’olio lubrificante o una forte acidità. È un grave campanello d’allarme. Ispezione di giunzioni e tubazioni

Seguite visivamente i tubi di gomma dal radiatore al motore. Cercate incrostazioni o polverine colorate in corrispondenza delle fascette stringitubo: indicano perdite che evaporano col calore, segnali premonitori di una rottura imminente. Al tatto, i tubi devono essere flessibili ma sodi; se scricchiolano o risultano appiccicosi, la gomma sta cedendo.

Manutenzione della massa radiante e paratie

Assicuratevi che le prese d’aria e le paratie mobili siano libere da foglie, fango o insetti. Un radiatore intasato esternamente costringe la ventola e la pompa elettrica a lavorare fino al triplo dello sforzo normale, riducendone drasticamente la vita utile.

Perdite a terra e analisi olfattiva

Verificate l’eventuale presenza di macchie viscide sotto l’auto dopo il parcheggio (da non confondere con l’acqua incolore della condensa del clima). Infine, usate l’olfatto: se a motore caldo sentite un odore dolciastro simile a zucchero filato o caramello, il glicole sta evaporando da una micro-perdita nel sistema.

Specifiche per veicoli ibridi

Molte auto ibride dispongono di due vaschette di espansione separate. È fondamentale controllare entrambi i circuiti (quello termico e quello dedicato alle batterie/inverter), poiché operano in modo indipendente ma sono ugualmente vitali per la salute della vettura.

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Il Ruolo Centrale del Differenziale

In un sistema di trazione integrale, l’elemento cardine è il differenziale centrale. Mentre ogni assale possiede un proprio differenziale dedicato per ripartire la coppia tra le ruote dello stesso asse, il differenziale centrale assolve il compito di distribuire la forza motrice tra l’asse anteriore e quello posteriore. Questo componente permette ai due assi di ruotare a velocità differenti, una condizione indispensabile per evitare tensioni meccaniche durante la percorrenza di una curva su fondi ad alta aderenza.

Sistemi a Inserimento Meccanico e Collegamento Rigido

Le soluzioni primordiali prevedevano un collegamento meccanico diretto tramite lo scorrimento di un manicotto. Questa configurazione è tipica delle vetture con motore anteriore longitudinale e trazione posteriore prevalente. In questo schema, a valle del cambio, viene installato un ripartitore che rinvia il moto all’assale anteriore. Attraverso una leva manuale o un attuatore elettroidraulico, il manicotto vincola rigidamente i due assali. Sebbene garantisca la massima trazione su fondi non asfaltati, questo sistema non permette una differenziazione di velocità tra gli assi, rendendolo inadatto all’uso su asfalto asciutto. È la tecnologia robusta che ha reso celebri le Jeep nate per scopi militari e i fuoristrada “puri”.

Il Cuore dell’Ingegneria Meccanica: Il Differenziale Torsen

Tra i sistemi di gestione della coppia più raffinati spicca il Torsen (termine derivato da Torque Sensing, ovvero sensibile alla coppia). A differenza dei differenziali tradizionali, il Torsen sfrutta il principio della vite senza fine per distribuire la potenza.

Quando una ruota o un asse perde aderenza, l’attrito interno tra gli ingranaggi elicoidali impedisce alla coppia di incrementare verso la ruota che slitta. Il sistema così concepito è intrinsecamente autobloccante. Il Torsen, quindi nasce come elemento totalmente meccanico e istantaneo; non attende lo slittamento per intervenire, ma ripartisce la coppia continuamente in base alla resistenza offerta dal terreno.

Questo sistema garantisce una fluidità di marcia migliore e una sensazione di maggiore connessione con la strada. Questo sistema nacque per necessità di essere competitivi nel mondo dei rally debuttando sulle Audi “Quattro” a motore longitudinale, poi diventato un vero marchio di fabbrica della casa degli anelli fino al giorno d’oggi

L’Innovazione Subaru: Symmetrical AWD

La spinta definitiva all’evoluzione della trazione integrale è arrivata dalle competizioni nei primi anni ’80, ma è Subaru ad aver definito una filosofia costruttiva unica: la Symmetrical AWD. L’obiettivo dei tecnici giapponesi era ottenere una distribuzione della coppia perfettamente simmetrica e un bilanciamento dei pesi ottimale. Attraverso complessi schemi di ingranaggi planetari e satellitari disposti longitudinalmente, Subaru ha reso i due assali interdipendenti in modo costante. Evoluzioni successive, come sulla Subaru SVX del 1991, hanno introdotto leggere asimmetrie nel numero di denti degli ingranaggi per privilegiare la trazione sull’asse posteriore, mantenendo però la proverbiale stabilità del sistema.

Sistemi a Gestione Viscosa e Controllo Attivo

Per variare la ripartizione della coppia tra i due assi in modo continuo e più dolce, vengono utilizzati elementi viscosi che attraverso la presenza di pacchi frizione lamellari immersi in un fluido siliconico traferiscono la coppia. Il sistema Ferguson o in genere chiamato giunto viscoso sfrutta la resistenza del fluido per trasmettere il moto. In varianti più evolute, come il sistema ATTESA di Nissan o il DCCD di Subaru, l’elettronica interviene che un comando elettro meccanico interviene su questi pacchi frizione tramite attuatori variandone la capacità di trasmettere coppia. Nel caso di Subaru, permette al conducente di variare manualmente o la percentuale di coppia tra gli assi, passando da una guida votata al comfort a una configurazione prettamente sportiva con prevalenza posteriore.

La Nuova Frontiera: Trazione Elettrica e Torque Vectoring

L’ultima frontiera è l’eliminazione del collegamento meccanico (albero di trasmissione) tra i due assi, sostituito da unità elettriche indipendenti. Questa tecnologia introduce il concetto avanzato di Torque Vectoring (vettorizzazione della coppia). Costruttori come Toyota e Lexus utilizzano questa soluzione per attivare la trazione integrale solo quando necessario (ad esempio in partenza o su fondi scivolosi), riducendo drasticamente i consumi rispetto ai sistemi AWD permanenti.

Un esempio di come questa soluzioni si adatti anche alle alte prestazioni è la soluzione usata da Honda per la NSX o in modo più semplice dalla Ferrari con la 296 GTB. Nel primo coso vengono utilizzati due motori elettrici posti sull’asse anteriore erogando livelli di coppia differenti tra la ruota destra e quella sinistra in tempo reale. Mentre nel caso di Ferrari il motore elettrico agisce su un differenziale tradizionale per gestire la differenza di coppia.

Nel caso della NS-X durante una svolta, il sistema invia più coppia alla ruota esterna e può applicare una coppia frenante (recupero energetico) a quella interna. Questo crea un “momento di imbardata” che aiuta l’auto a curvare con una rapidità e una precisione impossibili per un sistema meccanico tradizionale.

Confronto Tecnico: Torsen vs. Torque Vectoring Elettrico

Il Torsen, in sostanza, Eccelle nella robustezza e nell’affidabilità. Offre un feeling di guida molto diretto e prevedibile, essendo sempre “attivo” nella sua ripartizione. Il suo limite è l’incapacità di generare attivamente un momento di imbardata, potendo solo ridistribuire la coppia già presente. Alcuni costruttori, come Europei, Audi con la trazione Quattro, oppure Mercedes con la trasmissione 4Matic attraverso una frizione Haldex più semplice nel suo funzionamento adottano ancora sistemi di trasmissione meccanici. Anche i Giapponesi come Honda, Mazda, Subaru con AWD e Suzuki 4wd con PTU di controllo usano la trazione meccanica per la gestione della trazione sulle ruote, imitati anche dalla coppia coreana di Kia/Hyundai.

Il Torque Vectoring Elettrico, di contro, rappresenta la massima evoluzione in termini di dinamica veicolo. Consente un controllo chirurgico della trazione, migliorando non solo l’aderenza ma anche la manovrabilità e l’agilità, soprattutto in curva. Il suo vantaggio è la capacità di generare coppia o applicare frenata su singole ruote, manipolando attivamente il comportamento del veicolo. Le case automobilistiche, come Toyota, Nissan, Mitsubishi usano ormai un motore elettrico posto sull’asse posteriore per la gestione della trazione. Anche costruttori europei come Volvo e americani come Jeep usano per la trazione integrale interi sistemi di trazione elettrica per l’assale posteriore.

Il futuro è sempre più elettrificato, quindi il futuro della trazione integrale passa per la gestione della potenza derivante dai motori elettrici sui due assali in modo varabile e gestita elettronicamente. Ad aggi anche un costruttore estremamente conservatore come Subaru adottando due motori elettrici di uguale potenza per i due assali riesce a garantire la perfetta trazione simmetrica per ogni ruota anche abbracciando la mobilità elettrica.

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La fibra di carbonio: Il re indiscusso

Quando si parla di alta velocità, è impossibile non menzionare la fibra di carbonio. Dalle scocche delle monoposto di F1 ai telai delle moto da Gran Premio, questo materiale offre un rapporto resistenza-peso semplicemente ineguagliabile.

La sua diffusione non è casuale. Un telaio in carbonio è incredibilmente rigido, il che è vitale per mantenere la geometria delle sospensioni costante, garantendo al pilota un feeling preciso. Allo stesso tempo, la sua leggerezza contribuisce in modo significativo a raggiungere il peso minimo regolamentare, permettendo ai team di posizionare la zavorra in modo strategico per ottimizzare il bilanciamento. Questo equilibrio, tuttavia, non si limita solo alla struttura principale.

Dalla pista alla strada: I materiali che cambiano le regole del gioco

Le innovazioni sviluppate nelle competizioni d’élite non rimangono confinate ai paddock. Il trasferimento tecnologico è una delle ragioni principali per cui le case automobilistiche investono miliardi nello sport motoristico.

Basti pensare ai freni carbo-ceramici, nati per resistere alle temperature estreme della F1 e dell’Endurance, e ora disponibili su molte supercar e persino su alcune auto di serie ad alte prestazioni. Questi materiali garantiscono una potenza frenante costante e una resistenza al fading (l’affaticamento da calore) impensabile con i tradizionali dischi in acciaio. Anche l’evoluzione delle leghe metalliche per i motori, capaci di resistere a pressioni e temperature sempre maggiori, ha un impatto diretto sulla durabilità e sull’efficienza dei propulsori stradali moderni, incluse le nuove frontiere dell’ibrido e dell’elettrico.

Precisione al millimetro: L’importanza della catena logistica e produttiva

Per quanto sofisticati siano i materiali, la loro integrità e performance dipendono interamente dalla precisione del processo produttivo che li ha generati. Nel mondo delle corse, dove un difetto di un millimetro può causare un ritiro, la gestione della produzione è un’arte.

Questa necessità di precisione non riguarda solo la lavorazione finale, ma l’intero percorso del componente, dalla materia prima all’assemblaggio. La movimentazione di pezzi delicati, la gestione dei flussi produttivi in ambienti puliti e il controllo qualità richiedono sistemi che garantiscano zero errori. Ad esempio, per comprendere meglio come viene mantenuta l’integrità dei materiali e l’efficienza nelle linee di produzione che lavorano componenti così sensibili (come le batterie della Formula E o le parti in titanio della MotoGP), è utile consultare risorse specializzate nell’ottimizzazione del trasporto interno e dell’automazione. Aziende leader nel settore della movimentazione industriale offrono approfondimenti critici su come i flussi di lavoro sono gestiti per massimizzare la velocità e minimizzare i danni. Per chi desidera approfondire l’efficienza logistica e i sistemi che supportano la produzione di alta precisione, si consiglia la lettura degli studi e dei casi studio disponibili su montiimpianti.it, realtà specializzata nella vendita di nastri trasportatori.

Il futuro è leggero e sostenibile

Guardando avanti, le competizioni continuano a guidare l’innovazione verso due direzioni chiave: maggiore leggerezza e maggiore sostenibilità. La Formula E e le gare hybrid stanno spingendo l’uso di materiali riciclati e processi produttivi a basso impatto.

I ricercatori stanno esplorando resine termoplastiche che possono essere riciclate più facilmente rispetto alle attuali resine termoindurenti utilizzate nella fibra di carbonio tradizionale. Inoltre, la miniaturizzazione e l’ottimizzazione dei sistemi di raffreddamento delle batterie, basati su materiali compositi avanzati, rappresentano la nuova frontiera per aumentare l’autonomia e la sicurezza dei veicoli elettrici, sia in pista che su strada.

In conclusione, la vera competizione non si svolge solo tra i piloti, ma anche tra gli ingegneri dei materiali, i chimici e gli esperti di produzione. La loro “danza invisibile” di innovazione è ciò che alimenta non solo l’alta velocità, ma l’intero futuro della mobilità.

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La trazione è gestita dal cambio automatico AMG SPEEDSHIFT TCT a 9 rapporti e distribuita su tutte le ruote dal sistema 4MATIC+ completamente variabile. La batteria da 28,6 kWh garantisce un’autonomia elettrica fino a 90-100 km (WLTP), consentendo di viaggiare a zero emissioni fino a 140 km/h. Le prestazioni restano da vera AMG: 0-100 km/h in 3,8 secondi e velocità massima di 250 km/h, estendibile a 280 km/h con il pacchetto AMG Driver’s Package opzionale.

Piattaforma tecnica MRA II e componenti AMG

La piattaforma tecnica è la MRA II (Modular Rear Architecture), sviluppata per modelli a trazione posteriore elettrificati. La E53 si arricchisce di componenti AMG come trasmissione rinforzata, sospensioni pneumatiche sportive e ruote posteriori sterzanti di serie per un’agilità superiore.

Motore termico M256M: sei cilindri da 449 CV

Nello specifico, il motore benzina che compone il sistema è l’M256M da 2.999 cm³, sei cilindri in linea ricavato con un alesaggio di 83 mm e una corsa da 92,4 mm per una potenza complessiva di 449 CV disponibili da 5.800 a 6.100 giri/min e 560 Nm disponibili già dai 2.200 giri, rimanendo costanti fino a 5.000 giri.

La potenza specifica è di 149,7 CV/litro, con rapporto di compressione piuttosto alto da 10,5:1, distribuzione a quattro valvole per cilindro con doppio albero a camme in testa e sistema di variazione di fase Camtronic, con iniezione diretta e sovralimentazione Twinscroll con intercooler. Il sistema antinquinamento è gestito dalla funzione start&stop e dalla presenza di un filtro antiparticolato.

Unità elettrica: 163 CV in configurazione P2

La parte elettrica è composta da un motore elettrico inserito nella trasmissione tra volano e cambio secondo uno schema meccanico P2. Si tratta di un motore sincrono a magneti permanenti che occupa lo spazio prima riservato al classico convertitore di coppia. La potenza è di 163 CV e 480 Nm di coppia.

La potenza di sistema è pari a 585 CV con 750 Nm di coppia, con la possibilità di erogare 612 CV con funzione boost attivata. La batteria è composta da un elemento da 28,6 kWh lordi per un uso effettivo da 21,2 kWh e un’alimentazione a 400 V. La composizione delle celle è agli ioni di litio, posizionata sotto il bagagliaio in posizione posteriore. La potenza di recupero in passivo con frenata rigenerativa è di 120 kW per una percorrenza media in EV che va dai 93 ai 101 km con un consumo medio che va da 24,1 a 25,9 kWh/100 km, utilizzabile fino a 140 km/h.

Peso, prestazioni e consumi ottimizzati

Il peso complessivo dell’auto consente un rapporto peso-potenza da 4 kg/CV e 3,1 kg/Nm. Le prestazioni dichiarano uno 0-100 km/h in 4,0 secondi e 250 km/h limitati, che possono passare a 270 km/h con pacchetto apposito. I valori di consumo dichiarati per il ciclo di omologazione WLTP sono di 0,8 litri/100 km a batteria piena e con prevalenza del percorso urbano. Tale valore passa a circa 7 litri/100 km per un uso autostradale secondo la velocità massima imposta dal codice a 130 km/h e un interessante valore di 5,0 litri per un uso combinato dell’auto. Un valore di consumo tenuto basso dalla possibilità di gestione decisa dai tecnici AMG che non azzera la capacità della batteria.

Conservare una parte dell’energia, accendendo in anticipo il motore benzina, consente di gestire la potenza in ogni condizione, ma soprattutto di sfruttare una parte minima di energia per funzionare come una vettura full hybrid nelle condizioni di minore capacità.

AMG DYNAMIC SELECT: modalità di guida personalizzabili

La Mercedes-AMG E53 Hybrid 4MATIC+ offre un’ampia gamma di modalità di guida tramite il sistema AMG DYNAMIC SELECT, che comprende sia le impostazioni AMG convenzionali sia modalità specifiche per i modelli ibridi.

Attraverso il volante Performance AMG, alcuni pulsanti aggiuntivi consentono di influenzare direttamente l’esperienza di guida. Queste manopole con piccoli pulsanti a display sono completamente regolabili, potendo decidere quali funzioni attivare.

A seconda dell’equipaggiamento, è possibile scegliere le impostazioni dell’ESP, la rigidità dell’assetto AMG Ride Control, il cambio manuale o la regolazione dell’AMG Real Performance Sound. Anche le viste della telecamera e i programmi di guida di AMG DYNAMICS sono accessibili tramite il volante.

Modalità di guida elettrica e gestione intelligente della batteria

La guida in elettrico garantisce un’autonomia fino a oltre 100 km; in caso di forte accelerazione o bassa tensione della batteria, il motore a combustione si accende automaticamente. La funzione Battery Hold preserva la carica della batteria e l’uso del motore elettrico è ridotto al minimo e ottimizzato; ideale per preservare l’autonomia elettrica in un secondo momento, ad esempio per la guida in città.

Rigenerazione dell’energia: quattro livelli personalizzabili

La rigenerazione dell’energia frenante prevede quattro modalità di recupero regolabili. Queste consentono di decidere quanta energia viene recuperata non appena si rilascia l’acceleratore. Le modalità sono facilmente selezionabili tramite i paddle dietro al volante, in modo da poter passare rapidamente dalla frenata massima alla guida in folle.

Le modalità selezionabili sono:

• D-: forte recupero, decelerazione marcata al rilascio dell’acceleratore, ideale nel traffico cittadino o su percorsi tortuosi; spesso è possibile guidare quasi con un solo pedale
• D: recupero normale, equilibrato tra produzione di energia e comfort, piacevole per l’uso quotidiano
• D+: nessun recupero, l’auto rotola quasi liberamente (“veleggia”), ideale per lunghi viaggi in autostrada
• D AUTO: modalità intelligente che regola automaticamente l’intensità dell’energia frenante in base alla situazione del traffico, al percorso e alla modalità di guida selezionata

ECO Assistant: intelligenza artificiale per l’efficienza

L’ECO Assistant analizza costantemente il percorso pianificato. Questo permette al sistema di adattare in modo ottimale lo stile di guida al percorso, risparmiando carburante e recuperando energia. L’assistente riconosce un veicolo che precede e calcola la velocità ideale in base a distanza, velocità e pendenza per sfruttare al massimo l’efficienza nei consumi e il recupero di energia.

Ricarica rapida AC e DC: una rarità nel segmento

Per sfruttare al massimo la guida e la potenza di una AMG E53, avere la carica iniziale è sempre preferibile. Vettura unica nel suo genere per un ibrido plug-in in questo segmento, la Mercedes-AMG E53 Hybrid 4MATIC+ supporta non solo la ricarica rapida in corrente alternata (AC), ma anche in corrente continua (DC).

Una soluzione che migliora notevolmente la fruibilità della modalità di guida elettrica. La ricarica in corrente continua consente di ricaricare la capiente batteria da 28,6 kWh in breve tempo, rendendo possibile una ricarica rapida anche in viaggio di tipo autostradale o per l’uso in pista se è disponibile una colonnina DC.

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L’ultima arrivata rappresenta lo stato dell’arte della tecnologia del Cavallino per una produzione limitata a 799 esemplari a un costo di 3,5 milioni di euro. Se avete intenzione di andare a Maranello sventolando un assegno con questa cifra, sappiate che sono state tutte vendute a clienti già selezionati accuratamente dallo staff commerciale di Ferrari.

Il Sistema Ibrido Derivato dalle corse

Per questa edizione della sua hypercar, la Ferrari ha deciso di attingere al mondo delle corse con un occhio particolare più alle gare di durata del WEC che alla F1. La F80 è una vettura che adotta uno schema ibrido di tipo parallelo puro P2/P4. Il motore benzina è derivato dal V6 bi-turbo, un propulsore ultima evoluzione rispetto alla SF90 Stradale.

Sull’assale posteriore, inserito tra motore e cambio, si trova un motore elettrico con sistema di recupero energetico. Nella zona anteriore si trovano la batteria e due motori elettrici che azionano in modo differenziato l’assale anteriore. In questo modo la F80 è sia una trazione integrale, sia una vettura che può vantare l’azione dei due motori elettrici singoli, utilizzati sia per la marcia in modalità elettrica che per la gestione del torque vectoring e della massima tenuta di strada.

Il V6 Bi-Turbo da 300 CV/Litro

In particolare, il propulsore benzina F136CF è l’ultima evoluzione del V6 Bi-Turbo con angolo tra le bancate di 120° da 3.0 litri, in grado di erogare 900cv e 850Nm di coppia raggiungendo la ragguardevole potenza specifica di 300 CV/litro. La doppia sovralimentazione è stata ottenuta utilizzando due turbocompressori ibridi con la girante di compressione collegata a un motore elettrico a 48V per fornire spinta quando i gas di scarico non hanno ancora raggiunto l’energia sufficiente.

Questa soluzione consente di azzerare il ritardo di risposta del turbo, potendo sfruttare appieno tutti i vantaggi della sovralimentazione su tutto l’arco dei giri come se fosse un motore aspirato di almeno il doppio, se non il triplo della cilindrata.

La disposizione dei due turbocompressori nella zona alta del motore, all’interno della bancata, ha permesso di accorciare la lunghezza dei condotti di scarico che alimentano la girante della zona calda.

La Tecnologia del Turbo Ibrido Elettrico

Un turbo ibrido elettrico (noto anche come e-turbo o turboelettrico) combina un turbocompressore tradizionale con un motore-generatore elettrico integrato sull’albero del turbo. Questo sistema viene utilizzato per migliorare la risposta, l’efficienza e la gestione energetica del motore termico.

I vantaggi sono nell’eliminazione del turbo lag: il motore elettrico integrato, infatti, accelera la turbina istantaneamente, fornendo pressione di sovralimentazione immediata e ottenendo una risposta più pronta dell’acceleratore, soprattutto ai bassi regimi. Inoltre, si ottiene un recupero di energia quando non serve compressione, ad esempio in rilascio o in veleggiamento, funzionando da generatore e recuperando parte dell’energia dei gas di scarico immagazzinandola nella batteria.

Si ottiene, in questo modo, una maggiore potenza e coppia su tutto il range di giri, erogando una pressione costante a qualsiasi regime e riducendo di fatto le dimensioni del turbo, ottenendo la spinta di un turbo grande con la reattività di uno piccolo. Le prestazioni sono sempre elevate, ma le curve di coppia sono più piatte nell’erogazione.

Emissioni e Efficienza

In un’era in cui anche le hypercar devono sottostare a norme sempre più severe, migliora il controllo termico con emissioni ridotte, gestendo meglio le temperature di scarico e combustione. L’ottimizzazione del flusso d’aria, infatti, riduce la formazione di NOₓ e particolato, migliorando le emissioni complessive.

Tale scelta tecnica si abbina in modo naturale al sistema full hybrid della F80, migliorando anche l’autonomia in modalità elettrica dell’auto. L’ottimizzazione intelligente del motore, infatti, permette di regolare dinamicamente la pressione di sovralimentazione, sfruttando al meglio il recupero energetico e migliorando anche l’affidabilità.

Il Motore Elettrico a Flusso Assiale

Tra il motore benzina e la trasmissione è collocato, secondo uno schema parallelo P2, l’unità elettrica che eroga soli 81 CV e 45 Nm in assistenza di coppia e potenza, mentre riesce a generare 95 CV di potenza rigenerativa nelle fasi passive.

Si tratta di un propulsore elettrico a flusso assiale, il cui flusso magnetico si sviluppa parallelamente all’asse di rotazione, a differenza dei motori a flusso radiale dove il flusso è perpendicolare all’asse. Questa architettura conferisce al motore una serie di vantaggi notevoli:

Alta densità di potenza: fornisce più potenza a parità di massa o volume rispetto a un motore a flusso radiale. Ciò deriva dalla maggiore area attiva del disco e da una coppia per unità di massa molto elevata.

Elevata coppia a bassa velocità: la sua geometria composta da dischi di grande diametro genera una coppia elevata anche a bassi regimi, riducendo o eliminando la necessità di un cambio di velocità.

Design compatto e piatto: essendo molto sottile, dalla forma a disco, è ideale quando lo spazio è limitato come nel caso della F80.

Maggiore efficienza energetica: riduce le perdite grazie al flusso magnetico più diretto e alla ridotta lunghezza del percorso di corrente, raggiungendo un’efficienza del 98%.

Raffreddamento efficiente: grazie alla forma piatta, consente un raffreddamento più uniforme su entrambe le facce del motore, migliorando la gestione termica e mantenendo prestazioni elevate anche in funzionamento continuo o in ambienti difficili come la pista.

Integrazione semplificata: può essere montato direttamente sull’albero, riducendo gli ingranaggi, le perdite meccaniche e la complessità complessiva. Fa un minor uso di materiali costosi come il rame e l’acciaio grazie alla struttura più compatta e all’uso di dischi sottili.

Trasmissione e Trazione Integrale

La trasmissione è un cambio a doppia frizione DCT a otto rapporti con gestione elettronica delle cambiate e delle modalità di funzionamento. I motori elettrici posti sull’assale anteriore hanno una potenza di 142 CV e 121 Nm di coppia, con la possibilità di aggiungere potenza al sistema, gestire la trazione integrale e, con la gestione separata della potenza, fungere anche da torque vectoring.

Nel complesso, le tre unità elettriche forniscono al motore benzina, in parallelo, circa 300 CV. Una potenza aggiuntiva che dipende dal livello di batteria, ma la F80 ha una modalità di guida estrema in cui il motore benzina e i motori elettrici, nel fornire la massima prestazione, si assicurano di avere sempre potenza dalla batteria per evitare di perdere i 300 CV aggiuntivi.

Batteria e Prestazioni

La batteria ha una capacità limitata di 2,28 kWh, alimentata da una potenza di 242 kW con architettura a 800 Volt. La potenza di sistema raggiunge i 1.200 CV per un’accelerazione da 0 a 100 km/h in 2,15 secondi.

Le Sospensioni Adattive Active

La dinamica di guida si affida a un sistema di sospensioni adattive, molto simile a uno schema già visto in passato sulle Citroën Pallas e al Magic Body di Mercedes. Il sistema si compone di una pompa idraulica e un serbatoio dove viene gestita la quantità di aria e olio per il controllo dell’escursione dell’ammortizzatore. Nel caso della soluzione scelta da Ferrari, anche il telaio su cui sono collegati i doppi bracci dello schema a quadrilatero push-rod ha un’altezza variabile coordinata dall’escursione dell’ammortizzatore.

In dettaglio, all’interno dell’ammortizzatore c’è un pistone che scorre su una madrevite a circolazione di sfere. L’escursione mette in rotazione un gruppo di ingranaggi che, collegato a un secondo elemento con un rapporto di trasmissione definito, provoca la variazione in altezza dell’intero quadrilatero in modo diretto rispetto alla posizione dell’ammortizzatore che ne determina il controllo.

Ovviamente in Ferrari, pur avendo la necessità di assicurare il comfort minimo per una Hypercar da usare in modo quotidiano e una variazione continua della taratura in base alle condizioni dinamiche, soprattutto in pista, il sistema garantisce una risposta rapida e un assetto che consente un controllo anche delle geometrie, come la variazione del camber per ogni singola ruota in funzione della sollecitazione in curva.

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Architetture ibride: tre filosofie a confronto

Le sei protagoniste si dividono in tre principali configurazioni ibride. Le tedesche, Audi, BMW e Mercedes, impiegano tutte uno schema ibrido parallelo di tipo P2, dove il motore elettrico è collocato tra propulsore termico e trasmissione automatica. Questa soluzione permette di mantenere la trazione integrale meccanica tradizionale, con sistemi differenti per ciascuna: quattro permanente con differenziale Torsen per Audi, xDrive elettronico on-demand per BMW e 4MATIC con giunto variabile per Mercedes.

Lexus NX 450h+ e Volvo XC60 T8 Recharge, invece, adottano architetture più complesse che integrano un secondo motore elettrico posteriore indipendente (schema P4), capace di fornire trazione integrale elettrica senza albero di trasmissione. La Lexus impiega l’evoluto sistema Hybrid Synergy Drive di quarta generazione, una combinazione serie-parallelo che ottimizza la sinergia tra motore a ciclo Atkinson e propulsione elettrica. La Volvo, dal canto suo, adotta una configurazione P2+P4 “Twin Engine”, unica nel suo genere, con motore elettrico anteriore integrato nel cambio e secondo motore posteriore indipendente.

Propulsori termici: efficienza prima di tutto

Con la batteria scarica e in autostrada, l’efficienza del motore a combustione torna a essere il parametro dominante. Tra i cinque propulsori analizzati, spicca nettamente quello della Lexus NX 450h+, il 2.5 litri A25A-FXS a ciclo Atkinson della famiglia Dynamic Force. Un quattro cilindri aspirato da 185 CV e 228 Nm, caratterizzato da rapporto di compressione 14:1, fasatura variabile VVT-iE e iniezione diretta D-4S. Con un rendimento termico record del 41%, rappresenta lo stato dell’arte dell’efficienza. La sua erogazione è progressiva e lineare, ma manca della brillantezza dei motori turbo rivali, pur assicurando il migliore consumi a 130km/h

Segue il Mercedes M264 2.0 Turbo EQ Power, un quattro cilindri di ultima generazione con ciclo Miller, turbocompressore a wastegate elettronica e iniezione diretta di quarta generazione. Con 204 CV e 320 Nm, raggiunge un’efficienza termica del 38%. Il sistema CAMTRONIC a fasatura variabile e la gestione termica intelligente garantiscono tempi di warm-up ridotti e perfetta integrazione con il motore elettrico.

Il terzo gradino spetta al 2.0 TFSI dell’Audi Q5, un quattro cilindri turbo a ciclo Miller da 252 CV e 370 Nm. Pur con un rendimento leggermente inferiore (circa 35%), il motore Audi si distingue per fluidità, risposta pronta e tecnologia affidabile. Il sistema di disattivazione dei cilindri COD consente di migliorare i consumi in crociera, mantenendo un’elevata piacevolezza di guida.

Le unità di BMW X3 xDrive30e e Volvo XC60 T8 Recharge condividono l’impostazione turbo, ma con differenze sostanziali: la BMW privilegia la compattezza e l’equilibrio dinamico a scapito dell’autonomia elettrica, mentre la Volvo abbina al 2.0 turbo aggiunge un compressore volumetrico, garantendo coppia piena a tutti i regimi.

Propulsione elettrica: potenza e gestione dell’energia

Sul fronte elettrico emergono differenze marcate. Il sistema Twin Engine della Volvo XC60 T8 Recharge è il più complesso e potente: un motore/generatore anteriore da 65 CV funge da starter-generator, mentre al posteriore lavora un potente motore sincrono a magneti permanenti da 145 CV e 309 Nm, con torque vectoring elettronico. Il risultato è una potenza combinata di 455 CV e 709 Nm, record assoluto della categoria. In modalità EV la trazione è affidata al solo assale posteriore, con velocità massima di 140 km/h e rendimento elettrico del 93%. L’auto può variare la distribuzione della coppia in curva, migliorando trazione e agilità, ma paga complessità e peso elevati.

La Mercedes GLC 300e, invece, punta su un approccio più razionale: un unico motore sincrono a magneti permanenti ad alta densità integrato nel cambio 9G-TRONIC, capace di 150 CV e 440 Nm. È il propulsore elettrico più efficiente del gruppo, con rendimento del 95% e recupero energetico fino a 0,4 g di decelerazione. Il sistema prevede tre livelli di rigenerazione selezionabili e una gestione predittiva dell’energia basata sui dati del navigatore. Un elemento distintivo è il pedale acceleratore aptico, che fornisce un feedback tattile al guidatore per ottimizzare l’efficienza.

Il sistema elettrico della Lexus NX 450h+ si distingue per l’affidabilità: un motore anteriore a valle del cambio e un’unità posteriore indipendente per la trazione AWD. L’erogazione è fluida e la risposta e inficiata dal classico effetto scooter. Inoltre, l’efficienza complessiva è penalizzata dal raffreddamento ad aria e dall’assenza di pre-condizionamento termico della batteria.

Batterie: capacità, gestione termica e autonomia reale

Le differenze tra i SUV si amplificano osservando le specifiche dei pacchi batteria. La Mercedes GLC 300e vanta la batteria più grande e tecnologicamente avanzata: 31,2 kWh lordi (25,4 netti), con celle NCM 811 ad alta densità (142 Wh/kg) e tensione di 400 V. Il sistema di raffreddamento a liquido attivo e la gestione termica predittiva garantiscono prestazioni costanti e durata elevata. L’autonomia reale si attesta intorno ai 75 km, con punte di 88 km nel ciclo WLTP.

Segue la Lexus NX 450h+ con batteria da 18,1 kWh lordi (14,5 netti), celle NCM Panasonic e raffreddamento ad aria forzata. Pur meno evoluta sotto il profilo tecnico, offre un vantaggio fondamentale: garanzia di 10 anni o 240.000 km e degrado stimato al 3% annuo. L’autonomia reale è di circa 64 km, più che sufficiente per l’uso quotidiano.

La Volvo XC60 T8 adotta una batteria da 18,8 kWh netti, posizionata centralmente sotto il pianale e raffreddata a liquido. L’autonomia dichiarata è di 70 km reali, ma la gestione energetica non raggiunge la raffinatezza della Mercedes.

La BMW X3 xDrive30e chiude il gruppo con la batteria più piccola: 12 kWh lordi (10 netti), raffreddamento passivo e autonomia reale di soli 38 km. Il vantaggio è il peso contenuto (110 kg) e il costo ridotto, ma la capacità limitata ne penalizza l’efficienza e la fruibilità come vera plug-in. Di fatti la BMW è l’unica del lotto considerabile come una mild hybrid plug in per le limitate prestazioni in EV ed in Hybrid Auto.

Ricarica e gestione energetica intelligente

Mercedes si conferma leader anche nella gestione della ricarica. La GLC 300e è dotata di caricatore trifase da 11 kW, capace di ricaricare completamente la batteria in meno di 3 ore. Il sistema “Mercedes me Charge” offre accesso a oltre 400.000 colonnine in Europa con funzioni di Plug & Charge, gestione predittiva del percorso e pre-condizionamento termico. È possibile ottimizzare i tempi di ricarica in base alle tariffe e persino integrare l’impianto fotovoltaico domestico.

La Volvo XC60 T8 si colloca subito dietro con una potenza di ricarica di 6,4 kW monofase, completando la ricarica in circa 3 ore. Offre funzioni di programmazione tramite app e pre-condizionamento abitacolo, ma non dispone di aggiornamenti OTA né di gestione predittiva basata su GPS. La Lexus NX 450h+ e la BMW X3 dispongono di caricatori più lenti (3,7–7,4 kW) e di sistemi di gestione meno sofisticati, pur garantendo tempi adeguati per un utilizzo domestico quotidiano.

Prestazioni dinamiche e comportamento su strada

Sul piano prestazionale, la Volvo XC60 T8 Recharge domina il confronto con 455 CV e 709 Nm, 0–100 km/h in 4,6 secondi e velocità autolimitata a 180 km/h. Nonostante i 2.199 kg, vanta un rapporto peso/potenza di 4,9 kg/CV, valore da sportiva. La presenza del torque vectoring elettrico posteriore assicura agilità e trazione ottimali, ma la massa importante penalizza leggermente la risposta nei cambi di direzione rapidi.

Segue l’Audi Q5 55 TFSI e, che con 367 CV e 500 Nm garantisce uno 0–100 in 5,5 secondi e 230 km/h di velocità massima. L’erogazione del sistema ibrido P2 è equilibrata e prevedibile, con una gestione elettronica raffinata della trazione quattro.

La Mercedes GLC 300e, pur con potenza complessiva di “soli” 313 CV e 550 Nm, offre un comportamento dinamico sicuro, grande fluidità di marcia e un bilanciamento tra comfort ed efficienza difficilmente eguagliabile.

La BMW X3 xDrive30e, con 292 CV e 420 Nm, è la più leggera del lotto (1.990 kg) e mantiene un comportamento stradale tipicamente BMW, preciso e reattivo. Tuttavia, le prestazioni pure (0–100 in 6,3 s) la pongono dietro le rivali più potenti.

La Lexus NX 450h+, con i suoi 295 CV combinati, privilegia la fluidità piuttosto che la sportività. Il cambio e-CVT penalizza la risposta in accelerazione, ma assicura un’ottima progressività e comfort acustico.

Consumi ed efficienza complessiva

Sul fronte dei consumi, la Mercedes GLC 300e emerge come la più equilibrata. In ambito urbano, con batteria carica, registra valori intorno a 1,5 l/100 km, mentre con batteria scarica in autostrada si attesta sui 7,5 l/100 km, per una media ponderata di circa 4,5 l/100 km.

La Lexus NX 450h+ si dimostra sorprendentemente efficiente in autostrada, con consumi di 5,0 l/100 km, merito dell’ottimizzazione termica e del motore Atkinson ad alto rendimento. La Volvo XC60 T8, pur essendo la più potente, mantiene consumi accettabili (circa 5,8 l/100 km medi), giustificati dal livello prestazionale e dal peso superiore ai 2.200 kg. La BMW X3 è penalizzata dall’autonomia ridotta, che costringe il motore termico a lavorare più spesso, portando i consumi medi sopra i 6,0 l/100 km medio.

Rapporto prezzo/tecnologia e valore complessivo

Il confronto economico ribalta alcune gerarchie. La Lexus NX 450h+ emerge come la proposta più razionale grazie a un listino completo e privo di costosi optional. A ciò si aggiunge la garanzia decennale e un valore residuo superiore alla media, che riducono il costo di possesso nel lungo periodo.

La BMW X3 xDrive30e, pur tecnologicamente più semplice, resta appetibile per prezzo d’ingresso e piacere di guida, anche se la sua architettura la avvicina più a un mild-hybrid evoluto che a un PHEV di ultima generazione.

La Mercedes GLC 300e, con un prezzo superiore di circa 6.000 euro rispetto a Audi e BMW, giustifica il sovrapprezzo con una dotazione tecnica d’eccellenza, ma richiede una percorrenza annua elevata per ammortizzare la spesa.

La Volvo XC60 T8 offre il miglior rapporto €/CV del confronto: circa 147 €/CV, valore paragonabile a vetture sportive, con prestazioni da gran turismo e costi inferiori rispetto alle tedesche equivalenti.

Verdetto finale

Dall’analisi complessiva, la Mercedes-Benz GLC 300e 4MATIC si impone come la migliore sintesi tecnica del 2025 nel segmento PHEV premium medio-grande. Batteria da 31,2 kWh, motore elettrico ad altissima efficienza, funzioni predittive e consumi contenuti la rendono il riferimento assoluto, nonostante peso e prezzo elevati.

Al secondo posto la Volvo XC60 T8 Recharge, apprezzata per la potenza di 455 CV, la trazione integrale elettrica evoluta e il piacere di guida unico. Il sistema Twin Engine, pur complesso, rappresenta una soluzione affascinante e prestazionale.

Chiude il podio la Lexus NX 450h+, campionessa di efficienza e affidabilità. Il motore Atkinson, la garanzia decennale e i costi di gestione contenuti ne fanno la scelta più razionale per chi punta alla durata e al valore nel tempo.

Audi Q5 e BMW X3 restano valide alternative, ma leggermente superate per efficienza o contenuto tecnologico. In un mercato dove l’evoluzione dell’ibrido plug-in corre veloce, questi sei SUV testimoniano quanto la convergenza tra efficienza energetica, connettività e comfort abbia ormai raggiunto livelli altissimi segnando il confine sempre più sottile tra l’ibrido del presente e l’elettrico del futuro.

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Uno dei principali vantaggi dei propulsori elettrici è la loro versatilità: possono essere adattati a un’ampia gamma di veicoli, dalle citycar ai SUV. Inoltre, la reattività immediata tipica dell’alimentazione elettrica garantisce un’esperienza di guida emozionante e un controllo superiore del veicolo.

Il debutto del sistema “3 in 1”

La LEAF di terza generazione introduce un sistema di propulsione completamente nuovo, chiamato “3 in 1”. Questo innovativo gruppo motopropulsore integra in un unico modulo tre componenti fondamentali: il motore elettrico, l’inverter, e il riduttore.

La combinazione compatta di questi elementi consente di ottenere maggiori prestazioni, silenziosità e fluidità di funzionamento. Allo stesso tempo, migliora l’efficienza energetica, riducendo i costi di produzione e di gestione per il proprietario del veicolo.

Rigidità e comfort migliorati

Integrare tre elementi chiave in un solo componente garantisce una struttura più rigida, riducendo rumorosità e vibrazioni. Grazie al nuovo motore elettrico e all’inverter di ultima generazione, il sistema offre un’accelerazione più potente e progressiva, accompagnata da un consumo energetico inferiore.

La maggiore rigidità del modulo ha consentito agli ingegneri di riprogettare il sistema di ancoraggio al telaio, adottando una staffa di montaggio più compatta ma capace di sopportare meglio le sollecitazioni.

Tecnologia anti-vibrazioni e silenziosità

Per ridurre ulteriormente le vibrazioni, Nissan ha adottato un rotore skew a sei stadi con cave leggermente sfalsate, che elimina le oscillazioni generate dalle forze magnetiche. Inoltre, la struttura press-fit della cassa interna contribuisce a diminuire le vibrazioni residue, migliorando il comfort acustico e la qualità di marcia complessiva.

Efficienza e potenza in un formato compatto

L’aumento delle prestazioni è stato ottenuto concentrandosi sull’ottimizzazione del flusso di corrente elettrica e sulla riduzione delle perdite. Per farlo, gli ingegneri hanno introdotto una bobina a filo piatto, che consente di far passare una maggiore quantità di corrente in uno spazio più compatto all’interno del motore.

L’inverter, invece, adotta un modulo di potenza con raffreddamento a doppia faccia, una soluzione che migliora l’efficienza soprattutto ad alte velocità. Il risultato è una propulsione reattiva, fluida e raffinata, progettata per massimizzare sia le prestazioni sia la durata del sistema.

Conclusione: la nuova era della mobilità elettrica Nissan

Con il sistema “3 in 1”, Nissan segna un passo avanti decisivo nella tecnologia dei veicoli elettrici.
L’unione di potenza, efficienza e comfort rende questo propulsore un riferimento nel panorama EV, confermando la filosofia del marchio: rendere la mobilità elettrica più emozionante e accessibile per tutti.

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Nelle auto la ruggine non riguarda solo la carrozzeria, nei motori la corrosione assume forme ancora più insidiose e complesse, capaci di minare la resistenza dei materiali e compromettere l’affidabilità del veicolo. La più temuta è la corrosione per pitting, una forma localizzata che scava micro-cavità profonde nel metallo, invisibili a occhio nudo nelle fasi iniziali ma capaci di provocare cedimenti improvvisi.

Proprio per la sua pericolosità, il settore automotive ha sviluppato normative specifiche per la corrosione per pitting e prove di laboratorio standardizzate che consentono di valutare la resistenza dei materiali e dei trattamenti protettivi in condizioni accelerate.

Corrosione per pitting: meccanismo e caratteristiche

Il pitting si sviluppa quando la superficie metallica, pur protetta da un sottile film passivante, subisce una rottura localizzata. È in quel punto che il metallo diventa vulnerabile: spesso basta la presenza di cloruri o un difetto microscopico per innescare una reazione ossidativa molto rapida, capace di scavare progressivamente una cavità profonda.

Ciò che rende questa forma di corrosione particolarmente pericolosa nei motori è la sua localizzazione estrema, perché agisce in zone ristrette e difficilmente individuabili con semplici controlli visivi. Una volta avviato, il processo si caratterizza per una propagazione accelerata, tende ad autoalimentarsi e avanza senza dare segnali immediati.

A complicare le cose c’è la sua difficile prevedibilità: la velocità con cui il pitting cresce dipende da una combinazione di fattori ambientali, come umidità e cloruri, e da variabili metallurgiche legate alla composizione delle leghe.

In ambito automobilistico, il rischio è amplificato dall’azione simultanea di stress meccanici e cicli termici che sottopongono i materiali del motore a condizioni particolarmente gravose.

Zone critiche del motore soggette a pitting

Non tutte le parti del motore hanno la stessa vulnerabilità. Le aree più esposte sono quelle in contatto con fluidi o soggette a elevate temperature:

• camicie dei cilindri e pistoni, dove la presenza di residui e condensa può generare micro-perforazioni;
• circuiti di raffreddamento, incluse pompe e radiatori, che accumulano cloruri e impurità nell’acqua;
• testate e collettori di scarico, sottoposti a sbalzi termici estremi;
• sistemi di iniezione e turbine, in cui la precisione dei componenti rende qualsiasi cavitazione o corrosione un rischio immediato.

La conseguenza diretta sono perdite di compressione, cali di efficienza, surriscaldamenti e nei casi peggiori la rottura catastrofica del propulsore.

Sicurezza e prestazioni a rischio

Il legame tra corrosione e sicurezza stradale è diretto, questo perché un motore compromesso dal pitting non solo perde efficienza, ma espone al rischio di guasti improvvisi. Una crepa in un collettore, un foro in un tubo del circuito di raffreddamento o la corrosione di un componente dell’iniezione possono causare cali di potenza, surriscaldamenti o, nei casi peggiori, la rottura improvvisa del propulsore.

Per il conducente questo significa minore affidabilità e maggiori costi di manutenzione, mentre per l’industria automobilistica è una sfida costante che riguarda sia la qualità percepita sia la sicurezza dei veicoli.

Normative e standard di prova per la corrosione

Per affrontare il problema in modo scientifico, il settore automotive utilizza una serie di norme internazionali che regolano i metodi di test della resistenza alla corrosione.

Le più diffuse includono:

• ISO 9227 – Prova in nebbia salina neutra (NSS): standard di riferimento per valutare la resistenza alla corrosione in ambienti salini;
• ASTM G48 – Test per valutare il pitting in acciai inossidabili esposti a soluzioni contenenti cloruri;
• ASTM G46 – Linee guida per l’esame dei campioni dopo corrosione localizzata, con procedure di microscopia e misurazione della profondità dei crateri;
• SAE J2334 – Metodo accelerato per testare la resistenza alla corrosione in condizioni automobilistiche reali (cicli di sale, umidità e asciugatura);
• ISO 16701 – Cicli accelerati di corrosione per esposizione in ambienti con cloruri e condensa, più vicino alle condizioni tipiche di motori e sistemi di raffreddamento.

Grazie a questi standard, i costruttori e i laboratori possono confrontare le prestazioni di diverse leghe e rivestimenti in condizioni uniformi e ripetibili.

Strategie di prevenzione nei motori auto

La prevenzione del pitting si basa su un insieme di approcci complementari. Dal punto di vista metallurgico, l’impiego di leghe resistenti come acciai inox con alto contenuto di cromo, molibdeno e azoto rappresenta la prima barriera. A questo si aggiungono i rivestimenti protettivi, che spaziano dai coating ceramici ai trattamenti galvanici, in grado di creare barriere chimicamente stabili.

La progettazione dei componenti gioca un ruolo altrettanto importante: evitare zone di ristagno nei circuiti di raffreddamento e nei collettori significa ridurre gli inneschi della corrosione.

Fondamentale è anche il controllo dei fluidi, con l’uso di refrigeranti additivati e la sostituzione periodica dei liquidi per limitare le concentrazioni saline. Infine, la manutenzione preventiva svolge una funzione chiave: controlli periodici con tecniche non distruttive come endoscopia, ultrasuoni o liquidi penetranti permettono di rilevare cavitazioni e micro-crateri prima che compromettano definitivamente il motore.

Sicurezza e sostenibilità

Il pitting non è soltanto un problema tecnico: rappresenta una minaccia alla sicurezza su strada e un ostacolo alla sostenibilità. Un motore che resiste meglio alla corrosione dura di più, richiede meno sostituzioni di componenti e riduce l’impatto ambientale legato a manutenzioni invasive e ricambi prematuri. Per i costruttori significa veicoli più affidabili e competitivi; per gli automobilisti, maggiore fiducia e costi inferiori nel lungo periodo.

La corrosione per pitting resta un avversario ostinato, ma grazie all’evoluzione delle normative, ai test di laboratorio e all’uso di materiali sempre più avanzati, oggi è possibile affrontarla con strumenti efficaci. Conoscerla e prevenirla significa proteggere non solo il cuore dell’automobile, ma anche la sicurezza e la qualità della guida.

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Nuovo motore elettrico incrementato e Prestazioni migliorate

Il cuore del sistema ibrido, denominato E-Hybrid, è rappresentato da un nuovo motore elettrico. Questo è composto da una nuova bobina con un numero di spire ottimizzato e da un nuovo magnete, che consente di avere una corrente di fase aumentata. Inoltre, è dotato di un nuovo inverter con un numero maggiore di impulsi, generando una potenza di 176 CV e un incremento di 50 Nm, portando il valore di coppia fino a 450 Nm.

Efficienza energetica e ricarica incrementate

In aggiunta, il nuovo motore elettrico può convertire il 30% in più di potenza frenante in energia elettrica, funzionando come generatore di energia e immagazzinandola nella batteria, che ha una capacità di recupero fino a 88 kW e una velocità di rallentamento minimo di 2 km/h, rispetto ai 14 km/h della generazione precedente. L’unità è stata compattata per essere integrata nel cambio automatico a otto velocità, anch’esso completamente rinnovato.

Comfort e modulabilità della Frenata ottimizzata

Un nuovo servofreno migliora la modulabilità e il comfort durante le fasi di rallentamento, sia quando il pedale aziona la frenata rigenerativa, sia quando passa a quella idraulica. La Cayenne utilizza una nuova tecnologia per rendere particolarmente fluida la transizione tra il freno di recupero e il freno idraulico, trasmettendo sempre una sensazione di frenata omogenea con un dosaggio ottimale della potenza frenante, sia nelle situazioni di guida quotidiane che in quelle dinamiche.

Capacità della batteria incrementata e tempi di ricarica ridotti

La batteria ad alto voltaggio ha una capacità maggiore, passando da 9 kWh a 25,9 kWh in totale, consentendo viaggi in modalità elettrica più lunghi. Con il nuovo caricabatterie di bordo da 11 kW, il tempo di ricarica con una Wallbox o una stazione di ricarica adatta è di soli 40 minuti.

Modalità di Guida e Strategia Energetica ottimizzate

Le modalità di guida sono progettate per utilizzare l’energia disponibile in modo intelligente ed efficiente. Nel programma Sport, il livello di carica minimo della batteria di trazione scende dal 30 al 20 percento, mentre nel programma Sport Plus scende dall’80 al 30 percento. Ciò significa che il motore a combustione interna deve ricaricare la batteria meno frequentemente rispetto al passato, migliorando l’efficienza del veicolo.

Nuove Strategie di Ricarica più funzionali

Un’altra novità sono le strategie di ricarica nel programma di guida E-Charge: quando si guida in aree abitate a velocità inferiori a 55 km/h, il sistema passa automaticamente alla modalità ibrida. Il motore a combustione e il motore elettrico lavorano insieme per mantenere un livello di carica costante. Fuori città e a velocità più elevate, il motore a combustione interna subentra, caricando la batteria fino a un livello massimo dell’80 percento. La modalità Hybrid-Auto è stata rivista, considerando dati ambientali e di navigazione, influenzando la strategia del gruppo propulsore e consentendo di percorrere una maggiore parte del percorso solo con energia elettrica nelle aree urbane.

Consumi e performance

Dei due sistemi presenti a bordo della nuova Cayenne S E-Hybrid, la versione entry-level S E-Hybrid si presenta come il sistema meglio equilibrato, grazie al suo rapporto tra prestazioni ed efficienza. Il consumo di carburante, secondo il ciclo di omologazione combinato (WLTP), varia da 1,7 a 1,4 l/100 km, mentre a batteria scarica il valore sale da 10,9 a 10,0 l/100 km. Il consumo di sola energia elettrica, quando il motore elettrico funziona da solo, varia da 31,7 a 29,2 kWh/100 km.

Motore Benzina e Prestazioni Finali

La parte benzina è composta da un nuovo motore V6 da 3.0 litri turbo, in grado di sviluppare 356 CV, con un incremento di potenza di 49 CV, per una potenza di sistema complessiva di 519 CV. Il SUV Coupé di Porsche accelera da zero a 100 km/h in 4,7 secondi, raggiungendo una velocità massima di 263 km/h. L’autonomia elettrica si attesta fino a 90 km in ambito urbano, con un potenziale di 125 km in condizioni ottimali di utilizzo e temperatura della batteria.

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Varianti e Integrazione Elettrica

L’architettura sviluppata da Stellantis Propulsion Systems presenta due varianti distinte: una a sei cilindri ottimizzata per l’efficienza, capace di erogare 400 CV, e una versione ad alte prestazioni da 500 CV ed è stato progettato anche per una futura integrazione con veicoli elettrici a basse emissioni, utilizzando tecnologia ibrida plug-in.

Design e Prestazioni dei Turbocompressori

Nonostante sia un sei cilindri in linea, il motore è dotato di due turbocompressori. Questa scelta consente una risposta più pronta e una minore inerzia agli input dell’acceleratore. Le giranti di dimensioni ridotte garantiscono una coppia maggiore, particolarmente necessaria per i veicoli americani, che richiedono una capacità di traino elevata senza compromettere il risparmio di carburante, che si attesta attorno al 15% rispetto al V8 equivalente.

Struttura e Materiali Innovativi

La struttura del motore è composta da un blocco in alluminio pressofuso con una coppa dell’olio in lega di alluminio strutturale. Gli elementi essenziali, come i cappelli dei cuscinetti di banco e l’albero motore, sono realizzati in acciaio forgiato, mentre le bielle sono anch’esse in acciaio. Questa scelta di materiali contribuisce a una maggiore robustezza e precisione, migliorando l’efficienza del carburante attraverso la riduzione degli attriti.

Sistema di Iniezione e Raffreddamento

L’iniezione diretta del carburante avviene ad alta pressione, con sistemi differenti a seconda della potenza: una pompa singola per la versione a bassa potenza e una doppia per quella ad alta potenza. Il motore è dotato anche di un intercooler acqua-aria, che riduce la temperatura dell’aria compressa prima che entri nel collettore di aspirazione, ottimizzando le prestazioni.

Tecnologie Avanzate per l’Efficienza

Il motore Hurricane include doppi alberi a camme in testa con fasatura variabile delle valvole, migliorando l’efficienza sia in aspirazione che in scarico. Inoltre, la pompa dell’olio ha cilindrata variabile e il termostato a valvola di dimensioni ridotte contribuiscono a un sistema di raffreddamento più efficace, riducendo le perdite meccaniche.

Design Innovativo dei Cilindri

I pistoni sono realizzati in alluminio forgiato e raffreddati a getto d’olio, con un rivestimento in DLC per minimizzare l’attrito. Il motore a bassa potenza utilizza pistoni in alluminio pressofuso con inserto in ghisa, garantendo un rapporto di compressione di 10,4:1. L’EGR raffreddato aiuta a gestire le temperature e ridurre le perdite di pompaggio.

Rivestimento PTWA e Ottimizzazione Termica

Il motore è dotato di un rivestimento PTWA, ultrasottile e altamente resistente all’usura, applicato al blocco motore mediante tecnologie derivate dall’industria aerospaziale. Questo processo permette un migliore trasferimento di calore e raffreddamento, consentendo agli ingegneri di ottimizzare la miscela aria-carburante e la fasatura dell’accensione su un’ampia gamma operativa.

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La IONIQ 5 N integra tecnologie derivate dal motorsport e offre funzioni avanzate, come il N Drift Optimizer, che ottimizza la guida sportiva; il N Launch Control, per massimizzare la trazione in partenza; il N Grin Boost, che fornisce un’accelerazione temporanea aggiuntiva; il N Active Sound+, per un’esperienza sonora coinvolgente; e l’N e-shift, che simula il cambio marcia per un feeling di guida più dinamico. Queste innovazioni fondono le alte prestazioni con l’ecosostenibilità, stabilendo nuovi standard di equilibrio tra piacere di guida e tecnologia verde.

Potenza elevata e trazione integrale

La sportiva coreana è equipaggiata con due motori sincroni a magneti permanenti: uno sull’asse anteriore da 238 CV e uno su quello posteriore da 412 CV, per una potenza complessiva di 650 CV e una coppia massima di 750 Nm. La trazione integrale è gestita da un sofisticato sistema elettronico, che bilancia la potenza tra i due assi e tra le singole ruote, adattandosi alle modalità di guida e alle condizioni del manto stradale. Grazie a questa configurazione, la IONIQ 5 N si trasforma in una macchina da drift accessibile anche ai meno esperti.

Le prestazioni sono straordinarie: accelera da 0 a 100 km/h in soli 3,4 secondi, con una velocità massima di 260 km/h, un risultato raro per le auto elettriche del suo segmento, nonostante un peso complessivo di 2.225 kg. La IONIQ 5 N ha dimostrato il suo valore in pista, facendo segnare un tempo di 1:56.00 sul circuito di Hockenheim GP, superando modelli prestigiosi come Audi RS6 Avant GT e Mercedes-AMG E 63 S 4Matic+. Al Nürburgring, ha fermato il cronometro a 7’45”59, battendo auto blasonate come la Mercedes SLS AMG Coupé Electric e compatte sportive di alto livello, tra cui la Cupra Formentor VZ5 e la BMW M2.

Buona percorrenza e carica veloce

La batteria agli ioni di litio, con capacità lorda di 84 kWh (80 kWh utilizzabili), è composta da 384 celle disposte in serie e parallelo, con un valore nominale di 697 V e una garanzia di 8 anni o 160.000 km. L’autonomia, calcolata secondo il ciclo WLTP, raggiunge i 488 km, ma varia notevolmente in base a fattori come percorso, stile di guida e temperatura. In condizioni reali, l’autonomia si aggira mediamente sui 390 km, con consumi che oscillano tra 14 kWh/100 km in città con clima mite e 28,6 kWh/100 km in autostrada a temperature rigide.

Dal punto di vista dei costi, la IONIQ 5 N si dimostra efficiente: il consumo energetico, parametrato su una vettura endotermica di pari potenza, corrisponde a 2,5-5,0 litri/100 km, in base al tipo di ricarica (corrente alternata o continua). Per la ricarica, la vettura supporta la corrente alternata con una potenza massima di 11 kW e la corrente continua fino a 263 kW. Quest’ultima permette di passare dal 10% all’80% di carica in soli 17 minuti, garantendo un’autonomia di 310 km con una pausa di ricarica brevissima.

Prezzo contenuto per le emozioni che regala

La funzione V2L (Vehicle-to-Load) rende la IONIQ 5 N un vero e proprio generatore di energia: grazie a un adattatore, può alimentare elettrodomestici e dispositivi fino a 3,6 kWh, offrendo persino la possibilità di fornire energia a un’abitazione. Tutto questo a un prezzo competitivo di 74.800 euro, equivalenti a 115 euro per cavallo vapore, rendendo la IONIQ 5 N una scelta straordinaria per chi cerca alte prestazioni senza rinunciare alla sostenibilità.

In collaborazione con Hyundai Sinergy Castellammare di Stabia (NA)

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Il propulsore oggetto dell’analisi è il Toyota siglato A25A-FXS, 2.5 litri quattro cilindri abbinato alla tecnologia full hybrid che genera la potenza di sistema di 218cv, se 2wd e 224cv se abbinato alla trazione iAWD, distinguendosi per la sua efficienza energetica con un notevole miglioramento della reattività. Per quanto riguarda il basso consumo di carburante ottenendo un’efficienza termica massima del 41%. Questo risultato è il risultato è dovuto allo sfruttamento ottimale della combustione del carburante mantenendo una buona performance generale, utilizzando al meglio lo schema di funzionamento secondo il ciclo Atkinson/Miller.

Riprogettata la camera di combustione in ogni dettaglio

Il rapporto di compressione salito a 14:1, un valore che in un motore a benzina può causare fenomeni di detonazione che i tecnici giapponesi hanno compensato attraverso una combustione più rapida evitando accensioni premature della miscela aria benzina. L’aumento della rapidità di combustione avviene attraverso il cambio del rapporto alesaggio/corsa.

L’adozione della corsa lunga consente di avere un diametro del pistone più contenuto, ed una miscela aria carburante più condensata verso la zona della candela. L’andamento della miscela viene gestito dall’angolo maggiore tra le valvole di aspirazione e scarico con un alzata maggiore maggiore della valvola di aspirazione. Infine, viene utilizzata una iniezione a doppia fase ad alta pressione con il nuovo sistema D-4S contribuendo alla reattività e all’efficienza del motore.

Motore a corsa lunga

Riducendo l’alesaggio si crea un volume minore con la miscela aria-carburante che si comprime in modo più rapido ed efficiente favorendo una combustione più veloce migliorando sia la risposta del motore che l’efficienza. I valori di alesaggio passano a 87,7 mm, e 103,48mm di corda hanno un tra di loro ridotto a 1,18. Un motore a corsa lunga offre una minore superficie di contatto con le pareti del cilindro, riducendo così la perdita di calore.

L’apertura maggiorata della valvola di aspirazione ha necessitato una nuova progettazione e realizzazione delle sedi delle valvole che permette di ottimizzare il flusso nel cilindro. Il cambiamento dell’angolo tra le valvole di aspirazione e scarico è voluto per migliorare la dinamica del percorso dell’aria verso la candela. Per ottenere un passaggio del flusso senza interferenze il piattello lato interno delle valvole rivestite al laser per avere una geometria senza spigoli e meglio raccordato.

Nuove sedi valvole e rivestimento al laser

L’uso del classico metallo sinterizzato come rivestimento avrebbe richiesto più spazio ed un raccordo poco funzionale. Per realizzare la forma più funzionale, la polvere metallica viene spruzzata sul lato superiore della valvola e poi fusa con un laser. Con questa innovazione, la luce di aspirazione ha una forma che ottimizza l’ingresso del gas senza ottenendo un flusso ottimale dei gas ed una camera di combustione compatta. Per sfruttare al massimo la nuova conformazione della camera di combustione viene utilizzata una nuova iniezione diretta di carburante D-4S. La doppia iniezione aiuta ad evitare la detonazione riducendo per perdite durante la fase di compressione.

Iniezione diretta per sfruttare il rapporto di compressione più alto

L’iniezione diretta di tipo doppio stadio, cioè in due tempi, permette un controllo più preciso della temperatura nella camera di combustione, soprattutto con gli elementi della miscela lontani dalla candela di accensione, che vengono bruciati con una seconda iniezione di carburante limitando il fenomeno dei gas incombusti e del particolato.

La geometria della camera di combustione e la disposizione dell’iniettore sono progettate, infatti, per ottimizzare il flusso dell’aria riducendo la possibilità che le goccioline di carburante si depositino sulle pareti o sul pistone. Il collettore di scarico è integrato parte nella testa con una struttura 4-2-1 aumentando l’efficienza di evacuazione all’interno del cilindro. Il condotto della valvola EGR viene raffreddato a liquido prima di essere introdotto nel cilindro con una riduzione delle perdite di pompaggio del 25%. Infine il perno di biella ha un disallineamento dell’asse del pistone rispetto alla rotazione dell’albero motore migliorando la reattività.

Nuovo motore elettrico e gestione della trasmissione

La parte elettrica viene rinnovata attraverso elementi già presenti nel nuovo sistema ibrido di quinta generazione. Viene cambiato il motore elettrico, con un elemento più leggero con il rotore più efficiente. La migliore risposta, unita ad un aggiornamento della trasmissione, con un nuovo inverter per portare la potenza elettrica dalla batteria al propulsore migliorando la risposta del sistema nel suo complesso riducendo il classico effetto scooter molto meno percepito nei sistemi Toyota di ultima generazione. La potenza alle ruote arriva in modo più rapido e quando il motore benzina viene collegato anch’esso alle ruote per il funzionamento in parallelo, avviene con un sistema diverso dal passato annullando le vibrazioni durante il passaggio.

Il tutto per una potenza per il motore benzina di 177cv a 6000 giri/min, e 221Nm di coppia da 3600 a 5200 giri/min. La parte elettrica eroga 120cv a 4200 giri/min per una coppia di 202Nm ed una potenza di sistema pari a 218cv nella versione a trazione anteriore e 222cv per quella integrale che aggiunge un secondo motore elettrico sull’asse posteriore. Il sistema ibrido che porta la sigla A25A-FXS viene montato su tutte le auto del gruppo Toyota/Lexus della fascia medio ed alta del mercato facendo registrare anche con modelli come i SUV alti, con un’efficienza aerodinamica bassa consumi nell’ordine di 25km/litro.

In collaborazione con Toyota T-Motor San Lazzaro si Savena (BO), Modena, Imola

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Da sempre, infatti, il sol levante ha prodotto tanti motori a tre cilindri, per lo più a causa di bizzarre limitazioni fiscali che agli europei appaiono al limite del grottesco. Come dimenticare la limitazione alla potenza a 286cv che ha azzoppato progetti poderosi come le Honda NS-X, l’unica supercar nipponica ad avere il potenziale per rivaleggiare con le blasonate della motor valley. Oppure, le tasse legate alle dimensioni che ha portato alla proliferazione delle K-Car, micro-auto con motori tre cilindri da 660cm3 con tanto di turbo e quattro valvole che giravano a giri da frullatore impazzito. Infine, proprio il numero di cilindri è oggetto di tassazione con un notevole vantaggio in termini fiscali. Un elemento fondamentale per il consumatore nipponico costretto a versare in anticipo i primi anni di tassazione all’acquisto dell’auto.

Il Motore G16E-GTS

Del resto il paese del sol levante ha abituato gli appassionati ad una certa caparbietà sulle scelte tecnologiche come il Boxer per la Subaru o il Wankel per la Mazda. Detto questo, comunque non basta come motivazione in sé per giustificare la scelta da parte del team Gazoo Racing di un tre cilindri 1.6litri utilizzato per la Yaris GR e Corolla GR. Altri costruttori, sempre nipponici, usano motori quattro cilindri; quindi, per capire la scelta dei progettisti giapponese non resta che fare un analisi tecnica approfondita del Motore che porta la sigla G16E-GTS

Come ampiamente anticipato si tratta del tre cilindri da 1618 cm³ ottenuti con un alesaggio di 87.5mm per una corsa 89.7mm. con due livelli di potenza 257cv a 6500 giri/min e 305cv per la Corolla GR per un potenza specifica di 185,4 cavalli con una coppia di 370Nm disponibili per un ampio arco di giri da 3.250 a 4.600 giri/min. Numeri che rendono questo piccolo motore il tre cilindri più potente del mondo.

Monoblocco irrobustito e parti mobili ottimizzate

Il primo passo era dotare il propulsore di un monoblocco che potesse resistere alle sollecitazioni di potenza elevata e vibrazioni pur restando leggero. Per ottenere tale scopo è stata scelta una soluzione a tre elementi tenuti assieme da una fascia esterna dallo spessore ridotto creando di fatto un monoblocco open deck leggero e resistente.

L’alleggerimento ha visto coinvolto anche l’albero motore in acciaio forgiato ottenendo una massa in rotazione inferiore conservando una maggiore resistenza con una posizione sfalsata di dieci gradi rispetto all’asse dei cilindri. Ovviamente essendo un motore che per sua natura è sottoposto a vibrazioni sono stati utilizzati alberi di bilanciamento per compensare.

Rapporto di compressione alto a 10,5:1

I pistoni e le bielle sono forgiati hanno la gonna che ha subito un trattamento superficiale a basso attrito ed il cuscinetto principale è stato ottimizzato per ridurre il rischio del funzionamento con carenza di olio evitando problemi di surriscaldamento. Il rapporto di compressione è piuttosto alto per un motore turbo da 10,5:1 a conferma della nota filosofia giapponese che vuole che prima venga progettato un ottimo motore aspirato per poi aggiungere la compressione del turbo. La distribuzione è a catena con il recupero del gioco idraulico. Il gruppo albero a camme di tipo cavo ha il raggio della camma leggermente concavo e il sistema di fasatura variabile VVT-i che va a sostituire il sistema VVL convenzionale.

Il turbocompressore è di tipo single-scroll e per sua natura ideale per funzionale bene a regimi più elevati. La soluzione mono-condotto è stata adottata per la natura 3 cilindri del motore che male si adatta ad un propulsore con meno di quattro cilindri. Nonostante questo il ritardo di risposta è limitato al minimo poco ritardo di risposta.

Parte calda del turbo inserita nel collettore

La soluzione scelta dai tecnici di Gazoo Racing integra la chiocciola del turbo nel collettore di scarico riducendo il peso, sfruttando al meglio l’energia del gas di scarico essendo più vicina alla valvola di scarico e con una migliore gestione anche del bypass della wastegate. Ciò riduce il ritardo del turbo consentendo di gestire meglio il riscaldamento del catalizzatore, fondamentale per rispettare le norme antinquinamento.

L’intercooler è di tipo cross-flow che consente di ridurre le perdite a bassa pressione aumentando la sua capacità di raffreddamento. Le classiche boccole della girante sono state sostituite da cuscinetti a sfera per migliorare l’efficienza contribuendo alla miglioramento della risposta riducendo l’inerzia, così come è stata spostata la posizione della valvola Westgate per agevolarne il funzionamento.

Raffreddamento potenziato

Il sistema di raffreddamento sfrutta una soluzione con due camicie per il passaggio del liquido all’interno della testa. Il radiatore dell’olio è raffreddato ad acqua ed è in alluminio per migliorare lo scambio termico e l’efficienza. L’unità è installata a monte rispetto al filtro dell’olio per evitare il grippaggio dei cuscinetti dovuto a detriti nell’olio. Per una maggiore affidabilità sono stati installati anche nove spruzzatori per gestire il carico di raffreddamento aggiuntivo. Inoltre, è stata aggiunta una pompa dell’acqua di grande capacità azionata a cinghia.

L’iniezione diretta ha un sistema D4-S ad alta pressione 220 bar per ottimizzare la combustione con uno spruzzo più fine tramite una serie di iniettori ad ugello lungo con dieci fori. Il condotto di passaggio della benzina viene lavorato finemente per ridurre l’aderenza del carburante lungo le pareti dello stesso. Il flusso della miscela crea una turbolenza che consente di evitare l’interferenza della valvola di aspirazione con la miscela che rimane concentrata nella zona della candela conservando ottime prestazioni con emissioni ridotte.

Elettronica di gestione derivata dai rally

Toyota sostiene che ogni parte del cablaggio elettrico ed elettronico della gestione del motore posizionato nella zona calda è stato progettato tenendo a mente le temperature delle gare di rally e le esigenze di massime prestazioni in modo prolungato. I condotti di aspirazione sono stati lucidati mediante lavorazione di precisione con centri di lavoro CNC con gli angoli delle valvole aumentati e sedi eccentriche e quelle di scarico di maggiori dimensioni con stelo ad anima di sodio. Il collettore è progettato a flusso fisso per ridurre la contropressione.

Lo spostamento della batteria nella parte posteriore dell’auto ha consentito di ottenere un sistema di induzione dell’aria molto più grande riducendo le perdite di bassa pressione con una capacità massima di 10,8 litri di aria. Il filtro stesso è formato di fogli di carta con struttura in fibre ultra-fini per impedire anche a minuscole particelle e detriti di rovinare la festa. Un ulteriore “filtro hydro-lock” funge da controllo di sicurezza della separazione aria-liquido derivato direttamente dal mondo rally.

Supporti al telaio ottimizzati per limitare le vibrazioni

L’ancoraggio al telaio adotta un supporto di tipo idraulico che aiuta a compensare gli sforzi con partenza da fermo alla massima accelerazione. La nuova molla in gomma più rigida riduce le vibrazioni in modo considerevole diminuendo la tendenza al rollio del motore durante il massimo sforzo.

Inoltre, sono state adottate due barre di torsione in alluminio per fungere da supporti strutturalmente solidi migliorando la rigidità riducendo il peso rispetto ad un supporto classico. Uno degli effetti positivi è lo spostamento all’indietro del motore nel vano motore, contribuendo migliorando la distribuzione del peso, con una migliore posizione del baricentro dell’auto.

Il risultato sono prestazioni di assoluto rilievo per la Toyota Corolla GR 1.6 Turbo da 305cv con un accelerazione sullo 0-100km/h in 5.2s, per una ripresa 80-120km/h in 4.3s.

In collaborazione con Toyota T-Motor – Bologna-Modena-Imola

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La Ferrari 12Cilindri si ispira alle Gran Turismo degli anni ’50 e ’60 con motore anteriore ed abitacolo a due posti. La sua silhouette trasuda sportività e classe attraverso linee semplici ma armoniose con un dispositivo aerodinamico attivo che garantisce stabilità ed un cofano allungato che esalta la vista del vano motore per finire ai classici doppi terminali di scarico dal sound inimitabile.

V12 F140HD, 830cv aspirato

Il motore e l’ultima evoluzione del V12 di Maranello denominato F140HD in grado di erogare 830 cv a 9500 giri/min con una coppia massima di 678 Nm a 7250 giri/min, con il limitatore posto a 9500 giri/min e rapporto di compressione di 13,5:1. La Potenza specifica è di 128 cv/l, ma nonostante i numeri da capogiro l’80% la gran parte della coppia è già disponibile a soli 2500 giri/min, per una risposta istantanea dell’acceleratore con un allungo pressappoco infinito fino alla zona rossa. Le prestazioni dichiarano una velocità massima di 340 km/h, lo scatto sullo 0-100 km/h in 2,9 s mentre il passaggio da 0-200 km/h avviene in 7,9s

Questo propulsore adotta componenti e software modificati alcuni dei quali già adottati sulla serie speciale 812 Competizione. I tecnici di Maranello hanno lavorato per ridurre il peso e l’inerzia dei componenti in movimento adottando bielle in titanio con un peso ridotto del 40% a parità di resistenza meccanica, mentre i pistoni sono in lega di alluminio alleggeriti ed infine, l’albero motore è stato modificato alleggerito del 3% e riequilibrato per migliorare la reattività.

Nuova distribuzione e collettori di aspirazione

Il sistema di distribuzione con bilancieri a dito scorrevoli deriva dai motori Ferrari di Formula 1 riducendo la massa degli elementi che compongono il sistema. Il bilanciere a dito scorrevole è in acciaio con rivestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) consentendo di trasmettere l’azione della camma utilizzando una punteria idraulica come perno per il movimento. L’uso di questa tecnologica di rivestimento riduce il coefficiente di attrito nei punti critici, migliorando significativamente l’efficienza meccanica del motore.

Il layout dei collettori di aspirazione ha visto una riduzione della lunghezza adottando un sistema a geometria variabile in modo continuato per massimizzare il carico dinamico nel cilindro. Per la prima volta, in assoluto, è stata sviluppata un’innovativa strategia software in grado di modificare la coppia massima disponibile in funzione della marcia selezionata consentendo una ripresa sempre fluida e progressiva all’aumentare del rapporto di trasmissione ma senza perdere un briciolo delle prestazioni dell’auto. L’innovativo Aspirated Torque Shaping (ATS) ha permesso ottenere una curva di coppia ottimizzata per la terza e quarta marcia migliorando il controllo e l’erogazione di potenza senza a tutto a vantaggio del piacere di guida e della sicurezza anche dei neofiti. Ciò ha necessitato anche di introdurre rapporti ci trasmissioni adatte allo sfruttamento ottimale del sistema di controllo.

Lubrificazione a portata variabile

La lubrificazione è a carter secco ma è dotato di una nuova calibrazione della pompa dell’olio a cilindrata variabile per consentire all’olio di circolare in tutto il motore recuperando i vapori dalla coppa. Una valvola solenoide, controllata dalla centralina, viene utilizzata per controllare la cilindrata della pompa variando giri e pressione, erogando solo la quantità di olio necessaria con un risparmio notevole quantità di energia. La nuova configurazione del serbatoio dell’olio, e del circuito idraulico della pompa, riduce al minimo le perdite ottimizzando la funzionalità in tutte le condizioni operative.

L’iniezione diretta di benzina (GDI a 350 bar) comprende due pompe e quattro rail con sensori di pressione che forniscono il feedback al sistema di controllo della pressione controllando fino a tre iniezioni per ciclo motore. Il sistema di accensione è costantemente monitorato dalla centralina motore con la possibilità di scintilla singola e multipla. La centralina controlla anche la combustione nella camera garantendo al motore consentendo un funzionamento sempre in condizioni di massima efficienza termodinamica grazie ad un strategia sofisticata che riconosce il numero di ottano del carburante per evitare il battito in testa.

Rispetta le severe norme antinquinamento

Il nuovo scarico consente di rispettare i più recenti requisiti sulle emissioni (EU6E, China6B e BIN50) grazie ad un convertitore catalitico ceramico abbinato a un filtro antiparticolato ottimizzato per offrire un ottimo sound. I condotti con collettore 6 in 1 per ogni bancata di cilindri hanno un innovativo design delle sezioni centrali che comprende tutti gli ordini nobili di combustione. La perfetta calibrazione delle alte e basse frequenze provenienti dai sistemi di aspirazione e scarico influenzano anche la timbrica del motore. La forma dei condotti e la fluidodinamica interna dei deflettori del silenziatore è stata progettata per ridurre al minimo la contropressione, migliorando così l’erogazione di potenza.

La Ferrari 12Cilindri sfoggia il cambio DCT (Dual Clutch Transmission) a 8 rapporti. Le ruote 21″ ha consentito di avere rapporti di trasmissione più corti del 5% nelle marce basse e un aumento del 12% della coppia rispetto ai precedenti V12, il tutto a vantaggio dell’accelerazione e dei tempi di cambiata più rapidi del 30% rispetto alle precedenti V12. L’introduzione dell’ottava marcia migliora il consumo in autostrada migliorando l’efficienza in tutte le marce.

DINAMICA DEL VEICOLO

La Ferrari 12Cilindri vanta lo stato dell’arte nei controlli dinamici elettronici. L’introduzione del brake-by-wire tra cui l’ABS Evo e il sensore 6D garantiscono la massima precisione per il lavoro dei sistemi Virtual Short Wheelbase (PCV) 3.0 e Side Slip Control (SSC) 8.0 con spazi di frenata ridotti e una ripetibilità della frenata più accurata. L’Aspirated Torque Shaping ha una logica di controllo che enfatizza l’erogazione fluida e lineare della potenza grazie al controllo elettronico.

L’SSC 8.0 è una nuova evoluzione che consente ai sistemi di dialogare tra loro utilizzando un linguaggio condiviso che calcola la modalità di funzionamento ottimale per ciascuno di essi. Questo sistema integra i controller e crea una sinergia naturale con il nuovo ABS Evo. La sua ottimizzazione ha migliorato ulteriormente l’accuratezza della velocità di apprendimento, incrementandola del +10% ottimizzando il controllo su superfici a bassissima aderenza. Alla stima dell’aderenza si affianca il contributo della logica di funzionamento che utilizza le informazioni provenienti dalla CPU EPS e l’angolo di deriva stimato dall’SSC 8.0 stiando il livello di aderenza pneumatico-strada anche in fase di sterzata sia un condizioni di utilizzo normale che al limite, rendendo più rapido l’apprendimento da parte del sistema dei livelli di aderenza reali.

Quattro ruote sterzanti

Lo sterzo indipendente a quattro ruote (4WS) gestisce il movimento di ogni ruota in modo indipendente migliorando la gestione dell’imbardata in curva e la reattività nei rapidi cambi di direzione. Lo sterzo posteriore presenta caratteristiche innovative migliorando la precisione del controllo in base alla posizione di ogni singolo attuatore, garantendo tempi di risposta più rapidi ed una migliore reattività in curva. La maneggevolezza è garantita da una distribuzione dei pesi pressoché del 48,4% anteriore e 51,6% posteriore con una reattività migliorata grazie alla riduzione di 20 mm del passo.

Gli pneumatici sono Michelin Pilot Sport S5 o in alternativa Goodyear Eagle F1 Supersport sviluppati nella misura dedicata di 275/35ZR21 all’anteriore e 315/35ZR21 al posteriore. Le prestazioni sono state ottimizzate grazie all’adozione delle ultime tecnologie per le mescole, con nuovi concetti di progettazione del battistrada e caratteristiche della carcassa con una riduzione del 10% della resistenza al rotolamento.

TELAIO

Il telaio in alluminio è caratterizzato dal passo ridotto di 20 mm rispetto a quello della 812 Superfast modificando la geometria di componenti fusi, come i montanti degli ammortizzatori migliorando la rigidità torsionale riducendo al contempo il peso. Il nuovo telaio ha permesso di migliorare la rigidità senza aumentare il peso rispetto con un aumento del 15% della rigidità torsionale assicurando un comportamento dinamico più prevedibile. Infine, grazie a un uso più esteso di fusioni, il numero di componenti estrusi che richiedono l’assemblaggio è stato notevolmente ridotto, rendendo il processo di assemblaggio più efficiente.

Per la prima volta è stata utilizzata una lega secondaria con materiale riciclato al 100% per realizzare le torri ammortizzatori del sotto-telaio del cambio con una riduzione di 146 kg di CO2 per ogni vettura prodotta garantendo le stesse caratteristiche meccaniche della lega non riciclata, sfruttando le differenze di composizione chimica.

MANUTENZIONE 7 ANNI

Gli ineguagliabili standard qualitativi della Ferrari e la crescente attenzione al servizio clienti sono alla base del programma di manutenzione esteso di sette anni offerto con la Ferrari 12Cilindri. Il programma copre tutta la manutenzione ordinaria per i primi sette anni di vita della vettura. La manutenzione programmata è un servizio esclusivo che offre ai clienti la certezza che la loro auto verrà mantenuta al massimo delle prestazioni e della sicurezza nel corso degli anni. Questo servizio è disponibile anche per i proprietari che acquistano Ferrari usate.

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Innanzitutto la premessa. La McLaren è legale, perché rispetta la norma che la Fia usa per il controllo delle ali flessibili. Si potrebbe comunque dire che tale rispetto va in contrasto con la norma regolamentare per la progettazione e l’uso del sistema DRS che impone al profilo alare mobile nessun movimento se non viene azionato meccanicamente.

Detto, questo, lasciando la questione alla politica, il nostro obiettivo è quello di mettere in evidenza un aspetto secondario del comportamento dell’ala McLaren che se confermato potrebbe diventare importantissimo. Dalle immagini, il profilo alare si alza ad una certa velocità lasciando una luce di passaggio dell’aria che non dovrebbe esserci. Nonostante questo, quella fessura non è sufficiente a garantire una velocità massima come quella che aveva Piastri in rettilineo. Il povero Leclerc alle sue spalle aveva l’ala completamente aperta con una superfice di passaggio dell’aria molto maggiore rispetto alla fessura lasciata aperta dalla McLaren davanti.

Questa fessura, invece, per quanto piccola cambia il passaggio dell’aria nella zona inferiore del profilo alare. In Gran Bretagna hanno Adrin Newey, e senza togliere nulla al geniale progettista britannico, in Italia abbiamo il luminare della progettazione di un profilo alare, un certo Ing Enrico Benzing ed il suo libro “WING”. In questo libro si comprende come un profilo alare funziona generando carico con una determinata forma e caratteristica geometrica. Questo concetto vale soprattutto per un profilo alare Bi-Plano dove le due ali consecutive hanno una funzione unica per generare carico.

La fessura che si apre aumenta il passaggio dell’aria cambiando la velocità inferiore del secondo profilo cambiando le condizioni di funzionamento dell’ala piccola. In sostanza, si può anche generare una condizione tale per cui ci può essere uno stallo della seconda ala.

La nostra ipotesi, è che i tecnici McLaren hanno trovato un modo, non per usare il DRS anche quando l’ala è chiusa, ma addirittura per creare un effetto F-DUCT facendo stallare l’ala piccola. Per i più giovani, o chi non mastica tecnica di F1, L’F-DUCT è un sistema introdotto da McLaren nel 2010 per ridurre la resistenza all’avanzamento dell’ala posteriore. Esso permetteva di alterare i flussi che arrivavano su questo elemento, tramite un tubo posto tra abitacolo e muso. Questo sarebbe servito a soffiare aria verso il fondo della vettura. In particolare, attraverso altre deviazioni si consentiva al pilota di azionare manualmente il sistema attivando i condotti che causavano lo stallo dell’ala posteriore, con un conseguente aumento della velocità massima in rettilineo.

Questa condizione di stallo, può essere indotta anche cambiano le condizioni dei flussi aria che investono il secondo profilo provocandone di fatto lo stallo. In questo modo il vantaggio che aveva Piastri in rettilineo ad ala chiusa è quasi pari a quanto ottenuto con ala aperta per DRS attivo. Abbiamo detto quasi, per il fatto che non avendo sollevato il profilo alare questo resta abbassato senza generare carico ma generando comunque una certa resistenza per incidenza dell’ala. Non si tratta di un profilo neutro, ed anche senza generare carico oppone resistenza per il suo angolo rispetto al piano di riferimento.

A questo punto potrebbe anche essere logico che i team protestino come successo per altre soluzioni usate dai team in passato, ma è anche possibile che stiano lavorando per copiare questa soluzione. Prima di attaccare una regola, meglio capire se si può usare a proprio favore e nel caso non si riesce, o non funziona allo stesso modo, si attacca chi la usa con il proprio peso politico. Quindi indipendentemente dalle letture tecniche sul funzionamento del sistema, compresa la nostra non è previsto che la McLaren smetta di usarla.

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Il numero di vetture oggetto del confronto è veramente ampio e rappresentano uno dei segmenti più affollati del mercato con SUV-Crossover di classe media con potenza che varia dai 170cv a 230cv.

Sistemi Ibridi Seriali

Il sistema ibrido seriale è il più semplice. La potenza alle ruote è fornita dal solo motore elettrico mentre il motore a combustione interna aziona un generatore per alimentare la batteria ad alta tensione che non può scendere mai sotto di una soglia minima con un funzionamento dell’auto simile in tutto e per tutto ad una auto elettrica.

I vantaggi di un sistema ibrido in serie, sono nella flessibilità di realizzazione del gruppo motore-generatore e nel tipo di trasmissione semplificata con un mono-rapporto tipico delle auto elettrice. Anche l’unità di controllo per il funzionamento del sistema e semplificata mentre il motore endotermico non essendo collegato alle ruote, funziona liberamente dalla trazione sempre senza sforzo in modo più efficiente.

Di contro, questo schema richiede sempre due unità elettriche, una di potenza ed un generatore. Inoltre il dimensionamento delle componenti, Motore endotermico, generatore, motore elettrico, inverter e batteria, oltre ad un elettronica di gestione ben tarata deve evitare la fastidiosa condizione di calo della potenza alle ruote che si verifica quando la batteria è al minimo e si chiede la massima potenza per un tempo prolungato

Di seguito verrà analizzato come Honda, Mazda e Nissan hanno interpretato questo schema provando ad enfatizzare i pregi e cosa molto più interessante come i progettisti hanno provato a limitare i difetti.

Sistema E:Hev Honda Serie e trasmissione

Honda ZR-V 2.0 e:HEV

Il sistema Honda si compone di un motore benzina 2.0 litri i-Vtec aspirato a ciclo Atkinson, anche se più simile ad un ciclo Miller nel funzionamento, e due motori elettrici. Il motore elettrico principale fornisce la potenza di 184cv e 315Nm di coppia massima ed un generatore è collegato al motore endotermico fornendo energia alla batteria da 1.2kWh alimentata a 270v. La particolarità di questo sistema è che il generatore ha la potenza pari a quella del motore benzina assicurando una carica maggiore e più omogenea della batteria. La trasmissione è a rapporto unico, con una frizione multidisco a secco consente il collegamento diretto del motore benzina alle ruote per fornire trazione.

Funzionamento seriale quasi puro

La modalità che Honda chiama Engine Mode rende il sistema Honda differente diventando un Seriale quasi puro. Quando la vettura supera una certa velocità, Infatti, il motore endotermico viene collegato alle ruote in modo diretto a velocità costante. Se si richiede la massima prestazione, il controllo elettronico commuta il funzionamento collegando il motore elettrico alle ruote per fornire la potenza necessaria in pendenza o per raggiungere la velocità massima.

Nel caso in cui venga chiesta una prestazione maggiore per più tempo, il generatore può inviare la potenza elettrica direttamente al motore elettrico principale attingendo ulteriore energia anche dalla batteria di trazione. In questa fase il motore benzina incrementa i suoi giri. Quando il motore endotermico si trova collegato alle ruote, la CPU consente al motore elettrico principale si fare da supporto al motore benzina per evitare di perdere la capacità di veleggiare anche quando cambia la pendenza o ripresa leggera, migliorando il consumo autostradale.

Mazda MX-30 R-EV Plug In PHEV-85  

Il sistema Mazda è di tipo a carica esterna. Alla sigla PHEV viene aggiunta per facilitare il lettore un numero che indica la percorrenza in EV secondo il ciclo WLTP. Nel dettaglio il sistema Mazda può essere definito come un ibrido seriale puro range exstender. Si tratta di un’auto elettrica con batteria da 17,8kWh dalla percorrenza di 85km che possono essere estesi ad oltre 650km grazie al generatore collegato al motore endotermico. Il motore benzina è un singolo rotore tipo Wankel da 830 cm3 con doppia luce di alimentazione ed iniezione diretta di benzina per una potenza di soli 75cv a 4500giri/min collegato ad un generatore in grado di fornire potenza alla batteria da 355volts. Il motore elettrico, unica fonte di trazione di potenza, eroga 170cv per 270Nm di coppia.

Un’auto elettrica con un generatore per aumentare l’efficienza

La Mazda MX-30, se impostata sulla modalità di guida ibrida automatica accende il motore benzina a regime controllato per fornire carica alla batteria quando si raggiunge un livello minimo prefissato. Ad andatura elevata, per quando piccolo, il motore Wankel è costretto ad alimentare la batteria a regime piuttosto elevato. Inoltre la velocità massima è limitata a 145km/h per evitare di usare batteria troppo rapidamente. Il motore elettrico stesso non può avere troppa potenza rispetto alle rivali con soli 170cv perdendo qualche punto di efficienza per i lunghi viaggi adattandosi invece molto meglio della concorrenza per percorsi cittadini e medio extraurbani dove il motore benzina si accende con una minore frequenza e ad un regime più basso e controllato.

Nissan Qashqai e-Power 1.5litri 190cv

Il sistema Nissan è seriale puro. L’unità endotermica è la più interessante del lotto di auto preso in esame. Si tratta di un piccolo gioiello della meccanica. Il VC-Turbo 1.5 litri tre cilindri è l’unico propulsore al mondo a funzionare realmente come un ciclo Atkinson. Il propulsore Nissan, infatti, usa una biella con un perno azionato elettro-meccanicamente che ne varia il passo. Questo propulsore a seconda della posizione della biella può funzionare con un rapporto di compressione variabile.

Il piccolo turbo Nissan può funzionare con un rapporto di compressione è pari a 14:1 ad un regime controllato per sostenere la batteria in condizioni di medio basso carico della potenza. Quando si chiede prestazione o un elevata velocità, la biella cambia posizione assumendo un rapporto di compressione di 8:1 come un tradizionale turbo a tutti gli effetti per usare tutti i 158cv a 4500giri/min supportando la carica massima in batteria per gestire la richiesta di prestazione.

Il motore elettrico che fornisce potenza alle ruote è il più potente tra i sistemi seriali con 190cv e 330Nm ed a differenza del sistema Honda rimane collegato alle ruote sempre anche ad alta velocità autostradale. Questo, però, costringe il motore benzina collegato al generatore a cambiare la sua configurazione. In condizione di veleggiamento, a velocità costante, funziona a rapporto di compressione elevato consumando poco, ma se aumenta la velocità funziona come un turbo tradizionale consumando come un motore benzina collegato alle ruote da 158cv. Quindi il consumo autostradale può essere più o meno basso rispetto al rivale Honda a seconda del passo e lo stile di guida adottato dal conducente.

Sistemi Ibridi Paralleli

Il sistema HEV o PHEV parallelo  prevede che il motore a combustione e il motore elettrico sono collegati alla trasmissione. Quindi entrambi, secondo le loro caratteristiche di potenza e coppia forniscono potenza alle ruote variando la loro azione in funzione delle condizioni di guida e della richiesta di potenza.

Le caratteristiche di potenza del motore elettrico nell’ibrido parallelo sono inferiori rispetto ad un qualsiasi sistema ibrido in serie lasciando al motore combustione interna la funzione principale. La potenza di sistema e di conseguenza le prestazioni sono fornite dal motore a combustione interna sommando in totale o in parzialmente la potenza elettrica disponibile.

I vantaggi di un HEV parallelo sono nella sua facilità di adattamento a vetture tradizionali avendo due componenti di propulsione, facilmente progettabili e installabili su vetture nate a benzina o diesel. Il sistema nasce come prestazionale, ma queste dipendono dall’apporto del motore elettrico che a sua volta dipende dalla capacità ed il livello della batteria. Nelle condizioni di medio-basso carico, il funzionamento a potenza ridotta dei due propulsori consente di sfruttare al meglio la maggiore capacità della batteria dei sistemi PHEV. L’ utilizzo intelligente dei KwH disponibili, con una ricarica costante nelle fasi passive, consente per un uso a medio carico di avere una capacità prolungata rispetto a quella iniziale.

Inoltre, la guida di un sistema parallelo, per effetto della presenza di un cambio automatico tradizionale, spesso a doppia frizione, è praticamente uguale ad una tradizionale vettura benzina o diesel del passato, quindi a parte imparare tecniche di veleggiamento e guida predittiva che funzionano con ogni auto, non si deve fare altro evitando effetto scooter, e sound slegato tipico dei sistemi seriali o misti.

Di contro c’è una complessità maggiore dell’unità di controllo del sistema. Questa deve gestire il flusso di potenza che deve essere miscelato dalle due fonti parallelo per salvaguardare il livello della batteria in funzione delle prestazioni richieste. Una gestione complessa soprattutto quando la potenza di sistema non è uguale alla somma algebrica delle due unità quando sovrappongono la coppia piuttosto che sfruttare il le due potenza con un erogazione a staffetta della parte elettrica e il benzina in allungo. Infine, a parte i coreani, tutti i costruttori utilizzano una batteria di alta capacità con carica esterna per gestire più facilmente l’efficienza complessiva.

Detto per inciso, i sistemi ibridi di tipo parallelo adottano uno schema simile a quanto viene usato in F1. In sostanza questa tecnologia nasce per offrire un dato livello di potenza, con una riduzione di consumi proporzionale alla percentuale di potenza elettrica che viene usata per fornire il totale di sistema. Tornando alle monoposto della massima formula, oggi hanno power unit che erogano 1000cv pur avendo consumi pari alla vecchia generazione da 750cv, per effetto della presenza dell’unità elettrica che ne riduce il consumo.

Sistema usato dai costruttori europei e coreani

Della variegata produzione che si avvale del sistema ibrido parallelo, sono pochi i costruttori che utilizzano tale come full hybrid senza carica batteria esterna. Inoltre, la differenza sostanziale sta nella percentuale di potenza elettrica che il sistema utilizza e la possibilità di avere un secondo motore elettrico per la ricarica come generatore.

Infine ci sono poche eccezioni che sfruttano un sistema parallelo adattandolo alla trazione integrale con schema ibrido P4. In questo caso il motore elettrico si trova sull’asse posteriore, mentre l’endotermico rimane sull’assale anteriore con un generatore. Questo schema garantisce sempre una trazione ottimale facendo a meno degli organi meccanici di trasmissione. Avere un motore che spinge per ogni asse garantisce prestazioni migliori ma la necessità di avere sempre energia per la gestione continuativa della trazione integrale limita l’efficienza in termini di consumo. Il motore benzina infatti resta acceso con una frequenza maggiore rispetto agli altri sistemi.

Il vero limite di un sistema ibrido parallelo, sta proprio nella difficoltà da parte di molti automobilisti di tenere una carica minima in batteria costante. Molti dei sistemi presi in esame consentono di bloccare lo sfruttamento della batteria passando al funzionamento in ibrido automatico. Conservare almeno il 20% di batteria sempre, consente di avere il motore elettrico un grado di fornire potenza senza cali ed un funzionamento di tipo full hybrid mentre si ricarica nelle fasi passive molto più efficace. A batteria scarica, per quanto sua potente un motore elettrico potrebbe dare una mano come farebbe un sistema Mild Hybrid. Al guidatore di questo tipo di sistemi è richiesto di adottare uno stile ed di utilizzare le funzioni dell’auto come fanno i piloti in F1.

Detto questo, siccome lo schema meccanico è molto simile tra i vari costruttori europei e coreani, di seguito sono state inserite, in una sola tabella, le concorrenti per consentire al lettore di verificare i livelli di potenza delle due unità motrici e come interagiscono tra di loro in base ai risultati prestazionali e di consumi.

Tabella riassuntiva sistemi ibridi paralleli

Analizzando la tabella si nota come i soli costruttore che prevede lo schema parallelo con senza la carica esterna è la coppia coreana Hyundai/Kia con un erogazione lineare tipo a staffetta, prima spinge in elettrico per poi lasciare al motore turbo benzina l’allungo. Negli altri casi, la potenza elettrica agisce sempre per prima ma si sovrappone a quella derivante dal motore benzina e con l’aggiunta di un secondo generatore assicura un funzionamento più efficiente. Infine, le due varianti di Mini/BMW e Jeep 4xe adottano un sistema parallelo di tipo P4. Nel caso di Jeep e Mini le due potenze degli attori in gioco sono diverse per una diversa scelta del costruttore di enfatizzare la potenza assoluta o l’efficienza.

Sistemi Misti Parallelo-Serie

Nei sistemi misto serie-parallelo il motore endotermico ha una doppia finzione. Questo viene utilizzato sia collegato al generatore per caricare la batteria e fornire potenza alle ruote. Questo schema prevede un dispositivo di controllo che distribuisce la potenza del motore benzina alle ruote e al generatore elettrico a seconda delle condizioni di guida. Il motore elettrico può fornire potenza in solitaria come un seriale o in combinazione come in un sistema parallelo.

Il vantaggio sta nel fatto che il driver può decidere, sia con l’azione sul gas che con le varie modalità di guida di far funzionare il sistema nel modo più efficiente, conservando la possibilità di avere potenza costante e continua senza cali. L’ unità di controllo, infatti, regola il flusso di potenza utilizzando i segnali provenienti dall’acceleratore e dai vari sensori del sistema.

Di contro il motore benzina dovendo fare due operazioni, fornire potenza e azionare il generatore è soggetto ad uno sforzo maggiore che determina delle perdite di efficienza influenzando i consumi. Di solito la potenza delle due unità è molto vicina e tornando al discorso legato alla Formula 1, nel prossimo futuro, quando ci sarà il nuovo aggiornamento per le power unit del 2026, lo schema di funzionamento adottato abbandonerà quasi totalmente quello parallelo per sportarsi verso un tipo di sistema misto.

Anche nella massima formula si vuole ottenere un funzionamento più bilanciato tra le due componenti endotermiche ed elettrica. I sistemi misti quando dotati di batteria di maggiore capacità PHEV possono funzionare in modo efficiente anche con batteria scarica superando uno dei talloni di Achille dei sistemi parallelo soprattutto in autostrada per le lunghe distanze.

Mitsubishi Eclipse Cross 190cv PHEV-50

Il sistema usato da Mitsubishi sulla Eclipse Cross, è la sintesi dell’equilibrio tra le componenti endotermica ed elettrica con batteria a carica sterna PHEV. Il motore benzina è un 2.4 litri, quattro cilindri da 82cv ciclo Atkinson collegato ad un generatore di potenza ed un inverter. La potenza molto bassa meno di 50cv/litro consente di avere un consumo contenuto soprattutto limitando le perdite quando funge da generatore durante il funzionamento seriale. La parte elettrica è composta da due motori di potenza, uno per asse da 98cv per gestire anche la trazione integrale con schema congiunto P3 all’avantreno e P4 con motore separato sull’asse posteriore per gestire la trazione integrale. La potenza di sistema è pari a 190cv con 290Nm di coppia. La trasmissione è di tipica delle auto elettrica a rapporto unico a simulare un funzionamento CVT.

Il funzionamento dell’auto avviene come un auto elettrica con un generatore per tenere la carica della batteria dalle grosse dimensioni in funzione dell’esigenza di potenza. Richiedendo la massima prestazione le due unità motrici forniscono entrambi potenza alle ruote in modo costante e senza pause. La prestazione assoluta viene limitata dal peso rilevante della vettura. Il consumo è piuttosto basso, per il fatto che a batteria scarica, il sistema Mitsubishi continua a funzionare in modo efficiente come un full ibrido seriale mentre ricarica la batteria con il generatore. Nelle condizioni di off road dove serve la massima coppia, tutti i tre propulsori, più il generatore funzionano al loro massimo potenziale per consentire di gestire le condizioni di marcia critiche.

Renautl Austral e-Tech 200cv

Il sistema messo appunto dai francesi è un piccolo gioiello della tecnica. La parte endotermica è affidata ad un 1.2 litri tre cilindri turbo, che a differenza del sistema Nissan, funziona in modo tradizionale erogando 131cv e 205Nm di coppia. Il motore elettrico è decisamente più piccolo rispetto al sistema misto di Toyota p Mitsubishi con una potenza di 68cv e 202Nm di coppia per una potenza si sistema pari a 200cv e 300Nm di coppia.

 Fiore all’occhiello, e vero protagonista del sistema, è la trasmissione multi-mode a denti dritti. La soluzione scelta da Renault prevede quattro rapporti che si inseriscono senza sincronizzatore. Il compito di sincronizzare gli alberi del cambio spetta al generatore che, oltre a caricare la batteria con il motore benzina staccato dalle ruote deve gestisce anche la sincronizzazione delle cambiate.

Trasmissione muiltimode a denti dritti, una soluzione tecnica unica

Lo stesso generatore fornisce anche un boost di spinta per compensare la poca coppia in allungo del motore benzina quando funziona in parallelo. Il motore elettrico, pur essendo di piccole dimensioni riesce ad gestire la sua potenza e coppia su un arco molto più ampio grazie alla presenza della trasmissione di sue marce dedicate. Queste, combinate con le quattro marce riservare al motore benzina offrono una moltitudine di rapporti che consentono una gestione migliore della curva di potenza.

Grazie alla gestione della CPU il sistema Renault consente percentuali di marcia fino 70% in elettrico. Il punto debole purtroppo è rappresentato dallo scarso allungo che il piccolo motore turbo riesce a garantire quando smette di spingere l’elettrico. Un sistema efficiente, ma a differenza del sistema Toyota, lo sbilancio delle due unità mostra qualche limite in termini di potenza come un sistema parallelo con batteria scarica.

Toyota Corolla Cross HEV 2.0 litri 197cv

Il sistema Toyota rappresenta il bilanciamento quasi perfetto tra le due propulsioni elettrica e benzina. La quinta generazione utilizza un 2.0 litri quattro cilindri eroga 152cv e 190Nm abbinato ad un motore elettrico 154Cv e 290Nm per una potenza di sistema pari a 199cv e 255Nm. La potenza è sostanzialmente sovrapposta per tutto l’arco di erogazione lasciando all’azione del motore elettrico la spinta iniziale mentre al motore benzina spetta un leggero allungo finale, ma sovrapponendosi in tutte le fasi intermedie. La carica della batteria avviene come nei sistemi seriali con un generatore collegato al motore benzina.

Quando si parla di Toyota è inevitabile parlare di effetto scooter. In effetti per come è concepita la trasmissione epicicloidale a rapporto unico, molto simile ad una trasmissione per auto elettriche, l’effetto slittamento appare tecnicamente necessaria ed inevitabile per consentire di caricare prima la batteria che deve fornire energia per la spinta del motore elettrico.

La quinta generazione consente al motore elettrico di avere un’azione diretta sulla trasmissione consentendo di ridurre di molto questo effetto. La spinta sembra più rapida come nel sistema Honda ed il motore benzina sembra meno slegato simile all’erogazione del sistema Nissan. In sostanza il Toyota prende il meglio del mondo seriale e parallelo, lasciando i difetti nel cassetto, a patto di sopportare un piccolo effetto scooter funzionale allo scopo.

La bontà della tecnologia Toyota, ma di quarta generazione, viene adottata anche da Ford per la sua Kuga. In questo caso il motore endotermico è un 2.5 litri a ciclo Atkinson con un motore elettrico bilanciato per avere un funzionamento maggiormente orientato verso il funzionamento seriale.

Tabella riassuntiva di tutte le vetture prese in esame per l’analisi

La tabella sottostante mette in relazione tutte le tipologie di sistema relative alle SUV-Crossover di taglia media con potenza da 170cv a 230cv. Lo scopo, dopo aver esplicato il funzionamento, e le scelte fatte da ogni singolo costruttore, è quello di mettere a confronto in modo definitivo le auto in esame. L’obiettivo non è quello di fornire un opinione certa o decretare un singolo vincitore, ma piuttosto offrire una sorta di guida per la scelta maggiormente consapevole per l’automobilista incerto. Questo, dopo aver incrociato i dati, secondo le sue esigenze, può andare in concessionaria a provare l’auto in modo approfondito, accompagnato, preferibilmente, da tecnici esperti per capire se la tecnologia scelta sulla carta sia anche idonea al proprio stile di guida.

Tabella riassuntiva caratteristiche di tutti i modelli che adottano i vari sistemi, seriale, parallelo e misto

Prima di analizzare approfonditamente i dati dobbiamo precisare che la scelta per i consumi del test Roma-Forlì, eseguito dai colleghi di Motor1, è stato effettuata per la sua composizione che prevede un percorso cittadino, extraurbano, autostradale, passando per l’appennino fatto di salite e discese, uguale per tutti con lo stesso conducente.

Esame dei dati ed interpretazione

L’esame della tabella, mostra come il gruppo Stellantis con il suo sistema full hybrid plug in ha ottimi numeri, soprattutto per la parte endotermica. Il motore benzina offre i valori di potenza e coppia maggiori coppia consentendo un migliore allungo confermato dalla velocità massima più alta in assoluto, per il piacere degli amanti del vecchio casello-casello.

La stessa unità motrice, nella sua versione meno potente da 180cv, invece, tende ad usare le due motorizzazioni sovrapponendo i due liveli di coppia in modo costante ottenendo il migliore risultato in termini di consumo anche rispetto ai seriali e misti migliori. Il sistema infatti può limitare ad un minimo il consumo di batteria conservando un livello sufficiente per viaggiare in modalità full hybrid in modo abbastanza efficace come dimostra il risultato per il Roma-Forlì. Usato con un massiccio uso della carica esterna, migliora di netto la sua efficienza.

La motorizzazione elettrica invece è appannaggio dei sistemi seriali. In particolare è il sistema e-Power di Nissan ad ottenere il valore più alto sia per cavalli che Newtometri. Le prestazioni, pure, invece sono appannaggio del sistema ibrido parallelo più semplice con schema a motore elettrico separato sull’asse posteriore. L’azione congiunta delle due unità garantisce la migliore trazione con prestazioni migliori in accelerazione e ripresa, a scapito dei consumi e dell’efficienza energetica.

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L’oleodinamica è una tecnologia fondamentale nell’ingegneria moderna, che utilizza liquidi sotto pressione per trasmettere potenza. Questa guida generata da esperti del settore offre una panoramica dei componenti chiave dell’oleodinamica.

Pompe oleodinamiche

Le pompe oleodinamiche sono elementi fondamentali in qualsiasi sistema oleodinamico, agendo come il motore che inizia il processo di trasmissione di potenza. Queste pompe sono progettate per convertire l’energia meccanica, spesso derivata da un motore elettrico o da un motore a combustione interna, in energia fluidica. Il loro ruolo principale è quello di aspirare il fluido oleodinamico dal serbatoio e di inviarlo nel sistema sotto pressione, consentendo il movimento dei vari attuatori come cilindri e motori oleodinamici. Esistono diversi tipi di pompe oleodinamiche, ciascuna con caratteristiche specifiche che le rendono adatte a diverse applicazioni. Quelle a ingranaggi, per esempio, sono semplici e robuste, ideali per applicazioni a bassa e media pressione. Le pompe a pistoni, sia assiali che radiali, offrono un maggiore controllo sulla portata e possono operare a pressioni più elevate, rendendole adatte per applicazioni più esigenti. Le pompe a palette, note per la loro efficienza e silenziosità, sono un’altra scelta popolare, specialmente in ambienti industriali dove il rumore è una considerazione critica. La scelta della pompa giusta dipende da vari fattori, tra cui la pressione richiesta, la portata del fluido, la viscosità del fluido oleodinamico e le condizioni ambientali.

Valvole di controllo

Le valvole di controllo sono progettate per gestire vari aspetti del flusso oleodinamico, come la direzione, la pressione e la portata, consentendo così di adattare il sistema a diverse esigenze operative. Tra i tipi principali di valvole di controllo ci sono quelle direzionali, quelle di pressione e infine quelle di flusso. Le valvole direzionali sono utilizzate per dirigere il fluido lungo percorsi specifici nel circuito, permettendo l’attivazione o la disattivazione di determinate parti del sistema. Le valvole di pressione, come quelle di sovrappressione, sono essenziali per la sicurezza del sistema, poiché limitano la pressione massima per prevenire danni dovuti a eccessive pressioni. Infine le valvole di flusso, invece, controllano la velocità dei componenti oleodinamici regolando la quantità di fluido che li attraversa. Le valvole, dunque, assicurano un controllo accurato e affidabile in un’ampia gamma di applicazioni industriali e mobili.

Cilindri oleodinamici

I cilindri oleodinamici funzionano come attuatori che convertono l’energia del fluido sotto pressione in movimento lineare. Questi dispositivi sono costituiti da un cilindro all’interno del quale scorre un pistone. Il movimento del pistone è controllato dalla pressione del fluido che viene alternativamente introdotto o rilasciato nelle camere del cilindro. Ci sono vari tipi di cilindri oleodinamici, tra cui cilindri a semplice effetto, dove il fluido agisce su un solo lato del pistone, e cilindri a doppio effetto, in cui il fluido può essere applicato su entrambi i lati del pistone per movimenti bidirezionali. In generale, i cilindri possono variare notevolmente in termini di dimensioni, forza di spinta, velocità di movimento e corsa del pistone, in base alle esigenze specifiche dell’applicazione. Il loro impiego è diffuso in molti settori, dall’industria manifatturiera all’edilizia, dall’agricoltura alla robotica. I cilindri sono apprezzati per la loro forza e precisione, consentendo movimenti controllati anche sotto carichi pesanti. La loro progettazione deve tener conto di fattori come la resistenza ai carichi, le condizioni ambientali, e la compatibilità con il fluido oleodinamico, per garantire un funzionamento affidabile e duraturo.

Accumulatori

Gli accumulatori sono utilizzati per immagazzinare energia sotto forma di fluido compresso. Questi dispositivi sono progettati per assorbire e rilasciare energia fluidica, offrendo diversi benefici come il miglioramento dell’efficienza del sistema, il bilanciamento dei carichi, la compensazione delle perdite di pressione e la fornitura di energia extra durante i picchi di domanda. Ci sono vari tipi di accumulatori, tra cui quelli a membrana, a pistone e a sacca. Gli accumulatori a membrana e a sacca contengono una camera separata da una membrana elastica o da una sacca, che divide il fluido oleodinamico dall’azoto compresso. Gli accumulatori a pistone, invece, utilizzano un pistone fisso per separare il fluido dall’azoto. In tutti i casi, il gas compresso (tipicamente azoto) funge da molla, immagazzinando energia quando il sistema è sotto carico e rilasciandola quando necessario. Gli accumulatori sono particolarmente utili in situazioni in cui è necessario compensare le fluttuazioni di pressione, come all’avviamento e nell’arresto di macchine.

Filtrazione e manutenzione

La filtrazione e la manutenzione sono aspetti critici per la longevità e l’efficienza di un sistema oleodinamico. La pulizia del fluido oleodinamico è essenziale per prevenire l’usura e i guasti dei componenti, dato che le impurità nel fluido possono causare danni significativi. I filtri oleodinamici sono progettati per rimuovere particelle solide, acqua e altre contaminazioni dal fluido, assicurando che rimanga pulito e funzionale. Esistono diversi tipi di filtri, come quelli di aspirazione, di pressione, di ritorno e offline, ciascuno posizionato in punti strategici del circuito per massimizzare l’efficacia della filtrazione. Oltre alla filtrazione, una manutenzione regolare è fondamentale per prevenire guasti e per garantire il funzionamento ottimale del sistema. La manutenzione include la verifica dello stato dei componenti, il controllo dei livelli e delle condizioni del fluido, la sostituzione dei filtri e delle guarnizioni, e l’ispezione per eventuali perdite o danni. È importante seguire un programma di manutenzione preventiva, basato sulle raccomandazioni del produttore e sulle condizioni specifiche di utilizzo. Per tale motivo quando decidi di acquistare un prodotto oleodinamico bisogna affidarsi a fornitori che includono nella loro offerta la possibilità di formare i tuoi lavoratori a prevenire i danni minori attraverso la giusta manutenzione, come per esempio fa tfsoleodinamica.it quando compri un componente da loro. Ricorda, infatti, che una manutenzione adeguata e una filtrazione efficace non solo prolungano la vita del sistema oleodinamico, ma migliorano anche la sicurezza e l’efficienza, riducendo i tempi di inattività e i costi di riparazione.

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Una vettura nata figlia dell’efficienza, con un design che sacrificava l’estetica sull’altare dell’aerodinamica fino alla quarta generazione. La nuova piattaforma TNGA, infatti, si evolve andando ponendo l’accento sullo stile, prestazioni e dinamica ponendosi l’ambizione di regalare emozioni attraverso l’evoluzione della tecnologia ibrida HSD; Hybrid Synergy Drive. Un cambio di filosofia tecnica che soddisfa le esigenze degli automobilisti europei senza rinnegare il proprio credo tecnologico.

Full Hybrid e Plug In con diversi livelli di potenza

La nuova Toyota Prius e CR-R, adottano due schemi di funzionamento misto serie/parallelo; il classico Full Hybrid da 197cv per la 2WD e 199cv per la i-AWD con doppio motore elettrico sull’asse posteriore, ed un evoluto sistema PHEV o Plug-In con potenza di 223cv e batteria da 13,6KwH.

L’unita ICE, ovvero il motore benzina, è lo stesso per entrambe le versioni. Il nuovo Dynamic Force Engine adotta tecnologie di combustione ad alta velocità limitando il funzionamento a ciclo Atkinson/Miller. Un propulsore che garantisce una maggiore efficienza termica, con conseguente rendimento elevato grazie alla riduzione della perdite. Viene riprogettato il collettore di scarico e viene adottato un circuito di raffreddamento a portata variabile. Inoltre vengono ridisegnati gli organi meccanici di movimento per raggiungere un valore di efficienza del 41%.

Nuovo 2.0 litri M20A-FXS da 152cv

Il motore M20A-FXS è un quattro cilindri con cilindrata di 1983Cm3 ottenuta con un alesaggio di 80.5 per una corsa di 97.6 con un design di tipo sotto-quadro, cioè a corsa lunga per un rapporto corsa/alesaggio pari a 1,2. Rispetto al passato cambia la gestione della fase di espansione aumentando con un rapporto di compressione che varia da 13:1 a 14:1. Rispetto al classico ciclo Atkinson la nuova logica di apertura della valvola di aspirazione implementa l’effetto Tumble per avere una maggiore densità dell’aria aspirata cambiando velocità di combustione della miscela aria benzina. Nella fase di compressione, la valvola resta aperta per un tempo più limitato. In questo modo viene limitata la variante di cilindrata tipica dell’Atkinson, per aumentate il rapporto di compressione e di conseguenza più potenza con una curva di coppia più corposa e lineare su tutto l’arco di giri.

Il sistema di fasatura delle valvole VVT-i sia all’aspirazione che allo scarico con camme a profilo concavo ed una biella dal disegno più compatto riducendo l’inerzia e aumentando la capacità di risposta. Le valvole aumentano l’angolo tra l’aspirazione e lo scarico per migliorare la fase di aspirazione per consentire alla miscela di essere compressa maggiormente intorno alla candela di accensione. La sede della valvola di aspirazione è rivestita al laser per sopportare il maggiore stress dovuto all’aumento del rapporto di compressione. L’accensione adotta una bobina ad alta energia con sistema di iniezione D-4S con un nuovo iniettore diretto multi-foro.

Il sistema di raffreddamento migliorato nella sua efficienza mentre viene utilizzata una pompa dell’olio a portata variabile adottando olio motore a bassa viscosità. La centralina di controllo dell’iniezione carburante gestisce anche il funzionamento della valvola EGR, ed il controllo della pompa dell’olio. L’asse del cilindro è sfalsato rispetto a quello dell’albero motore per consentire al pistone di raggiungere il punto morto superiore con minore sforzo ed un accelerazione istantanea più alta per una migliore risposta e più efficienza nella gestione delle perdite meccaniche. Il risultato è un incremento di potenza rispetto alla passata motorizzazione di 100cv portandosi a 152 CV a 6000 giri/min, e 188Nm di coppia disponibile da 4400 a 5200giri/min, per un valore di potenza specifica di 76.5cv/litro.

La differenza sostanziale tra gli schemi meccanici HEV, HEV con i-AWD e PHEV sta nella disponibilità della propulsione elettrica. Tutte hanno un motore elettrico 1VM, migliorato aggiungendo due magneti permanenti, e modificando le piastre esterne al rotore. Il risultato è una maggiore potenza ma soprattutto una maggiore compattezza e risposta più rapida alle sollecitazioni del pedale del gas.

Nuovo motore elettrico sincrono con peso ridotto e diversi livelli di potenza

Il motore elettrico, unito alla trasmissione, eroga diversi livelli di potenza diversi. Le varianti full hybrid HEV utilizzano una macchine elettrica sincrona da 113cv e 206Nm di coppia per una potenza di sistema di 197cv. Per la versione con i-AWD viene aggiunto un motore posteriore sempre sincrono 1VM da 41cv e 84Nm di coppia per una potenza di sistema migliorata di 199cv, mentre la Prius PHEV la stessa unità di potenza che eroga 163 CV e 208Nm di coppia per una potenza totale del sistema di 223 CV con batteria da 13,6kwH.

Oggi, la propulsione ibrida Toyota, soprattutto nella sua configurazione plug-in offre doti di potenza e divertimento al volante, coadiuvato da una meccanica appositamente concepita come la piattaforma tecnica TNGA che rende le ultime nate di casa Toyota anche più divertente da guidare offrendo allo stesso tempo una migliore efficienza in termini di risparmio di carburante ed emissioni.

Più rapida ed efficiente la trasmissione

Le dimensioni e il peso totali del sistema sono stati ridotti sia della parte endotermica che di quella elettrica oltre che la trasmissione. La rimozione della frizione unidirezionale tra i due motori elettrici, quello di potenza MG1 ed il generatore MG2, è stata resa possibile proprio la presenza del nuovo motore elettrico di potenza che grazie alle ridotte perdite offre eccellenti prestazioni di accelerazione, minori consumi di carburante configurandosi per un ulteriore evoluzione in futuro.

Il sistema utilizza una nuova unità di controllo della potenza (PCU), che include un convertitore CC-CC integrato con una gestione della potenza più elevata, utile per convertire la tensione più velocemente funzionando ad una frequenza modificata apposta per ridurre l’effetto scooter in abitacolo. L’unità, montata direttamente sopra la trasmissione, fornisce il 120% della potenza rispetto alla versione precedente potendo gestire il 60% di potenza con un peso ridotto del 20% grazie all’ottimizzazione degli organi di trasmissione. La lubrificazione è passata da carter secco riducendo i livelli del fluido della trasmissione dinamica adottando un olio a bassa viscosità per ridurre l’attrito interno migliorando l’efficienza della trasmissione.

Batteria con maggiore densità e peso contenuto

La batteria ad ioni di litio ha una densità maggiore del 50% adottando il 30% di celle in meno contenendo il peso rimanendo simile alla passata generazione. L’uso di una batteria di maggiore capacità consente inoltre l’introduzione del Regeneration Boost per una decelerazione più forte con un maggiore recupero di energia. Il conducente può selezionare una delle tre diverse modalità di rigenerazione: dolce, media e forte, con una decelerazione fino a circa l’80% ottenuta senza la necessità di applicare il pedale del freno sfruttando la guida one-pedal. La ricarica può avvenire con un caricatore AC da 3,3 kW dalla rete elettrica standard da 220 V da zero a piena in sole quattro ore.

Il miglioramento della configurazione ibrido plug-in ha consentito di ottenere prestazioni in grado di accelerare per lo 0 a 100 km/h in 6,8 secondi con un consumi dichiarato secondo il ciclo di omologazione WLTP di 0,5 l/100 km e il livello di emissioni di CO2 combinate è estremamente basso di 11 g/km.

In collaborazione con Toyota T-Motor San Lazzaro di Savena (BO), Modena e Imola

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Il Wankel è perfetto per ottenere un sistema propulsivo che avesse gli stessi ingombri della powertrain elettrica. I tecnici giapponesi avevano bisogno di un motore benzina compatto ed il motore rotativo è il più compatto in assoluto consentendo di avere gli stessi ingombri adattandosi alla perfezione al telaio della MX-30 EV e di poter ricavare spazio sufficiente per il serbatoio di benzina. Nel sistema ibrido seriale extender R-EV è integrato con il motore elettrico di potenza, il generatore e l’inverter occupando una lunghezza inferiore a 840 mm. 

Tre ostacoli, tutti superati brillantemente

Il capo progetto Yoshiaki Noguchi ha dovuto risolvere tre problematiche che da sempre questo propulsore si porta appresso. Bisognava ridurre il peso, abbassare i consumi e migliorare l’affidabilità.

Il vecchio glorioso Renesis aveva un design a doppio rotore ognuno dei quali aveva 654 cc. Il nuovo motore 8C ha un rotore singolo da 830 cc con un raggio della camera, trocoidale di 120 mm e una larghezza dell’alloggiamento del rotore di 76 mm. Le luci di aspirazione sono due per l’aspirazione e due per lo scarico.  Il peso è stato ridotto di oltre 15 kg grazie all’utilizzo dell’alluminio per l’alloggiamento laterale della struttura esterna. L’uso dell’iniezione diretta, invece ha migliorato l’efficienza.

Iniezione diretta per migliorare l’efficienza

La soluzione di utilizzare questo tipo di iniezione era inevitabile ed era un progetto che da tempo giaceva nei cassetti dei progettisti del vecchio Renesis. L’occasione si è presentata con la possibilità di partire da un foglio bianco per la progettazione del rotore e della camera di combustione.

Uno degli ostacoli da superare era la gestione delle temperature di combustione che in un motore rotativo variano costantemente. Ottenere la combustione della miscela omogenea è molto difficile perché a differenza della camera di combustione di un motore alternativo, nei rotativi questa è sempre in rotazione.

Consumi ridotti e migliore affidabilità

Per risolvere questo problema il carburante miscelato con l’aria deve rimanere in una posizione ben precisa per avere una combustione efficiente. Nel rotativo succede che la parte superiore della miscela è magra mentre la seconda metà è ricca e non bruciando completamente viene espulsa come gas incombusto impattando in modo negativo sia sul consumo che sull’affidabilità del motore.

L’iniezione diretta consente di distribuire più uniformemente la miscela aria-carburante per concentrarla nella zona principale di combustione, migliorando l’efficienza e riducendo le emissioni. Mediante simulazioni accurate i tecnici giapponesi hanno potuto calcolare con precisione il movimento della miscela all’interno della camera ottimizzando sia il tempo d’iniezione che il corretto angolo che l’iniettore deve per ottenere una perfetta combustione con un risparmio di carburante fino al 25%. Inoltre, la maggiore vaporizzazione del carburante può avvenire a temperature inferiori evitando sprechi contribuendo ad migliorare ulteriormente la percentuale di risparmio.

EGR per ridurre le emissioni

Questo propulsore dispone anche del sistema di ricircolo dei gas di scarico (EGR). Questo funziona in modo particolare ai bassi regimi e bassi carichi, migliorando il risparmio di carburante riducendo le perdite di rendimenti per il raffreddamento dovuto alla maggiore superfice del pistone rotativo mentre avviene la combustione.

In effetti la presenza del sistema EGR appare come un eccesso di zelo visto che questo tipo di motore non ha problemi di emissioni di NOX proprio per effetto delle temperature di combustione più basse. Ma continuano a esserci problemi legati alla CO e gli HC per l’abbattimento delle quali è stato sviluppato e progettato il propulsore.  

Elevato rapporto di compressione

Il motore 8C, infatti, ha un rapporto di compressione molto più elevato rispetto al passato arrivando a quota 11,9:1. Un valore tanto alto è stato possibile anche grazie alla progettazione delle componenti interne rotative del motore per una migliore tenuta della miscela attraverso dei sistemi di ritenuta ricavate sul pistone rotante.

In passato la tenuta dei gas si otteneva principalmente aumentando la pressione sul fianco e questo portava ad un inevitabile aumento dell’usura. Per ovviare a questa problematica le guarnizioni sulla punta del rotore sono state portate da 2,0 mm a 2,5 mm. Anche il rivestimento interno della camera trocoide, quella che nei motore tradizionali è assimilabile alla camicia dei cilindri, è stata rinforzata riducendo l’usura e la resistenza all’attrito.

Consumo olio normalizzato

I lati dell’alloggiamento del rotore sono rivestiti in alluminio e sono stati rivestiti attraverso un processo speciale creando una superficie ceramica che riduce ulteriormente l’usura e la resistenza. Una delle pecche del passato, il consumo eccessivo di olio, è stato annullato portando il propulsore rotativo allo stesso livello di consumo di un motore alternativo tradizionale.

Il sistema Mazda ha un funzionamento di tipo seriale. La scelta iniziale era quella di far funzionare il propulsore ad un regime costante trasformando la MC-30 BEV in una vettura elettrica EV range extender. Ma un funzionamento eccessivamente slegato tra il motore benzina e quello elettrico ha portato i tecnici giapponesi a cambiare strada imponendo un regime del motore variabile in base alle esigenze di potenza del driver. I giri del motore variano in modo continuo da un minimo molto alto di 2000 giri/minuto fino al massimo regime di 4500giri/minuto.  

Potenza adeguata al compito di generatore

La potenza di 75 CV a 4.500 giri/min e 117 Nm a 4.000 giri/min potrebbe apparire limitata, ma è più che sufficiente per il compito di puro generatore a cui è demandato il propulsore benzina. Il motore elettrico sincrono a magneti permanenti, fornisce la potenza massima di sistema di 170 CV a 9.000 giri/min e 260 Nm a 4.481 giri/min.

Il corpo motore raffreddato ad olio il che rende il propulsore più compatto e grazie alla potenza di 355v è superiore ai 145cv della versione elettrica pura. Il peso complessivo aumenta di soli 58 kg con un peso complessivo di 1.778 kg consentendo un miglior rapporto peso/potenza grazie alla valore maggiore di quest’ultima.

L’MX-30 R-EV si continua a guidare come un veicolo elettrico in ogni condizione, anche alte velocità. l’accelerazione è forte e lineare con una risposta immediata senza ritardo alle ruote. Il passaggio da modalità elettrica ad ibrido automatico non è praticamente avvertibile dal conducente se non per la presenza discreta del propulsore acceso. Come tutti i sistemi di tipo seriale la marcia è sempre fluida ed in questo caso si azzerano anche le vibrazioni per effetto del bilanciamento intrinseco del motore rotativo.

Tecnologia Plug-In Extender

Nonostante i tecnici giapponesi avessero potuto adottare questo sistema come estensore della carica della vettura elettrica, hanno preferito cambiare rotta adattando la tecnologia ad una propulsione ibrida plug-in estendendo la durata della batteria da 17,8 kWh.

Il controllo di gestione di carica e scarica della batteria ha migliorato anche il suo ciclo di vita. Inoltre, ha consentito di dimezzare le dimensioni, migliorando la densità e riducendo il costo. Anche con la presenza delle componenti endotermiche e della benzina necessaria per il funzionamento del sistema, i costi sono paragonabili a quelli di una vettura elettrica.

Autonomia da 85km in elettrico

L’autonomia puramente elettrica omologata WLTP è di 85 km. L’idea dei progettisti Mazda è quella di fornire due diverse tecnologie assorbendone solo i pregi. Si può viaggiare per molti km in modalità elettrica pura, e quando la batteria è scarica sfruttare al meglio le caratteristiche di efficienza di un motore full hybrid per effettuare viaggi medio lunghi con un maggiore risparmio di carburante rispetto ad auto benzina e diesel di potenza analoga.

In ogni caso la piattaforma tecnica alla base della MX-30 non impedisce di poter allargare la gamma anche introducendo una versione EV range extender pura, il che aprirebbe anche scenari verso un eventuale versione alimentata a idrogeno, rispolverando un vecchio concept rotativo con questo carburante risalente agli anni 90 l’HR-X. L’MX-30 R-EV dichiara un livello di emissioni pari a 21 g/km, secondo il ciclo WLTP il che porta ad una riduzione del 31% i consumi rispetto ad una CX-30 nella sua motorizzazione più parca.

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La nuova Mercedes-Benz C63 AMG, punta direttamente sulla tecnologia ibrida. Niente più V8, ma una cubatura dimezzata con l’aggiunta di tanta potenza elettrica per compensare. La tecnologia ibrida E PERFORMANCE progettata interamente da AMG è di tipo parallelo con schema P3. Il motore a combustione interna si trova nella nella parte anteriore con la parte elettrica sita sull’assale posteriore per gestire anche la trazione integrale.

Sistema ibrido derivato dalle corse

Il motore turbo a quattro cilindri da 2,0 litri della serie M139L, dove L sta per posizione longitudinale viene combinato con un motore elettrico sincrono a magneti permanente ed una batteria ad alte prestazioni sviluppata da AMG con trazione integrale 4MATIC+ AMG Performance completamente regolabile. La potenza di sistema è di 680 CV per una coppia massima di 1020 Nm ed uno scatto sullo 0 a 100 km/h in 3,4 secondi per una velocità massima di 280 km/h con l’AMG Driver’s Package opzionale.

Il motore elettrico eroga 204 CV è integrato con un cambio a due velocità e differenziale posteriore a slittamento limitato controllato elettronicamente in un’unità di trasmissione elettrica compatta (EDU). Questo schema consente un erogazione di potenza immediata migliorando la trazione, l’accelerazione o il sorpasso. Inoltre, il differenziale posteriore a slittamento limitato, integrato e controllato elettronicamente, consente di gestire al meglio la dinamica dell’auto in uscita di curva, e per gli smanettoni anche il traverso facile!

Gestione ottimizzata della trazione elettrica

Nel momento si verifica uno slittamento eccessivo sull’asse posteriore, la coppia del motore elettrico viene trasferita anche alle ruote anteriori fino a far prevalere la trazione sull’asse anteriore gestendo al meglio la fase critica. Per rendere omogeneo e preciso il passaggio di coppia tra i due assali è stato conservato l’albero di trasmissione meccanico della trazione integrale tradizionale per gestire il trasferimento della coppia in modo omogeneo tra i due assali.

La posizione del motore elettrico e della batteria sull’asse posteriore consentono di gestire al meglio la distribuzione del peso migliorando la manovrabilità, con una ripartizione equilibrata tra i due assali. Un importante lavoro di efficientamento è stato fatto sul rendimento degli organi meccanici, dal motore endotermico agli elementi della trasmissione per minimizzare le perdite meccaniche. La trasmissione automatizzata a due velocità integrata con il motore elettrici posto sull’asse posteriore è stata presa a prestito dall’ammiraglia elettrica di Mercedes. Lo scopo è quello di gestire al meglio l’elevata coppia anche sulla singola ruota come un torque vectoring. Un attuatore elettrico innesta la seconda marcia quando il motore elettrico raggiunge il regime di 13.500 giri/min, migliorando la fase di accelerazione e la gestione della potenza a medio-alta velocità, abbassando la richiesta energetica per gestire le velocità autostradali.

La batteria ad alte prestazioni sviluppata da AMG

La batteria ad alte prestazioni (HPB) utilizza la stessa tecnologia per gli elementi usati dal team Mercedes-AMG Petronas F1. Nel corso dello sviluppo, è stata data priorità alla capacità di avere a disposizione un’elevata potenza, ma soprattutto alla gestione più frequenti di carico e scarico per avere sempre energia sufficiente per garantire sempre prestazioni degne di una C63 AMG. Il peso è ridotto al minimo, grazie all’utilizzo di una gabbia interamente in alluminio permette una ottimale gestione della posizione del baricentro della vettura.

70 kW di potenza continua e 150 kW di potenza di picco

La capacità massima della batteria è di 6,1 kWh in potenza continua di 70 kW e 150 kW di picco per una durata di per dieci secondi. Il peso complessivo è di soli 89 chilogrammi con un’altissima densità di 1,7 kW/kg, praticamente il doppio di una batteria convenzionale. La ricarica avviene tramite il caricabatterie CA di bordo da 3,7 kW, presso una stazione di ricarica, una wallbox o una presa domestica. L’autonomia elettrica è di 13 chilometri consente una guida silenziosa e senza emissioni da un’area residenziale alla periferia della città o all’autostrada.

Raffreddamento diretto delle celle della batteria

La potenza della batteria da 400 volt necessita di un innovativo sistema di raffreddamento diretto.  Il sistema sfrutta un liquido elettricamente non conduttivo che scorre intorno a tutte le 560 celle raffreddandole singolarmente per una gestione ottimale della temperatura di esercizio.

Questa soluzione per il raffreddamento necessita di elementi sottili solo millimetri e 14 litri di refrigerante che circola dall’alto verso il basso attraverso ogni cella con l’aiuto di una pompa elettrica ad alte prestazioni appositamente sviluppata. Il liquido di raffreddamento passa attraverso uno scambiatore di calore olio/acqua collegato direttamente alla batteria per poi andare verso il radiatore nella parte anteriore dell’auto dove viene viene raffreddato attraverso lo scambio termico con l’aria esterna.

Controllo ottimale della temperatura di esercizio

Il risultato è una temperatura sempre sotto controllo della batteria di 45 gradi Celsius, indipendentemente dalla frequenza con cui viene caricata o scaricata. Una serie di sensori consentono di gestire la temperatura in modo ottimale anche durante i giri veloci in pista, dove servono le massime prestazioni in termini di carico e scarico della batteria.

Energia elettrica sempre disponibile

Anche la gestione del sistema è derivata dal powerpack ibrido dell’auto da corsa di Formula 1 Mercedes-AMG Petronas. Un elemento che consente di avere sempre disponibile la massima potenza quando il pilota la richiede con il kickdown.  L’energia elettrica può essere sempre richiamata grazie alle elevate prestazioni di recupero e ricarica variabili in base alle esigenze combinando l’azione di tutti i componenti offrire sempre prestazioni massime.

Otto programmi di guida AMG

Le otto modalità di guida AMG DYNAMIC SELECT “Electric”, “Comfort”, “Battery Hold”, “Sport”, “Sport+”, “RACE”, “Slippery” e “Individual” sono adattate alla nuova tecnologia offrendo un’ampia gamma di esperienze di guida, da quelle efficienti a quelle dinamiche. Le modalità di guida regolano parametri come la risposta della trasmissione, le caratteristiche dello sterzo, lo smorzamento delle sospensioni o il suono. La potenza del motore elettrico dipende anche dal programma di guida selezionato  con un boost di 204cv disponibile in qualsiasi momento tramite la funzione kick-down e possono essere selezionate tramite un comodo comando sul volante, per un utilizzo che ricorda le auto da corsa.

In “Silent Mode” abbinato al programma “Comfort” avvia la vettura in modalità elettrica. La modalità di guida “elettrico” consente la marcia elettrica fino a 125 km/h per i km concessi dalla capacità della batteria.

Una modalità di guida per ogni esigenza

Partendo dalla modalità di guida “Comfort”, l’avvio è la marcia a bassa velocità è quasi sempre in elettrico, mentre aumentando la velocità i due propulsori agiscono insieme con la potenza elettrica che si attesta al 25% ottimizzando i consumi grazie anche al perfetto sincronismo della trasmissione AMG SPEEDSHIFT MCT-9G. Le sospensioni e lo sterzo sono impostati per dare massimo comfort.

Il “Battery Hold” cambia la logica di gestione per mantenere costante lo stato di carica della batteria. Ad esempio, se la batteria è al 75% di carica, rimane in questo intervallo limitando ed ottimizzando l’intervento del motore elettrico in base al consumo energetico, compensando nelle fasi di recupero.

Sport per sfruttare al massimo le prestazioni

La “Sport” vede salire la percentuale di intervento del motore elettrico al 65% migliorando la risposta dell’acceleratore, riducendo i tempi di cambiata ed anticipando le scalate, con sterzo e sospensioni più dinamici. Successivamente si passa a “Sport+” che fornisce un boost di spinta che porta la potenza elettrica ad un valore dell’80%. La risposta dell’acceleratore è ancora più rapida, ed il cambio alla massima velocità di cambiata e sospensioni, sterzo e powertrain più dinamiche.

Infine, il “RACE” consente la guida altamente dinamica su pista. La funzione di ricarica della batteria ha una logica ideale per la gestione della massima potenza sempre. Il “Boost Mode” per avere il 100% della potenza elettrica può essere azionato tramite il pulsante sinistro del volante e c’è la possibilità da parte del conducente di stabilire una capienza minima del 30% della batteria per avere sempre la massima prestazione.

Trazione sempre ottimale per ogni fondo

Lo “Slippery”, ottimizza la trazione in condizioni stradali scivolose con una curva di coppia piatta, limitando la potenza elettrica ed ottimizzando le fasi di recupero. La “Individual” consente di modificare la trasmissione, AMG DYNAMICS, assetto, sterzo e impianto di scarico secondo le intenzioni dei piloti.

La trazione ibrida aiuta anche la gestione della dinamica di guida. Invece dell’intervento in frenata dell’ESP, il motore elettrico gestisce l’azione del differenziale nelle fasi di coast. Quando una ruota segnala uno slittamento eccessivo il sistema di controllo riduce la coppia motrice attraverso il differenziale posteriore a slittamento limitato facendo un uso limitato dell’ESP.

Recupero selezionabile dal conducente

Poiché la batteria ad alte prestazioni si trova sempre nella finestra di temperatura ottimale grazie al raffreddamento diretto migliorando la ricarica nelle fasi passive. Il recupero inizia quando il guidatore toglie il piede dall’acceleratore senza premere il pedale del freno creando una forte coppia frenante utilizzando una guida mono-pedale. Il recupero energetico può essere massimo su pendii ripidi in discesa funzionando come freno motore e ricaricando la batteria.

Il conducente può selezionare quattro diversi livelli di rigenerazione utilizzando il pulsante destro del volante AMG. Il Livello 0 consente il rallentamento come se fosse staccata la frizione con la minima resistenza quando si rilascia l’acceleratore. Il livello di recupero serve solo a mantenere l’alimentazione della vettura spegnendo il motore a combustione allargando la fase che prima era demandata allo start&stop.

Quattro livelli di recupero

Livello 1 è già percepibile e corrisponde approssimativamente alla decelerazione tipico di un passaggio di marcia inferiore, ricaricando in modo proporzionale. Livello 2 diventa evidente evitando l’utilizzo del pedale del freno soprattutto per la gestione del traffico. Livello 3 consente il massimo recupero di energia per la guida mono-pedale con una carica fino a 100 kW di potenza in batteria. In RACE è impostato automaticamente al livello 1 per consentire il comportamento del veicolo bilanciato tra prestazioni e recupero energetico.

Motore AMG da 2,0 litri con turbocompressore ibrido

Il motore a quattro cilindri AMG da 2,0 litri è stato interamente sviluppato e costruito secondo lo stile “One Man, One Engine”.  Il motore M139L dove “L” sta per longitudinale. Un propulsore che ha il turbocompressore dalle dimensioni maggiori rispetto allo stesso motore riservato ad altri modelli AMG consentendo una maggiore portata d’aria e quindi più potenza. La sovralimentazione ha un turbocompressore ibrido che prevede un motore elettrico alimentato dal sistema a 400 volt posizionato tra le due giranti che agisce su quella di scarico garantendo una risposta rapida nella parte bassa dei giri, quando i gas di scarico non hanno abbastanza energia per mandare a regime la girante di scarico. Al massimo regime si raggiungono i 150.000 giri/min ed è collegato al circuito di raffreddamento del motore a combustione per garantire sempre una temperatura ideale.

L’elettrificazione del turbocompressore consente una coppia maggiore ai bassi regimi e quando si toglie il piede dall’acceleratore la tecnologia è in grado di conservare la pressione di sovralimentazione migliorando la risposta.

Il 2.0 litri turbo più potente del mondo

Il design del monoblocco del motore M139L offre un elevata rigidità nonostante il peso ridotto pur consentendo pressioni di combustione maggiori. Le aree intorno ai cilindri sono attraversate da condotti più piccoli per il liquido di raffreddamento e l’olio motore. L’iniezione di benzina è a doppio stadio. Nella prima fase, gli iniettori piezoelettrici convogliano il carburante nelle camere di combustione a pressioni fino a 200 bar. Al secondo stadio viene aggiunta un iniezione nel condotto di aspirazione attraverso elettrovalvole per aumentate la potenza di combustione del motore.

Il sistema di raffreddamento è in grado di raffreddare la testata dei cilindri e il basamento con temperatura differenziata. Lo scopo è di tenere la testata fredda per un’accensione della miscela efficiente mentre il basamento più caldo riduce l’attrito interno del motore. La testata è raffreddata da una pompa dell’acqua meccanica ad alte prestazioni mentre il basamento è raffreddato da una seconda pompa dell’acqua azionata elettricamente. Dopo un avviamento a freddo, questa pompa rimane passiva finché il motore non si è riscaldato. Il funzionamento è regolato dalla centralina motore in modo che il carter sia sempre raffreddato secondo necessità.

Il propulsore benzina sviluppa 476 CV a 6725 giri/min e 545 Nm è disponibile a 5250-5500 giri/min, di fatto il 2.0 litri più potente del mondo. Un generatore di avviamento a cinghia (RSG) combina un alternatore e il motorino di avviamento in un unico componente garantendo il funzionamento dei componenti ausiliari come l’aria condizionata o le luci. Ciò vale anche quando il veicolo si trova a un semaforo e il livello di carica della batteria ad alto voltaggio non è più sufficiente per supportare la rete di bordo ed è integrato nella rete ad alta tensione da 400 volt.

Il cambio AMG SPEEDSHIFT MCT-9G

Il cambio AMG SPEEDSHIFT MCT (Multi-Clutch Transmission) 9G ha una frizione di avviamento in bagno d’olio che costituisce il convertitore di coppia. Questa soluzione riduce il peso grazie alla sua minore inerzia, ottimizzando la risposta agli input del pedale dell’acceleratore, soprattutto durante i cambi di carico. Il software, accuratamente calibrato, garantisce tempi di cambiata migliori e rapide scalate multiple soprattutto in “Sport” e “Sport+”. Infine aggiunge la funzione RACE START per una gestione ottimale dell’accelerazione ottimale da fermo.

Assetto RIDE CONTROL AMG con Adaptive Damping System

L’assetto con AMG RIDE CONTROL ed Adaptive Damping System combina maneggevolezza sportiva e comfort. Gli elementi della sospensione sull’assale anteriore hanno snodi dello sterzo e giunti di sospensione appositamente sviluppati sul braccio di controllo della molla, mentre sull’asse posteriore è presente un’elastocinematica progettata per la dinamica di guida. Lo smorzamento di ogni singola ruota viene adattato tenendo sempre conto del livello preselezionato, dello stile di guida e delle condizioni del manto stradale.

Gli ammortizzatori sono realizzati con materiali leggeri che possono spostare una quantità di fluido idraulico significativamente maggiore rispetto ai sistemi convenzionali. Un disco più grande sposta l’olio nell’ammortizzatori e viene controllato da due valvole elettroidrauliche esterne. Queste agiscono indipendentemente l’una dall’altra per il controllo ed il rilascio della pressione. Il software di controllo del sistema monitorizza continuamente i dati come l’angolo del volante, la velocità del veicolo, l’accelerazione e il movimento della scocca. Gli ammortizzatori vengono controllati in pochi millisecondi in base alla richiesta consentendo alle ruote di rimanere sempre ben piantate a terra.

Sterzo parametrico AMG a tre stadi e asse posteriore sterzante

Lo sterzo parametrico AMG a tre stadi presenta un rapporto di geometria variabile che si adatta al programma di guida selezionato. Nelle impostazioni delle sospensioni “Sport” e “Sport+”, il guidatore riceve anche un feedback significativamente maggiore sulle condizioni di guida tramite il volante.

Sull’asse posteriore c’è un angolo di sterzata massimo di 2,5 gradi. La sterzata contraria avviene fino a velocità fino a 100 km/h con un accorciamento virtuale del passo migliorando la stabilità e la manovrabilità. A velocità superiori ai 100 km/h le ruote posteriori girano parallelamente alle ruote anteriori, fino a un massimo di 0,7 gradi. Questa estensione virtuale del passo ha un effetto positivo sulla stabilità di guida ad alta velocità con una risposta variabile in funzioni della dinamica di guida selezionata.

AMG Dynamics

Anche il sistema di controllo dinamico AMG DYNAMICS influenza le strategie di controllo dell’ESP (Electronic Stability Program), della trazione integrale e del differenziale posteriore a slittamento limitato a controllo elettronico. Il sistema utilizza i sensori disponibili, per rilevare la velocità, l’accelerazione laterale, l’angolo di sterzata e la velocità di imbardata. La regolazione si adatta alle capacità di guida del conducente, con interventi mirati fornendo una sensazione di guida autentica mantenendo un’elevata dinamica in curva, una trazione ottimale, oltre a un’elevata stabilità.

L’AMG DYNAMICS “Basic” è assegnato al programma di guida “Comfort” ed “Electric”. “Avanzato” è abbinato al programma “Sport” con un ridotto smorzamento dell’imbardata e la maggiore agilità per strade tortuose. Il “Pro” è abbinato al programma “Sport+”, fino al “Master” è abbinato al  “RACE” offrendo un bilanciamento leggermente sovrasterzante con uno sterzo più diretto, inoltre è possibile modificare l’ ESP in SPORT o ESP in modalità OFF. Nel programma di guida “Individual”, i conducenti possono impostare autonomamente i livelli AMG DYNAMICS “Basic”, “Advanced”, “Pro” e “Master”.

Impianto frenante maggiorato

Il sistema frenante composito ad alte prestazioni AMG è dotato di pinze fisse a 6 pistoncini anteriori e pinze flottanti a 1 pistoncino posteriori è montato di serie. Come optional è disponibile un impianto frenante composito in ceramica ad alte prestazioni.

L'articolo Best Tech: Mercedes C63 AMG, E-PERFORMANCE proviene da Giornalemotori.

Le vettura che adotteranno questa base tecnologica potranno contare sulla trazione posteriore (RWD) oppure con un doppio motore, uno per asse per la trazione integrale elettrica, 4MATIC. La versione con un solo motore potrà contare su una potenza di 333cv, mentre la 4Matic avrà un motore posteriore da 347cv ed uno sull’asse posteriore da 184cv.

Motore a doppio avvolgimento

Il powertrain Mercedes utilizza motori sincroni con rotore dotato di magneti permanenti. Gli statori sono ad avvolgimento pull-in per sfruttare un campo magnetico con maggiore potenza. In particolare la macchina elettrica usata per l’asse posteriore è dotato di statore a doppio avvolgimento trifase.

Questa soluzione, pur non essendo una novità assoluta, viene utilizzato raramente sulle auto elettriche a causa del costo elevato e della necessita di una componente elettronica più complessa per la gestione della potenza su sei fasi.

Attraverso il controllo del doppio flusso di energia elettrica, questa soluzione consente di ottenere una doppia erogazione della coppia, simulando di fatto, la presenza di una trasmissione a due velocità. Un vantaggio sia in termini di accelerazione che di gestione della spinta con un elemento compatto, leggero ed efficiente facilmente adattabile all’asse posteriore.

Powertrain compatto e leggero

Il sistema di raffreddamento utilizza un getto d’acqua diretto per controllare la temperatura del rotore. Inoltre sullo statore sono stare ricavate delle nervature per un ulteriore raffreddamento ad aria. L’inverter ha una particolare struttura specificamente progettata per migliorare la dissipazione del calore. La presenza di un radiatore dell’olio per la trasmissione consente alla gestione elettronica di fornire un guida più fluida ed efficiente anche in condizioni di basse temperature esterne.

Essendo un auto che deve rappresentare il top di gamma di Mercedes i tecnici tedeschi hanno concentrato i loro massimo sforzo per ridurre al minimo il rumore e le vibrazioni sia delle due unità propulsive attraverso la particolare disposizione dei magneti all’interno dei rotori riduce le vibrazioni evitando allo stesso tempo l’uso di terre rare.

Un tipo di avvolgimento per lo statore inclinato viene avvolto con uno speciale tappetino in schiuma per ridurre la rumorosità. Il disaccoppiamento avviene tramite cuscinetti elastomerici per la riduzione dell’attrito. L’involucro dell’inverter, invece, è formato da una struttura composta da tre strati di metallo e plastica.

Zero vibrazioni per il massimo comfort

La parte del telaio che si trova intorno al sistema di propulsione, ed in particolare la cella che custodisce la batteria, sono completamente rivestiti di schiume acustiche isolanti. In più nel portellone posteriore sono presenti dei divisori acustici per ridurre il rumore.

Il sistema di ricarica tramite la frenata rigenerativa consente diverse modalità in gestione, sia automatica che manuale tramite l’uso di shift paddles al volante. La potenza di picco in ricarica è tra le più alte in assoluto con 290 kW di frenata rigenerativa massima nelle versioni AWD.

In modalità DAuto il livello di frenata raggiunge i 5 m/s², di cui 3 m/s² sono dovuti al freno elettrico e due 2 m/s² alla frenata meccanica fino all’arresto completo del veicolo. Nelle versioni con trazione posteriore, il recupero è più limitato dovendo gestire la trazione su un solo asse.

Trazione integrale con Torque Shift.

La gestione della trazione integrale viene regolata dalla funzione Torque Shift. Il sistema distribuisce in modo intelligente e continuo la coppia motrice tra l’assale anteriore e quello posteriore con un controllo constante anche 10.000 volte al minuto se necessario.

Mercedes-Benz offre due opzioni di batteria con una capacità utilizzabile di 107,8 kWh o 90 kWh con percorrenza secondo il ciclo WLTP dai 640 km ai 770 km. Si tratta di batterie ad agli ioni di litio NCM 811 con il materiale attivo del catodo costituito da nichel, cobalto e manganese in un rapporto di 8:1:1 disposto in celle con custodia rigida. I moduli possono essere 10 o 12 a seconda della capacità per una potenza massima di 400 volt.

L’efficienza energetica consente di ottenere un consumo per la EQS 450+, secondo il ciclo di omologazione NEDC combinato, di 19,1-16,0 kWh/100 km. Per la più potente EQS 580 4MATIC+, tale valore si attesta sui 20,0-16,9 kWh/100 km.

Sistema di raffreddamento compatto ed efficiente

Il raffreddamento avviene con sistema a liquido e una piastra di raffreddamento inferiore. Il refrigerante scorre attraverso le cavità degli elementi estrusi in alluminio del telaio di contenimento della batteria e un riscaldatore ausiliario integrato nel circuito. Questo sistema consente di preriscaldare o raffreddare prima o durante la guida gestendo una finestra di temperatura ottimale prima di raggiungere la stazione di ricarica rapida.

La ricarica può avvenire con un caricabatterie di bordo da 22 kW di tipo trifase, oppure con carica rapida in corrente continua DC fino a 200 kW con una curva di ricarica più appiattita. Nella massima potenza, la ricarica può avvenire in 15 minuti ottenendo energia sufficiente per 300 km in WLTP per la versione con batteria più grande. La vettura, nei paesi dove è consentita può usare l’opzione ricarica bidirezionale per fornire energia.

Navigazione intelligente per la gestione della carica

Una delle funzionalità che consentirà di gestire al meglio la percorrenza in elettrico è la Navigazione con Electric Intelligence, che combina la navigazione con il database delle infrastrutture di ricarica e il sistema di gestione della batteria pianificando le fermate durante il percorso preparando la batteria per la ricarica alla massima potenza.

Ottimizzazione dell’Aerodinamica

Pur non essendo un elemento che riguarda direttamente l’analisi della powertrain, la cura per gli aspetti aerodinamici dell’auto assumono un importanza fondamentale. I tecnici tedeschi sono riusciti ad ottenere uno Cx di 0,20, record per un’auto di serie. Un fattore chiave per aumentare la percorrenza riducendo il consumo di energia.

L'articolo Best Engine: La propulsione elettrica di Mercedes-Benz EQS proviene da Giornalemotori.

Dal Sistema in serie a quello parallelo passando per soluzioni miste

Come sempre l’obiettivo è quello di far conoscere al lettore, automobilista, la tecnologia Full Hybrid che a differenza di quella elettrificata pura, ha spunti tecnici interessanti. Tutti i costruttori, infatti, provano a raggiungere lo stesso obiettivo, quello di offrire un buon rapporto prestazioni/consumi, provando a sostituire il vecchio diesel sempre meno presente nella gamma seguendo la propria filosofia. Di fatto la tecnologia ibrida rappresenta un ponte concreto verso il raggiungimento dell’elettrificazione totale.

I Full Hybrid si dividono in quatto tipologie: ibridi seriali, paralleli, o misti serie/parallelo o viceversa a seconda della predominanza della componente elettrica o benzina. Le differenze tra una tipologia e l’altra non solo incide sui costi, ma anche sul carattere e sulla guida. Infatti, uno dei fattori che l’automobilista che si approccia a questi sistemi per la prima volta deve affrontare è proprio un cambio di guida indispensabile per sfruttarli al massimo del loro potenziale.

Honda e:HEV l’unico seriale di potenza media

Nel dettaglio, il sistema seriale è utilizzato da Honda HR-V e:HEV. Ha predominanza la parte elettrica, che rappresenta anche la potenza di sistema, mentre a quella endotermica è dato il compito prevalente di fornire energia alla batteria.

Kia Full Hybrid, Parallelo con un occhio alle prestazioni

Kia per Niro ha previsto un sistema di tipo parallelo puntando tutto su semplicità e versatilità. La componente principale del sistema è quella endotermica con il motore elettrico che viene inserito nella trasmissione risultando facilmente adattabile ad ogni unità motrice. L’utilizzo di una trasmissione tradizionale consente al conducente di adottare uno stile di guida più in linea con la vettura che lascia lasciando alla gestione automatica l’interazione tra benzina ed elettrico.

Renault E-Tech e Toyota HSD, misto per bilanciare prestazioni ed efficienza

I sistemi misti sono diversi a seconda della predominanza delle due unità motrici. Nel caso del Parallelo/Seriale, come il Renault e-Tech, il motore endotermico è prevalente, nel caso dei Seriali/Paralleli, come in Toyota; invece, si tende ad avere un maggiore equilibrio tra la parte elettrica e quella benzina. In entrambi i casi il controllo può gestire il funzionamento in serie utilizzando l’endotermico come generatore o in parallelo unendo la spinta di entrambi i propulsori, in base alla richiesta del conducente secondo le logiche di gestione decise dal costruttore. In ogni caso il guidatore può intervenire con comandi manuali per decidere la logica di funzionamento.

L’esame delle motorizzazioni endotermiche

L’ analisi tecnica dettagliata parte scomponendo gli elementi dei sistemi analizzando la parte endotermica, quella elettrica, le modalità di ricarica ed le prestazioni in funzione dei consumi ottenuti. L’unità endotermica verrà indicata dall’acronimo ICE come previsto negli schemi tecnici dei vari costruttori.

Cominciando dal sistema e:HEV di Honda utilizza un motore benzina codice LEC3. Si tratta di un quattro cilindri 1.5 litri con tecnologia i-Vtec a fasatura variabile e ciclo Atkinson superando di slancio il 40% di rendimento ed efficienza. Il suo compito prevalente è quello di collegarsi ad un secondo motore elettrico e fungere da generatore per la batteria. Proprio il suo alto valore di rendimento energetico, consente ai progettisti di Honda, di variare il funzionamento del sistema seriale usando il motore endotermico nelle fasi di veleggiamento a velocità costante superati gli 80Km/h. La logica usata dai progettisti Honda è quella di alternare sulle ruote il propulsore più efficiente quando può funzionare al meglio del suo rendimento. A gestire il tutto la CPU che lascia la conducente solo la scelta della mappatura per lo sviluppo delle prestazioni piuttosto che dei consumi. Non è prevista, infatti, una modalità EV a comando manuale, che invece rimane sulla sorella maggiore CR-V e:HEV

Honda 1.5 litri i-VTEC ciclo Atkinson, record di efficienza

Il quattro cilindri Honda eroga 107cv, il più alto del lotto. La coppia, invece, di 131Nm è la più bassa del lotto. Pur essendo un motore destinato a fungere da generatore, il suo alto valore di potenza consente di usare l’unità endotermica per generare elettricità anche attraverso l’azione diretta dell’Inverter sostituendosi in parte alla batteria. Un funzionamento si distingue in modo netto da una tecnologia analoga come come il range extender dove il benzina funge da generatore a regime pressappoco costante.

Kia 1.6 GDI, semplice ed efficiente

Il motore Kia è più semplice. Si tratta del propulsore G4LE 1.6 litri con 106cv e 144Nm di coppia. Pur avendo un funzionamento ottimizzato grazie al sistema ad iniezione diretta messo appunto da Kia, con soli 100cm3 di cilindrata riesce ad erogare una maggiore quantità di coppia. Un valore fondamentale per la gestione del sistema parallelo puro. I due propulsori, quello endotermico e quello elettrico lavorano in simbiosi in un ampia fascia della curva di coppia dove entrambi contribuiscono a fornire la prestazione agendo sulle ruote in modo diretto. Quando il motore elettrico smette di spingere infatti, è il 1.6 litri a diventare protagonista raccogliendo il testimone continuando a generare potenza e coppia nella fase di allungo.

Renault 1.6 Litri, la spalla perfetta del sistema

Il propulsore Renault è anch’esso 1.6 litri codice H4M 632 ed eroga solo 97cv, quindi il meno potente del lotto. La coppia corposa di 148Nm è ottenuta grazie ad una mappatura che premia le fasi intermedie di utilizzo piuttosto che la potenza. Il sistema e-Tech in particolare, pur essendo di tipo misto, sfrutta il motore endotermico più per una gestione seriale abbinato ad un secondo moto-generatore separato. La coppia massima di sistema non viene ne sommata ne influenzata da quella del motore endotermico che funge da supporto. Vien da se che mancando la parte elettrica quando la batteria è scarica, il motore aspirato Renault fa una certa fatica a raccogliere il testimone per garantire l’allungo a differenza di quanto succede con Kia. Da qui la scelta tecnica di utilizzare il moto-generatore per la carica anche come boost per un aumento di coppia e potenza temporaneo.

Toyota 1.8 litri ciclo Atkinson, più grande ma meno potenza

Il propulsore Toyota 2ZR-FXE è una variante a ciclo Atkinson del già noto 1,8 litri (1.798 cc) della 2ZR-FE. Ha lo stesso alesaggio e corsa, ma il rapporto di compressione è aumentato a 13,0:1. Il ciclo è ottenuto grazie alla chiusura della valvola di aspirazione ritardata, cosa che lo assimila più ad un ciclo Miller che ad un Atkinson. Il lavoro fatto dai progettisti Toyota limita al minimo il lavoro negativo fatto nella fase di compressione migliorando il rendimento. La potenza è piuttosto bassa con 98 CV e 142 Nm di coppia con una potenza specifica molto bassa di 55,4 cv/litro e con un efficienza termica non molto lontana dai livelli Honda.

La scelta operata dai tecnici Toyota, quindi, punta ad avere una maggiore interazione tra la parte elettrica e quella endotermica. Il motore benzina può fungere da generatore attraverso il moto-generatore dedicato da 25cv, ma anche funzionare in parallelo sovrapponendo le due curve di coppia per un erogazione molto più corposa nelle fasi intermedie ed allungando l’intervallo in cui i due propulsori lavorano all’unisono nelle fasi di allungo.

La componente elettrica

Honda l’elettrico è protagonista

La componente elettrica di Honda è composta da un motore elettrico principale da 131cv e 254Nm di coppia e di un motore secondario per la ricarica collegato al benzina. Essendo un sistema seriale eroga potenza e coppia come una macchina elettrica, quindi in modo istantaneo per poi diventare costante nel progredire dei giri. Un tipo di funzionamento che da il meglio di se nelle fasi di ripresa.

Kia: L’elettrico a supporto e sostegno attivo alla potenza

Il sistema parallelo di Kia utilizza un concetto opposto ad Honda. Il motore elettrico, unico, ha la potenza da 48cv e 170Nm di coppia. Viene inserito nella trasmissione DCT a doppia frizione e si occupa di funzionare in autonomia nelle fasi di basso carico o veleggiamento, ma anche di dare supporto in tutte le condizioni dove è richiesta potenza. Alla macchina elettrica, infatti, è dato il compito di sopperire al vuoto di potenza tipico dell’erogazione di un motore endotermico aspirato nella parte bassa dei giri, per poi lasciare al benzina il compito di allungare quando raggiunge la punta di coppia maggiore.

La differenza di coppa dei due propulsori si nota con un appiattimento della spinta proprio nelle fasi di allungo. In ogni caso il lavoro fatto dal motore elettrico nelle fasi inziali consente di conservare abbastanza coppia in accelerazione per restare il rapido nello scatto sullo 0-100km/h.

Renault e-Tech, elettrico con ampio utilizzo

Anche il motore elettrico di Renault eroga come la coreana solo 49cv e 205Nm di coppia. Ma i tecnici francesi, per consentire un migliore sfruttamento nelle fasi intermedie, hanno adottato una trasmissione specifica a due marce dedicata per la trazione elettrica. Questa soluzione consente alla limitata potenza di 49cv di essere spalmata su un arco di utilizzo maggiore funzionando in elettrico anche nelle fasi di medio carico e non solo in quelle di veleggiamento.

Inoltre il sistema utilizza il moto-generatore dedicato alla carica della batteria anche come elemento di boost di potenza con 20cv e 50Nm elettrici aggiuntivi. Lasciando la gestione del sistema in automatico, con un buon utilizzo della batteria, si può anche raggiungere un livello di andatura in elettrico pari al 70% simile ad un sistema seriale puro.

Toyota HSD, l’elettrico si bilancia con il benzina

Infine, la macchina elettrica Toyota è un tradizionale sincrono a magneti permanenti che eroga 72cv di potenza e 163Nm di coppia. In sostanza dove in tecnici Renault hanno dovuto lavorare sulla trasmissione per sfruttare la curva di coppia elettrica per una fascia di utilizzo più ampia, in Toyota hanno semplicemente utilizzato un motore con maggiore potenza consentendo al sistema di fare lo stesso lavoro con maggiore facilità, puntando tutto sul bilanciamento tra le parti elettriche ed endotermiche. La coppia e la potenza non vengono sommate, ma sovrapposte bilanciando al meglio prestazioni ed efficienza. Proprio un certo sbilanciamento verso l’efficienza limita il lato prestazionale che risulta il più lento del gruppo, ma il più parco nel ciclo WLTP.

Diversi sistemi per diversi livelli di potenza sistema

Spesso un errore che viene commesso dagli automobilisti che si affacciano per la prima volta alla tecnologia Full Hybrid è quella di sommare i due livelli di potenza. Ma non è così. Gli unici sistemi che sommano la potenza sono quelli che funzionano in parallelo puro, mentre gli altri combinano le due propulsioni per ottenere il valore voluto dal progettista. Si parla, infatti, di potenza di sistema e non di sommatoria algebrica delle potenze delle due unità propulsive.

Honda e:HEV 131cv 253Nm dati dall’elettrico

Nel caso della Honda la potenza assoluta è data dalla componente elettrica pari come detto a 131cv e 253Nm di coppia. Questo perchè sulle ruote di trazione ci può andare o la potenza elettrica o quella endotermica. In nessun caso entrambi i propulsori forniscono insieme potenza alle ruote, quindi non è possibile sommare nemmeno in parte potenza e coppia nel risultato di sistema.

La soluzione scelta ha Honda, per quanto possa essere appiattita nell’erogazione quando il motore elettrico raggiunge la sua fase di coppia massima non è affetto da cali, ma semmai resta costante nella spinta, indipendentemente dallo stato della batteria. Questo perchè quando questa è in difficoltà il motore benzina fornisce potenza direttamente al motore di trazione attraverso l’inverter.

Kia: 141cv e 265Nm, Elettrico e Benzina si sommano

L’unico sistema parallelo puro preso in esame è quello della coreana Kia. La potenza è di 141cv è 265Nm ottenuta sommando le due componenti date dai 106cv e 144Nm del motore benzina ed i 44cv e 170Nm di coppia del motore elettrico. La coppia di sistema invece, viene sovrapposta nella fase intermedia con il valore di 265Nm che non è la somma.

Il risultato è un erogazione più simile alla guida tradizionale, congeniale ad automobilisti conservatori che possono contare sulla presenza delle classiche marce ed un sound lineare nell’erogazione. Resta, comunque, la necessità di usare al meglio la possibilità di scegliere la cambiata in modo manuale, con le palette al volante, per avere sempre il cambio marcia nella migliore condizione di coppia possibile per evitare un fastidioso effetto di erogazione a fisarmonica della potenza che cala troppo prima del cambio marcia in automatico.

Renault e-Tech: 145cv e 255Nm, coppia elettrica con boost aggiuntivo

La potenza di sistema pari a 145cv e 255Nm di coppia del Renault e-Tech è ottenuta in modo particolare. Il valore di coppia corrisponde al quello espresso dalla somma dei due motori elettrici mettendo in secondo piano l’erogazione di coppia del benzina, relegato a ruolo si supporto.

I tecnici Renault hanno imposto una logica di funzionamento in seriale come il sistema Honda e da parallelo come quello Kia. Il vero ago della bilancia è dato dal comportamento del conducente che può sbilanciare il funzionamento verso una delle due modalità sacrificando in modo eccessivo prestazioni o consumi. Nonostante le molteplici funzioni manuali e le mappature fornite dal Multi-Sense il modo migliore di far funzionare l’e-Tech è quello di lasciare fare tutto all’automatismo dimostrandosi versatile soprattutto nello sfruttamento ottimale della batteria. Se il motore benzina viene lasciato da solo la potenza, ma soprattutto la coppia, limita tanto le prestazioni nel frattempo che si recupera in carica.

Toyota HSD: 122cv e 230Nm, elettrico e benzina in perfetto equilibrio

Toyota punta tutto sull’equilibrio con la potenza più bassa in assoluto di 122cv e 230Nm di coppia. Nel sistema HSD di quarta generazione, i due motori endotermico ed elettrico lavorano praticamente in modo sovrapposto. Infatti i valori di 98cv e 142Nm di coppia per il benzina, ed i 72cv e 163Nm di coppia dell’elettrico non si sommano privilegiando sempre l’efficienza più che la prestazione.

In base alla velocità di percorrenza e la pressione sul gas il sistema tende a privilegiare il funzionamento in modo seriale, ed anche quando lavora in parallelo tende a compensare unendo le prestazioni delle due unità motrici sfruttandole nella parte migliore dalla propria erogazione. Un tipo di funzionamento che premia l’utilizzo dell’auto a medio basso carico con un netto vantaggio nell’omologazione WLTP. Il conducente deve capire, e sapere, dove si trova la migliore condizione di funzionamento sacrificando all’occorrenza volontariamente la parte prestazionale per migliorare i consumi.

Libero sfogo alla fantasia per le trasmissioni

Dove i tecnici delle quattro auto prese in esame si sono sbizzarriti è nella progettazione della trasmissione che resta automatica per tutte le propulsioni dal Full Hybrid. Gli schemi meccanici utilizzati per il cambio fanno sfoggio di fantasia progettuale di alto livello.

Monomarcia per la potenza elettrica di Honda

Si parte dal sistema Honda che essendo paragonabile ad una vettura elettrica funziona tipicamente con un solo rapporto. Una soluzione che punta sulla semplicità, sulla compattezza e sull’efficienza. Basta aprire il vano motore della HR-V per notare come l’intero sistema di propulsione spostato al centro rispetto ad un motore endotermico tradizionale. L’assenza della scatola del cambio tradizionale oltre a consentire di migliorare la distribuzione dei pesi, consente una riduzione degli stessi sull’asse anteriore bilanciando la presenza della batteria sull’asse posteriore.

Inoltre, il cambio di trazione sulle ruote dall’elettrico al benzina avviene tramite una frizione multidisco a bagno d’olio. In questo modo nella modalità Engine Mode quando la propulsione endotermica veleggia con trazione diretta, sfruttando l’unica marcia presente paragonabile ad una sesta lunga. In questo modo si utilizza l’efficienza record del i-Vtec Honda abbassando il numero di giri nella marcia autostradale migliorando efficienza in condizioni dove tutti i sistemi ibridi hanno il loro tallone di Achille.

Cambio a doppia frizione con motore elettrico inserito nella gearbox

Kia adotta una soluzione per la trasmissione semplice e versatile. Il cambio si compone di un automatico a doppia frizione a sei rapporti. Nella zona anteriore della campana del cambio, dove potrebbe trovare spazio in classico convertitore di coppia, trova invece posto il motore elettrico. Un sistema semplice, adattabile ad ogni tipo di motore benzina. Soprattutto consente di utilizzare le sei marce del cambio sia in modalità automatica che in manuale utilizzando le palette al volante. In questo caso, oltre alla modularità della soluzione, l’automobilista che sceglie Kia non deve cambiare stile di guida rispetto al passato. Niente rumorosità slegata come l’Honda o effetto scooter come il Toyota. Chi guidava una Niro benzina o gasolio automatica troverà lo stesso stile di guida e lo stesso funzionamento anche per la Niro Full Hybrid.

Cambio ad innesti a denti e due marce per la trazione elettrica

I francesi di Renault, invece, hanno adottato una soluzione tecnica per la trasmissione affascinante. Il cambio a tre rapporti ad innesti a denti. La sincronizzazione dell’innesto delle marce avviene grazie al motore elettrico ausiliario, che oltre alla ricarica della batteria, ha anche il compito di allineare i due alberi su cui sono posti i rapporti per poi consentirne l’innesto.

Una scelta tecnica complessa che riesce a coniugare leggerezza e prontezza di risposta. Infatti, il cambio marcia del sistema Multi-Mode Renault è più veloce rispetto al canonico cambio a sei rapporti della Kia con effetto scooter praticamene ridotto ma non azzerato. Nonostante la buona risposta, infatti, la versatilità si avvicina ma non riesce ad avere la stessa spinta costante che riesce a fornire l’unico rapporto di Honda.

Il solito epicicloidale per Toyota

Ultimo, ma solo per ordine alfabetico, la trasmissione automatica epicicloidale di Toyota. Un sistema complesso il cui compito è quello di far lavorare all’unisono la spinta elettrica e quella dell’endotermico in modo coerente. Si compone di una corona esterna, un ingranaggio centrale collegato direttamente al motore endotermico e quattro planetari che mettono in collegamento a seconda della modalità di funzionamento del sistema le due parti quella interna e quella esterna.

Quando la vettura viaggia in modalità elettrica, la corona esterna è direttamente collegata alle ruote escludendo la parte centrale, come un rapporto unico tipicamente elettrico. La parte centrale rimane, invece, vincolata al motore benzina ed il generatore per avere energia in batteria. Quando le due parti sono messe in collegamento si ottiene il funzionamento in parallelo del sistema. La trasmissione di Toyota è anche l’unica che non dispone di nessuna frizione di innesto per passare dalla modalità EV a quella Hybrid.

Un vantaggio in termini di affidabilità, ma è anche l’unica delle quattro trasmissioni prese in esame che fa sentire al conducente il momento del passaggio da una modalità di funzionamento all’altro. Nel corso degli anni i tecnici giapponesi sono riusciti a limitare questo fenomeno grazie al miglioramento della gestione elettronica ed idraulica di azionamento.

Tutti i sistemi sii ricaricano da soli

Essendo tutti sistemi full hybrid non hanno una carica esterna ma si autoalimentano. Anche in questo caso gli ingegneri dei vari reparti tecnici hanno trovato la soluzione che meglio riuscisse a garantire la ricarica della batteria nel modo più efficiente e duraturo.

Doppio motore elettrico ad alta potenza per Honda

La Honda utilizza un sistema a doppio motore elettrico. Il motore elettrico che funge da generatore è il più grande del lotto delle partecipanti ed è collegato al motore endotermico. Quando il motore benzina si accende mette in movimento la macchina elettrica ed attraverso l’inverter carica la batteria che ha una capacità di 1.1kWh. Avere un motore elettrico di grandi dimensioni e di potenza maggiore, oltre a poter sviluppare più carica della batteria in minor tempo di accensione consente di poter usare lo stesso motore elettrico come alimentazione aggiuntiva fornendo potenza al il motore elettrico da 131cv passando dall’inverter.

Unendo all’erogazione fornita dalla batteria anche quella del motore elettrico di ricarica si può gestire al meglio la capacità della stessa ed il funzionamento in un ampio campo di utilizzo. La soluzione scelta da Honda non consente di ottenere record in termini di ciclo di omologazione WLTP ma si dimostra come la più versatile e meno influenzabile dallo stile di guida escludendo di fatto la funzione di attivazione manuale EV dell’auto. Il sistema Honda non rimanere mai a batteria zero conservando almeno il 20% di capienza con una spinta costante in termini di erogazione di coppia alle ruote senza cali per mancanza di energia in batteria cosa che può accadere con i sistemi di tipo parallelo.

Honda prevede frenata rigenerativa su quattro livelli

La Honda è anche l’unica ad avere il sistema di frenata rigenerativa azionabile tramite la posizione “B “della leva del cambio automatico regolabile in quattro livelli a seconda delle modalità di guida. Per come è strutturato il sistema di recupero Honda, sfruttando la sola forza frenante elettrica in modo massiccio anche nelle condizioni di marcia a singhiozzo nel traffico sfruttando al meglio la guida one-pedal come una macchina elettrica pura.

Kia: L’unico motore elettrica deve anche ricaricare

La Kia utilizza invece un solo motore elettrico demandato sia alle funzioni di trazione che di ricarica. Nelle fasi di erogazione deve utilizzare l’energia presente in batteria che è anche la più grande del lotto come capienza di 1.5kWh. La ricarica avviene nelle fasi passive come rallentamento e frenate. Inoltre, quando il motore endotermico prende il sopravvento trascinandosi la macchina elettrica insieme alla trasmissione questa fornisce energia alla batteria. Un sistema di ricarica, semplice, che punta tutto sulla linearità e nella facilità di utilizzo, lasciando al conducente la possibilità di intervenire utilizzando vari livelli di frenata rigenerativa. Una funzione presa in prestito pari pari dalle sorelle Plug-In ed Electric. Quando la Niro viaggia in EV o Hybrid automatico può utilizzare la fase passiva come se fosse un auto elettrica come succede in Honda, guidando con la funzione One-Pedal.

Secondo, piccolo motore elettrico di ricarica, per Renault E-Tech e Toyota HSD

I due sistemi di Renault e Toyota invece utilizzano un ulteriore moto-generatore ad alta potenza da circa 25cv collegato al motore endotermico per fornire energia alla batteria. Nel caso del sistema francese, questo deve assolvere più funzioni. Oltre a ricaricare la batteria da 1.2kWh, deve fungere da sincronizzatore per il cambio ed offrire un boost di potenza per quando vengono chieste le massime prestazioni. Anche in questo caso esiste la possibilità di selezionare la modalità EV manuale e due funzioni Save per la batteria.

Inoltre, è presente la frenata rigenerativa “B” selezionabile dalla leva del cambio, ma non è regolabile rispetto alla gestione della Honda. Nel sistema e-Tech a seconda de livello della batteria, consente di frenare utilizzando la guida One-Pedal senza accendere il motore benzina per generare freno motore. In ogni caso è consigliabile utilizzare la frenata rigenerativa in discesa o pendenza con effetti benefici per l’efficienza.

Come detto anche in Toyota utilizzano in moto-generatore ad alta potenza collegato al motore endotermico per fornire carica alla batteria da 1,4kWh. In questo caso il motore aggiuntivo si occupa solo di questa funzione. Anche in Toyota prevedono comunque la possibilità di azionare manualmente la marcia in EV e la possibilità di inserire la frenata rigenerativa “B” con un’unica modalità di funzionamento, consigliata da Toyota solo nella condizione di pendenza.

Come leggere la tabella

Nella tabella sottostante, abbiamo messo in evidenza tutte le caratteristiche dei singoli sistemi. Le colonne riportano nell’ordine: La potenza del motore endotermico (ICE), la potenza Elettrica, la potenza di sistema, le prestazioni con i dati di Accelerazione e Ripresa, il consumo medio dichiarato secondo il ciclo WLTP e il rilevato dai colleghi di Motor1.com sulla tratta Roma-Forlì. Un parametro preso come esempio essendo uguale per tutti con lo stesso collaudatore al volante. Ed infine il prezzo per fare la quadra sul rapporto prestazioni/costi.

Ciò che si evince, abbastanza facilmente, è un certo equilibrio tra le caratteristiche dei diversi sistemi. A dispetto di quanto accade con l’elettrificazione massiccia dove le vetture puramente elettriche tendo ad avere una certa uniformità tecnologica, per non parlare del conservatorismo delle motorizzazioni tradizionali, nel campo dell’ibridazione c’è ampio spazio, meno male, per la fantasia progettuale. Una varianza di tecnologie che determina il carattere e l’adattamento dell’auto al tipo di automobilista.

Sostanziale equilibrio tecnologico e prestazionale

Indipendentemente dalle caratteristiche e dagli aspetti dove un sistema tende a prevalere sull’altro, i dati hanno il compito di determinare il carattere della vettura che si deve guidare. Spulciando i dati della tabella, viene esaltato il lavoro tecnologico fatto da Honda con le due unità motrici più potenti se prese separatamente. Avere maggiore potenza per entrambi i propulsori rende la HR-V incline a chi ama questo tipo di tecnologia ed è attento alle scelte tecniche avanzate.

Renault e Kia mostrano caratteristiche complessive migliori di potenza e coppia. Le colonne delle prestazioni mostrano une predominanza eterogena delle autovetture in esame. Stesso discorso per i consumi in termini di omologazione secondo il ciclo WLTP ed i valori nell’uso reale. Come si evince, nonostante le differenze di sistema ed i valori spesso diversi in potenza e coppia, ciò che fa prevalere una vettura rispetto ad un altra è il carattere che il costruttore ha infuso nell’utilizzo della tecnologia determinando un sostanziale livellamento.

Tabella caratteristiche, tecniche, prestazionali e di consumi

Considerazioni finali.

Se chi ha letto l’analisi ed ha avuto la pazienza di arrivare a questo punto, si aspetta un vincitore o una classifica, rimarrà deluso. In effetti non è possibile decretare un vincitore assoluto tra le tecnologie prese in esame se non per le effettive esigenze personali. Dalla tabella sopra ogni lettore può prendere atto dei parametri inseriti e fare un rapporto prestazioni, consumi in relazione ai costi, secondo le necessità che più si adattano al proprio stile di guida.

Ogni sistema analizzato ha il suo modo di essere efficiente, prestazionale ed economico. Una componente molto importante, quindi, è la comprensione per un corretto utilizzo di ciò che si compra e si guida. Questa analisi tecnica si prefigge esattamente questo scopo. Fornire, cioè, al lettore, una sorta di guida per capire cosa compra e come deve essere guidato per rendere al meglio il proprio investimento.

Fermo restando la necessità di un approfondito test drive delle vettura. Le case prese in esame prevedono capitolati di prova approfondita prima di scegliere uno dei loro modelli. Un’opportunità fondamentale per l’automobilista alle prese con una nuova tecnologia potendo contare su una guida che lo accompagni a capire meglio ciò che guida e che deve scegliere in base alle sue esigenze.

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In un motore endotermico a quattro tempi, le quattro fasi non hanno la stessa velocità di funzionamento. Il compito del volano è quella di regolarizzare l’azione delle fasi attraverso l’accumulo ed il rilascio di energia cinetica nelle fasi alternate compite dai pistoni.

Regolarizzare l’azione del motore

In sostanza il motore ha la massima velocità del pistone nella fase di espansione. Nelle altre tre fasi, aspirazione, compressione e scarico queste la velocità media è inferiore. Per regolarizzare questa differenza viene posto il volano. Quando il motore esegue una fase dove accelera troppo, il volano oppone resistenza, accumula energia cinetica e la rilascia nelle fasi in cui rallenta, regolarizzando il funzionamento mantenendo il regime quasi costante.

Il materiale di cui si compone il volano cambia a seconda delle applicazioni. Dalla ghisa utilizzata nelle vecchie locomotive a vapore all’acciaio per la produzione delle automobili di serie, fino all’alluminio per motori ad alte prestazioni. Le caratteristiche di peso, dimensioni e capacità di resistenza ed inerzia per accumulare e rilasciare energia cambiano in mondo considerevole in funzione del materiale impiegato. Un volano in alluminio ha una risposta più rapida del motore ma un funzionamento meno regolare e confortevole.

Il volano Bi-Massa

Nelle applicazioni moderne, soprattutto su vetture dotate di motori diesel ad alta coppia, si utilizza un volano bi-massa. Questo rappresenta un’evoluzione del normale volano ed è costituito da una struttura che prevede un un primo disco metallico, detto disco primario che gira solidalmente con l’albero motore e trasmette il moto ad un disco secondario collegato al primo attraverso un sistema di molle. Queste ultime consentono ai due elementi circolari di ruotare in senso opposto di qualche decina di gradi.

Ogni componente del volano bi-massa è studiato in funzione delle caratteristiche strutturali e di erogazione del motore a cui viene collegato. Questo tipo di volano ha un duplice compito. Oltre a svolgere il compito tradizionale, il sistema di molle permette di smorzare le vibrazioni limitando la risonanza meccanica, grazie alla scomposizione delle masse e al montaggio elastico.

Scegliere bene per contenere i costi

In sostanza il volano bi-massa armonizza la catena cinematica rendendo più morbido e fluido l’intervento della frizione. Ciò si traduce in un maggior confort di marcia essendo più leggero ed elastico assorbendo in modo più efficace le oscillazioni incrementando la longevità degli organi della trasmissione.

Ha, tuttavia, costi sensibilmente superiori ed è più delicato. Infatti, uno degli elementi che hanno problemi di affidabilità sono le molle che gestiscono l’azione del doppio disco. Di solito, al momento della sostituzione dell’elemento frizione, spesso è richiesta anche la sostituzione del volano bi-massa. Spesso le aziende di componentistica offrono al possibilità di avere kit completi composti da frizione e volano.

Aziende e siti c specalizzati in ricambistica consentono all’automobilista di poter attingere a tutte le aziende di componentistica presenti sul mercato che forniscono elementi come il volano per la propria auto. In questo modo si può scegliere, nel migliore dei modi, ed in tutta sicurezza il componente più adatto al proprio motore, garantito ed avendo un occhio al rapporto costi qualità in modo assolutamente flessibile.

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V6 Turbo con angolo di 120°

I tecnici Ferrari hanno lavorato sulla combustione migliorando l’aspirazione integrando al meglio la posizione dei supporti motore posizionati sul lato aspirazione delle testate. Le dimensioni compatte consentono di sfruttare una fluidodinamica migliore aumentando l’efficienza di aspirazione. L’architettura a V di 120° ha consentito di installare i turbo in posizione centrale, interna alle bancate, riducendo sia l’ingombro che la distanza che l’aria deve coprire per arrivare nella camera di combustione. In questo modo viene massimizzata l’efficienza fluidodinamica condotti di aspirazione e di scarico.

L’aumento della pressione nella camera di combustione ha richiesto uno lavoro specifico per migliorare gli aspetti termo-fluidodinamici senza compromettere il peso e l’affidabilità del motore. La camera di combustione ha un’iniettore centrale e candele con iniezione a pressione di 350 bar per migliorare la composizione della miscela aria-carburante riducendo le emissioni. I condotti di aspirazione e scarico sono stati ridisegnati per massimizzare l’efficienza volumetrica garantendo elevati livelli di turbolenza nella camera.

Nuovi collettori di aspirazione

Rispetto alla tradizione in collettori di aspirazione sono integrati con il supporto per la valvola a farfalla e sono in materiale termoplastico utilizzato per realizzarli riduce il peso del motore. I condotti più corti consentono un migliore detuning fluidodinamico, oltre a ridurre i tempi di risposta causa del volume ridotto del condotto.

Questa architettura ha portato anche allo sviluppo di una linea di scarico più lineare situata nella parte superiore del vano motore. La forma dello scarico realizzato in Iconel riduce la contropressione contribuendo ad aumentare le prestazioni. Si tratta di una lega acciaio-nichel che riduce il peso dello scarico rendendolo più resistente alle alte temperature.

Turbo IHI in grado di girare a 180.000 giri/minuto

I turbocompressori IHI sono stati ridisegnati utilizzando leghe più performanti che consentono di raggiungere un regime massimo di 180.000 giri con l’efficienza aumenta del 24%. La posizione simmetrica interna alle bancate controrotante e sfruttano un condotto mono-scroll. Il diametro della girante è ridotto del 5% lato compressore e dell’11% lato caldo. La riduzione delle masse rotanti ha permesso di ridurre l’inerzia ridotta dell’11% garantendo un’erogazione istantanea della potenza.

L’ utilizzo di leghe derivate dall’esperienza nel campo dei propulsori da F1. Anche il dimensionamento dei componenti nella progettazione del blocco motore e delle testate è stato fatto sulla base delle esperienze nelle corse. Il valvetrain, aziona le valvole con comando con bilanciere a rulli e punterie idrauliche con profili specifici per le valvole di aspirazione e scarico. L’albero motore è realizzato in acciaio nitrurato per sfruttare al meglio l’angolo della manovella di 120°. Dopo la forgiatura iniziale del lingotto grezzo, l’albero motore viene lavorato e sottoposto a trattamenti termici di nitrurazione profonda (per garantire la resistenza a carichi elevati) ed equilibratura. L’ordine di accensione del nuovo V6 (1-6-3-4-2-5) è basato sulla geometria del perno di banco dell’albero motore. Il 100% delle masse rotanti ed il 25% delle masse alternate sono naturalmente bilanciate riducendo i carichi sulle bronzine senza aumentare il peso del motore.

Distribuzione a catena per migliorare l’efficienza

La distribuzione è a catena collega l’albero motore al gruppo pompa (acqua e olio) e gli alberi a camme con un elemento dedicato per bancata. La catena principale ha un tenditore idraulico dedicato, due catene a boccole con relativo tenditore idraulico diversificata nelle tensione tra il lato destro e sinistro, oltre a un’ulteriore comando dedicato per il gruppo pompa olio.

La pompa dell’olio a cilindrata variabile è stata sviluppata per garantire che la pressione dell’olio sia costantemente controllata su tutte le fasi di funzionamento del motore. Un’elettrovalvola, comandata dalla centralina motore, è utilizzata per controllare la cilindrata della pompa in termini di portata e pressione. Questa eroga la quantità di olio necessaria a garantire il funzionamento e l’affidabilità del motore riducendo la potenza assorbita dalla pompa stessa. Per ridurre al minimo le perdite di pompaggio, il sistema di aspirazione dell’olio è stato potenziato mediante sei rotori di evacuazione: tre rotori specifici e dedicati per il carter, uno per il vano distribuzione e due per le testate.

Un V6 con un sound da V12

Dal punto di vista sonoro, il V6 sfrutta la forza dei turbo e l’armonia delle note ad alta frequenza tipiche di un V12 aspirato. Grazie proprio alla scelta di avere un angolo tra le bancate di 120° Anche ai bassi regimi la colonna sonora presenta armoniche da V12. Ai regimi più alti, garantisce quei tipici acuti all’altezza delle sue prestazioni, creando un senso di coinvolgimento senza precedenti soprattutto a capote abbassata. Una sonorità umica dettata dal particolare ordine di accensione simmetrico con i collettori di scarico sintonizzati con uguale lunghezza combinandosi in un’unica l’unica linea di scarico amplificano le onde di pressione.

Nel caso della versione GTS il vano motore è stato ridisegnato per alloggiare l’hard top adottando un sistema di risonanza dello scarico (Hot-Tube) ottimizzato per la nuova conformazione dell’abitacolo. Quando il tettuccio è abbassato l’intera esperienza di guida crea un collegamento diretto tra l’abitacolo e il suono prodotto dallo scarico.

Propulsione elettrica derivata dalla F1

Il motore elettrico montato posteriormente produce fino a 167 cv, ed è derivato dall’esperienza diretta in Formula 1 da cui viene prelevato anche il sistema MGU-K (Motor Generator Unit, Kinetic). Il motore elettrico e quello endotermico comunicano tramite il Transition Manager Actuator (TMA) che consente di utilizzarli entrambi per produrre una potenza combinata di 830 cv, oppure disaccoppiarli per consentire al motore elettrico di funzionare da solo

La trasmissione con cambio a DCT a 8 rapporti ha il motore elettrico MGU-K posizionato tra motore e cambio, il TMA per disaccoppiare il motore elettrico dall’endotermico e la batteria ad alta tensione da 7,45 Kwh con l’inverter che gestisce la potenza da inviare ai motori elettrici.

MGU-K sviluppata dalle corse

L’MGU-K è un motore a flusso assiale a statore singolo e doppio rotore. Le sue dimensioni compatte e la sua struttura hanno permesso di ridurre la lunghezza del propulsore che ha contribuito ad accorciare il passo della Ferrari 296. Il motore elettrico carica la batteria ad alta tensione, accende il V6 fornendo la coppia e la potenza aggiuntiva di 315 Nm, circa il 20% in più rispetto alle applicazioni precedenti.

Il TMA (Transition Manager Actuator) consente il passaggio dalla modalità elettrica a quella ibrida garantendo una coppia graduale e progressiva. Il suo software di controllo, sviluppato da Ferrari, comunica con il software del DCT, la centralina motore e l’inverter per gestire in modo più efficiente l’accensione del motore benzina e la sua disconnessione alla trasmissione. Grazie a componenti di nuova generazione, il TMA ha consentito la progettazione di una trasmissione incredibilmente compatta riducendo la lunghezza del gruppo propulsore di soli 54,3 mm. La sua architettura comprende una frizione a secco a triplo disco, un modulo di comando e centraline elettroniche di controllo.

Tecnologia PHEV con 25km di autonomia in EV

La batteria ad alta tensione ha una capacità di 7,45 kWh posizionato sotto il pavimento dietro i sedili e per ridurre al minimo il volume ed il peso. Il sistema di raffreddamento, la struttura ed i punti di fissaggio sono integrati in un unico componente. L’intero elemento si compone di moduli con 80 celle collegate in serie. Un Cell Supervisor Controller è installato direttamente nei moduli per ridurre volume e peso.

L’inverter si basa su due moduli al silicio collegati in parallelo, la cui modalità di erogazione della potenza è stata ottimizzata per ottenere l’aumento di coppia dell’MGU-K. Questo componente converte l’energia elettrica con un livello di efficienza estremamente elevato (oltre il 94%) fornendo la potenza necessaria per avviare il V6 anche quando c’è la massima richiesta di energia elettrica.

Ricarica rapida e frenata rigenerativa

Per quanto riguarda le principali funzioni di carica, al posteriore è prevista la frenata rigenerativa sia in condizioni di frenata normale che con l’intervento dell’ABS, la sovrafrenata sul retrotreno in staccata viene gestita per ricaricare la batteria e gestire il freno motore. Quando in modalità eDrive il motore elettrico aziona solo le ruote posteriori ma passa alla modalità ibrida in base alla pressione sul pedale dell’acceleratore.

Il recupero di energia sfrutta la nuova unità Brake-by-Wire gestisce la miscelazione della forza idraulica ed elettrica in tutte le modalità di funzionamento (ABS compreso). Grazie al Brake-by-Wire, la corsa del pedale è ridotta al minimo assoluto, il che aumenta la sensazione di sportività senza trascurare l’efficienza in caso di frenata leggera oppure conservando una corsa del pedale tipicamente da uso in pista. Il modulo di controllo ABS, integrato con il sensore 6w-CDS, consente di spingere ulteriormente i limiti di aderenza degli pneumatici posteriori, aumentando la ripetibilità degli spazi di arresto migliorando le prestazioni in curva consentendo al guidatore di tenere la frenata fin dentro la curva in modo stabile.

eManettino per la gestione delle prestazioni

Il Manettino diventa, eManettino ed ha quattro posizioni selezionabili dal volante. eDrive: il motore a combustione interna è spento con la trazione elettrica alle ruote posteriori e 25 km di autonomia ad una velocità massima di 135 km/h. Ibrida (H): questa è la modalità predefinita all’accensione. I flussi di potenza sono gestiti per la massima efficienza e la logica di controllo definisce l’intervento del motore a combustione interna bilanciando potenza e prestazioni. Performance: l’ICE è sempre acceso e aiuta a mantenere l’efficienza della batteria per garantire la piena potenza in ogni momento. Questa è l’impostazione ideale per la guida sportiva. Ed infine una funzione adatta alla pista per offrire il massimo delle prestazioni ma a costo di una minore ricarica della batteria

Le prestazioni dichiarano una velocità massima di 330 km/h per un accelerazione sullo 0-100 km/h in 2,9 sec, sullo 0-200 km/h in 7,6 sec coperti in soli 107 metri. Da notare che il tempo sulla pista di Fiorano è stato ottenuto con 1′ 21″ 80.

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Molti se non tutti sono pervasi da un forte senso di scetticismo sui dati dichiarati dai costruttori in termini di consumi. I due cicli che vengono usati per verificare il consumo, il NEDC ed IL WLTP non godono certo della fama di essere sinceri in modo assoluto.

Il NEDC (New European Driving Cycle) aveva molte lacune. Difetti di valutazione dei consumi messi in evidenza in modo imbarazzante dal Diesel Gate che ha visto coinvolto il gruppo Volkwagen qualche anno fa. Questo ciclo di omologazione entra in vigore in Europa dal 1990. Si compone di un percorso che ha due rilevazioni. Una parte che simula il tratto urbano (ECE) che deve essere ripetuta quattro volte. A questa si aggiunge una parte di collaudo exstraurbano (EUDC) con una velocità di punta pari a 120KM/h, ma solo per dieci secondi. In tutto il test di rilevamento dura 20 minuti, con una velocità media di percorrenza di 33,6km/h.

Questo ciclo viene svolta in laboratorio su banco rulli. La scelta può apparire irrealistica ma è sensata. Per costruttori che producono e progettano auto nelle zone più disparate del mondo avere un terreno comune di giudizio era fondamentale per i tecnici. Il vero problema semmai era nella realizzazione della prova da parte dello staff di collaudo. Condizioni di accelerazione blande e veleggiamento eccessivo che non corrisponde alla marcia reale neanche se il migliore collaudatore guiderebbe l’auto di prova.

Lo scandalo dei motori diesel, ha spinto a trovare una nuova norma, o ad accelerare la sua approvazione con il ciclo WLTP (Worldwide harmonized Light vehicle Test Producture). Il test si svolge sia un laboratorio che con una parte stradale reale. I parametri di valutazione vengono suddivisi in base al rapporto peso potenza separando i veicoli leggeri, da quelli dedicati al trasporto merci e passeggeri. Il ciclo di prova è stato allungato a 30 minuti, e prevede quattro fasi. Tre aree di test effettuate a velocità crescente per simulare, il cittadino, l’extraurbano, la velocità autostradale a 130Km/h con punte che superano questo valore fino a 140km/h, per una media complessiva di 46,5km/h di percorrenza.

Per quanto sia difficile da replicare per l’automobilista medio, il WLTP è comunque più vicino alla realtà di quanto non sia il vecchio NEDC. Basta un po di perizia con un impegno non molto eccessivo per avere una distanza tra il teorico ed il reale in meno del 10%. Quindi è evidente che il valore da tenere in considerazione anche per mettere a confronto modelli diversi per la scelta della prossima auto è il WLTP. Sapendo come è composta la prova, magari organizzare un ciclo di test drive presso il dealer che tende a coprire le fasi di questo test per verificare le differenze sfruttando la strumentazione di bordo.

Al di la degli aspetti economici legati ai consumi, c’è sempre una certa coscienza ecologica che sta crescendo nella popolazione automobilistica. In questo caso i costruttori devono verificare su strada con un’apposita strumentazione appollaiata dietro la vettura denominata PEMS. (Portabile Emissions Messurement System). Questo strumento, complesso nella messa appunto, ha il compito di verificare in modo realistico e stabilire il limite di emissioni soprattutto in merito di NOx che poi il veicolo dovrà rispettare per la sua esistenza.

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I sistemi steer-by-wire, consentono un controllo completamente autonomo del veicolo per navette e robotaxi. Nei veicoli per trasporto privato offre funzionalità uniche. Il volante può essere retrattile in base alla modalità di guida anche completamente automatizzate. Il controllo dello sterzo, integralmente adattabile, riduce l’angolo di sterzo per il parcheggio o manovre a bassa velocità, migliorando la sicurezza passiva grazie all’eliminazione del piantone dello sterzo. Questa soluzione appare ideale per i turi veicoli elettrici e automatizzati.

ZF Group guida la trasformazione steer-by-wire

Ieri ZF ha annunciato che questa tecnologia sarà lanciata su scala industriale da un’importante casa automobilistica a livello mondiale entro il prossimo anno. Inoltre questo sistema di integra con il controllo integrato della frenata (Integrated Brake Control), a sua volta prevalentemente controllato dalla tecnologia by-wire.

Plasmare il futuro by-wire

Il piano ZF è quello di confermare la sua leadership nei sistemi steer-by-wire, incluso sterzo su ruote posteriori, brake-by-wire, con controllo integrato della frenata e sospensione attiva a controllo elettronico, diventando il produttore di riferimento per tali sistemi entro il 2030.

Queste tecnologie saranno combinate tra loro per ottenere soluzioni che offrano miglioramenti maggiori di quelli che potrebbero offrire individualmente. In questo contesto, il software e le combinate architetture elettriche/elettroniche (E/E) sono fondamentali nel fornire valore aggiunto. I sistemi by-wire offrono maggiori livelli di controllo del veicolo consentendo spazi di arresto ridotti, maggiore libertà nelle manovre, migliore stabilità alle alte velocità e maggiore autonomia ed efficienza.

Con le tecnologie by-wire l’entità dell’assistenza alla sterzata o della coppia frenante può essere ottimizzata per emulare la tipica sensazione che i conducenti si aspettano, ma può anche essere regolata all’istante per incrementare la forza frenante e ridurre lo spazio di arresto, o per evitare un ostacolo più abilmente di quanto saprebbero fare i conducenti stessi.

Il sistema di frenata IBC brake-by-wire di ZF consente la frenata rigenerativa e il recupero di energia che aiuta a ricaricare le batterie dei veicoli elettrici, unendosi alla tecnologia eDrive per incrementare il motion control, aumentare l’autonomia e offrire un sistema più compatto.

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Per quanto possa sembrare un elefante che si muove lentamente, l’industria dell’auto può correre ai ripari potendo contare su colossi della componentistica che sanno come trovare soluzioni per ridurre i disagi. Del resto, è risaputo che l’industria meccanica ha potenzialità superiori, dal punto di vista tecnologico e di efficienza. Spesso le soluzioni tecniche più avanzate sono tenute in naftalina solo per una questioni di rapporto costi/benefici. Ma quando il momento diventa critico, allora è la necessità rende impellente una soluzione che attinga a tutta la conoscenza dei centri ricerca dei colossi della componentistica.

La soluzione messa in campo da Tenneco

Il cobalto viene utilizzato negli elementi che vengono sollecitati alle alte temperature fornendo resistenza all’usura lavorando con intervalli di temperatura elevati. In campo motoristico si tratta di boccole per valvole wastegate del turbocompressore, valvole EGR e le sedi delle valvole di scarico.

In particolare, la Tenneco si è impegnata nel trovare una soluzione alla necessità di ridurre il cobalto nelle leghe sottoposte a stress meccanico e termico. Lo scopo è quello di creare un materiale che possa offrire maggiori prestazioni dal punto di vista della resistenza all’usura utilizzando un contenuto di cobalto notevolmente ridotto.

Tanti gli elementi coinvolti in un automobile

Elementi come le boccole nelle valvole EGR, o le valvole wastegate del turbocompressore come quelle dei gas di scarico possono possono essere soggette ad una variazione ti temperatura che va da meno di 0°C fino a 1000°C. Proprio questa ampia escursione rende difficile la progettazione in funzione dell’affidabilità nel tempo. Soprattutto nella gamma di temperature fino a ~400°C, i materiali ad alto contenuto di cobalto hanno reso al meglio. In questa fascia i progettisti di Tenneco sono andati oltre ridefinendo il quantitativo minimo di Cobalto per garantire un risultato efficace senza spreco.

La ricerca ha fuso elementi tipici della lega FM-8100, una lega a base ferrosa senza l’apporto di Cobalto, con la FM-T95A, invece sinterizzato con il 54% in peso di Cobalto. Queste due leghe si pongono agli stremi di una gamma di cinque materiali con contenuto di cobalto vario suddivisi in funzione delle prestazioni dell’usura e l’intervallo di temperatura a cui rendono al meglio.

Un risultato ottimale per costi ed affidabilità

La nuova variante FM-T88A è composto da un acciaio sinterizzato con il 17% di Cobalto. Una quantità che riesce a soddisfare i requisiti di produzione, la miscelazione delle polveri, il processo di sinterizzazione, la lavorabilità ed infine la garanzia della qualità ottimale. Le prove effettuate hanno evidenziato come la lega FM-T88A ha migliorato i risultato per l’utilizzo estremo in una boccola per la valvola wastegate del turbocompressore funzionante a temperature fino a 800°C migliorando le prestazioni rispetto all’originale pur con una percentuale di Cobalto più bassa.

Secondo i tecnici Tenneco, i risultati hanno mostrato che a 200°C la FM-T88A offre prestazioni e costi paragonabili alle leghe senza cobalto di una lega senza ridotta cobalto pur garantendo un livello di resistenza all’usura paragonabile ad un materiale ad alto contenuto di cobalto per tutto il range di temperature a cui può lavorare il componente.

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Come tutti quei componenti di un veicolo usati regolarmente, anche le candele a causa di accumuli di detriti e di usura sono soggette a malfunzionamento, rendendo difficoltoso lo scocco della scintilla. Per far fronte a questo problema, è consigliabile far controllare in un’officina questi dispositivi dopo aver superato la soglia dei 10.000 km di percorrenza, affinché il meccanico possa occuparsi della loro manutenzione e, se necessario, della loro sostituzione. Un cambio delle candele è comunque raccomandabile dopo i 15.000 km per i modelli d’auto più vecchi e i 40.000 km per quelli più recenti.

Seppur vendute separatemene, è buona norma sostituire le candele tutte insieme. Inoltre, si sconsiglia di far installare sulla propria autovettura accessori già usati e di marche diverse.

La candela di accensione Bosch Super 4 ha un filetto esterno di 14 mm, una lunghezza filettatura di 19 mm, un andamento scintilla di 4 mm, una distanza interelettrodica di 1 mm, un’apertura chiave di 1 mm, un passo filettatura di 1,25 mm, una coppia spunto/serraggio di 28 mm, 4 poli ed un angolo di regolazione pari a 90 gradi. La candela Bosch Super 4 è adatta a molti veicoli, quali ad esempio: Audi, Austin, Daewo, Daimler, Fiat, Lexus, Seat e molti altri.

Il controllo e la sostituzione delle candele sono operazioni non particolarmente difficili, che possono essere tranquillamente fatte anche nel garage di casa. Occorre avere un’apposita chiave per candele o in sostituzione una chiave dinamometrica dotata di una presa per candele, un giravite ed un panno. L’operazione si deve eseguire a motore freddo ed indossando dei guanti per proteggere le mani dal contatto con i liquidi del motore. Con l’attrezzatura accanto procedere come segue.

• Sollevare il cofano e localizzare le candele di accensione. Nel caso che le candele siano protette da un tappo o da un coperchio, procedere con loro rimozione. Allontanare poi il cappuccio delle candele, stando attenti a non scordare il cilindro di appartenenza.
  
• Con l’ausilio di una chiave a tubo o a rocchetto o di una chiave per candele, allentare le candele, per poi svitarle e rimuoverle a mano, eliminando l’eventuale polvere con un panno.
  
• Avvitare le candele nei rispettivi fori. Prima di fare ciò è consigliabile lubrificarne la superficie. Dopo aver inserito la candela nel suo alloggiamento, essa va ruotata in direzione opposta a quella del serraggio sino a quando le due filettature non saranno allineate.
  
• Rimontare i tappi e i coperchi, come ultimo passo.
  

Nel corso della sostituzione delle candele, è consigliabile verificare lo stato dei cavi e controllare lo stato d’usura degli altri componenti del motore, pulendo via con un panno polvere ed altre impurità.

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Suv versatile e prestazionale

Quindi è giunto il momento di portare la folosofia Tesla in uno dei segmento più combattuti e diffusi del mercato quello delle SUV di medie dimensioni premium senza dimenticare aspetti fondamentali come sicurezza e versatilità. Per i clienti che hanno già versato la caparra, le consegne della versione intermedia Long Range con Dual-Motor All-Wheel Drive, inizieranno le consegne per fine Agosto. In seguito arriveranno anche le interessanti varianti Performance.

Il suo design è concepito per sfruttare al meglio l’aerodinamica della vettura. Stile pulito, elegante, utile per migliore autonomia. La piattaforma tecnica è dedicata, concepita per essere un veicolo elettrico fin dalla progettazione iniziale. La Tesla Model Y, quindi, garantisce valori di spazio per ospitare fino sette adulti e bagagli fino a 1.9 metri cubi.

Le prestazioni segneranno un netto miglioramento grazie all’utilizzo degli ultimi ritrovati in termini di propulsione elettrica, gestione elettronica e sfruttamento della nuova batteria. I progettisti americani hanno lavorato per sfruttare al meglio un modo sempre più efficiente ogni kW immagazzinato.

Powertrain potente con trazione integrale

Le nuove macchine elettriche sono più efficienti ed ultra-reattivi forniscono potenza da 351cv, per garantire un’accelerazione sullo 0 a 100 km/h in soli 3,5 secondi e una velocità massima fino a 217km/h e la trazione integrale, con il motore anteriore che eroga 200cv e quello posteriore principale da 275cv. In sostanza c’è abbastanza potenza da garantire un’eccellente manovrabilità per qualsiasi condizione stradale e 525km di autonomia con batteria Long Range.

La posizione della batteria consente di abbassare il baricentro e centrare le masse in modo ideale tra i due assi. Il telaio e la carrozzeria sfruttano la struttura stessa che ingloba la batteria per irrigidire la scocca e migliorare la dinamica. La sicurezza passiva sfrutta la deformazione di strutture programmate per offrire la massima protezione in caso di incidente.

Funzionale e sempre più connessa

La dotazione interna di livello premium, con materiali di alta qualità. Di serie il tetto panoramico in vetro e i sedili profilati per creare una sensazione di spaziosità offrendo un’ampia visuale da ogni sedile del veicolo. L’interfaccia con schermo touchscreen da 15 pollici all’interno sostituisce tutti i controlli fisici dell’auto. Anche per salire a bordo non sono necessarie le chiavi, nemmeno il telecomando Key-less, basta connettere il proprio smatphone per avere accesso la veicolo e le sue funzioni di bordo.

La app Tesla Mobile consente di regolare il pre-condizionamento, rilevare la posizione della vettura, monitorare le condizioni di traffico gestendo lo stato della batteria e la possibilità ricarica, adeguando il viaggio in funzione delle colonnine presenti sul percorso.   La Model Y sfrutta, per la ricarica, le colonnine Supercharger sia esistenti che di nuovo tipo V3 con la possibilità di ricaricare 500km in soli 20 minuti.

Daniele Amore

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O meglio, avviso di chi scrive, è che l’auto elettrica che si fornisce attraverso la rete elettrica esterna possa essere sopravvalutata. Di fatto, invece, i fatti dimostrano di come il colosso giapponese sia fortemente impegnato nella trazione elettrica, ma quella che si sostiene da sola senza fare ricorso come fonte primaria alla ricarica esterna.

La tecnologia Fuel Cell, infatti, sfrutta una cella di combustibile per creare energia per alimentare la batteria che a sua volta fornisce potenza alla trazione elettrica. Come combustibile si utilizza l’idrogeno, la materia prima più diffusa del creato. Purtroppo,  anche se diffusissimo, l’idrogeno va stoccato, trasportato e reso fruibile con tempi di rifornimento accettabili.

Al momento, per produrre idrogeno adatto ad alimentare una fuel cell, si spende più energia tradizionale di quanto se ne risparmia in termini di inquinamento. Un delta che può essere compensato se a cascata che gli impianti industriali venissero convertiti. Spetta quindi ai legislatori adottare misure che spingano verso lo sviluppo di questa tecnologia.

Intanto, così come accadde quando fu introdotta per la prima volta la tecnologia ibrida endotermico/elettrico anche in questo caso Toyota è stata una delle prime a sviluppare tale tecnologia dal lontano 1992 fino alla nascita della priva generazione della Mirai nel 2014.

La prima berlina fuel cell ad idrogeno giunge alla seconda generazione abbandonando concetti di funzionalità per adottare uno stile più emotivo e dinamico con prestazioni di guida più gratificanti. Il sistema di celle a combustibile è stato completamente riprogettato portando l’autonomia a 650 km rilasciando solo vapore acqueo.

La Mirai di seconda generazione conserva solo il nome della prima serie. La piattaforma tecnica è la GA-L, con la cella combustibile spostata nella zona anteriore sfruttando il vecchio vano adibito alla presenza del motore endotermico. L’altezza è stata ridotta per una linea più sportiva con passo da 2.920 mm ed una lunghezza complessiva di 4.975 mm. L’impronta a terra migliora grazie all’aumento di 75 mm della carreggiata e l’utilizzo di ruote da 19 e 20 pollici con pneumatici sportivi 235/55 R19 e 245/45 R20. Il risultato è stilisticamente più dinamico, ma anche tecnicamente efficace con il baricentro più basso.

I serbatoi hanno una struttura multistrato più robusta e sono disposti a “T”. Il più lungo è in posizione longitudinale centrale sotto il pavimento, mentre i due serbatoi più piccoli sono posti lateralmente sotto i sedili posteriori per una capacità totale di 5,6 kg di idrogeno. La dimensione dell’involucro è stata ridotta grazie a nuove saldature che riducono lo spazio tra la cella a combustibile e il rivestimento esterno.

La batteria ad alta tensione ed il motore elettrico sono posizionati sopra l’asse posteriore con un bilanciamento dei pesi 50:50. Questa è formata da elementi in nichel-metallo idruro ed è costituita da 84 celle con una tensione di 310,8V ed una capacità di 4,0 Ah dal peso di 46,9 con potenza che varia da 25,5 kW a 31,5 kW x 10 secondi. Il sistema di raffreddamento è stato ottimizzato sfruttando prese d’aria ricavate su entrambi i lati dei sedili posteriori.

l nuovo blocco delle celle di combustibile e il convertitore di alimentazione sono stati adattati alla nuova piattaforma tecnica utilizzando un polimero solido passando a 330 invece di 370. Il record di potenza specifica è pari a 5,4 kW / l con potenza massima da 114 kW a 128 kW. Le prestazioni a basse temperature sono state migliorate consentendo l’avvio anche a temperature fino a -30.

I progettisti giapponesi hanno lavorato su ogni componente come pompe dell’acqua, l’intercooler, l’aria condizionata e i compressori d’aria e la pompa di ricircolo dell’idrogeno per renderla più piccola e leggera del 50%, migliorando allo stesso tempo le prestazioni del 12%.

Il riposizionamento del collettore e l’ottimizzazione della forma del separatore del canale del gas ha reso più efficiente il sistema. Sono stati anche adottati materiali innovativi per gli elettrodi mentre il convertitore CC-CC è stato ridotto del 21% con il peso portato a 2,9 kg.  Per la prima volta in assoluto viene utilizzato un materiale semiconduttore in carburo di silicio di nuova generazione nei transistor IPM (intelligent power model) per un minore consumo energetico grazie al minor numero di transistor.

La nuova presa d’aria limita la perdita di pressione contenendo materiale fonoassorbente per ridurre il rumore. Lo scarico utilizza un tubo in resina per evacuare una grande quantità di aria e acqua riducendo le dimensioni ed il peso del 30%.

L’adozione della piattaforma GA-L consente di ricavare una maggiore rigidità della scocca migliorando le prestazioni dinamiche della Mirai. Nuovi rinforzi per il telaio e l’utilizzo di saldatura laser hanno permesso di irrigidire la il telaio contenendo il peso complessivo.

Le sospensioni hanno uno schema MacPherson all’anteriore e posteriori multilink con barre antirollio più spesse e riposizionamento ottimale dei giunti sferici superiore e inferiore per una rigidità delle sospensioni più elevata. Questo consente di ottenere maggiore reattività e stabilità. La nuova Toyota Mirai promette di essere efficace sia nella guida autostradale che su strade tortuose migliorando l’accelerazione in uscita dalle curve.

L’obiettivo della Mirai e di ripulire l’aria che alimenta il sistema con emissioni zero assolutamente pulite allo scarico. Un filtro catalizzatore incorporato nella presa d’aria viene attraversato da una carica elettrica statica catturando le particelle microscopiche di inquinanti. Elementi come l’anidride solforosa, protossido di azoto e particolato PM 2,5 vengono rimossi dal 90 al 100%. emettendo inquinamento pari a zero.

Toyota non nasconde le sue ambizioni volendo portare a 10 volte il volume delle vendite della versione attuale. Un successo che si può ottenere grazie al riposizionamento in una fascia di mercato più in linea con l’immagine tecnologica di Mirai II con un prezzo più economico del 20%.

La diffusione delle vetture con tecnologia FCEV aumenterà costantemente con il miglioramento delle infrastrutture per lo stoccaggio, il trasporto e la distribuzione dell’idrogeno. Il numero di stazioni di servizio aumenta con un sempre maggiore interessamento da parte di governi e autorità locali che non potranno fare altro che introdurre nuovi incentivi e regole per consentire l’utilizzo e la diffusione di una mobilità più pulita.

Daniele Amore

In collaborazione con Toyota T Motor San Lazzaro di Savena (BO) @ToyotaTMotor  

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Nonostante tutti i calcoli e i test statici e dinamici, la storia delle corse è però ricca di eventi inaspettati che hanno generato un problema non previsto, compromettendo la buona riuscita di un Gran Premio. Nella maggior parte dei casi la causa scatenante è stata di ragione esterna e indipendente dal team, come per esempio un componente che si stacca da un’altra monoposto. A volte invece i guasti sono stati generati da fattori non legati alle altre auto in pista: è il caso dell’ un’invasione di un’animale o anche di un oggetto proveniente dalle tribune. Ne sa qualcosa l’Alpine Renault che ha fermato Fernando Alonso dopo soli 33 giri del GP Bahrain 2021 per evitare guai peggiori alla sua A521. ​

​Tutta colpa della carta di un panino che si è incastrata nelle prese d’aria dei freni posteriori della vettura, generando un surriscaldamento che ha finito con il minare il funzionamento dell’impianto frenante. Che qualcosa non andasse per il verso giusto se ne sono accorti gli ingegneri ai box, attraverso la telemetria e hanno optato per il ritiro in quanto continuare avrebbe rappresentato un azzardo per l’incolumità del pilota e anche dei suoi colleghi. 

La storia della Formula 1 e lo stesso Alonso non sono nuovi a episodi del genere: nel 2015 durante il GP di Spagna con la McLaren, proprio Alonso fu costretto ad abbandonare la gara al 25° giro, dopo momenti di paura – “i freni posteriori non sembravano funzionare più – aveva comunicato il pilota al box. Il malfunzionamento era stato provocato da una visiera a strappo che si è era infilata nella presa d’aria: il piccolo pezzettino di plastica trasparente era stato ritrovato nel fondo della vettura. E due anni fa per lo stesso motivo Carlos Sainz dovette fare una sosta supplementare durante il GP del Canada, a causa, nuovamente, di una visiera finita nel brake duct facendo aumentare le temperature oltre il range di esercizio. ​

Grazie a molteplici sensori posizionati in svariati punti della monoposto vengono rilevati centinaia di parametri fisici i cui valori sono trasmessi al box in tempo reale. Naturalmente i dati sono criptati in modo che ciascun team disponga solo dei propri e non anche di quelli della concorrenza. 

Servendosi dei sensori, i team conoscono in ogni istante la temperatura di dischi e pinze. Sulla base di questi dati, partono eventuali segnalazioni al pilota per la modifica del brake balance della monoposto o della gestione dell’impianto: questa comunicazione avviene quando si registrano anomalie rispetto alle previsioni. ​

L’importanza delle prese d’aria dei freni​

Ma come funzionano le prese d’aria dei freni e cosa succede in caso di ostruzione accidentale? 

Intorno ai corner ruota di Formula 1 abbiamo visto svilupparsi nel tempo delle brake duct in carbonio sempre più sofisticate, con prese d’aria, flap e deviatori di flusso progettati ad hoc e in grado non soltanto di raffreddare l’impianto frenante, ma di svolgere anche funzioni aerodinamiche. ​

Questo perché, ripulendo l’aria dalle turbolenze che si generano con il moto rotante della gomma si può ridurre la resistenza all’avanzamento della monoposto o aumentarne il carico aerodinamico. 

In presenza dell’ostruzione di anche solo una delle prese d’aria, il disco e le pastiglie si troverebbero a lavorare costantemente a temperature superiori rispetto a quelle di funzionamento ottimale. 

Ne conseguirebbe un loro ossidamento e nell’arco di una manciata di intense frenate la temperatura del materiale d’attrito andrebbe ad impennarsi vorticosamente. 

L’accidentale mancanza di adeguata ventilazione può mandare quindi in crisi prima il fluido freni e poi il materiale d’attrito. Oltre a consumarsi molto velocemente, il materiale d’attrito inizierebbe a bruciarsi, erodendo parte del disco, mentre il fluido freni andrebbe in ebollizione, generando il fenomeno del vapour lock. Se la monoposto continuasse a girare e il pilota quindi spingesse maggiormente sul pedale del freno, l’usura raggiungerebbe i fori di ventilazione fino a portare il disco al rischio di esplosione. 

Più stabili le pinze freno perché l’alluminio con cui sono realizzate fonde a 700°C. Le pinze Brembo a 6 pistoni hanno una soglia di garanzia di 210°C, inferiore alla temperatura minima di esercizio per i dischi, il cui range d’utilizzo è tra i 350°C e i 1.000°C. ​

A differenza di dischi e pastiglie, che raggiungono temperature elevatissime anche nelle condizioni di impiego più esasperate come il GP del Canada, il cui layout comporta tante staccate, tutte decise e molto ravvicinate, le pinze Brembo non superano mai i 200°C.​

​Il rompicapo della temperatura ottimale ​

Sul circuito Gilles-Villeneuve così come sulle piste di Abu Dhabi, Città del Messico e Singapore diventa basilare il ruolo delle prese d’aria dei freni perché la sequenza di staccate violente senza spazi adeguati -cioè lunghi rettilinei – per far rifiatare gli impianti frenanti richiede l’indirizzamento di grandi quantitativi al loro interno.​ ​

Contrariamente, in tracciati come Silverstone, Suzuka o Interlagos c’è il rischio opposto, ossia il mancato raggiungimento della temperatura ideale di funzionamento dei freni, con conseguente rischio del fenomeno di vetrificazione – glazing – del materiale d’attrito. In simili condizioni i freni hanno bisogno di meno aria e le prese d’aria vengono “parzializzate” riducendo di fatto il flusso d’aria veicolato sui freni. Sulla carta queste scelte appaiono logiche ma il corner ruota di un’auto di Formula 1 include tanti elementi, ciascuno dei quali ha esigenze diverse dalle altre. Inoltre bisogna considerare l’incidenza sul funzionamento degli pneumatici, così come la temperatura di esercizio della power-unit e la resistenza all’avanzamento sui dritti. 

Insomma, un vero e proprio equilibrismo, a cui si aggiunge un’ulteriore variabile, il numero dei fori di ventilazione dei dischi freno: progettati attraverso il calcolo CFD (Computational Fluid Dynamics) sono il risultato di uno studio sinergico tra il produttore dei dischi e i costruttori delle monoposto. 

A seconda delle prese d’aria in uso in una stagione o modificate per un determinato GP, i team scelgono la versione di disco che reputano migliore. Per l’anteriore Brembo mette a disposizione le alternative Very High Cooling con 1480 fori, le High Cooling da 1250 fori e le Medium Cooling da 800 fori. 

Per ciascuna di queste opzioni i team possono inoltre scegliere la variante con lavorazione sul diametro esterno del disco, il cosiddetto groove, che crea una sezione divergente all’aria: con essa l’efficienza di raffreddamento del materiale risulta superiore. Al posteriore invece Brembo offre due opzioni di dischi, High Cooling – 1250 fori – e Medium Cooling, da 800 fori.

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Introduzione: Funzionamento del PHEV

La differenza tra un veicolo PHEV ed una vettura puramente elettrica sta nel fatto che la ricarica avviene anche attraverso l’utilizzo di un motore a combustione interna. Questo può essere alimentato a benzina, diesel oppure a metano. Inoltre, il motore endotermico, sostituisce in tutto e per tutto il motore elettrico quando la batteria è scarica unendo le due propulsioni quando si richiede maggiore potenza al sistema.

Quanto un PHEV sia più economico, e rispettoso dell’ambiente, rispetto ad un HEV dipende dalla capacità della sua batteria e la capacità di sfruttare il modo efficiente la sua capacità. Ci sono vicoli PHEV che a parità di batteria percorrono chilometri diversi, indice di un efficienza diversa. Avere una batteria più piccola a parità di chilometri garantisce un minor peso del sistema. Oppure guardando il rovescio della medaglia essendo più efficiente si può usare una batteria più grande ampliando di molto la percorrenza in puro elettrico. In ogni caso i veicoli PHEV riescono a rendere al meglio su percorsi di tipo misto, composto da ciclo urbano, extraurbano. I vantaggi su questo tipo di utilizzo compensano ampiamente le perdite alle alte velocità in autostrada, a patto di non avere questa percorrenza nel proprio quotidiano superiore al 50%

Uno degli aspetti critici dei veicoli PHEV riguarda proprio utilizzo prevalentemente autostradale. Questo tipo di percorso, se prevalente, non consente di utilizzare la parte elettrica per tutto il viaggio, con fasi di intervallo in elettrico nelle condizioni di veleggiamento in funzione anche della tipologia di tracciato autostradale. A seconda che si tratti di un sistema di tipo seriale o parallelo, il veicolo una capacità maggiore di veleggiare per più tempo in elettrico anche in marcia autostradale.

Dal punto di vista tecnico, infatti, la composizione dei sistemi full hybrid ricalca quello dei veicoli HEV (hybrid electric vechicle). Quindi la disposizione ed il funzionamento degli elementi possono essere in serie, parallelo o combinato serie/parallelo.

Ibrido Plug-In, PHEV In serie

Il PHEV in serie puro, prevede che il motore endotermico non sia mai collegato alle ruote. Questo funziona come range extender della capacità di batteria che a sua volta alimenta il motore o i motori elettrici che forniscono trazione alle ruote. Un esempio era la Chevrolet Volt in Europa Opel Ampera. La sua prerogativa era quella di avere un piccolo motore endotermico che fungeva, appunto, soltanto da generatore quando la batteria era scarica. Il vantaggio del sistema in serie è quello di poter utilizzare un piccolo motore benzina ad un numero di giri limitato sfruttando la massima efficienza possibile risparmiando carburante.

Ibrido Plug-In, PHEV Parallelo

Il sistema parallelo si riconosce per la diversa erogazione dei due propulsori, con predominanza del motore endotermico rispetto a quello elettrico. Una volta sfruttata al massimo la capacità elettrica in EV, a batteria scarica, il motore endotermico diventa protagonista conservando prestazioni discrete.

Questo schema si adatta ad utilizzare componenti per la parte elettrica modulari progettati in collaborazione con i colossi della componentistica. In questo modo si imita il costo di adattamento delle piattaforme tecniche già in uso.

Lo schema parallelo si adatta infatti sia alla disposizione con motore anteriore trasversale che longitudinale. In entrambi i casi il motore elettrico viene installato nella trasmissione tra cambio e motore endotermico. La disponibilità di spazio e l’adattabilità del telaio determina spesso la differenza di potenza di cui il motore elettrico può disporre. Questa soluzione è adottata da molti gruppi tra i quali, Volkswagen, Hyundai/Kia con PSA e Volvo sfruttano anche u doppio motore elettrico per la gestione della trazione integrale. Nel caso di Mercedes e BMW con entrambe le disposizioni meccaniche.

Nelle modalità ibride automatiche l’endotermico funge da ricarica, ma prima che la batteria raggiunga un sufficiente livello di ricarica il sistema gestisce l’azione della parte elettrica come un mild hybrid con caratteristiche allargate sfruttando la maggiore potenza della macchina elettrica. Ma mano che la batteria si riempie si può aggiungere coppia e potenza in accelerazione, recuperando le prestazioni iniziali o tornare ad alternare la marcia in EV.

Uno dei limiti del sistema sta proprio nella lentezza con cui ricarica la batteria nelle fasi passive. Al conducente, di solito, sono concesse varie modalità di utilizzo manuali tra cui una Save ed una Recharge per consentire di sfruttare al meglio la capacità di conservare o ricaricare energia in funzione del percorso. Ciò comunque comporta un utilizzo intenso della parte endotermica. La logica, quindi, sarebbe quella di lasciare al controllo automatico la capacità di decidere come funzionare, sacrificando piacere di guida e prestazioni in funzione della carica di batteria.

Il sistema ibrido parallelo, comunque, offre prestazioni superiori potendo sommare in parte o totalmente le due potenze, endotermica ed elettrica. Il risultato, dipende, spesso, dal tipo di trasmissione che il costruttore utilizza per far arrivare la potenza alle ruote, e come viene gestita elettronicamente l’azione combinata delle due propulsioni. Spesso ci sono momenti in cui le due potenze si sovrappongono senza sommarsi passandosi il testimone dell’erogazione di potenza come un gioco di staffetta tra atleti per ottenere l’erogazione finale. In questo caso il risultato finale è diverso dalla somma algebrica delle due potenze.

Sul mercato ci sono costruttori come Mercedes che utilizza i sui due cambi il 7G doppia frizione ed il cambio 9G-Tronic aggiungendo la parte elettrica per il suo sistema PHEV. Tutti gli altri brand, compresi i premium come BMW, sfruttano sistemi progettati con colossi della componentistica come ZF o GKN. Anche Lexus per la gamma LS collabora con Aisin progettando e definendo la trasmissione dedicata per le loro autovetture.

I colossi della componentistica, infatti, forniscono moduli completi integrandosi nella meccanica sia anteriore che dell’assale posteriore. Di solito viene fornito il telaietto supporto per i bracci sospensioni, anche multilink, che porta il motore elettrico fungendo anche da differenziale o torque vectoring nel caso di trazione integrale. Tale soluzione, facilmente integrata, è utilizzata da Jeep, Mini, Land Rover ed altri. Quando il motore elettrico è posizionato solo sull’asse posteriore fornisce trazione elettrica pura alle ruote posteriori, gestendo la trazione integrale in parallelo quando lavora in accordo con il motore endotermico.

La potenza ridotta del motore elettrico sull’asse posteriore,però, costringe ad azionare il motore endotermico più spesso che nelle soluzioni dove i due sono accoppiati su un solo asse. Se da un lato si guadagna in reattività anche migliore rispetto ad una trazione integrale meccanica, il guadagno in termini di consumi non è così marcato.

Ibrido Plug-In, PHEV Serie/Parallelo

L’ibrido plug-in PHEV serie/parallelo che viene sviluppato per viaggiare sfruttando entrambe le modalità di funzionamento descritte sopra. Questa soluzione è complessa, costosa, ma particolarmente cara a costruttori giapponesi, pionieri dell’ibrido come Toyota seguita da Mitsubishi. In sostanza, rappresenta il compromesso ideale. In Europa, l’unico costruttore che si cimenta su questa tecnologia è la Renault con la E-Tech ma con differenze sostanziali sia dal punto di vista tecnico nello sfruttamento delle sue componenti.

In base alle condizioni di marcia e l’esigenza di potenza si può sfruttare il motore endotermico come generatore, oppure far agire le due motorizzazioni in parallelo per sfruttare le potenzialità di entrambi. La presenza di un secondo motore elettrico posteriore consente di gestire anche la trazione integrale on-demand. Anche in questo caso si possono avere modalità di funzionamento in serie se percorre off-road leggero e parallelo per i passaggi difficili dove serve la potenza di tutti e due i motori elettrici più quello benzina.

In questo sistema il motore endotermico non può essere di piccola cilindrata per la duplice funzione di ricarica e di potenza. Toyota utilizza un motore di grossa cilindrata aspirato ciclo Atkinson/Miller a rapporto di compressione variabile. Un propulsore facile da progettare, affidabile, che privilegia efficienza piuttosto che potenza potendo contare su un’unità elettrica di solito di pari potenza.

In questo schema la ricarica di batteria è affidata ad un generatore HSG collegato al motore endotermico. Una volta esaurita la carica iniziale, il PHEV serie/parallelo tende ad utilizzare l’azione dell’endotermico come extender in serie, dalla gestione ottimale la quantità di energia recuperata per viaggiare puramente elettrica per più tempo possibile, in tempo reale.

Anche funzionando in questo modo, resta comunque una certa lentezza del sistema nel tornare a piena capienza della batteria. L’inverter infatti ha una potenza di ricarica inferiore rispetto ai 400v che di solito servono per ricaricare la batteria. in ogni caso rispetto ad un sistema parallelo puro, la quantità di energia immagazzinata è comunque superiore, e viene anche resa immediatamente disponibile in modo più rapido per non avere mai cali di potenza per batteria scarica.

La potenza totale erogata dai sistemi ibrido serie/parallelo dipende dall’obiettivo che si prefigge il costruttore. I giapponesi puntano ad un equilibrio tra prestazione ed efficienza. Gli europei, pochi che sfruttano questo sistema, puntano sulla prestazione sommando le due potenze elettrica ed endotermica in modo assoluto.

In ogni caso, il sistema seriale/parallelo deve sempre fare i conti con una certa lentezza nella reattività alle sollecitazioni dell’acceleratore. La gestione del sistema, infine, dipende molto dalla capacità del driver di far lavorare il sistema tanto in modo seriale che in parallelo in funzioni della condotta di guida con risultati anche molto variabili in termini di consumi.

Costi e convenienza del sistema PHEV, Plug-In

La domanda che sta attanagliando i lettori che sono giunti fino a questo punto è “Ma quanto si risparmia con un veicolo PHEV?” La risposta non è facile. Lasciando per un attimo le argomentazioni ecologiche e le discussioni filosofiche, restano concetti pragmatici come l’investimento e quanto rimane nel proprio portafoglio rispetto ad una tecnologia standard.

In sostanza, il risparmio dipende dal tipo di percorso che l’automobilista svolge quotidianamente. In ogni caso per funzionale al suo massimo potenziale un PHEV deve sempre avere la massima carica iniziale. Questa può avere costi variabili, dal bassissimo se la fonte energetica e rinnovabile come pannelli solari di tipo domestico o con colonnina ad alta potenza. Comunque è un costo che va sommato, convertendolo in carburante analogo, sommandolo al consumo dichiarato della vettura PHEV.

Per fare un esempio: Se una ricarica per percorrere 50km ha un costo medio di 2.50 euro, questi sono paragonabili, al momento, ad 1,4 litri di carburante, facendo una media tra benzina e diesel. Sommati ad un valore, per esempio di 2.0 litri/100km dichiarati dal costruttore, fanno un consumo realistico di 3.4litri100km.

Il consumo dichiarato secondo il ciclo NEDC e il recente WLTP di un veicolo PHEV è di circa 2.0 litri/100km, con variazioni a seconda del livello prestazionale. Infine l’autonomia della batteria in elettrico puro. La percorrenza è variabile in funzione del percorso. Per gli automobilisti che hanno una percorrenza media pari al dichiarato dal costruttore di riferimento, conviene utilizzare la funzione EV a prescindere. Ma per tutti gli automobilisti che percorrono più chilometri del dichiarato a batteria carica, allora conviene affidarsi alla modalità ibrida automatica per gestire al meglio la parte elettrica in funzione del percorso. A fronte di momenti in cui la vettura si accende a benzina, lo farà per allungare il più possibile la capacità elettrica dell’auto in modo funzionale.

Leggere la tabella:

Nella tabella sottostante sono stati elencati e suddivisi per segmento di mercato, la maggior parte delle vetture PHEV che compongono il listino, sperando di non fare torto a nessuno. Detto questo, per leggere ed interpretare al meglio i dati bisogna fare qualche considerazione iniziale.

Nella seconda colonna è stata riportata l’autonomia in modalità full elettrico, PHEV40 piuttosto che PHEV100 con il numero che in dica la percorrenza massima in EV. Nella terza colonna è stata inserita la capacità della batteria. A parità di km percorsi, infatti, indica l’efficienza e la capacità di sfruttamento del sistema ogni singolo Kw presente.

Nella quarta colonna, sono elencati nell’ordine da sinistra, la potenza endotermica, quella elettrica del motore o dei motori elettrici, e la potenza di sistema. In questo modo è più facile capire se si tratta di un sistema PHEV serie, parallelo o serie/parallelo valutando le prestazioni e l’efficienza in funzione delle proprie esigenze.

Infine i costi. All’interno del singolo segmento si possono incrociare i dati per determinare il costo in relazione alla tecnologia utilizzata ed alle prestazioni offerte. Spesso conseguire obiettivi di efficienza migliori costa di più ma non è detto che siano in linea con le esigenze dell’automobilista. Inoltre, nel costo finale, vanno inseriti anche parametri che non dipendono dal fattore tecnologico come stile, funzionalità degli interni, piuttosto che la percezione del brand. Tutti elementi imprescindibili che vanno messi in relazione rispetto ai freddi numeri dettati dalla tecnologia.

Tabella veicoli PHEV suddivisi per segmento  

Daniele Amore

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Lo stabilizzatore, dunque, evita che il peso dell’auto si distribuisca in maniera non uniforme e ciò lo rende indispensabile soprattutto in curva, quando il peso della vettura si concentra sulle ruote esterne. Grazie al collegamento stabilizzatore, dunque, il movimento è controllato e ciò accade attraverso la rigidità della barra stabilizzatrice dell’auto.

Se questa risulta essere particolarmente rigida, allora il meccanismo trasmetterà una potenza elevata. Se invece la barra è poco rigida, allora la potenza sarà inferiore. Questo vuol dire che il telaio della vettura presenti una rigidità adeguata al funzionamento della stessa. Non a caso gran parte dei modelli di vetture presenti sul mercato presentano uno stabilizzatore anteriore che migliora sia l’aderenza dell’asse posteriore sia la risposta alle sterzate.

Questo concetto cambia nelle automobili sportive dove sempre più spesso si utilizza lo stabilizzatore componente che è utile per far sì che le ruote anteriori mantengano aderenza, anche quando si percorrono le curve ad alta velocità.

In ogni caso lo stabilizzatore svolge un ruolo di primaria importanza nella sicurezza della vettura e quindi dei passeggeri. Questo perché garantisce, come detto, l’aderenza degli pneumatici in modo da distribuire il peso su tutto il veicolo, evitando di caricare solamente le ruote esterne quando si affronta una curva.

Grazie a questo componente, infatti, si riduce l’inclinazione causata dalla forza centrifuga e si va a trasferire il peso del veicolo su tutte e quattro le ruote. In questo modo, gli pneumatici aderiscono meglio al manto stradale e il peso va a ridistribuirsi sull’intero veicolo.

La barra di accoppiamento Mapco

Sul mercato esistono diversi prodotti di qualità eccelse. Ad esempio la barra accoppiamento stabilizzatore Mapco adatto può essere installato su diverse vetture. Ovviamente l’acquisto di un nuovo componente deve essere effettuato seguendo le caratteristiche e le specifiche della vettura. Per sostituire è importante posizionare la vettura su un martinetto o su un asse, svitare il supporto, bloccare le facce sul perno e premere la barra di accoppiamento fino a farla uscire dal supporto. Fatto ciò sarà possibile inserire la nuova sull’ammortizzatore telescopico che andrà serrata in base alle specifiche del costruttore del veicolo.

Altro consiglio molto importante da seguire è quello di cambiare la barra sempre in coppia con l’ausilio di un meccanico specializzato in modo da ottenere sempre un risultato ottimale.

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Se le competizioni sono il metro di giudizio di una soluzione tecnica allora il cambio automatico è utilizzato a tutti i livello fugando ogni dubbio.

I moderni cambi automatici si sono molto evoluti proponendo diverse soluzioni tecniche. Dal classico cambio a convertitore di coppia, ai comandi a doppia frizione, fino ai cambia a variazione continua CVT.

L’affidabilità è migliorata al punto che basta poca corretta manutenzione per farlo durare a lungo almeno quanto un motore endotermico ad esso accoppiato. La sempre maggiore diffusione ha spesso relegato il cambio manuale a scelta opzionale, diventando assolutamente fondamentale per la gestione dei sistemi di propulsione ibrida.

Tutto bello quindi? Non proprio. Tutti i grandi produttori, tranne qualche rara eccezione si affidano agli specialisti del settore al punto da diventare un brand nel brand, un valore aggiunto alla qualità del prodotto finale.

Funzionamento di un cambio a convertitore di coppia

In questa prima parte di questo focus descriveremo il cambio a convertitore di coppia. Si tratta di un dispositivo idraulico che permette al motore di trasferire coppia alla trasmissione, in modo fluido.

E’ formato da una camera a forma toroidale, costituita da tre elementi: Una pompa centrifuga collegata all’albero motore che conferisce la spinta necessaria al movimento. Una turbina ne riceve la spinta che poi trasmette alla trasmissione.

Lo statore dispone di palette curve che mettono in pressione il fluido di olio che investe la girante che trasferisce la coppia. Il fluido viene spinto verso l’esterno per effetto della forza centrifuga acquistando momento angolare. Il ritorno verso il centro attraverso le pale della turbina produce la rotazione per poi essere espulso dal sistema per iniziare un nuovo ciclo di funzionamento.

Il movimento della girante sviluppa la coppia uscente che può anche essere superiore a quella di entrata, da cui il nome del dispositivo. L’inerzia della girante a mettersi in movimento rappresenta il classico slittamento che questo tipo di cambio produce, (o produceva) quando si accelera la vettura.

Il convertitore è collegato alla trasmissione tramite un giunto gestito con una frizione. L’intero elemento viene definito Lock-Up e ha il compito di limitare al massimo lo slittamento quando trasferisce all’albero primario del cambio.

La selezione dei rapporti avviene attraverso l’azione di ingranaggi di tipo epicicloidale. Ogni elemento è composto da un ingranaggio centrale (A) che prende il movimento dall’albero motore. Intorno ad esso ci sono dei planetari (B) collegati ad una corona esterna (C) a sua volta racchiusa un una gabbia la cui chiusura viene gestita da un pacco frizioni.

La differenza di rotazione tra l’albero centrale e la corona esterna, consente di sviluppare diversi rapporti. Adottando diversi gruppi rotori e variando la loro azione, anche in modo congiunto, si possono avere da tre, fino a dieci marce. Un numero maggiore di marce consente al progettista di gestire al meglio la curva di coppia del motore bilanciando prestazioni ed efficienza.

Questo tipo di trasmissione di adatta sia alla disposizione longitudinale che alla trasversale del motore. Questi ultimi sono molto compatti anche a nove rapporti al pari dei cambi a doppia frizione.

La gestione elettronica consente di avere diverse logiche di cambiata sia in modo adattativo che variando manualmente le funzioni con un comando. Si possono avere funzioni specifiche ECO, comfort, sport di vario livello e individual per personalizzare la cambiata.

In alcuni casi c’è ancora la classica griglia con leva e selettore con le lettere (P) Parking, (R) Retro, (N) Neutral e (D) Drive. Oggi questa viene sostituita da una manopola o un selettore digitale. Inoltre ci sono palette per l’azionamento manuale della cambiata.

Mercedes 7G-Tronic e 9G-Tronic

Mercedes è una delle rare eccezioni che produce internamente la trasmissione automatica a convertitore di coppia con i due cambi 7G-Tronic e 9G-Tronic.

Il 7G-Tronic è un esempio di robustezza. Unico nel suo genere per affidabilità e resistenza, è stato il primo cambio di questo tipo a superare la quota 1000Nm di coppia di gestione.

Il fratello 9G-Tronic viene denominato  W9A 700. La sigla indica il tipo di trasmissione a convertitore, il numero delle marce ed il limite di coppia gestibile 700Nm rispetto al 7G-Tronic marce in meno.

Dal punto di vista tecnico i due cambi differiscono per i gruppi di ingranaggi epicicloidali con sei elementi che consentono di ottenere nove rapporti. Il convertitore di coppia aumenta la sua efficienza portandola al 92%, un valore record per queste trasmissioni.

La riduzione delle forze di torsione sulla turbina del convertitore avviene attraverso un sistema di bilanciamento a pendolo centrifugo e frizione di blocco con molla di ritorno. Un sistema complesso e costoso ma che riuce al minimo rumorosità e vibrazioni.

L’olio nel convertitore viene fornito attraverso una pompa ad azionamento differenziato a seconda delle esigenze una ulteriore pompa ausiliaria elettrica.

Una delle caratteristiche che rendono unica questa trasmissione è il peso contenuto e la compattezza. Un lavoro di riprogettazione specifico del albero di trasmissione principale che ha consentito di avere due marce in più con lo stesso peso del 7G-Tronic.

La soluzioni di AISIN e ZF.

La Aisin, colosso giapponese della componentistica, specializzata in trasmissioni, è stata la prima a progettare un cambio automatico a convertitore con otto rapporti per vetture con motore longitudinale e trazione posteriore per Lexus.

La serie AW nata sul finire degli anni 60 del secolo scorso con soli tre rapporti si è evoluta nei decenni in una trasmissione sempre più compatta a leggera aumentando il numero delle marce.

E’ stata di fatto la prima a raggiungere le otto marce. Nelle ultime evoluzioni tecniche il convertitore ha le dimensioni più contenute del mercato ed è solidale alla campana. Oltre a contenere dimensioni consente una struttura più rigida.

L’utilizzo incrociato dei blocchi epicicloidali, anche più di uno contemporaneamente, consente di ottenere più marce senza aumentare il numero dei gruppi di ingranaggi. Una soluzione che ha consentito di ottenere ancora una volta il record di essere il primo cambio a 10 velocità.

Infine, la Aisin per effetto della sua stretta collaborazione con Toyota è stata la prima ad adattare una trasmissione automatica sostituendo il convertitore di coppia con un motore elettrico adattandosi alla propulsione ibrida delle vetture alto di gamma Lexus.

Il produttore giapponese applica lo stesso concetto di efficienza e leggerezza anche per il cambio a convertitore per automobili con motore trasversale con la serie AWF8G45. Un cambio scelto da molti produttori europei per la sua gradevolezza e versatilità.

ZF dall’altra parte del mondo non è stata ferma a guardare. Il colosso tedesco della componentistica ha progettato un innovativo, economico ma soprattutto modulare cambio automatico a convertitore a otto marce denominato 8HP.

La sua facile adattabilità con un range di coppia gestibile da 220 a 1.000 Nm compre una vasta gamma di veicoli con motore longitudinale a trazione posteriore ed integrale. Il cambio ZF 8HP è adattabile sia meccanicamente che per la gestione elettronica a seconda delle esigenze

Il cambio 8HP punta tutto su soluzioni semplici ed affidabili. Dal punto di vista tecnico è il cambio più simile al canonico descritto in apertura di articolo. Quattro elementi epicicloidali, con cinque elementi di combinazione e tre frizioni multidisco.

Ogni cambio marcia utilizza solo due elementi riducendo le perdite meccaniche. Ogni elemento della trasmissione viene migliorato dal punto di vista dell’efficienza, dalle lavorazioni meccaniche all’idraulica per l’azionamento e la lubrificazione, piuttosto che usare soluzioni avveniristiche.

Il risultato è un cambio automatico di soli 87 chilogrammi. Un concetto importante per i costruttori che puntano sul centraggio delle masse migliorando il comportamento dinamico del veicolo. Si capisce meglio perchè viene scelto da produttori come Alfa Romeo e BMW.

Anche ZF adatta la sua trasmissione automatica per ottenere vari livelli di ibridazione. A seconda del motore elettrico integrato nella campana del cambio, si può avere una propulsione mild hybrid, full Hybrid o PHEV con potenza elettriche fino a 100kw, ovvero 160cv elettrico 

La trasmissione automatica per motori trasversali 9HP adotta lo stesso principio di modulabilità e facilità. Si adatta perfettamente a vetture con trazione anteriore o integrale.

I rapporti sono quattro con sei elementi. Per ottenere una trasmissione compatta non è stato possibile inserire gli elementi in sequenza uno dietro l’altro, ma si è utilizzata una disposizione diversa con azionamento idraulico.

Una soluzione che determina una perdita di efficienza, ma appare l’unica via per ottenere un cambio compatto e facilmente adattabile. Anche il peso è leggermente penalizzato con i suoi 90kg, più alta che nella 9HP don coppia massima di 500Nm.

Anche ZF utilizza una gestione elettronica per adattare le prestazioni ed efficienza. Anche questa soluzione per motori trasversali si adatta alla tecnologia ibrida dal mild hybrid al plug-in.

In conclusione

Il cambio automatico a convertitore spesso viene considerato inferiore alle trasmissioni a doppia frizione ma come visto ha molte frecce al suo arco. Un cambio fluido e comodo, adatto alla guida rilassata e confortevole, senza rinunciare ad aspetti sportivi per la bella guida.

Il cambio automatico, a prescindere dalla tipologia, resta uno dei componenti più costosi dell’automobile. Come abbiamo visto, due colossi come AISIN e ZF hanno avuto la forza di investire ingenti somme nello sviluppo di queste tecnologie ed oggi si dividono il mercato assieme ad altri produttori più specialistici come Ricardo e Getrag.

I grandi gruppi Toyota, Volkswagen, PSA, FCA, Ford, GM, Mazda e Mitsubishi, utilizzano nella loro gamma tanto i prodotti Aisin che ZF a seconda della necessità e dell’esigenza per soddisfare i requisiti tecnici uniti a quelli commerciali dei loro prodotti.

In ogni depliant è riportato il nome del produttore del cambio automatico, giustificando al cliente finale la scelta dell’elemento migliore possibile presente sul mercato per quelle prestazioni.

Un concetto molto caro ai team britannici che corrono in F1 che non producono componenti complessi come power unit e trasmissione per limitarsi ad assemblare per le proprie esigenze il meglio che possono comprare. Uno come Enzo Ferrari sminuiva con il con il nomignolo di Gargisti senza lo status di Costruttori.

Tale titolo spetta invece alla Mercedes. I cambi 7g-Tronic e 9G-Tronic hanno la capacità di garantire al cliente della stella a tre punte un cambio unico nel suo genere che distingue le vetture della Daimler-Benz da tutte le altre. Una potenza industriale e tecnica che dimostra come il colosso tedesco sia meritevolmente sul tetto del mondo delle competizioni.

Daniele Amore

L'articolo Cambi Automatici Parte I – Convertitore di coppia, funzionamento ed esempi Mercedes, Aisin e ZF proviene da Giornalemotori.

Le tecnologie prese in esame sono: Honda e:HEV, Hyundai FEV, Nissan e-Power, Renault E-TECH e Toyota HSD. In particolare il sistema Nissan, è presente sulla Note non venduto in sul mercato italiano, ma è fondamentale per la presenza certa sulla prossima generazione di Qashqai.

Nella prima parte abbiamo detto che i full hybrid sono sistemi che non hanno necessità di avere ricarica esterna e si dividono un tre tipologie: Serie, Parallelo, o Serie/Parallelo.

La differenza è sita nel diverso utilizzo del motore endotermico. Nel sistema in serie, il motore benzina funziona come generatore, mentre la potenza alle ruote è portata esclusivamente dal motore elettrico. In quello parallelo, invece, i due motori si alternano o danno potenza insieme. Nei sistemi misti, serie/parallelo, l’azione dei due motori dipende dalle condizioni dettate dal controllo del sistema e dalle esigenze di guida.

Infine, i sistemi full hybrid (FEV), possono percorrere una distanza limitata in modalità puro elettrico (EV).

Come funzionano i sistemi presi in esame

Un modo semplice per comprendere se un sistema lavora in funzione dell’efficienza o della prestazione è verificare sulla carta la potenza che viene erogata dai due propulsori elettrico ed endotermico. Lo schema sottostante mostra come i diversi produttori scelgono di privilegiare un aspetto piuttosto che l’altro con scelte che sono sempre frutto di un compromesso.

La tecnologia e-Power di Nissan è un seriale puro. Il motore endotermico funge solo da generatore lasciando la sola competenza della trazione al motore elettrico, anche a velocità autostradale. L’endotermico viene tenuto ad un numero di giri costante per fornire energia necessaria alla batteria che alimenta il motore elettrico che continua a portare potenza sulle ruote di trazione.

Honda definisce in serie anche il suo e:HEV. Anche in questo caso il motore endotermico funge da generatore ma a velocità superiori a 90km/h questo viene messo direttamente in collegamento con le ruote sostituendo l’elettrico.

La differenza sostanziale tra i due sistemi. Honda preferisce lasciare al motore endotermico la marcia autostradale puntando sulla maggiore efficienza della tecnologia i-Vtec a velocità costante. Nissan preferisce avere il motore endotermico ad un numero di giri che va da 2000 a 3000 giri/minuto a seconda per risolvere il problema dell’elettricità che mancherebbe a velocità alta dalla batteria.

Hyundai, Renault si definiscono sistemi in serie/parallelo potendo lavorare in entrambe le modalità. Ma guardando la differenza netta tra i due propulsori a favore di quello a endotermico è chiaro come siano rivolti maggiormente verso il parallelo.

La capacità dei due sistemi di lavorare in serie sta alla capacità del conducente di richiedere una potenza limitata in funzione dell’uso delicato dell’acceleratore. Alle richieste di potenza i due sistemi lavorano sempre in parallelo usando entrambe le propulsioni. Renault può letteralmente sommare le prestazioni dei due propulsori come succede in Formula 1, funzionando in parallelo puro.

Toyota HSD, invece, come serie/parallelo rappresenta il punto di congiunzione delle due filosofie. I due propulsori hanno una potenza molto simile e questo consente il passaggio dal funzionamento serie a parallelo più rapido e semplice.

Anche in questo caso il tipo di guida resta fondamentale. Per ottenere il valore dichiarato dai consumi il sistema HSD di Toyota deve funzionare come Nissan e Honda per una percentuale molto alta del percorso sacrificando di fatto la parte di funzionamento in parallelo.

Le componenti: Il motore endotermico

I giapponesi indipendentenebte dal numero dei cilindri usano tutti il ciclo Atkinson a rapporto di compressione variabile

Nissan e Toyota sono gli unici propulsori a cilindri. In particolare, il motore della Yaris deriva direttamente dal più grande 2.0 litri che equipaggia la gamma Corolla e derivate. Per i detrattori del motore tre cilindri, possiamo dire, prendendo come riferimento la tabella, che dal punto di vista dello sviluppo della curva di coppia proprio il motore Toyota è in netto vantaggio sulla concorrenza. Alesaggio e la corsa maggiori permettono di spostare verso il basso la maggior parte la curva di coppia per una migliore erogazione di potenza.

Honda, Renault e Hyundai utilizzano propulsori a 4 cilindri. Nel dettaglio Honda per il suo 1.5 litri, utilizza la tecnologia i-Vtec sfruttando al massimo la capacità e la versatilità del sistema di fasatura variabile.

Renault e Hyundai, sono 1.6 litri quattro cilindri. L’efficienza e la prestazione sono ricavate utilizzando moderne tecnologie per la realizzazione. Il motore Renault, ha le canne dei cilindri riportare con riporto di plasma e doppia iniezione sia diretta che indiretta a seconda delle necessità di utilizzo.

Hyundai utilizza il sistema d’iniezione diretta GDI per avere una combustione ottimale con ricavando comunque il livello di potenza più alto tra i propulsori endotermici presi in esame.

La propulsione elettrica

Tutti i sistemi utilizzano almeno un motore elettrico sincrono tri fase accoppiato al motore endotermico sull’asse anteriore per portare potenza alle ruote motrici.

Per portare energia alla batteria si cono varie soluzioni: Honda utilizza un secondo motore elettrico come generatore. Avere due motori elettrici distinti per avere potenza e ricarica migliora l’efficienza.

Toyota e Renault, invece, optano per un secondo motogeneratore elettrico per fornire potenza alla batteria ed un boost aggiuntivo di spinta. L’HSG ha potenza variabile fino ai 20cv nel caso di Renault. Nel sistema E-TECH ha la funzione di sincronizzatore del cambio a denti. Una funzionalità derivata dalla power unit di F1 come KERS. Infatti, l’E-TECH è l’unico sistema a sommare la potenza dei due motori ottenendo 140cv.

Hyundai utilizza l’unico motore elettrico presente tra cambio e motore endotermico per fornire anche carica alla batteria e potenza. Quando lavora in parallelo una piccola parte della potenza elettrica viene comunque persa. La potenza complessiva dei sue propulsori sommati infatti farebbe risultare un valore superiore ai 141cv dichiarati da Hyundai.

La trasmissione.

Questo capitolo meriterebbe una trattazione separata. Ogni costruttore ha sviluppato un sistema complesso e diverso mostrando più fantasia in assoluto.

Nissan usa un classico CVT a controllo elettronico. Honda utilizza una trasmissione a rapporto unico. Il collegamento alle ruote avviene azionato da una frizione multidisco. La logica di Honda è quella di utilizzare una sola marcia come succede con i motori elettrici. Quando la velocità aumenta ed interviene l’endotermico succede quando questo può sfruttare la marcia più alta per il veleggiamento autostradale.

Toyota utilizza sistema epicicloidale. La trasmissione collega i tre elementi sfruttando un sistema formato da ingranaggi. L’ingranaggio centrale comandato dal motore elettrico principale muove una serie di ingranaggi satellite collegati al motore endotermico.

Il tutto collegato ad una corona esterna che aziona a seconda delle necessità il motogeneratore secondario per la ricarica della batteria. Un blocco frizioni mette in collegamento gli ingranaggi in modo da far lavorare il sistema tanto in serie quanto in parallelo.

La soluzione scelta da Renault è un piccolo gioiello di tecnica. Si tratta di un cambio ad innesti a denti dritti. Un tipo di cambio che di solito si usa solo nelle vetture di tipo sportivo o da corsa. L’assenza di sincronizzatori, infatti, consente di avere un comando molto compatto.

La funzione di sincronizzazione viene affidata all’HSG che mette in sincrono di due alberi su cui sono disposti gli ingranaggi per effettuare l’innesto. Inoltre, nel sistema Renault, anche il motore elettrico sfrutta due marce, cosa che consente di usare al meglio la coppia in modo più ampio lavorando anche in modalità serie.

Hyundai invece è l’unico sistema full hybrid ad usare una trasmissione automatica di tipo classico a sei marce con doppia frizione DCT. Una trasmissione che consente un uso del sistema ibrido più simile alla tecnologia benzina o gasolio precedentemente utilizzata. Inoltre, lascia una grossa variabile dell’utilizzo del sistema al conducente che rischia di inficiare l’efficienza salvaguardando il piacere di guida.

Rapporto prestazioni/efficienze

Tutti i sistemi presi in esame hanno un batteria ad ioni di litio. La capacità è più o meno uguale per tutti intorno agli 1,2kWh. Solo Hyundai può approfittare delle dimensioni della Kona per avere una batteria da 1,56kWh

I sistemi Full Hybrid hanno tutti una funzione EV pura. Una caratteristica insita nei sistemi Toyota, Renault ed Hyundai. Honda e:HEV non la prevede ma non è un controsenso. La gestione automatica del sistema consente di andare in EV in modo autonomo. La Jazz infatti, fino a 30/40km/h, marcia in modalità EV rendendo ridondante un eventuale comando manuale. Negli altri sistemi, potendo viaggiare in modalità parallelo, il motore endotermico potrebbe essere chiamato a funzionare anche a bassa velocità in base alla richiesta di potenza.

Il conducente può optare per la modalità EV a comando, obbligando il sistema a non accendere il motore endotermico per pochi km. In questo caso successivamente il sistema deve ricaricare la batteria per funzionare in modalità hybrid automatico chiamando il motore endotermico a fare gli straordinari. Spetta alla capacità del driver bilanciare entrambe le condizioni per conservare bassi consumi.

Indipendentemente se il sistema sia ibrido serie, o serie/parallelo, i numeri delle prestazioni sono simili. La differenza sta tutta in come queste si sviluppano sotto la pressione dell’acceleratore. Toyota pur dichiarando un consumo più basso, deve fare i conti con uno stile di guida obbligato. La Yaris è versatile. Il conducente può decidere di far registrare i consumi dichiarati usando la funzione ECO, oppure sfruttare la prestazione con la funzione Sport peggiorando i consumi.

Honda invece non consente una possibilità di scelta manuale. Il sistema si adatta all’uso dell’acceleratore. Le prestazioni sono discrete, analoghe alla Toyota ma c’è un evidente effetto slegato del motore endotermico rispetto a quanto succede sul tachimetro all’aumentare della velocità.

Renault e Hyundai puntano su un piacere di guida marcato, anche se in modo diverso, senza penalizzare troppo l’efficienza. La Clio sommando la potenza con una risposta pronta all’azione del gas sfrutta al meglio anche la cambiata più rapida del suo cambio a denti dritti.

Hyundai invece, putando sul cambio a doppia frizione con motore elettrico singolo è il sistema full hybrid che più assomiglia per tipo di guida e di utilizzo alla vecchia scuola di benzina e diesel. Questo implica che il comportamento del driver diventa la variabile più importante per il corretto funzionamento del sistema.

Conclusioni.

Se qualcuno, dopo aver letto tutto ciò, si aspettava di trovare una classifica del sistema migliore ci dispiace per la delusione. Le variabili per definire una graduatoria sono troppe per un’analisi oggettiva.

Lo scopo di questa guida è quello di dare al lettore la capacità di conoscere i sistemi nel dettaglio, presenti sul mercato aiutando il lettore a scegliere il meglio in funzione della propria indole di guida.

A questi vanno poi sommate altre variabili come la percezione del brand, stile e dotazioni tecnologiche. Questa guida rappresenta un modo per avere a portata di mano dati e le indicazioni confrontandole i diversi sistema full hybrid del segmento B e B-SUV.

Daniele Amore

L'articolo Tecnica FULL HYBRID – Confronto tra soluzioni, Honda, Hyundai, Nissan, Renault e Toyota. proviene da Giornalemotori.

Lo scopo è avere una curva di coppia il più omogenea possibile, sfruttabile sia ai bassi e medi regimi che al massimo carico. Inoltre, il controllo della fasatura variabile allo scarico serve per controllare l’azione del turbo. In questo modo si garantisce il corretto volume di aria all’aspirazione per una combustione ottimale.

Sfruttando l’alzata variabile di valvole di aspirazione e scarico si ottengono motori che superano i 100cv/litro con un’ erogazione di potenza lineare e consumi specifici nettamente migliori che in passato. Il carattere cattivo da calcio nella schiena, purtroppo o per fortuna è un lontano ricordo.

Il variatore di fase Alfa Romeo

Il capostipite. Il sistema consentiva di variare l’angolo dell’albero a camme di 20°, ma ad oggi si è giunti anche ad un valore di rotazione fino a 60°e con diversi regimi regime di rotazione piuttosto che uno prefissato come in origine

Un elemento fissato sulla puleggia dell’albero a camme viene comandato dalla distribuzione scorrendo su un profilo a millerighe. Una scalanatura elicoidale gli permette di ruotare mentre varia la sua posizione. Di conseguenza, anche l’albero a camme ad esso collegato cambia il suo angolo cambiando la posizione della camma e l’alzata della valvola di aspirazione.

Successivamente si è passati ad un azionamento elettroidraulico del modulo di comando variando la pressione dell’olio attraverso una elettrovalvola. L’ultima evoluzione ha visto l’utilizzo di un motorino elettrico per il controllo della pressione dell’olio assicurando una maggiore precisione. La variazione dell’angolo della albero a camme può avvenire anche a regimi diversi in modo continuo con conseguente migliore controllo della fasatura.

Oggi la quasi totalità dei motori di tutti i costruttori utilizza un variatore di fase abbinato anche a condotti di aspirazione a geometria variabile. Infine è diventato una parte importante dei sistemi di controllo dell’alzata variabile delle valvole senza l’utilizzo della valvola a farfalla.

Toyota VVT-I

Variable Valve Timing è molto simile al sistema Alfa Romeo. Un comando idraulico a controllo elettronico permette la variazione fino a  60° dell’albero a camme attraverso un sistema ad elica.

Viene utilizzato sia per l’aspirazione che per lo scarico che rimane ad azionamento idraulico. La gestione elettronica consente un controllo più preciso dell’alzata delle valvole di aspirazione migliorando la fase di riempimento della miscela migliorando il rapporto consumi/prestazioni. 

Il VVT-I può anticipare e ritardare la fasatura dell’albero a camme sfruttando la diversa rotazione del motore elettrico rispetto all’albero a camme collegato alla rotazione dell’albero motore.

L’Honda VTEC 

E’ un sistema che dispone di due profili delle camme distinti. Uno è utilizzato per i regimi bassi e uno per quelli più alti. Quando viene superato un determinato regime, un solenoide apre una valvola che spinge un perno permettendo ai due bilancieri di essere solidali tra loro.

In questa condizione un terzo profilo, più spinto, agisce sulle valvole aumentando l’alzata permettendo un aumento di potenza. Diversamente, quando è in azione il profilo meno performante si determina un miglioramento dell’erogazione a bassi e medi regimi.

Questo sistema ha consentito ad Honda di sfruttate un ampiezza di giri che consente di arrivare a 9000 giri/minuto con una curva di coppia molto lineare. Nel corso degli anni il sistema si è evoluto in VTEC-E. Le camme per l’azionamento delle valvole ai bassi regimi assumevano un diverso angolo tra loro.

In questo modo si ottiene una diversa apertura a parità di angolo dell’albero a camme che genera una turbolenza in ingesso della miscela che migliorava la combustione. Ai regimi intermedi il VTEC-E continua a funzionare con le classiche due logiche di funzionamento del VTEC tradizionale migliorando i consumi a carchi parziali e l’allungo agli alti regimi.

Abbinando anche la rotazione dell’albero come nei variatori di fase classici, consente di usare miscele più magre del classico rapporto stechiometrico.

Mitsubishi MIVEC

Diversamente da Honda Il profilo della camma è unico ed aziona un bilanciere che agisce cambiando la posizione sulle punterie. A bassi regimi le camme hanno un azione diretta sul bilanciere. All’aumentare dei giri un leveraggio mosso attraverso un attuatore elettroidraulico si interpone tra la camma ed il bilanciere cambiando l’alzata della valvola variando la fasatura.

La gestione elettronica consente al MIVEC di essere usato sia per le alte prestazioni che per abbassare i consumi utilizzando logiche di alzata variabile.

Perfetto per il ciclo Atkinson -Miller

I sistemi Toyota VVT-I, Honda i-VTEC e Mitsubishi MIVEC , sfruttano la gestione dell’alzata delle valvole di aspirazione per consentire la chiusura posticipata della stessa. In questo caso il rapporto di compressione diventa variabile applicando il ciclo Atkinson. Tutti i propulsori giapponesi che utilizzano tale ciclo i combustione vengono abbinati ai sistemi ibridi.

Nel caso del Gruppo Volkswagen si usa il ciclo Miller. Per ottenere il movimento variabile delle valvole per gestire il rapporto di compressione attraverso il sistema Audi Valvelift. Un sistema complesso che prevede un manicotto con doppio profilo di camma che so sposta sull’albero a camme a seconda della necessità dettata dal controllo elettronico.

Porsche Vario Cam, e Vario Cam Plus.

Varia la tensione della catena di distribuzione per far scorrere il modulo cambiando l’angolo dell’albero a camme. Il Vario Cam Plus aggiunge anche due diversi profili delle camme che agiscono sulle punterie. Inoltre, all’interno delle punterie avviene una variazione di pressione idraulica dell’olio che produce un’alzata variabile delle valvole.

BMW Doppio VANOS e Valvetronic

Il primo consente la rotazione dell’albero a camme in tre diverse posizioni a seconda del numero di giri. Il Doppio VANOS consente una rotazione continuativa tenendo conto anche della posizione dell’acceleratore. Il sistema agisce, come sul Vario Cam Porsche, sulla tensione della catena attraverso un pistoncino idraulico comandato elettronicamente.

Il Valetronic è uno dei primi sistemi di controllo continuo dell’alzata delle valvole. Un comando elettromeccanico consente di variare l’alzata delle valvole indipendentemente dalla posizione dell’albero a camme.

Un motorino elettrico muove una vite senza fine su cui viene calettato un ingranaggio eccentrico. Al ruotare di quest’ultimo si produce lo spostamento della posizione del bilanciere sulla punteria variando l’alzata della valvola in modo continuo.

Il vantaggio di tale sistema sistema è quella di poter fare a meno della presenza della valvola a farfalla per regolare l’afflusso d’aria all’aspirazione. In questo modo si riducono le perdita di carico dovute alla fluidodinamica dell’aria aspirata dal motore.

FIAT Multiair.

La punteria è costituita da due elementi rigidi collegati tramite un pompante contenente olio dotato di una valvola controllata da un sistema elettronico indipendente.

A seconda dell’apertura o chiusura della valvola, l’olio permette un determinato movimento alla punteria. Una molla di richiamo ne consente la sua chiusura seguendo il profilo della camma.

A seconda della posizione dell’acceleratore, la valvola apre cambiando la pressione dell’olio nella punteria che varia l’apertura della valvola di aspirazione. Ai massimi carichi la valvola di controllo si richiuderà permettendo di utilizzare il profilo rimanente della camma. In ogni caso non si riesce a riguadagnare la corsa originale per via della già avvenuta fuoriuscita dell’olio che ha già variato parte dell’alzata.

I tecnici FIAT hanno ottenuto in modo semplice ed economico il controllo completo dell’alzata della valvole. Si può intervenire sia su quelle di aspirazione che cosa molto importante anche allo scarico eliminando la valvola a farfalla.

Soluzioni di altri costruttori

Mazda S-VL si differenzia per la rotazione dell’angolo dell’albero a camme ottenuta attraverso un diverso sistema di gestione della pressione idraulica per muovere il meccanismo che ruota l’albero.

Nissan VVL e Subaru AVLS usano entrambi sistemi simili al sistema VTEC Honda. In particolare Nissan è stata una delle prime ad utilizzarlo anche per lo scarico, variando i giri in cui interviene differenziando rispetto all’aspirazione.

L’aiuto dei produttori di componenti.

La BorgWarner ha sviluppato sistemi per la fasatura variabile che hanno dalla loro la forza di essere versatili ed adattabili ad ogni produttore. L’azionamento è simile al sistema di BMW e Porsche agendo sulla tensione della catena. Questo lo rende semplice e versatile. In più si possono sviluppare sistemi di controllo continuo dell’alzata delle valvole in funzione della necessità dei singoli produttori limitando costi di progettazione.

Daniele Amore

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Sono sistemi elettronici che hanno il compito di assistere il conducente e sono presenti ormai su tutte le vetture di nuova immatricolazione.

Il motivo della loro diffusione anche su automobili di fascia bassa del mercato è dovuta al fatto che hanno una reale valenza sulla sicurezza complessiva del veicolo. Inoltre, i costruttori riescono ad ottenere una migliore valutazione in termini di efficacia e stelle ottenute nelle prove Euro NCAP proprio grazie alla presenza di questi sistemi.

Del resto, l’ABS ed ESP per il controllo del bloccaggio dei freni e della stabilità del veicolo sono sistemi ADAS a tutti gli effetti e sono presenti su tutte le auto ad ogni livello.

Gli ADAS utilizzano strumenti come telecamere, radar, LIDAR, che sfrutta un fascio laser da media distanza, ed infine i sensori ad ultrasuoni disposti lungo la carrozzeria dell’auto.

La classificazione avviene sei livelli dal livello 0 fino al livello 5. l’ADAS di primo livello, lo zero, viene detto anche passivo, cioè non può controllare l’auto ma fornisce solo informazioni visive ed acustiche.

Al livello 1 diventano attivi agendo in modo limitato i controlli dell’auto integrando il segnale acustico e visivo. Al livello 2 assume il controllo in modo attivo di alcuni comandi come freni, sterzo ed acceleratore. Dal livello 3 al 5, aumenta sempre di più la quantità di controllo del sistema arrivando ad integrarsi con l’interfaccia multimediale per poi giungere alla guida totalmente autonoma. 

Sui veicoli di ultima generazione si possono trovare facilmente anche ADAS di livello 3 o di livello 4 come il parcheggio automatico. Il loro uso e la loro funzionalità è comunque vincolata alla responsabilità del conducente non esistendo ancora una norma per il loro utilizzo ai fini assicurativi.

Tutti i grandi costruttori e produttori di componentistica stanno adottando una nomenclatura comune per consentire al cliente di capire fin dal primo momento ciò che è presente sull’auto ed il suo funzionamento.

In questa prima parte, faremo una panoramica sui sistemi che vanno dal livello zero al livello due, essendo diffusi su tutte le auto di nuova immatricolazione anche quelle di fascia bassa del mercato

Tre in particolare, a nostro avviso, sono fondamentali. Quindi meglio prestare attenzione alla lista accessori di serie e quella degli optional. Il primo è il Il mantenimento della corsia di marcia. Il secondo è il cruise control adattivo, il terzo è il sistema anticollisione

Mantenimento di corsia

Funziona su tre livelli di intervento ed è bene sapere fin da subito di che tipo è quello montato sulla vostra vettura scelta e nel caso integrarlo se possibile con gli altri due.

LDW, lane departure warning. Di livello 0, avvisa il conducente quando cambia corsia senza utilizzare gli indicatori con un’allarme acustico o visivo.

LKA/LKS, lane keeping assist. Di livello 1. Grazie alla presenza di telecamere e radar agisce sul centraggio della corsia controllando lo sterzo quando ci si avvicina ai limiti della stessa.

LCA; Lane Centering Assist. Sempre di livello 1, agisce sullo sterzo anche un curva tenendo sempre il centro della corsia.

Il cruise control Adattivo (ACC)

Cruise Control: Permette il controllo della velocità di crociera predeterminata dal conducente. La livello 0 l’auto manterrà la velocità impostata dal guidatore finché il guidatore non preme il pedale del freno, il pedale della frizione o disinnesta il sistema.

Al livello 1 diventa adattivo. La vettura attraverso l’uso di telecamere e radar può accelerare o decelerare, in base alla distanza determinata dal conducente agendo sul regolatore che aumenta o diminuisce le barrette sul quadro strumenti. Anche in questo caso si disattiva utilizzando i pedali.

Traffic Jam Assist e Riconoscimento dei segnali stradali: Quando il Cruise control Adattivo si abbina anche a questi due sistemi si evolve al livello 3. Il veicolo si aggancia alla velocità della vettura che precede fino all’arresto completo ed alla ripartenza in automatico nelle condizioni di marcia variabile come il traffico intenso. Inoltre, una volta riconosciuto il segnale di velocità adegua in automatico il suo intervento.

Frenata automatica di emergenza:

BAS, Brake Assistant System o HBA, Hydraulic Brake Assist. Di livello 0 rileva la necessita di una frenata di emergenza da parte del conducente dando la massima pressione al pedale del freno quando questa manca per evitare l’impatto.

Anticollisione: Di livello 1, rileva una potenziale situazione di pericolo attraverso sensori e radar, agendo sull’impianto frenante quando ci si avvicina rapidamente all’ostacolo. Il sistema agisce anche sui sistemi di bordo come il pretensionatore delle cinture di sicurezza per mitigare un eventuale impatto.

Utilizzando sistemi di rilevamento più avanzati come LIDAR può rilevare pedoni, ciclisti o animali, anche in condizioni di scarsa aderenza. Può evolversi aggiungendo la funzione di “Multi Collision Brake” allargando il suo intervento anche in incidenti dove ci sono più collisioni contemporaneamente.

Molto importante è il fattore velocità di attivazione del sistema che può andare dai 30/50km/h. Oltre tale valore il sistema non interviene. Altro fattore invece è la velocità minima di intervento del sistema una volta che si è ripartiti da una sosta. Un fattore importante nella marcia a singhiozzo dove il veicolo che precede fa piccoli movimenti prima di arrestarsi.

Il livello 2: I tre sistemi sopra elencati, se presenti tutti all’unisono interagiscono uno con l’altro aumentando il livello di guida autonoma e di sicurezza. Escludere anche solo uno di essi non consente agli altri di lavorare al meglio abbassando il livello di sicurezza del veicolo.

Altri sistemi utili da conoscere.

ALC, Adaptive Light Control: Al livello zero attiva automaticamente i fari anabbaglianti con il sensore crepuscolare e gestisce automaticamente i fari abbaglianti. Al livello 1 per veicoli con fari full Led Matrix modifica il fascio luminoso evitando di abbagliare i veicoli nel senso di marcia opposto.

HDC, Hill Descend Control: Controlla l’auto nelle discese più ripide, coordinando l’azione dei freni attraverso il sistema ESC e mantenendo una velocità di solito inferiore ai 5 km/h.

DAS, Driving Attention Assist: A livello 0, il sistema monitorizza le ore che si passano al volante mostrando un simbolo come la tazzina di caffè o segnale acustico. Al livello 1 il sistema  verifica lo stato del viso attraverso una camera controllando che i movimenti dello sterzo non siano involontari. Il sistema controlla anche l’uso degli indicatori di direzione, la velocità di immissione nella corsia di accelerazione è se non sono fluidi produce un avviso acustico forte o una vibrazione al sedile o volante.

RTA, Rear Traffic Alert: Il sistema sfrutta i sensori di parcheggio, quelli del monitoraggio angolo cieco, aiutando il guidatore nelle manovre di retromarcia come le uscite cieche da posteggio con segnalazione acustica o visiva. La livello 1 verifica l’avvicinarsi di pedoni, biciclette o altri veicoli fermando l’auto.

TSR Traffic Sign Recognition Grazie alla presenza della telecamera anteriore il sistema rileva i segnali stradali proiettandoli poi sul display della strumentazione di bordo. I livello 0 fornisce solo segnalazioni visive e acustiche se su supera il limite di velocità. Livello 1 può regolare velocità abbinandosi al cruise control adattivo.

APS, Automatic Parking System. Ad oggi è l’unico sistema a poter vantare di essere a seconda dell’automazione di livello 3 ed addirittura il livello 4. Al livello 0 ci sono solo le segnalazioni provenienti dai sensori di parcheggio ad ultrasuoni. Al livello 1 questi vengono integrati dalla retrocamera con linee guida dinamiche.

Salendo di livello vengono utilizzati processori per computer collegati ai sensori e telecamere individuando la zona utile al parcheggio predisponendosi per attivare i comandi ed effettuare la manovra di parcheggio in completa automazione. Questo vale anche per le uscite da parcheggio anche a distanza tramite comando in remoto. Un dettaglio che tratteremo nella seconda parte in modo diffuso.

CTA Cross Traffic Alert: Tramite l’utilizzo di telecamere e sensori, si attiva quando si sta per attraversare un incrocio, avvisando il guidatore se qualche veicolo si sta avvicinando in maniera pericolosa da dietro l’angolo o da un’altra direzione che il guidatore non può vedere. Si può abbinare anche al sistema che Aiuta alla svolta assistita: agendo sui comandi quando sopraggiungono veicoli dalla direzione opposta.

Blind Spot Monitor: Controlla presenza di veicoli che sopraggiungono presenti nella zona cieca sfruttando sensori e telecamere montati sugli specchietti. Al livello 0 produce segnalazioni visive oppure facendo vibrare il volante. Al livello 1 interviene sullo sterzo per impedire il passaggio di corsia, abbinandosi al controllo adattivo della corsia di marcia. Il  sistema può essere utilizzato per avvertire il conducente all’apertura della porta nel caso di veicoli in avvicinamento come i ciclisti.

NVA, Night View Assist: Utilizza una telecamera ad infrarossi e si integra con il sistema che gestisce i proiettori adattivi. Evidenzia la presenza di oggetti, pedoni, ciclisti sulla strada in condizioni di oscurità determinando le sagome attraverso il monitoraggio del calore dei corpi.

Avvertenze: Gli ADAS sono sistemi di assistenza alla guida ed ai livelli più bassi non sostituiscono il guidatore. Averli a bordo non rappresenta ancora la guida autonoma implicando un’attenzione particolare da parte del conducente. A tal proposito se rilevano la mancata presenza delle mani sul volante avvisano il guidatore dopo pochi secondi.

Inoltre è sempre meglio chiedere un test drive specifico per verificare il funzionamento dei sistemi presenti e la facilità di utilizzo in condizioni reali al momento dell’acquisto. Infine, una volta acquistato un veicolo con la presenza dei sistemi sopra elencati, meglio non staccarli. Il loro intervento non è una lesa maestà delle doti di guida del conducente, ma solo un concreto aiuto in una condizione di pericolo magari sottovalutata. Staccare anche uno solo di loro, impedisce che questi possano agire all’unisono magari nell’unica situazione della vita del veicolo che serve a preservare la sicurezza degli occupanti.

Daniele Amore

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L’obiettivo resta quello di generare una forbice la più ampia possibile tra il costo di realizzazione, ed il prezzo finale. Da quando Henry Ford ha creato la catena di montaggio diffondere a costi accettabili la sua Automobile, si è fatto uso di piattaforme tecniche condivise. Utilizzare una piattaforma tecnica automotive significa spalmare i costi di progettazione, ingegnerizzazione, e produzione rendendoli comuni a più auto contemporaneamente.

Ciò può avvenire all’interno dello stesso brand ma anche tra marchi differenti e concorrenti tra loro. Gli automobilisti stessi non sono a conoscenza di quanti componenti sono in comune tra le auto che sono anche di segmento e costi molto diversi tra loro.  Ci sono casi in cui la differenza tra vari modelli è solo nel marchio e poco altro. Mentre molti brand usano piattaforme tecniche suddivise in più moduli. Questo per dare origine a vetture che cambiano differiscono nello stile e per quanto possibile anche nel carattere.

Una piattaforma tecnica così pensata si divide in varie componenti. Il pianale , che funge da base per elementi strutturali che compongono la scocca. Al pianale si aggiungono due sottoinsiemi come l’assale anteriore e posteriore. Variando questi due elementi per esempio è possibile cambiare una dimensione fondamentale come e l’interasse o il passo della vettura. Poi c’è la meccanica, intesa come l’insieme di organi di sterzo e sospensioni. Infine la motorizzazione o come accade di recente la power train ed il suo posizionamento rispetto al pianale.

Lasciando il campo della meccanica, la condivisione si posta è diventa anche più massiccia quando si parla di parti elettroniche. Si possono condividere elementi per il controllo delle funzioni della vettura come centraline, sensori e cablaggi, fino ad interi sistemi per la gestione della sicurezza. Anche la componentistica interna, dai sedili, agli arredi fino ai nuovissimi sistemi multimediali può essere fortemente condivisa.

Se da un lato si costruiscono auto in modo più economico, resta il problema di differenziare i prodotti. Si rischia infatti, di avere tanti prodotti molto simili tra loro, una sorta di mercato dell’auto copia ed incolla.  In questo caso si dice che è una condivisione strutturale.

Fatto sta che i produttori possono aggiornare i propri modelli in modo più rapido ed a costi inferiori. Nel momento in cui lanciano un nuovo modello sul mercato questo può essere disponibile nella versione a 3/5porte, hatchback o berlina sedan, fino a SUV e crossover e persino minivan. Basta avere in comune alcuni pannelli di pavimento e del telaio, ma si può variare il tipo di motore, trasmissione fino a porzioni delle zone di rinforzo come l’ossatura vano porta, il pianale che determina lo sbalzo posteriore etc.

In questo caso il termine più adatto diventa un’architettura del veicolo condivisa . Si crea una base con pochi elementi fissi sui cui vengono istallati moduli di componenti anche con dimensioni e design diversi tra loro. Si ottengono prodotti diversificati senza rinunciare alla flessibilità per avere un’unica linea di montaggio. Spesso si possono produrre anche vetture dal carattere profondamente diverso dalla Coupè, alla Station Wagon giusto per fare un esempio.

La Skyactiv-Architecture di Mazda ha più un carattere di piattaforma strutturale. La cella abitativa ed il telaio sono piuttosto rigidi ma possono comunque dare vita a due modelli come  Mazda3 quando la Suv-Crossover CX30 anche se con meno flessibilità della concorrenza come vedremo. Anche i moduli delle sospensioni e delle motorizzazioni Skyactiv sono piuttosto simili e standardizzati fra loro. Il costruttore giapponese punta tutto sullo stile, e visti i risultati c’è da fare i complimenti ai progettisti giapponesi.

Dall’altra parte c’è invece chi fa il discorso opposto. E’ il caso di Volkswagen invece adotta una piattaforma che è l’emblema della flessibilità. C’è una sola misura che rimane fissa e bloccata, quella che intercorre tra asse anteriore e parafiamma, le altre sono tutte variabili. Lo sbalzo anteriore e posteriore, il passo sbalzo e l’altezza della vettura può essere variata passando dalla bassa berlina al SUV-Crossover sulla stessa linea di montaggio.

Questa flessibilità consente di adottare anche sotto-insiemi diversi come  diversi schemi sospensivi a seconda della destinazione finale. Sull’asse posteriore per esempio viene adottato uno schema a ponte torcente per i modelli più economici ed uno schema multilink per quelli più prestazionali.

Anche le power train possono essere anche molto diverse tra loro. I motori possono essere benzina, diesel, dai Mild Hybrid ai Plug-in fino alle alimentazioni alternative come il Metano. Si possono usare trasmissioni automatiche, quanto manuali, e trazione anteriore oppure integrali. Insomma al progettista non resta che andare nella dispensa tecnologica del gruppo tedesco, selezionare la sua piattaforma tecnica e comporre le parti in funzione della destinazione finale del mercato. La taratura dei vari componenti selezionati renderà una Volkswagen Golf, diversa da una Audi A3.

Visto che il futuro è dietro l’angolo i progettisti di Volkswagen, ma in questo caso sono in buona compagnia visto che anche PSA ha fatto lo stesso discorso, tali architetture modulari sono adattabili senza problemi anche alla trazione elettrica. Sono previsti fin dall’origine di vano e parti della scocca per ospitare batteria, cablaggi e motori elettrici. Anzi proprio l’automobile elettrica per sua stessa semplicità costruttiva intrinseca si adatta alla perfezione ad essere prodotta in moduli.

A parte, qualche colosso giapponese che ha deciso di lanciare una linea di prodotto completamente dedicata ed unica come la Honda per la sua piccola cittadina, molti costruttori adotteranno soluzioni talmente simili che le vetture saranno diverse per stile, allestimenti e capacità di rendere la vita a bordo degli occupanti più confortevole e connessa possibile.

Ci sono però anche brand che non hanno le potenzialità per fare tutto da soli. Allora ci si affida ai colossi della componentistica. Produttori come Zf, Magna, Valeo, Continental creano veri e propri moduli per adattarsi ad ogni piattaforma tecnica già esistente.

Quindi un automobilista dovrà rassegnarsi a guidare la stessa auto con un brand diverso sul cofano? Per i modelli che fanno parte di una unica galassia come i mega gruppi tipo Volkswagen o la neo nata Stellantis, almeno su strada la differenza sarà veramente poca e percepibile da palati sopraffini. I progettisti giurano di lavorare sui dettagli per fornire un carattere unico alla loro vettura agendo sulla taratura della componentistica che può essere regolata per avere un diverso carattere.

Elementi come sospensioni, elettronica di gestione, trasmissione possono essere variati nella loro messa appunto e possono fare la differenza tra un prodotto e l’altro. Il giorno in cui faremo un click per selezionare il modello che ci interessa, configurare gli accessori, magari verificando le prestazioni ed i consumi con una lettera dell’alfabeto per poi aspettare che ci venga consegnata a casa, è ancora lontano. Forse!

Daniele Amore

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Le novità sono moltissime, quindi senza perdere tempo vediamo le principali. I punti di forza riguardano soprattutto la maneggevolezza durante la guida. Grazie alla vivacità elettrizzante del suo motore, R80 con 60 kw di potenza, consente di raggiungere l’accelerazione da 0 a 50km/h in soli 4 secondi.

La vera novità di questa macchina, risiede nella rapidità di ricarica del veicolo. E’ sufficiente una pausa di mezz’ora collegata a una colonnina da 22 kW per acquisire fino a 80 chilometri di autonomia in ciclo misto, tale autonomia consente di effettuare spostamenti urbani fino a una settimana senza ricaricare.

Compatta all’esterno ma grande dentro, questo nuovo modello continua a mantenere tutte le caratteristiche delle auto a motore termico. L’allerta pedoni e l’offerta Renault Easy Connect, per una mobilità connessa, sia dentro che fuori dal veicolo, ne sono un esempio.

Twingo Electric riprende il design sbarazzino, la personalità frizzante e il potenziale di personalizzazione unico di Twingo, arricchendoli di dettagli che valorizzano e sottolineano i vantaggi di un’auto elettrica.

Perfettamente adatta nel contesto urbano, grazie alla sua compattezza, Twingo Electric si presenta come la scelta ideale per chi vuole puntare su un’auto amica dell’ambiente ma allo stesso tempo performante.

 «Al passo con i tempi, Twingo Electric accompagna la transizione energetica della nostra mobilità … a modo suo: grazie alla motorizzazione elettrica, la personalità e i vantaggi ben noti di Twingo non possono che risaltare ancor di più!»  

Stéphane Wiscart, Vicedirettore Programma Renault Twingo

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e non solo dal punto di vista delle relazioni sociali e del lavoro da remoto, ma anche per quanto riguarda i trasporti. Il secondo osservatorio nazionale sulla mobilità e la sicurezza in strada di Continental, marchio presente da oltre 140 anni nel settore degli pneumatici e della tecnologia, ha fotografato il vissuto e le aspettative degli italiani nel settore automotive.

Ad oggi il 65% degli intervistati dalla ricerca di Continental, dichiara, di prediligere l’auto per gli spostamenti, perché più sicura. Il 15% è orientato verso monopattini elettrici o biciclette. Giocano un ruolo fondamentale, in questo caso, gli incentivi da parte del governo, che interesserebbero il 64% dei cittadini a cambiare la propria vettura.

Ad evitare l’utilizzo dei mezzi sono soprattutto gli over 65, la categoria più esposta al virus. Bici e monopattini vengo scelti prevalentemente da i residenti nelle grandi città. E’ infatti solamente il 2,7% dei cittadini  che si sente sicuro nel prendere i mezzi pubblici.

Lo spostamento dal treno all’auto ha portato ad un cambiamento sulla sensibilità verso le tematiche ambientali, giudicate dagli intervistati come un priorità durante l’emergenza sanitaria in corso. Ora si presta più attenzione alle proprie scelte e si prediligono veicoli ibridi o elettrici, così dichiara il 78,7% dei cittadini italiani. I più sensibili a queste tematiche rimangono i giovani e i motociclisti, proiettati verso un futuro più ecologico.

Si stima infatti che nel 2030 la mobilità smart assorbirà il 12% della forza lavoro italiana, per un valore di ben 220 miliardi.

Troviamo, invece, un dato negativo nella percezione della sicurezza in strada, -12% rispetto allo scorso anno. I fattori determinanti la prevenzione dei rischi al volante, fanno capo alle capacità del guidatore, i freni, i sensori di guida assistita e gli pneumatici.

Chi per professione passa al volante la maggior parte del proprio tempo, autisti di mezzi pesanti, ha invece riscontrato, per il 41%, una maggiore sicurezza dato il minor numero di auto in circolazione durante i mesi del lockdown.

Il mondo e le esigenze sono cambiate profondamente, il nostro modo di muoverci è improntato verso una maggiore sicurezza, desiderio che ci accompagnerà ancora per molto tempo.

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La tecnologia Full Hybrid (F-HEV) si divide in due branche. Ibridi in Serie ed ibridi Serie/Parallelo. I primo utilizza il motore elettrico come propulsore principale. I motori elettrici sono di maggiore potenza e sono identificabili come vetture elettriche con motore endotermico a sostegno per fornire energia alla batteria.

Solo superato una determinata richiesta di potenza o di velocità come la marcia autostradale,  il motore endotermico che viene lasciato da solo a spingere sulle ruote motrici. Nel caso di richiesta di potenza il motore elettrico funge da boost di spinta. Esempio il sistema e:HEV Honda indica come potenza massima quella erogata dal motore elettrico senza combinarsi con quella endotermica.

Nel caso di tecnologia Serie/Parallelo, come sopra fino ad una determinata richiesta di potenza.  Il motore elettrico ha una potenza minore chiamando più spesso l’endotermico a spingere per fornire potenza in modo parallelo. I sistemi di Toyota non sommano la potenza ma il suo valore viene calcolato dalla spinta che i due motori offrono in parallelo.  Nel caso di Renault E-Tech, invece, il motore elettrico quando si richiede la massima potenza, il motore elettrico spinge come il sistema Kers di F1 sommando di fatto la potenza effettiva.

Detto questo, in questa trattazione spieghiamo come sono formati entrambi i sistemi in modo generico. Di base,  i Full Hybrid, non hanno ricarica esterna e sono composti da una unità endotermica. Questo è di solito a benzina ma nulla vieta di utilizzare un propulsore diesel. A questi si affianca almeno un motore elettrico per ridurre le emissioni di CO2 sfruttando la possibilità di marciare in modalità full elettrico.

Inoltre, la trazione elettrica aiuta il motore endotermico nelle fasi passive come la ripresa e lo sfruttamento ottimale della curva di coppia, che rimane maggiore rispetto ad un endotermico che deve lavorare da solo in modo classico. Di contro, si deve fare i conti con una maggiore complessità del sistema che non sempre trova alloggio in modo naturale su piattaforme tecniche non predisposte. Si deve ricavare, infatti, lo spazio per il serbatoio di carburante e la batteria. Questo porta ad un maggior costo di progettazione e di produzione che ricade sul prezzo finale del veicolo.

La batteria è di alto voltaggio dai 200 ai 400V con un controllo di potenza, inverter, ed un motore elettrico, a cui di solito di affianca un moto-generatore BSG simile a quello usato sulle mild hybrid o HSG con potenza a supporto fino a 20cv. Infine, è presente un convertitore di corrente elettrica. I progettisti devono fare i  conti anche con il maggior peso e la disposizione di quest’ultimo sui due assi. Un aspetto che di solito necessita anche di un adeguamento del set up delle sospensioni.

Il propulsore endotermico può essere sia di tipo aspirato ma anche turbo. La riduzione della cilindrata sfruttando la presenza del motore elettrico non è così scontata. I giapponesi sfruttano il ciclo Atkinson/Miller applicando cilindrate più alte o invariate per avere la potenza minima sufficiente a garantire le prestazioni discrete.

I tecnici coreani ed europei,  invece, non adottano cicli particolari. Ma rimangono fedeli al motore aspirato perchè il turbo aggiungerebbe una ulteriore variabile alla gestione del sistema ed aumenterebbe i costi. In ogni caso qualche brand premium come Mercedes sta iniziando ad adottare motori sovralimentati più piccoli, ma sfruttano la carica esterna plug-in per compensare con maggiore capacità elettrica.

La macchina o le macchine elettriche sono di tipo sincrono a magneti permanenti. Quindi elevati valori di coppia a parità di potenza e maggiore efficienza. Un motore elettrico, infatti, ha un rendimento che può andare dal 92 al 97% a differenza del migliore dei motori endotermici che non supera al momento il 45%. In più, la coppia viene erogata in modo quasi istantaneo, rimanendo costante fino ai giri massimi, a differenza di un endotermico. Infine,  un motore elettrico ha la capacità di recuperare energia nelle fasi passive.

Il motore elettrico consente al propulsore endotermico di funzionare nelle migliori condizioni di efficienza. Questa condizione lo rende anche perfetto per l’uso in range extender come generatore di energia. Di solito c’è, o un secondo motore elettrico, o una unità moto-generatore ad alta potenza per alimentare la batteria. Questi forniscono anche anche coppia aggiuntiva. Soprattutto nei Full Hybrid Serie/Parallelo, ma anche quelli di tipo Serie sfruttano un boost aggiuntivo al massimo della spinta.

Dove i progettisti si sbizzarriscono è nella progettazione della trasmissione. In questa trattazione, ci limiteremo a dire che vengono adottate trasmissioni ridotte nelle dimensioni e nel numero dei rapporti fino ad averne anche uno soltanto. Il vantaggio in termini di peso, ingombro e rendimento è notevole.

Ciò viene permesso grazie alle caratteristiche di erogazione del motore elettrico che non necessita di un cambio. Il motore endotermico, d’altra parte, per effetto dell’aiuto della unità elettrica può limitare l’uso delle marce avendo una spinta aggiuntiva in termini di coppia.

Cuore di ogni sistema F-HEV è il controllo elettronico che gestisce la ripartizione della coppia tra l’endotermico ed il motore elettrico in base all’utilizzo dell’acceleratore da parte del conducente. Alcuni sistemi possono lasciare al driver la scelta di  come controllare la funzionalità con le modalità EV, ECO e Sport a comando.

Dal punto di vista del rendimento il sistema Full Hybrid consente anche di fare a meno di accessori come il motorino di avviamento e l’alternatore affidandosi al moto-generatore, riducendo le resistenze passive. Alcuni sistemi prevedono ancora una batteria a 12v, ma spesso la batteria principale fornisce anche energia per le funzioni di bordo a bassa tensione.

 La coppia aggiuntiva del moto-generatore renderebbe il sistema F-HEV adatto anche ai motori turbo azzerando il ritardo iniziale della turbina.  Se abbinato ad un Turbodiesel potrebbe anche limitare le emissioni inquinanti alleggerendo il lavoro compiuto per ottenere una combustione del gasolio più omogenea. Nei sistemi dove è presente un cambio con un numero ridotto di marce o addirittura l’adozione di un cambio a doppia frizione aiuta il propulsore endotermico nelle fasi passive durante il cambio marcia.

La fase di rigenera avviene quando il conducente preme il pedale del freno. Si recupera energia sia azionando i freni idraulici che attraverso il freno motore del motore elettrico. Di solito ci sono funzioni abbinate alla trasmissione che aumentano l’azione di rallentamento sfruttando un solo pedale per accelerare e rallentare.

Una delle caratteristiche del full hybrid è quella di andare in modalità EV anche se per percorrenze limitate. In questa condizione il motore a combustione interna è spento mentre il motore elettrico fornisce tutta la coppia necessaria alla marcia.

Questa modalità può essere attivata a comando dal conducente dai 5Km/h fino ad un massimo di 30Km/h a causa della limitata energia disponibile nella batteria. Se invece il sistema lavora in modalità Hybrid Auto, il controllo gestisce la capacità di andare in modalità full elettrica in base ai parametri, come velocità, il livello della batteria e l’assorbimento di potenza.  Può succedere anche di veleggiare a 120km/h con pochissimo acceleratore. In questo caso il sistema viaggia in EV  in base alla capacità della batteria o si richiede maggiore potenza accelerando di più.

Il F-HEV non utilizza ricarica esterna. Quindi se si desidera avere una marcia in EV maggiore si deve passare ad una tecnologia Full Hybrid Plug-In la cui batteria ha una capacità maggiore consentendo anche percorrenze elevate alla velocità di 90-130 km/h. Tale tecnologia dovrebbe essere indicata dal costruttore aggiungendo i km percorribili in elettrico. Esempio veicolo PHEV50, con percorrenza di 50km in elettrico secondo il ciclo WLTP.

Infine,  la tecnologia F-HEV sfrutta la batteria facendo si che rimanga sempre un stato di carica minimo detto (SOC) per evitare danni permanenti. Quindi non si sfrutta mai il 100% di carica esistente. Una condizione di cui si deve tenere conto soprattutto quando si chiede la massima potenza quando utilizzando l’ibrido parallelo o boost avendo a disposizione solo l’80% di energia come spinta totale prima che il motore endotermico venga lasciato da solo con evidente calo di coppia.

In conclusione, l’efficacia del sistema F-HEV non è in discussione. I numeri parlano chiaro, i pregi superano di gran lunga i difetti. Le prestazioni in termini di consumi sono in linea con i migliori turbodiesel di pari potenza. C’è solo da tenere presente che per far funzionare al meglio tale tecnologia la conoscenza del sistema e il suo sfruttamento è fondamentale per l’utente. Il driver deve imparare a sfruttare al meglio la capacità della batteria veleggiando anche con percentuali, su un percorso cittadino,  del 80% in elettrico. Per ottenere tali valori si devono usare al meglio le opzioni di ricarica adeguando la marcia per avere sempre una batteria con più del 50% di ricarica.

Daniele Amore

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Il progetto OCTOPUS (Optimized Components, Test and simulatiOn, toolkits for Powertrains that integrate Ultra high-speed motor Solutions). Si tratta di concepire un e-Axle ovvero un assale di tipo modulare con la possibilità di ospitare motore elettrico e trasmissione. Tale sistema può essere adattato tanto ad un veicolo puramente elettrico che per propulsione ibrida.

Oltre all’aspetto modulare, i tecnici Bentley, in associazione con altri enti tra cui l’Advanced Rererch Machine e l’Università di Nottingham, lavorano per utilizzare motori sincroni con magneti permanenti che non utilizzano materiali ricavati dalle terre rare. Inoltre si sta lavorando per limitare ed ottimizzare l’uso negli avvolgimenti di Alluminio e soprattutto Rame, pur conservando la possibilità di andare a regimi come 30000 giri/minuto.  Questo, oltre ad una maggiore efficienza che migliora anche l’erogazione di potenza, riduce peso e rende il sistema motore-trasmissione più compatto.

Per quanto alla Bentley possono attingere allo scaffale tecnologico del gruppo Volkswagen con la tecnologia ibrida ricavata dai modelli SUV di Porsche ed Audi ed alle nuove piattaforme tecniche per veicoli elettrici della casa degli anelli, il costruttore britannico intende sviluppare tecnologia che migliorano l’efficienza, la compattezza e la potenza. L’obiettivo è quello di portare il brand britannico a recuperare quella immagine di costruttore innovativo che lo ha portato a vincere le gare come la Le Mans agli albori del secolo scorso proiettandosi verso il futuro della trazione elettrica.

Daniele Amore

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L’aderenza è il coefficiente di attrito che si genera tra la superficie del pneumatico e quella della strada o la pista. Quindi, entra in gioco un altro protagonista la superficie stradale e la sua rugosità.

L’asfalto ha un suo coefficiente di attrito determinato in base alla composizione del bitume. L’aderenza è determinata dalla pressione verticale che spinge il pneumatico a contatto con la superficie stradale. Questa dipende anche da altri due fattori come la temperatura ed il legame molecolare che si genera tra mescola ed asfalto.

Così come ogni corpo anche l’asfalto ha una sua rugosità. Cioè un corpo è contraddistinto da microimperfezioni geometriche intrinseche o risultanti da lavorazioni meccaniche. Tali imperfezioni si presentano generalmente in forma di solchi o scalfitture, di forma, profondità e direzione variabile.

Se si analizza in profondità si vedranno delle creste e dei solchi dovuti alla densità dei grani che compongono la superficie dell’asfalto. La mescola del battistrada si deforma copiando l’asfalto. Le zone che vanno a contatto con le creste ed parzialmente nei solchi determinano l’attrito tra le due superfici. Le zone della mescola a contatto sono sottoposte a deformazione. Per effetto della viscoelasticità della gomma, c’è un ritardo di isteresi. Questo ritardo nel ritornare alla posizione iniziale della gomma genera di fatto la forza di attrito che si oppone allo slittamento.

In una condizione di bagnato le sezioni a contatto si riducono in modo considerevole per effetto della presenza del film di acqua tra le parti. In questo caso si utilizzano pneumatici scanalati per il drenaggio dell’acqua e una mescola con maggior presenza di gomma naturale che altera la viscoelasticità generando maggiore superficie di contatto con l’asfalto.

Il contatto tra la gomma e l’asfalto  forma un legame molecolare tra le due parti. Come ogni elemento, le cui molecole hanno legami. La forza del legame tra le molecole determina lo stato da gassoso, molto debole a solido molto forte. La gomma è l’asfalto formano un legame come un corpo unico che si oppone alla forza di slittamento.

La pressione che genera il legame tra le due componenti, genera anche attrito interno nella mescola della gomma generando capacità di aderenza.  L’attrito interno alla mescola genera anche calore. Quando la forza di slittamento supera quella del legame molecolare questo si interrompe producendo lo slittamento. Quando questo avviene si staccano intere sezioni di gomma dalla mescola che possono essere visibili per la presenza di fumo, o la generazione di trucioli che si depositano ai lati della traiettoria ideale della percorrenza in pista.

Quindi il calore che determina la quantità di aderenza non è quello superficiale. ma quello interno alla gomma generato dall’attrito interno alla mescola. Uno slittamento anche voluto, controllato, come molti pensano non è utile a tenere la temperatura della gomma nella finestra di utilizzo.

Anzi è profondamente dannoso per l’usura e la prestazione che viene influenzata dalla rottura del legame  molecolare. Si possono verificare condizioni dove un calore interno troppo basso genera il fenomeno del Graining mentre un attrito interno troppo alto si verifica il fenomeno del Blistering.

Il controllo della pressione che determina il contatto con l’asfalto, in modo che generi la giusta quantità di calore interno alla mescola, è questo il valore che un progettista deve trovare per avere una aderenza massima. Quindi lavorare sulle sospensioni, ed aerodinamica, serve a generare la corretta pressione per avere il contatto ideale tra gomma ed asfalto per generare il legame molecolare perfetto.

In definitiva, introducendo un elemento come la rugosità ed il coefficiente di attrito come l’asfalto, tutto diventa più complesso. In più c’è da fare i conti con la temperatura ambientale. Per avere la perfetta aderenza si dovrebbero avere una batteria di sensori che controllano lo stato e le condizioni del manto stradale per variare la taratura di sospensioni ed aerodinamica metro per metro. Non potendo fare una cosa del genere per evidenti limiti regolamentari si deve trovare un compromesso. Il progettista che ha più informazioni sul pneumatico, per tipo, struttura e condizioni ideali di lavoro, può essere avvantaggiato nel trovare la giusta finestra di utilizzo.

In un regime di concorrenza tra costruttori di pneumatici, avere un rapporto privilegiato con i tecnici di un determinato brand anche se non il top, spesso conviene di più che avere la gomma migliore ma trovare da soli le condizioni di lavoro ottimali. In un regime di monogomma, le informazioni che il costruttore di riferimento fornisce a tutti i tecnici, vanno lette ed interpretate in modo corretto. Si può arrivare a diversi tipologie di rendimento anche per interi secondi di differenza in termini di percorrenza di una sola curva.

Daniele Amore

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Uno dei motivi principali sta proprio nella composizione delle mescole gli pneumatici. La mescola di pneumatico si comporta in due modi: sia come elemento elastico che viscoso come un liquido, viscoelasticità appunto.

Una spiegazione più tecnicistica

Analizzando i due comportamenti, si dice che un materiale è di tipo elastico, quando sotto carico si deforma in modo lineare tornando alla nella sua condizione di origine una volta rimosso il carico. La molla di una sospensione è il chiaro esempio di elemento elastico.

Un materiale è viscoso quando, essendo sottoposto ad un determinato carico, si deforma a una velocità costante e non ritorna alla sua condizione originale una volta tolto il carico. In questo caso è assimilabile ad un pistone di ammortizzatore.

Ciò avviene perchè parte dell’energia usata per la compressione viene convertita in calore impedendo al pistone di tornare nella posizione di origine determinando il fenomeno della  isteresi. In fisica, l’isteresi, è la caratteristica di reagire in ritardo alle sollecitazioni applicate dipendenti dallo stato precedente all’applicazione causando un ritardo definito.

La viscoelasticità di uno pneumatico può essere paragonata all’azione congiunta del comparto molla/ammortizzatore di una sospensione. Il pistone di un ammortizzatore ha un movimento viscoso. Trasformando parte del lavoro di compressione in calore non ritorna nella posizione iniziale. Ma essendo vincolato alla molla, questa per la sua capacità di esser elastica lo riporta la sospensione nella sua posizione iniziale compensando il ritardo per effetto del calore.

Come opera tale effetto sullo pneumatico ?

Lo pneumatico si comporta un modo analogo. Il suo comportamento sarà determinato dalla quantità di calore dissipato dalla componente viscosa, dall’isteresi che si genera quando viene sottoposto a sollecitazione e dal  modulo di elasticità espresso con il parametro di durezza Shore-A della mescola.

Questo parametro è basso per i materiali morbidi e alto per i materiali duri. Si parte da “0” per le caramelle gommose e si arriva a “100” per i caschi di protezione. Un pneumatico, anche di serie, fa registrare valori da 60 ad 80 a seconda del tipo di mescola usata.

Un’altro parametro fondamentale è la temperatura, legata direttamente alla frequenza della sollecitazione. Come una sospensione, anche lo pneumatico è sottoposto a sollecitazioni che hanno frequenze determinate.

Il tecnico che lavora ad un set up di una auto definisce la taratura della sospensione in base alle frequenze a cui verrà sottoposta. Le a basse frequenza, per esempio in curve ad alta velocità, la deformazione è lenta con il grosso del lavoro svolto dalla molla. Ad alta frequenza, per esempio l’urto su  un cordolo, il pistone dell’ammortizzatore comprime olio più velocemente, aumentando la resistenza, diventando l’elemento dominante.

Forza di attrito e grip

Una sospensione si può regolare scegliendo le molle adatte, tarando gli ammortizzatori,  in compressione ed estensione ma in pneumatico non è possibile  variare le condizioni per favorire una sollecitazione piuttosto che un’altra. La struttura, infatti, viene decisa dal costruttore in fase di progetto.

Le forze di attrito all’interno della mescola determinano il grip e dipendono direttamente dall’isteresi. Prediligere un lavoro alle alte frequenze di sollecitazione migliorerebbe l’aderenza,  ma esagerando con l’isteresi la temperatura si abbassa e la mescola entra in uno stato troppo rigido quasi vetroso che abbassa il grip.

Anche il modulo di elasticità varia. Alle basse temperature aumenta il valore fino a diventare troppo rigido quasi fragile. Alle alte temperature si abbassa facendo diventare la mescola più flessibile ed elastica. La flessibilità è un altro fattore che genera attrito interno alla mescola ottenendo più grip.

Vien da sé che le due grandezze sono inversamente proporzionali. Quella che sembra essere una condizione impossibile, si verifica quando il pneumatico di trova a lavorare in unico punto di equilibrio delle due variabili. Ogni pneumatico ha una temperatura ideale localizzata immediatamente prima che inizi la fase di transizione per giungere allo stato vetroso. In questo punto esatto le due grandezze generano il massimo grip.

Alcuni rimedi

Basta variare anche leggermente i valori d’istersi o temperatura perchè il pneumatico non abbia condizione di equilibrio per il massimo grip.  A secondo di quando ci si lontana da questo punto di equilibrio si possono verificare fenomeni di graning o di blistering, influenzando sia la durata che la prestazione del pneumatico nel tempo.

Il punto di equilibrio non è una costante per tutti gli pneumatici. Ogni costruttore usa la sua mescola brevettata con una data viscoelasticità specifica lavorando con una carcassa dalle caratteristiche uniche. In più ci sono diversi tipi di mescole a disposizione dei tecnici come in Formula 1 dove c’è ne sono ben cinque ognuna con il suo punto di equilibrio.

Una volta che il pneumatico è determinato, sia per regolamento che per esigenze sponsor, è la vettura a dover avere un set up adatto a trovare il punto di equilibrio. Un lavoro che comincia con la progettazione del telaio, sospensioni, fino a coinvolgere l’aerodinamica.

Spesso i team usano accorgimenti per trovare la giusta combinazione, giusto per fare un esempio, i fori nei cerchi, l’assetto variabile delle incidenze monoposto. Di contro, ci sono team che progettano vetture in grado di trovare l’equilibrio in un’unica condizione di set up e ambientali. Una vettura progettata in questo modo è efficiente solo in situazioni che si verificheranno un paio di volte nell’arco di una stagione.

Ma questa finestra di utilizzo ?

Spesso succede che regolazioni anche importanti, non cambiano i parametri di temperatura e frequenza, per giungere in quella i cronisti definiscono, finestra di utilizzo o punto di equilibrio. In questi casi non c’è altra via che una riprogettazione completa in base ai dati che sono stati rilevati sul lavoro degli pneumatici in gara, ammesso che si è compreso dove si trova il punto di equilibrio corretto.

Un normale automobilista può cambiare gli pneumatici adattando il proprio set up ad una copertura ideale, il mercato e vasto e vario. Ma in Formula 1, come molte categorie del motorsport c’è un fornitore unico. Capire il punto di equilibrio tra frequenza di sollecitazione e temperatura per ogni mescole usata in gara, consente di avere una vettura con un vantaggio enorme sulla concorrenza in ogni condizione.

Enzo Ferrari diceva “L’evoluzione meccanica ti consente di recuperare decimi, le gomme giuste anche interi secondi!” Noi ci sentiamo di aggiungere, “far lavorare le gomme nel modo giusto, interi secondi!” 

Daniele Amore

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I migliori risultati ottenuti da Jean Alesi nel 1992 furono i terzi posti nel GP di Spagna e del Canada mentre il suo compagno Ivan Capelli non andò oltre la quinta posizione conquistata in Brasile. Nella classifica riservata ai costruttori, la Ferrari fu quarta, staccata in modo molto netto da Williams, McLaren e Benetton. Il Campionato mondiale piloti venne dominato da Mansell con la Williams-Renault. Alesi fu soltanto settimo e Capelli addirittura dodicesimo nella classifica iridata.

Il telaio della Ferrari F92A fu progettato sotto la supervisione di Steve Nichols, tecnico proveniente dalla McLaren. Harvey Postelthwaite, tornato da poco alla direzione tecnica della Ferrari, non aveva infatti avuto tempo per seguire la progettazione della vettura. La monoposto esasperava alcuni concetti aerodinamici sviluppati da Jean-Claude Migeot, tecnico francese arrivato in Formula 1 con la Renault e già alla Ferrari alla fine degli anni Ottanta, prima di passare alla Tyrrell. Proprio sulla Tyrrell 019 del 1990, Migeot introdusse il muso rialzato che ha caratterizzato la maggior parte delle vetture da Gran Premio.

Nel tentativo di sfruttare ancora meglio i flussi dell’aria nella parte inferiore della monoposto, Migeot studiò un’inedita soluzione che prevedeva un fondo della vettura staccato di circa quindici centimetri dalle pance. Questo con l’obiettivo di avere più carico aerodinamico e quindi maggiore aderenza.

Del tutto particolare fu la forma delle pance, con le prese d’aria laterali dei radiatori separate dal resto della scocca. La profilatura del telaio tra le pance e l’abitacolo serviva a dividere il flusso d’aria destinato alla parte superiore e inferiore della vettura. Il muso, anche per liberare la zona antistante il doppio fondo, era rialzato, con l’alettone anteriore sostenuto da due piloni. Nella zona centrale sotto l’abitacolo, il fondo delal F92A si prolungava in avanti, con una soluzione anche essa introdotta sulla Tyrrell e poi quasi generalizzata.

Si può dire che la Ferrari F92A venne concepita e sviluppata in funzione delle esigenze aerodinamiche , secondo le direttive e le esigenze di Migeot. Il doppio fondo, che iniziava in corrispondenza delle prese d’aria, si estendeva sino al posteriore. Ai lati dell’alettone anteriore si potevano notare dei vistosi convogliatori dell’aria, con la duplice funzione di assicurare maggiore carico aerodinamico e di dirigere il flusso d’aria interessato verso l’esterno per non disturbare la circolazione dell’aria verso il doppio fondo.

Tra le caratteristiche particolari della Ferrari F92A, va segnalata la presenza di un solo ammortizzatore anteriore, ancora come sulla Tyrrell 019. la vettura, al contrario della Williams, non era dotata di sospensioni a controllo elettronico, quelle chiamate familiarmente “attive” da molti addetti ai lavori. Il programma di sviluppo di queste ultime da parte della Ferrari era in ritardo rispetto a quello di altre squadre.

L’ingegner Claudio Lombardi, divenuto nel frattempo responsabile dell’intero reparto corse, continuò a far sviluppare il dodici cilindri destinato alla F92A sul quale, dopo metà stagione, vennero varate le misure di alesaggio e di corsa. La Ferrari non comunicò mai ufficialmente la dimensione esatta di queste ultime, ma solo la cilindrata del propulsore che era di 3497 cm³. La distribuzione era a cinque valvole per cilindro, con due alberi a camme in testa per bancata. Dal GP di Monaco, il motore venne dotato di tromboncini di aspirazione dell’aria ad altezza variabile per ottimizzare il rendimento nelle fasi di utilizzo, in accelerazione come ai massimi regimi.

Il cambio inizialmente fu a sei marce di tipo longitudinale, derivato da quello della 643, la vettura di Formula 1 della stagione precedente. Dal Gran Premio del Belgio, nel tentativo di migliorare la distribuzione dei pesi, la Ferrari F92A venne dotata di un cambio trasversale, sempre a sei marce.

La vettura assunse la denominazione Ferrari F92AT. La carriera agonistica della Ferrari del 1992 fu veramente poco fortunata. Oltre a problemi di tenuta di strada e di equilibrio generale della vettura, si scoprì presto che la dimensione delle prese d’aria e dei radiatori, sacrificati in uno spazio troppo ristretto al fine di lasciare spazio al doppio fondo, era insufficiente. L’inevitabile surriscaldamento del motore portò a parecchie rotture di quest’ultimo nella parte della stagione.

Per migliorare il raffreddamento e il rendimento del motore furono ampliate le prese d’aria sopra la testa del pilota, il serbatoio e le canalizzazioni dell’olio. Modifiche per migliorare la tenuta di strada, come dotare di sensori l’ammortizzatore anteriore per limitare il rollio dell’avantreno, servirono a poco. Alesi fu quarto in Brasile e terzo in Spagna sul bagnato. Il francese terminò a podio, in terza posizione, anche in Canada, finendo quinto in Germania.

Poi più nulla fino ai Gp finali di Giappone e Australia, dove Alesi si piazzò quinto e quarto. Capelli raccolse solo un quinto posto in Brasile e un sesto in Ungheria. La F92A portò poca fortuna al pilota milanese che venne sostituito da Larini dei GP finali a Suzuka ed Adelaide.

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La variante messa appunto dai tecnici giapponesi per la piccola Jazz, si adatta perfettamente al carattere pratico della vettura. Un sistema più semplice, funzionale ma che non rinuncia alle prestazioni ponendo la piccola Honda al vertice per efficienza nel segmento “B”

Il sistema full hybrid e:HEV e di tipo in serie con motore endotermico 1.5 litri ciclo Atkinson e doppio motore elettrico. L’unità endotermica è da 1498 cm3, con alesaggio 73mm e corsa da 89,5mm quindi a corsa lunga. Il funzionamento è a Atkinson/Miller.

La potenza è di 97cv con 131Nm di coppia.  La distribuzione è a catena con alzata delle valvole variabile attraverso il sistema i-VTEC all’aspirazione. Il VTEC è un sistema a fasatura variabile, ormai leggenda in casa Honda. Sull’albero a camme di aspirazione sono ricavate due tipologie di camme diverse. Un pistone idraulico alterna le due geometrie a contatto con le punterie a seconda del regime di utilizzo del motore.

Nato per favorire una curva di coppia più ampia possibile nei motori che hanno un escursione del regime di giri molto alto fino ai 9000 giri/minuto, in questo caso, per il 1.5 litri I-VTEC, viene utilizzato per avere una curva di coppia costante con un numero di giri più ristretto.

La potenza infatti viene ricavata a soli 5500 giri/minuto con limitatore posto a 6400 giri/minuto, mentre il regime di coppia è massima a 4500giri/minuti. Per questa versione dell’i-VTEC si registra un valore di 120Nm già a 2500 giri/minuto per una maggiore elasticità ed efficienza.

Come tutti i propulsori ciclo Atkinson/Miller, la potenza specifica è piuttosto bassa attestandosi a 64cv/litro. In cambio, Honda dichiara un efficienza di rendimento energetico del 40%. Un risultato record per un propulsore di cilindrata così contenuta, con un enorme vantaggio in termini di consumo specifico quando il propulsore viene lasciato a viaggiare da solo ad alta velocità.

La parte elettrica del sistema e:HEV, è formata da due motori asincroni a magneti permanenti. Uno con la funzione di portare il moto alle ruote, il secondo invece con funzione di generatore per ricaricare la batteria. Proprio l’uso di due propulsori elettrici per le due funzioni di trazione ed immagazzinamento consente di ottenere una risposta più rapida ed una migliore efficienza.

Una particolarità dei motori elettrici Honda è che sono i primi ad utilizzare magneti permanenti senza l’utilizzo di materiali delle terre rare nelle la lega della loro composizione. L’utilizzo queste costose materie avviene per il controllo delle alte temperature. La soluzione trovata da Honda, svincola il costruttore giapponese dalla necessità di approvvigionarsi di materie sempre più costose per la produzione di motori elettrici. In termini pratici, la nuova geometria del magnete ha consentito di progettare una forma del rotore ottimizzata per sfruttare meglio il flusso magnetico.

Migliori le prestazioni in termini di coppia, potenza e resistenza al calore rispetto ad un motore con magnete convenzionale. La potenza è di 109cv con una coppia pari a 230Nm per il motore di trazione. Il generatore invece sviluppa 95,2cv. La batteria è ad ioni di Litio da 1.2Kw/h posta sull’asse posteriore per avere una ripartizione dei pesi migliore senza inficiare sulle caratteristiche di sfruttamento dei vani interni con la soluzione dei sedili magici.

Tre le modalità di guida: La Jazz e:HEV, parte sempre in modalità EV, quindi full elettrica e ci resta fino a 30km/h circa o nei casi di poca richiesta di potenza. All’aumentare della velocità, o della richiesta di potenza, la vettura entra in modalità Hybrid Auto. Il motore endotermico si accende. La sua funzione non è quella di portare potenza alle ruote ma essendo un sistema ibrido in serie, muove il motore/generatore. La potenza che arriva alle ruote è sempre dovuta al motore elettrico principale.

In sostanza, il motore benzina funge da range extender per la batteria. La terza modalità è la Engine Mode. Quando la Jazz e:HEV supera la velocità di 80/90km/h o viene richiesta la massima potenza, allora il sistema si collega direttamente attraverso il cambio a rapporto unico gestito da una frizione. In questa fase il motore elettrico si spegne, rimanendo collegato solo il generatore per fornire energia alle batterie.

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La ricarica avviene tramite frenata rigenerativa, attraverso il motore/generatore. Il cambio ha una funzione aggiuntiva “B”. Quando questa è attiva, nelle fasi di falsopiano o discesa, il freno motore per la ricarica di energia aumenta. La sua forza è talmente evidente che si può anche evitare di usare il freno per rallentare usandolo come funzione Dual-Pedal di molte auto elettriche. L’uso da parte dell’utente di questa funzione, aumenta la quantità di ricarica consentendo alla Jazz e:HEV di avere maggiori possibilità di andare in modalità full elettrico anche a velocità di veleggiamento superiori ai 30-50km/h concessi in condizioni normali.

Daniele Amore

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La Arona, infatti, è presente in listino sia con motorizzazioni tradizionali turbo-diesel che con carburante alternativo come il metano, entrambi oggetti della prova. Nel dettaglio si tratta delle Seat Arona TDI 95cv Style, e 1.0 TGI 90cv FR, profondamente diverse nello stile.  A guardarle si comprende come le auto moderne non sono tutte uguali. Avvolte basta un solo dettaglio per fare un’enorme differenza. La più semplice Style è fornita in colorazione unica grigio chiaro, anche per il tetto,  con inserto nero. La versione FR,  invece, è dotata di un bel rosso acceso con tetto nero lucido ed inserto a contrasto. Un accostamento veramente bello da guardare che non passa inosservato.

In sostanza bi-color vince a mani basse. Sono 650 Euro che fanno la differenza tra apparire come medio-man o essere cool! Gli interni seguono la stessa logica che vale per l’estetica. Il design della plancia è lo stesso per entrambe le versioni, ma la Style con gli inserti grigio tendente all’azzurro evidenzia come le plastiche siano di tipo rigido. Inoltre,  il mobiletto centrale intorno alla leva del cambio,  se pressato in curva dal lato esterno della gamba , mostra qualche scricchiolio.

Diverso il discorso per la FR. Più sportiva, con sedili in materiale pregiato, ben fatti e comodi. Al centro della plancia l’inserto ricalca il materiale usato anche per i pannelli porta. Un accostamento cromatico che attenua la sensazione di plastica rigida per le altre componenti degli arredi. Per accontentare l’occhio che vuole la sua parte, bisogna convincere il portafoglio a sborsare quasi 2.000 euro per la differenza di allestimento a parità di motorizzazione.

Il sistema multimediale al centro della plancia è una vecchia conoscenza già un uso su altri modelli del gruppo.  Un esempio di semplicità e completezza. Facile da usare è dotato anche di applicazioni come Android Auto e Apple CarPlay.

Lo spazio a bordo è abbondante con il divanetto posteriore che consente di ospitare anche tre persone comodamente. Diverso il discordo per quanto riguarda il bagagliaio. Se per le versioni Diesel o anche benzina si può sfruttare un vano che arriva a quota 350litri per la versione a metano a causa della presenza delle bombole non si arriva a superare quota 250litri, al livello di piccole utilitarie.

Su strada l’Arona si guida bene. Il posto guida è uguale per entrambe le versioni. Regolabile per ogni altezza anche se avremmo preferito una maggiore escursione del sedile per un posto guida più basso a gambe più distese. Il comfort è buono, le sospensioni hanno una taratura da compromesso. La gommatura maggiorata della versione FR non comporta troppi scossoni aggiuntivi agli occupanti. Unico neo la rumorosità che poteva essere maggiormente filtrata, soprattutto quella degli pneumatici.

Due le motorizzazioni in prova. Per prima analizziamo la motorizzazione 1.0 TGI Metano. Il motore è una derivazione del già noto 1.0 litri tre cilindri già provato sulla sorella maggiore Ateca. Per adattarsi al nuovo carburante i tecnici Seat o Volkswagen hanno dovuto abbassare il livello di potenza. In questa configurazione eroga 90cv per 160Nm di coppia massima a 1800 giri/minuto.

Un propulsore che conserva parzialmente il carattere del fratello maggiore nella parte bassa dei giri. Manca di carattere dalla zona intermedia per diventate deficitario in allungo. Le prestazioni ne risentono, anche a causa del peso maggiore di 100kg.

La classica prova dello scatto da fermo non riesce a scendere sotto i 13 secondi per lo 0-100km/h. In ripresa per ottenere una prestazione decente si devono scalare almeno due marce. Il 1.6 litri TDI è il fratello minore per questa cubatura da 95cv per una coppia di 260Nm,  ben 90Nm in più del motore metano. Un propulsore che conserva maggiormente il carattere del fratello maggiore. Riprende bene dal basso e mantiene la spinta anche oltre i 3000 giri/minuto. Affievolisce, facendo pesare la differenza di cavalleria solo agli alti regimi.

La differenza di prestazione è imbarazzante. Senza il minimo sforzo si fanno registrare tempi in accelerazione di 1.5 secondi più rapidi del motore a Metano. La ripresa, nonostante il cambio sia solo a cinque marce,  non necessita di scalare almeno di non scendere sotto i 1500giri/minuto e basta comunque togliere una sola marcia.

In entrambi i casi il cambio appare come un buon manuale, fluido e preciso negli innesti. Inspiegabile la mancanza di una sesta per il TDI. In ogni caso due comandi che non fanno rimpiangere l’assenza di un bel DSG. In definitiva,  se volessimo fare un confronto prestazionale, senza considerare in costi, un acquirente di Seat Arona dovrebbe essere un folle a preferire la versione metano rispetto alla diesel.

Prima di raccontare come si comportano le due vetture in un bel percorso pieno di curve, va fatta un’altra distinzione tecnica. A parte la differente gommatura,  la FR ha in dotazione optional i cerchi da 18” pollici, l’Arona a metano, sulla carta ha una migliore distribuzione dei pesi. Le bombole poste nel bagagliaio riequilibrano il peso tra i due assi.

Peccato che il peso spostato al posteriore sia posizionato dietro l’asse delle ruote dietro. Detto questo,  il comportamento stradale restando nei limiti della condotta di un normale utente, è una copia ed incolla di altre vetture della gamma Volkswagen già testate come la T-Cross, o la sorella maggiore T-Roc e derivate.

Solo spingendo veramente tanto, e si incontra una curva con un grazioso animaletto da evitare con una frenata brusca,  le due vetture agiscono in modo leggermente diverso. Il retrotreno si sposta in modo più evidente sulla FR a metano. In ogni caso il controllo di stabilità è molto ben tarato. Funziona davvero bene. Si attiva solo quando è veramente necessario lasciando al guidatore esperto ampio margine di movimento per adattare al proprio stile di guida le reazioni del telaio in ingresso e percorrenza di curva.

Siamo arrivato alle conclusioni economiche. Le due motorizzazioni a parità di allestimento hanno un differenza a favore della TGI di 1.200 euro circa. I consumi invece in valore assoluto,  convertendo i km di Metano in litri, si attesta in 5,5 litri/100km mentre la diesel resta a quota 4,5litri/100km. Pur consumando meno,  il motore a gasolio non riesce a compensare la metà del prezzo alla pompa del Metano. Considerando il prezzo iniziale più conveniente, le agevolazioni che le regioni in modo differenziato prevedono per questa alimentazione, tagliano la testa al toro sulla convenienza del Metano.

Un cliente attento al portafoglio e meno alle emozioni, sarebbe un folle a non scegliere l’Arona TGI. La TDI è più economica ma caso van integrata con vernice bi-color e navigatore, facendo salire il prezzo da 22.900 di 1000 euro. La TGI FR, parte dai 23.950 Euro a cui va aggiunta la sola vernice bi-color che porta a 24.500 euro il prezzo di listino.

In conclusione, la Seat Arona è una vettura dallo stile frizzante, soprattutto se scelta nel giusto allestimento che valorizza forme e dettagli estetici. Le prestazioni della motorizzazione diesel sono di buon livello.  La versione Metano è perfetta per chi vuole una vettura tra le più economiche del mercato a patto di rinunciare a qualche emozione al volante a favore della felicità del portafoglio.

Daniele Amore

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Il motivo è semplice. I libri che parlano di tecnica motoristica non mancano. Ma il tema dell’assetto è sempre piuttosto trascurato. Un argomento difficile da trattare, complesso nelle sue dinamiche da portare all’attenzione del grande pubblico.

Il testo dell’Ing Cerquetani tratta argomenti riguardanti la dinamica del veicolo e le regolazioni sull’assetto affrontando anche tematiche come, l’aerodinamica, i sistemi di controllo elettronico, la tecnica di guida.

Un libro scritto con passione, adatto al neofita come all’esperto. Un modo efficacie di comprendere il funzionamento di  sottosistemi che influenzano il comportamento dinamico. All’interno del testo vengono descritte la composizione e geometrie di sospensioni, organi di sterzo, freni e struttura degli pneumatici.

Il testo è scritto utilizzando un linguaggio semplice e scorrevole concepito in modo trasversale da essere fruibile da chi non ha sviluppato studi specifici. Un modo inedito ed efficace di portare al lettore temi che possono apparire ostici. Soprattutto l’utilizzo di trecento tra immagini e grafici rendono la trattazione più chiara e completa.

All’interno una bibliografia completa, con articoli a corredo presi dalle pubblicazioni sulla dinamica del veicolo redatti dai migliori tecnici della divulgazione automotive rendendo funzionale la consultazione su un argomento difficile come l’assetto.

In definitiva un libro che mostra una visione completa su un argomento che sempre di più ha fatto breccia negli appassionati. “Teoria dell’Assetto di un veicolo” è un testo che merita, anzi deve stare nella biblioteca di ogni appassionato di automobili.

Daniele Amore

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Nonostante abbiamo decantato in modo favorevole le caratteristiche del suo rivale Mercedes-AMG M178, quest’ultimo rimane valido e concorrenziale fino alla potenza di 600cv. Dopo questa soglia non ce n’è per nessuno esiste il Ferrari F154 CB!

Il motore Ferrari ha varie versioni e varianti. Parte da una base comune. Il monoblocco è in alluminio con angolo tra le bancate di 90 gradi. La distribuzione quattro valvole per cilindro con variatore di fase. Il rapporto di compressione è di 9.4:1,  tipico per un motore turbo. Il comando della distribuzione, a catena, si trova lato volano.

La posizione dei due turbocompressori è una delle caratteristiche che lo rendono unico nel suo genere. I tecnici di Maranello hanno creato un collettore di scarico che rappresenta una vera opera d’arte di ingegneria meccanica artigianale.

Ogni condotto, per ogni singolo cilindro, è ricavato in modo artigianale per essere tutti della medesima lunghezza. Poi,  i quattro collettori singoli convogliano in un ulteriore condotto fino alla turbina Twin Scroll. La particolarità sta nella posizione, rialzata del turbo, all’altezza del coperchio punterie.

Una soluzione complessa,  frutto dell’esigenza di avere un’alimentazione del turbo da parte dei gas di scarico con la giusta velocità e la corretta energia per ridurre al massimo il ritardo. I due turbo sono prodotti dalla giapponese IHI, come sempre da 40 anni a questa parte.

Da sempre, per le vetture stradali di Maranello, il motore è la base per una serie di varianti che vanno ad equipaggiare vetture dal carattere anche molto diverso tra loro, basti pensare al  V12 cilindri F133.

 L’F154 in tutte le sue varianti non è da meno, compreso l’utilizzo da parte di Maserati ed Alfa Romeo. Nel caso delle vetture del tridente, la sigla completa diventa F154AM e F154AQ.  La cilindrata è di 3.797cc, con alesaggio e corsa di 86.5 x 80.8mm, quindi Superquadro a corsa corta.

Una caratteristica, questa, comune a tutte le varianti. Il valore del rapporto Alesaggio/Corsa, infatti, fa chiaramente capire come sia un motore nato per girare ad alti regimi. La potenza parte da 530cv con 650Nm di coppia (AM) e raggiunge i 580cv  e 730Nm di coppia (AQ)

Essendo destinato alla Maserati Quattroporte GTS e Levante GTS/Trofeo, deve avere un compromesso tra prestazioni, eleganza e comfort. Il regime di potenza massimo, quindi, si ferma quota 6800 giri/minuto. Sintomo di una curva di coppia volutamente più fluida e lineare. Ma soprattutto indica come l’F154 sia un motore estremamente versatile!

La differenza sostanziale tra il propulsore che porta la sigla “A” montata su Maserati, e quello con le specifiche “B” e “C” montato su Ferrari, sta nell’adozione della soluzione ad albero piatto per il secondo. Una scelta, quella di avere manovelle disposte a 180°,  finalizzata per far girare il motore a regimi molto alti smorzando le vibrazioni tipicamente derivata dalle corse.

Il Ferrari F154 CB, infatti, raggiunge e supera quota 8000 Giri/minuto senza affanni. La differenza di sound è lampante rispetto configurazione a croce con bielle sfalsate di 90°.  La Musica arriva da strumenti, come bielle e pistoni e solo migliorata dallo scarico!

Montato su modelli Ferrari a motore anteriore centrale, assume le sigle F154BD ( California, GTC4 Lusso T) e F154BE ( Portofino).  La cilindrata sale a 3,855cc con la corsa portata a 82.0mm.  La potenza parte da 560cv e 755 Nm di coppia per evolversi con l’F154BE a 600cv e 760Nm di coppia.

Per le berlinette Ferrari a motore centrale,  la denominazione diventa F154CB (488 GTB), F154CD (488 Pista) e F154CE ( F8 Tributo). La cilindrata sale ancora a 3,902cc e anche la corsa che arriva a 83mm. La potenza parte da 670cv e 760Nm di coppia (CB) e sale a 720cv per 770Nm (CD/CE). In quest’ultimo caso cambiano componenti come i supporti di banco, bronzine ed altri per sopportare un maggiore stress ad alte prestazioni. In tutti i casi, la coppia raggiunge il suo picco massimo a 3000/3250 giri/minuto.

Infine, il Ferrari F154 ha dimostrato, nonostante sia un motore Twin Turbo,  di adattarsi perfettamente alla propulsione ibrida. Sulla potente SF90 Stradale, i 780cv del motore endotermico, possono lavorare in parallelo con i 220cv della propulsione elettrica toccando quota 1000cv e 800Nm di coppia. Un risultato eccellente,  abbassando in proporzione il valore dei consumi. La cilindrata compie il suo ultimo salto arrivando a 3.990cc, ma in questo caso a crescere è l’alesaggio diventando di 88 mm, per un leggero incremento anche della coppia.

La sua capacità di essere modulare ha portato l’F154 a diventare il V6 Twin Turbo con 510cv e 600Nm di coppia infilato nel cofano di Alfa Romeo Giulia e Stelvio Quadrifoglio. In sostanza,  a Maranello hanno progettato un’eccellente V8 aspirato, per poi aggiungere la sovralimentazione facendo convivere entrambe le tecnologie generando un propulsore pieno di coppia nella zona bassa ed intermedia dei giri, con un allungo spaventoso nella zona alta. Roba da far venire le vertigini pure agli allenati Turbo orientali!

In particolare,  si può affermare,  senza temere smentita che l’F154 CB,  ad oggi rappresenta,  il motore endotermico definitivo. Il progetto con cui tutti gli ingegneri del mondo devono fare i conti. Un punto di riferimento per la meccanica endotermica. In un periodo di grande crisi per il motore benzina,  e di cambiamento,  potremmo aver visto il canto del cigno, il punto più alto toccato da un motore benzina nella sua storia.

Daniele Amore

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Fratello della serie M176-M177, si evolve passando per le sapiente mani della factory AMG. La stessa che sviluppa le power unit vincenti da sei anni in Formula 1 per il team Mercedes. I tecnici del centro di sviluppo Mercedes hanno progettato un  motore che potesse essere lo stato dell’arte della meccanica sfruttando appieno le sinergie tecniche interne al gruppo.

Il basamento, infatti,  viene prodotto dalla AMG sfruttando i processi di fusione di leghe di alluminio usate per i motori da competizione con monoblocco closed deck,  più rigido, piccolo e leggero per un peso complessivo del motore di soli 206kg.

Lo sfruttamento delle sinergie interne passa invece per l’utilizzo di componenti derivati dal piccolo quattro cilindri 2.0 litri Turbo M133 come l’albero motore. I pistoni sono forgiati e le teste sono fatte di una speciale lega di Zirconio con camicie ricavate con processo di riporto di plasma.

Nel dettaglio è un V8 con angolo tra le bancate di 90° . Quattro valvole per cilindro con doppio albero a camme in testa e fasatura variabile per aspirazione e di scarico. Il controllo dell’alzata delle valvole di scarico è molto importante per determinare la velocità e l’energia dei gas che giungono al sistema turbo.

La cilindrata è di 3.982cc con alesaggio da 83mm e corsa da 92mm. Il rapporto alesaggio/corsa 0.90,  quindi “sottoquadro” o a corsa lunga con un interasse tra i cilindri di 90mm per un rapporto di compressione di 10.5:1. Molto alto per un motore turbo.

L’M178 ha vari livelli di potenza. Si parte da  503cv a 6250 giri/min e 650Nm disponibili da 1750giri/min rimanendo costante fino ai 4750giri/minuto.  Successivamente il propulsore si è ulteriormente evoluto con potenza da 510cv  per la ragguardevole potenza di 128cv/litro.

La crescita continua passando a 522cv e 670Nm di coppia  a 1800 giri/minuto fino a 5000 giri/minuto, per salire a 557cv e 680Nm da 1900Nm a 5500giri/minuto, per finire con l’ultimo step a 585cv. Nonostante la curva di potenza tenda ad affievolirsi a  6250 giri/minuto, il limitatore è posto a quota 7200 giri/minuto. Un regime insolito per i motori turbo europei

In pratica,  questo propulsore garantisce un’eccellente elasticità potendo disporre di notevole valore di potenza e coppia su un’ampio arco di giri. Nelle versioni più potenti, il regime di raggiungimento del picco di coppia i alza di 150 giri/minuto. Nonostante ciò, il ritardo del turbo resta quasi inesistente con una spinta poderosa e costante facilmente gestibile.

Molto particolare,  la scelta di collocare il comparto Twin Turbo progettato con Borgwarner al centro delle bancate. La pressione di sovralimentazione è di 1.2bar a 186.000 giri/minuto con valvola Wastegate gestita elettronicamente.

Posizionare il comparto Twin Turbo al centro delle bancate è molto utile per il controllo della velocità e l’energia che i gas di scarico.  Nei moderni motori Turbo, infatti, è fondamentale controllare la corretta quantità e volume d’aria per avere una combustione sempre ottimizzata. Il raffreddamento è affidato ad un intercooler di tipo aria/aqua, con temperatura di lavoro a 140°.

L’iniezione diretta lavora a 200 Psi con gli iniettori concepiti per lavorare fino a cinque micro iniezioni a seconda delle necessità. Questo V8 4.0 litri è uno dei propulsori più compatti e leggeri della sua categoria e adotta la lubrificazione a carter secco per abbassare il baricentro 5,5 cm. La sua compattezza rappresenta un netto aiuto per il controllo dei pesi delle vetture che lo montano parlando a pieno titolo di motore anteriore centrale.

Nella sua versione da 503cv, questo propulsore, fa registrare, secondo il ciclo di omologazione NEDC, un valore di 10Litri/100km. Risultato che può essere ulteriormente migliorato adottando la tecnologia Mild Hybrid 48v già abbinata ai fratellini M176 e M177.

L’M178 è installato sulla Mercedes-AMG GT. Le versioni più potenti sono da 510cv per la GT-S, 550cv per la GT-C e 585cv per la velocissima GT-R. La berlinetta GT tedesca, infatti, è una delle poche vetture a motore anteriore centrale a rivaleggiare ad armi quasi pari con le concorrenti a motore posteriore centrale.

Da sottolineare,  invece,  come Aston Martin per la sua DB11, monta il propulsore M177. Si differenza sostanzialmente nell’uso di lubrificazione tradizionale ed una diverso sviluppo del sistema Turbo. Una differenza sostanziale che va ad influenzare in modo consistente le prestazioni rispetto alla Mercedes-AMG GT, concorrente nel medesimo segmento di mercato.

Daniele Amore

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Le diversità dipendono dal posizionamento delle componenti.  Trattandosi di una propulsione ibrida la parte più importante è la macchina elettrica ed il suo collegamento alla parte meccanica. Questo può avvenire attraverso un comando a cinghia o direttamente in modo meccanico.

La tecnologia Mild Hybrid MiHEV-Liv1 è si avvale di una generatore starter (BiSG) da 12V, (Suzuki), 24V, (Mazda) e 48v collegato al motore endotermico da una cinghia di trasmissione con raffreddamento integrato sia ad aria che a liquido.  Questa soluzione è adattabile in modo semplice ed economico ad ogni tipo di veicolo. Il motore elettrico dispone dai 5cv ai 12cv di potenza aggiuntiva a seconda del tipo di motore elettrico.

Il comando a cinghia per sua stessa natura ha delle perdite di rendimento ed influiscono sul rendimento complessivo. Facendo un rapporto costi/benefici il rendimento che non va oltre l’85%, per una riduzione dei consumi dal 7 al 9% secondo il ciclo di omlogazione WLTP.

Il motore elettrico aiuta la vettura nelle partenze da fermo e nelle fasi passive durante i cambi marcia. La poca coppia non influisce in  modo evidente  sulle riprese a bassa velocità.  Il motore elettrico è dotato di generatore ed inverte per ricaricare una piccola batteria 48v. L’efficacia della ricarica dipende dalla quantità di perdite dovute alla trasmissione a cinghia.

Avere una piccola batteria permette di estendere le funzioni di start&stop attivabile . Inoltre anche con motore a 48V non consente la marcia in full elettrico. La cinghia di trasmissione è un componente specifico dimensionato per sopportare continui cambi di coppia, con costi leggermente maggiori alla sostituzione.

Il MiHEV Liv 1,  necessita di avere comunque un motorino di avviamento classico per la messa in moto anche dopo lunghe soste o partenza a freddo. Molto importante l’aspetto del comfort: Le resistenze in gioco attraverso la cinghia possono essere fonte di vibrazioni.

Ad oggi,  molti costruttori stanno utilizzando questo schema con motore a 48v. Molto utile per abbassare il limite di emissione di anidride carbonica abbattendo i consumi. Il costo basso, la sua versatilità consente di poter avere motori elettrici di diversa potenza per diverse tipologie di veicoli.

Suzuki ne è un esempio lampante. Un motore a 12v per la piccola Ignis, e 48v per la più grande Vitara ma il complessivo l’architettura è sempre quella del SHVS. Tutte le aziende di produzione componentistica  ha in catalogo una tecnologia facilmente adattabile. Basta citare i vari ZF, Valeo, Continental, Bosh e Delphi.

Per risolvere alcuni limiti tecnologici della Liv 1, sia Honda che Mercedes, in tempi ancora remoti per la propulsione ibrida all’inizio degli anni 90 adottarono una soluzione con motore elettrico integrato, collegato direttamente al motore endotermico a valle del volano. La potenza supera i 15cv per una coppia fino a 35Nm. Il collegamento a frizione garantisce un rendimento migliore portandolo al 94%.

I vantaggi sono di consentire  la marcia a motore endotermico spento per una maggiore quantità di tempo ad una velocità maggiore. Più coppia influenza maggiormente le riprese  oltre alla partenza da fermo con una capacità di ricarica maggiore. Inoltre si fa a meno del motorino di avviamento classico

Il limite di una tecnologia che potremmo definire MiHEV Liv1.2 sta nella difficoltà di progettazione ed industrializzazione con costi più alti per adattarsi al motore endotermico. Restano le difficoltà a consentire la marcia in full elettrico. Questa condizione si potrebbe verificare solo in condizione limite di veleggiamento o rilascio senza nessun assorbimento di potenza da parte del motore endotermico. In sostanza molto utile in sede di omologazione del vecchio ciclo NEDC ma poco verificabile in marcia reale in strada.

La soluzione tecnica denominata Mild Hybrid MiHEV-Liv2 sfrutta un concetto analogo a quello del motore collegato direttamente alla meccanica. In questo caso la macchina elettrica si collega alla trasmissione.

Il motore elettrico può essere integrato nel cambio sia a cinghia come la soluzione Continental che meccanico come adottato dalla Getrag o Subaru. In entrambi i casi anche con cinghia le perdite sono ridotte al minimo per minore assorbimento da parte della trasmissione rispetto all’albero del motore endotermico. Le macchine elettriche hanno più potenza e coppia anche rimanendo a 48v. Inoltre il collegamento con la trasmissione consente di portare la potenza alle ruote anche in modo indipendente, consentendo anche la marcia in full elettrico. Indipendentemente dal tipo di collegamento il rendimento non scende sotto il  95%.

La riduzione del consumo è del 16% (WLTP). Alcuni sistemi sono abbastanza potenti da consentire anche di viaggiare per 2km in modalità elettrica, quasi sconfinando nella tecnologia Full Elettrica. La presenza o meno di un motorino di avviamento dipende da come viene collegato e se riesce gestire anche la messa in moto a freddo della macchina elettrica inserita nella trasmissione.

Il boost di spinta è evidente al punto da influenzare i valori di accelerazione e ripresa stabiliti dal costruttore rispetto ad un analogo modello senza questa tecnologia. Aumenta anche la capacità di rigenerare energia e di solito si utilizza una batteria di dimensioni maggiori.

Uno dei grandi vantaggi sta nella possibilità di conservare le caratteristiche di trazione integrale quando è presente. Sia che si tratti di una trasmissione trasversale e trazione integrale on-demand che longitudinale AWD. Questa tecnologia inoltre si abbina anche alla comodità di cambio a doppia frizione come nel caso della Getrag.

 Una volta che il motore endotermico si spegne, la trazione alle ruote e la relativa presa su strada viene garantita dall’azione del propulsore elettrico in base all’energia stipata nella batteria. Subaru, per esempio, usa questo schema tecnico per conservare tutte le sue caratteristiche integrando il motore elettrico nella trasmissione LinearTronic.

 Nel nostro test su strada,  con acqua e fango in discesa sconnessa, la Subaru XV e-Boxer andava con la spia EV sul quadro accesa, sicura come se il motore endotermico fosse ancora perfettamente funzionante.

Gli svantaggi sono ovviamente una complessità eccessiva dell’adattamento del sistema. Oltre al peso maggiore che potrebbe vanificare in parte il risultato sui consumi e risposta del boost di spinta, ci sono costi molto più alti per la progettazione e realizzazione. Inoltre oltre alla necessità di un motorino di avviamento potrebbe essere necessaria anche una macchina elettrica per la gestione separata della funzione star&stop.  Infine essendo integrato nella trasmissione necessita di un sistema di raffreddamento appositamente progettato.

La soluzione Mild Hybrid MiHEV-Liv3 prevede il motore elettrico separato disposto sull’asse posteriore. Una soluzione progettata per aumentare le prestazioni sfruttando una macchina elettrica dai 48v fino a livelli di potenza più alti.

Migliore ripartizione dei pesi per una migliore dinamica riducendo il consumo di carburante. Essendo un sistema molto versatile può adattarsi anche a sistemi Full Hybrd e Hybrid Plug-in con grosse potenze e capacità. In questa trattazione consideriamo l’uso del motore 48 V.

Anche in questo caso c’è una batteria per l’accumulo di energia  che avviene attraverso la capacità di rigenerazione in frenata. Le funzioni di avviamento e start&stop sono gestite da un secondo Starter/Generatore collegato al motore endotermico.

Lo schema sospensivo determina lo spazio e la potenza del motore elettrico. Ci sono aziende come ZF e GKN che progettano tutto il modulo sospensione adattandolo al telaio del brand committente. Il boost di coppia è maggiore e si può avere una percorrenza in elettrico puro per qualcosa di più dei canonici 2km garantiti dal mild hybrid integrato nel cambio.

 Essendo vincolato sull’asse posteriore in modo indipendente può gestire la trazione integrale temporanea on-demand e Torque Vectoring a basso costo, dovendo fare a meno di trasmissione e differenziale meccanico.

 In conclusione: I modelli Mild Hybrid stanno aumentando. Il sistema più efficiente è il MiHEV Liv2,  ma per una semplice questione di costi benefici,  la più diffusa è la MiHEV-Liv1 a 48v.  La versatilità e l’adattabilità a basso costo la rende adattabile anche a sistemi complessi ibridi come full hybrid e Hybrid Plug-in.

 L’utilizzo di motore elettrico a 48v sta avendo un importanza cruciale non solo per la trazione ibrida ma anche per il funzionamento ottimale del motore stesso. Continental ha ideato un turbo ibrido a 48v. Lo scopo è la riduzione del ritardo del turbo ed il controllo della sovralimentazione indipendentemente dai gas di scarico per una combustione ottimale.

Nelle prossime trattazioni smonteremo i sistemi e analizzeremo i componenti singoli nel loro interno per capire complessità e funzionamento.

Daniele Amore

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A disegnarla era stato chiamato alla direzione tecnica del reparto corse l’ingegner Sandro Colombo. La stagione fu caratterizzata dai successo della Tyrrell e di Jackie Stewart, campione mondiale 1973.

Sandro Colombo, che era noto soprattutto per i trascorsi al reparto competizioni della Gilera, aveva di fatto sostituito Forghieri, destinato a dirigere il settore ricerche avanzate della Ferrari.

Forghieri era stato ritenuto responsabile della mancanza di risultati delle precedenti 312. Inoltre, il suo progetto di una prima 312 B3 sperimentale, provata a metà del 1972 e caratterizzata da un curioso muso a forma di spazzaneve, era stato ritenuto insoddisfacente.

La monoscocca della definitiva Ferrari 312 B3, che segnò la fine della precedente tecnica costruttiva del telaio in fogli di alluminio applicati a una struttura tubolare, venne realizzata in Inghilterra su progetto Ferrari.

Quasi 15 anni prima dell’arrivo di John Barnard, la Ferrari aveva sentito l’esigenza di rivolgersi agli specialisti britannici e così i tre telai della Ferrari 312 B3 del 1973 furono realizzati dalla Thompson di Weedon, nei pressi di Northampton. La forma del telaio era rettangolare, leggermente a cuneo verso la parte anteriore della vettura.

Piatta e squadrata, la prima Ferrari 312 B3 era caratterizzata dal gruppo molla-ammortizzatore in-board. Al momento della presentazione la monoposto montava, prima tra le Ferrari, i radiatori laterali e un muso largo che carenava, seppure parzialmente, le ruote anteriori.

Il motore, a dodici cilindri a V di 180°, erogava una potenza massima di 485 cavalli a 12500 giri/minuto ed era una ulteriore evoluzione dell’unità motrice impiegata a partire dal 1969. La Ferrari iniziò il Campionato del mondo 1973 con le vecchie 312 B2.

Jacky Ickx venne confermato quale prima guida della squadra mentre Arturo Merzario prese il posto di Clay Regazzoni, ingaggiato dalla BRM. Il belga Ickx fu quarto in Argentina e quinto in Brasile. Merzario si classificò quarto in Brasile e in Sudafrica.

Quelli che erano sembrati risultati di transizione, in attesa della nuova e più competitiva monoposto, in realtà furono i migliori piazzamenti della Ferrari in tutto il 1973.

La nuova 312 B3 fu provata prima del debutto sia con i radiatori sistemati lateralmente sia con un più convenzionale radiatore anteriore nel musetto, che venne così munito di alettoni. Problemi di surriscaldamento consigliarono di scegliere quest’ultima soluzione.

La Ferrari corse con il solo Ickx in Spagna e Belgio. A Montecarlo schierò Merzario a fianco di Ickx; l’italiano non gareggiò nel successivo GP di Svezia e tornò a correre in Francia.

I migliori risultati della 312 B3 nel 1973 furono il sesto posto di Ickx in Svezia e il quinto, sempre col pilota belga, in Francia. Oltre al peso di 30-40 kg superiore a quello delle concorrenti, la vettura denunciò anche problemi di rigidità torsionale.

Ce ne fu abbastanza per sospendere la partecipazione al Campionato. La Ferrari non gareggiò in Olanda e in Germania. Ickx, ingaggiato temporaneamente dalla McLaren, colse un brillante terzo posto sul mitico Nurburgring.

Nel frattempo Mauro Forghieri, richiamato al ponte di comando della squadra, si occupò di modificare profondamente la 312 B3 progettata da Colombo. L’ingegnere modenese installò due lunghi radiatori dell’acqua in posizione verticale all’interno delle fiancate, presentando una vettura che inalberava anteriormente un alettone a tutta larghezza, oltre a una caratteristica presa d’aria centrale per il motore.

Con Merzario alla guida, la Ferrari 312 B3 modificata debuttò in maniera incoraggiante nel GP d’Austria, terminando settima. Ickx tornò a correre per la Ferrari a Monza giungendo ottavo, mentre il solo Merzario gareggiò, senza particolare successo, nei GP del Canada e degli Stati Uniti.

La cura di Forghieri proseguì nell’inverno: la modifica più rilevante fu lo spostamento in avanti dell’abitacolo e del serbatoio.

I piloti per il 1974 erano Niki Lauda e Clay Regazzoni, che con la Ferrari 312 B3 modificata colsero in totale tre vittorie.

Le cose funzionarono tanto bene che il pilota svizzero conquistò il secondo posto nel Mondiale. Dopo essere passata dalla polvere all’altare, la 312 B3 continuò ad essere schierata anche nelle prime due gare del Mondiale 1975 e soltanto nella terza venne sostituita dalla 312 T.

MERZARIO LA RICORDA COSI’

“La prima 312 B3 era una vettura più facile da guidare della B2 che la precedeva e che impiegammo all’inizio del 1973. La particolare distribuzione dei pesi permetteva soprattutto di minimizzare le differenza di comportamento della vettura mentre si svuotavano i serbatoi. Queste differenze erano uno dei difetti principali della 312 B2; un altro era la mancanza di rigidità torsionale del telaio. La vettura era anche molto più pesante delle altre vetture di Formula 1 e questo significava perdere terreno in curva, nonostante la superiorità del dodici cilindri Ferrari sul rettilineo. Molto migliore fu la B3 riveduta e corretta da Forghieri, con cui debuttai in Austria e che servì a sviluppare le Ferrari vincenti del 1974.”

L’AERODINAMICA NEI PRIMI ANNI SETTANTA

Dopo l’apparizione degli alettoni alla fine degli anni Sessanta, i progettisti della F1 si resero conto dell’importanza dell’efficienza aerodinamica. Antesignana fu la Lotus Tipo 72 del 1970, prima monoposto ad adottare radiatori laterali. Questa soluzione consentì di disegnare forme diverse del muso e del corpo centrale della vettura che permisero di aumentare il carico aerodinamico e migliorare così la tenuta di strada. A partire dal 1971, i tecnici compresero che bisognava ottenere un compromesso ideale tra la massima deportanza e la minima resistenza aerodinamica. Fu così che, a cominciare dalla Tyrrell 002, si videro, in alternativa a quelli a cuneo, dei musi a tutta larghezza con le ruote anteriori quasi carenate.

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Il legislatore fortunatamente ha recepito questo e ogni qual volta si rende conto di come l’ elettronica salvi le vite, obbliga le case costruttrici ad omologare veicoli con tutti gli aggiornamenti per la sicurezza attiva e passiva.

2002: Airbag frontali/anteriori su tutte le nuove vetture

2004: ABS obbligatorio su tutte le vetture che escono dalle fabbriche

2014: ESP obbligatorio per tutte le auto di nuova progettazione

Dal 2021 l’ unione Europea imporrà alle case costruttrici di produrre veicoli che hanno in dotazione i seguenti 12 dispositivi: frenata d’emergenza, blocco avvio tramite alcool test, rilevamento stanchezza, rilevamento distrazione, scatola nera, segnale di frenata d’emergenza, protezione frontale per l’occupante e cinture di sicurezza migliorate, aumento dell’area di impatto della testa di pedoni e ciclisti e cristalli rinforzati, cruise control intelligente, sistema di mantenimento della corsia, sistema di protezione per gli impatti laterali, telecamera posteriore. Ma veniamo a noi e sveliamo a cosa serve il Torque Vectoring.

Facendo la mera traduzione,  torque vectoring  significa vettorizzazione di coppia.

Il vettore di coppia è una tecnologia impiegata nei differenziali automobilistici ed è un dispositivo di sicurezza attiva, che funziona automaticamente e non sostituisce il controllo di trazione e l’ esp(controllo della stabilità).

 L’obiettivo principale del torque vectoring è quello di variare in modo indipendente la coppia su ciascuna ruota, nello specifico, ha la funzione di frenare la o le ruote con minor aderenza al fine di trasferire più coppia alle ruote con maggior aderenza, quindi è molto utile sui fondi stradali difficili(pioggia, neve-ghiaccio, fango…), ma anche in curva, in quanto oltre ad aumentare la sicurezza e la motricità, aumenta il piacere di guida, la guidabilità.

Ogni casa automobilistica ha dato un’ interpretazione diversa a questo dispositivo, ma il risultato finale è lo stesso, ovvero grazie all’ elettronica, il torque vectoring implementa la funzione meccanica del differenziale che è quella di differenziare appunto la velocità di rotazione delle ruote motrici quando percorriamo una curva(ruota interna percorre meno strada, quindi deve girare più lentamente)frenando leggermente la ruota più interna alla curva, per dare più coppia alla ruota più esterna alla curva che è la ruota con più aderenza.

Direi: andiamo avanti così, questo è l’ auspicio, ma, tenendo sempre a mente che l’ uomo/guidatore, ben formato e consapevole dei rischi che si corrono per strada è il “dispositivo” di sicurezza più all’ avanguardia.

Emidio Paci 

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Juan Manuel Fangio ha conquistato l’ultimo dei suoi cinque campionati del mondo di Formula 1 al volante della leggendaria 250F, mentre Stirling Moss e Dan Gurney si sono uniti per vincere la 1000 Km del Nurburgring con la Tipo 61, ma quel successo è molto distante all’alba del 21° secolo.

Per tre decenni la Maserati aveva lottato sotto la guida di vari prorpietari, fino a quando la Fiat e poi la Ferrari hanno dato una nuova vita al Tridente di Modena. I pensieri si sono rivolti ancora una volta ad un programma dedicato alle competizioni sportive, per ripristinare il prestigio di questo marchio carismatico.

E questo tempismo è stato perfetto: nei primi anni 90, ci fu una implosione dei prototipi nel mondo delle corse e le vetture GT hanno costituito la spina dorsale della scena delle auto sportive. LA BPR Glogal GT Series, dominata a metà del decennio dalla McLaren F1, si è trasformata nel campionato FIA GT a partire dal 1997.

La classe GT1 ha permesso modifiche più estreme rispetto alla categoria GT2, oltre a una produzione di serie più ristretta, ed è stata brevemente sfruttata da case come Porsche e Mercedes. La FIA fu costretta a intervenire e alterare la struttura di classe nel tentativo di impedire ai costruttori di creare delle auto da corsa a malapena mascherate per farle passare come dei modelli GT.

Questo era il palcoscenico ideale per puntare al rinascimento della Maserati e nel 2002 sono iniziati i lavori sulla spettacolare MC12. L’esclusiva hypercar si basava sulla monoscocca in fibra di carbonio della Ferrari Enzo, montando lo stesso V12 aspirato da 6 litri e il medesimo cambio semiautomatico a 6 rapporti.

La carrozzeria fu disegnata da Franck Stephenson, che aveva il compito di dettare delle forme aerodinamiche funzionali. Dopotutto, la MC12 esisteva come un’auto stradale solo per poter essere omologata per le corse e l’efficienza aerodinamica veniva prima di tutto.

Seguì un intenso periodo di test per quello che era stato soprannominato Project MCC, sotto l’occhio vigile di Giorgio Ascanelli. Gran parte della messa a punto è stata affidata ad Andrea Bertolini, ma a volte è stato affiancato nientemeno che da Michael Schumacher, che con la Ferrari ha ottenuto ben 5 titoli iridati.

La nuova Maserati ha tolto i veli nel 2004 e il suo debutto sportivo è avvenuto a settembre dello stesso anno e nella gara di casa. La 500 Km di Imola è stata la prima di tre gare dove la MC12 GT1 è stata autorizzata a competere seppur non ancora omologata.

Ancora prima dell’esordio in pista, la FIA aveva chiesto che l’ala posteriore fosse rimpicciolita nelle dimensioni, che fosse ridotto il numero dei giri motore e che venisse aggiunta della zavorra supplementare. In una nota si leggeva che: “la vettura operante in condizioni di gara, sarà valutata dalla FIA e i risultati saranno presentati al World Motor Sport Council di ottobre, quando verrà decisa la questione dell’omologazione delal vettura”.

Questa decisione è arrivata in tempo alla Maserati per disputare l’ultima gara della stagione 2004, disputata a Zhuhai, vinta dalla MC12 GT1 di Salo e Bertolini, con la vettura gemella di Herbert e Fabrizio De Simone al secondo posto. Questo successo ha segnato l’inizio di un dominio senza precedenti.

Nel 2005 sono state reintrodotte le classi GT1 e GT2 nel campionato FIA GT dove la Maserati ha fatto man bassa, conquistando il titolo riservato ai costruttori con un punteggio doppio rispetto a quello della Ferrari al secondo posto, mentre il Vitaphone Racing Team, che ha schierato 2 vetture, ha vinto il campionato a squadre.

Nonostante abbia vinto 4 gare e si sia schierata con 3 team, il titolo piloti è stato vinto dalla Ferrari di Gabriele Gardel, favorito da un peso supplementare di 40 kg che la Maserati ha dovuto adottare per livellare le prestazioni con il resto del gruppo.

La delusione però fu riscattata l’anno seguente. Bertolini passa al Vitaphone Racing Team con Michael Bartles e alla gara d’esordio a Silverstone ottengono una vittoria. I due permetteranno al team Vitaphone di ottenere il successo nel campionato a squadre ma per quanto riguarda la classifica riservata ai costruttori, la Maserati è stata sopravanzata dalla Aston Martin.

La Maserati MC12 GT1 stava solamente emergendo. Nel 2007, 2008 e 2009 il campionato riservato alle squadre è andato alla Vitaphone con Thomas Biagi campione nel 2007 e Barles-Bertolini nelle due stagioni seguenti. Nel 2010 la Maserati MC12 GT1 entrava nella sesta stagione di corse nel mondo Endurance e nel palmares aveva ottenuto anche tre successi nella leggendaria 24 Ore di Spa. Mancava solamente un’altro prestigioso trofeo di durata, quello della 24 Ore di Le Mans.

Ma questo successo non è mai arrivato, non per carenze tecniche o sfortune durante la gara, ma solamente perché non è mai arrivata l’omologazione da parte dell’ACO (Automobile Club de l’Ouest): se la FIA, già a fine 2004, aveva decretato legale la MC12 GT1, gli organizzatori della 24 Ore di Le Mans avevano negato la partecipazione della vettura di Modena per via delle dimensioni della carrozzeria, ritenuta troppo lunga e larga nelle dimensioni.

Nel 2012 la FIA aveva diviso le classi GT1 e GT2 in serie separate e l’ACO avrebbe consentito alle auto idonee per il nuovo campionato FIA GT1 di correre a La Sarthe, ma sfortunatamente la 24 Ore di Le Mans si è svolta senza nessuna Maserati MC12 GT1 al via. Dato il successo della vettura in altri campionati, sicuramente avrebbe conquistato la vittoria di classe nella gara più famoso al mondo, se questo gli fosse stato concesso.

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Per ibridazione si intende che il powertrain utilizza due fonti energetiche, benzina/diesel ed elettrica. La quantità di elettricità che si utilizzata definisce il tipo di sistema ibrido che si sta utilizzando. L’unica via per rispettare le norme sempre più stringenti sulle emissioni inquinanti conservando un livello prestazionale soddisfacente per i clienti.

La nuova norma che entrerà in vigore nel 2021 prevede un limite di emissioni medie di 95g/km. In questo modo si legano le emissioni direttamente al consumo di carburante. In sostanza, chi è al di sopra di tale soglia pagherà una multa. Una cosa che inevitabilmente si ripercuoterà sul prezzo finale, o sul guadagno che il costruttore intende realizzare.

Per intervenire sui consumi,  si deve disporre di motori endotermici più efficienti. Ad oggi,  molti se non tutti i brand,  hanno in listino una nuova generazione di propulsori turbo ad alta efficienza. A questo si aggiunte la necessità di ridurre peso migliorando gli aspetti aerodinamici. Infine, si riducono le perdite dovute alla trasmissione ed infine si adottano sistemi ibridi

L’ibridazione può avvenire a vari livelli, Mild Hybrid, Full hybrid di tipo autonomo ed Hybrid Plug-In con ricarica esterna. La tecnologia Mild Hybrid si divide in due ulteriori fasce, Micro e Leggera. Le caratteristiche comune ad entrambi sono la presenza di una macchina elettrica con potenza da 2kw a 20kw a seconda della tensione di alimentazione a 12v e 48v.

Anche la riduzione dei consumi è variabile da 5% al 15% ed è c’è una funzione boost di coppia nelle fasi passive. Il successo e la diffusione della tecnologia Mild Hybrid sta nella capacità di adattarsi facilmente a motori e telai già esistenti con un costo relativamente basso. Le vetture della fascia più piccola del mercato come le Citycar e le Utilitarie adottano micro ibridi alimentati a 12v, mentre le vetture di fascia medio alta adottano tecnologia mild hybrid a 48v.

Le macchine elettriche che compongono il sistema Mild Hybrid sono di vario tipo. Per i micro a 12v c’è un alternatore/starter, mentre per i mild a 48v ci sono almeno tre tipi di generatore:  BiSG ad azionamento a cinghia dal motore endotermico, TiMG con motore collegato alla trasmissione ed infine CiSG con motore elettrico integrato tra propulsore endotermico e cambio.

Il motore elettrico è dotato di inverter integrato ed è alimentato da una  piccola batteria a 48v per conservare energia restituendola in base alle esigenze del guidatore. Il collegamento può avvenire o per trasmissione a cinghia, economica e facile da utilizzare o per collegamento diretto alla trasmissione. Quest’ultima soluzione rappresenta la soluzione ideale per efficienza in rapporto ai costi. Il motore elettrico può anche essere integrato tra motore e cambio, soluzione molto costosa e meno usata.

Nella tecnologia micro ibrida a 12v il generatore/starter mosso dalla trasmissione a cinghia dall’albero motore e fornisce una potenza da 2kw a 4kw.  Il motore elettrico funziona per l’avviamento a freddo e controlla le funzioni di start&stop. Questa funzione viene ampliata spegnendo il motore endotermico nelle fasi di rallentamento. Inoltre, fornisce una spinta limitata aggiuntiva nelle fasi passive, come cambi marcia o partenze da fermo e ripresa.

L’inverter carica la batteria di piccole dimensioni con un risparmio di carburante si aggira intorno al 5%. I limiti di tale tecnologia stanno nell’impossibilità di marciare in full elettrico e nonostante l’aiuto del boost aumento limitato delle prestazioni.  Infine la ricarica della batteria non può non avvenire attraverso l’impianto frenante.

La tecnologia Mild hybrid a 48v, risolve in pratica tutti gli aspetti negativi di quella a 12v. La potenza del motore elettrico passa da 10kw fino a 20kw. Anche in questo caso il sistema non è progettato per viaggiare in full elettrico.

Ma dottando un motore elettrico integrato di potenza elevata può avvenire la marcia in full elettrico per brevissimi tratti sfruttando un boost di spinta considerevole.  In questo caso i consumi che si abbassano del 15% a patto di tenere il peso del sistema contenuto.

In conclusione, la tecnologia elettrica abbinata a quella endotermica non è solo una trovata pubblicitaria. A seconda della percentuale di aiuto elettrico che vien fornito al motore endotermico così avviene l’abbattimento in percentuale del consumo carburante. Un aiuto fondamentale in sede di omologazione,  sia che si utilizzano cicli di laboratorio come il NEDC o più vicini alla realtà come il WLTP.

In strada, magari, è meno percepibile l’efficacia del sistema Mild Hybrid, molto dipende dallo stile di guida del conducente. Ci sono comunque due vantaggi per il cliente a prescindere dal risultato reale dei consumi. La possibilità di accedere ad agevolazioni per le vetture ibride previste degli enti locali e la possibilità di rispettare il 95g/km di emissioni, a basso costo, il che evita di far lievitare il prezzo al cliente finale.

Daniele Amore

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Il fratellone maggiore FlatSix 9A2 Twin-Turbo, infatti, ha donato gran parte della tecnologia per realizzare il piccolo 4 cilindri.  L’icona della casa di Stoccarda la 911, oggi si contraddistingue solo per versioni Turbo fin dalla base Carrera. L’utilizzo della sovralimentazione aiuta la Porsche a rispettare le norme pur conservando la tipica vocazione quotidiana della sportiva di Stoccarda.

La cilindrata è di 2981cc ottenuta con un alesaggio di 91 mm ed 74,6 mm di corsa. Rispetto al motore aspirato di precedente generazione la corsa cambia per solo 1,1 mm mentre l’alesaggio si riduce di 6.0 mm. Il diametro inferiore del cilindro consente di avere una camera di combustione più compatta. La corsa pressappoco uguale, invece, consente di conservare l’allungo tipico dei motori aspirati ad alti regimi.

Il rapporto di compressione ha un valore di 10:1, piuttosto alto per un motore Turbo. Il risultato è un propulsore che sviluppa 385cv a 6500 giri/minuto con la zona rossa posta a quota 7500 giri/minuto e 450 Nm disponibili da soli 1750 giri/minuto per la 911 Carrera. La versione destinato alla S invece sviluppa 450 cv a 6500 giri/minuto per 530 Nm di coppia.

Il blocco motore è in lega  di alluminio AlSi7MgCu0.5 fusa con un processo produttivo ottimizzato per ridurre le porosità. Il blocco cilindri ne risulta più rigido e leggero rispetto alla sere precedente aspirata. Le canne sono ricavate con riporto di plasma direttamente sulla superficie di alluminio. La  tecnologia RSW (Rotating Single Wire), offre molteplici vantaggi. Dalla riduzione del peso complessivo con una consistente riduzione dell’attrito interno ad una riduzione di costi rispetto alle vecchie canne ricavate riporto in Nikasil.

Il diametro delle valvole di aspirazione è di 34,3 mm mentre quelle di scarico hanno un diametro 29,7. Una riduzione cosi netta dell’alesaggio farebbe pensare ad un propulsore dalle dimensioni contenute, ma la distanza dell’interasse di 118 mm tra i cilindri è rimasta la stessa del propulsore aspirato.

A rendere impossibile la riduzione delle dimensioni è stato l’obbligo per i progettisti di conservare l’albero motore originale del propulsore aspirato. Infatti, quest’ultimo doveva conservare diametro, numero di supporti di banco e perni di manovella per garantire la necessaria affidabilità.

La distribuzione sfrutta la fasatura variabile VarioCam Plus sia all’aspirazione che allo scarico. Il sistema, varia l’alzata delle valvole in aspirazione in modo differenziato  per ottenere una determinata turbolenza dell’aria in ingresso nel cilindro per migliorare la combustione. Controllare l’alzata della valvole di scarico è fondamentale  per la gestione del turbo, ottimizzando le sue prestazioni in funzione delle esigenze di combustione.

Inoltre, il nuovo VarioCam Plus ha consentito ai progettisti di Porsche di utilizzare un condotto di aspirazione più semplice e lineare. L’iniezione è diretta con l’iniettore piezoelettrico posto al centro della camera di combustione in prossimità della candela. L’iniezione ad alta pressione consente di avere una maggiore nebulizzazione ed un migliore raffreddamento delle pareti della camera di combustione.

Un ottimale controllo della combustione è assolutamente fondamentale per i motori ad iniezione diretta turbo per ridurre al minimo la formazione di particolato. La sovralimentazione è affidata a due piccoli turbocompressori BorgWarner. In particolare le turbine hanno un diametro differenziato. La girante di scarico è di 45 mm, mentre quella di compressione ha dimensioni maggiori di 49 mm. La pressione di sovralimentazione è diversa a seconda della versione, 1.3 bar per la Carrera, e 1.6 bar per la Carrera S. Immancabile una coppia di intercooler aria-aria disposti su ciascun lato del motore.

Lo studio certosino delle componenti, ha consentito di contenere il peso pressappoco allo stesso livello del suo predecessore aspirato nonostante i componenti aggiuntivi in più della versione Turbo. Per migliorare l’efficienza e la riduzione delle perdite, la pompa dell’olio ha una portata variabile ed i carter per la lubrificazione sono di materiale plastico.

Su strada si percepisce subito una migliore erogazione di potenza, più corposa, più costante, conservando l’allungo tipico di un propulsore aspirato senza la spinta fino al limite della zona rossa. Soprattutto la questione del ritardo del turbo ha coinvolto i tecnici di Porsche in una forsennata ricerca della riduzione del ritardo dovuto all’azione ai bassi regimi del turbo.

Con questo propulsore,  accelerando da 1000 giri/minuto, con la marcia più alta, per raggiungere il regime di coppia massimo occorrono meno di 2 secondi per far salire l’ago del contagiri, mentre se si accelera da 1500 giri/minuto, si riduce a meno di 1 secondo, azzerandosi quando ci si trova nel regime di coppia intorno ai 2000 giri/minuto come se fosse un motore aspirato di maggiore cilindrata. Problema che si risolve in automatico con l’adozione del cambio PDK.

Giusto per fare un confronto. Il propulsore suo antenato 3.0 litri FlatSix della 911 (930) Turbo del 1978, erogava la metà della potenza e raggiungeva il regime di pressione del turbo a 3000 giri/minuto per poi spegnere la sua forza a 6000 giri/minuto. Un ritardo tipico delle Ferrovie Italiane, per una erogazione effettiva in un arco di giri molto contenuto. Su strada ne derivava una vettura difficile da guidare. La 911 del 2018, è un invece una vettura godibile, prestante, ma soprattutto sfruttabile da parte della quasi totalità dei conducenti. Senza contare un valore di consumo ridotto rispetto al rispettivo aspirato del 10%.

Daniele Amore

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Si tratta, quindi, di un quattro cilindri 2.0 litri con potenza di 300 CV e 380 Nm di coppia a partire da 1.950 giri / min ed un 2.5 litri riservato ai modelli “S” che eroga 350 CV e 419 Nm a 1.900 giri / min. Entrambi figli del 3.0 litri 6 cilindri della 911 con cui condividono molti componenti.  La sovralimentazione è affidata ad un solo turbo sviluppato appositamente dalla BorgWarner in collaborazione con i tecnici di Stoccarda. Rimangono inalterate le misure di alesaggio pari a 91 millimetri e la corsa di 76,4 millimetri. Il 2.5 litri varia l’alesaggio che misura 102 millimetri. Il monoblocco è in lega di alluminio con una riduzione del peso di 5kg per il 2.0 litri. Il rapporto di compressione è di 9.5:1. Altri componenti in comune con il fratello flatsix sono, bielle, canne ricavate con il un riporto di plasma,  l’impianto di iniezione diretta, la distribuzione a quattro valvole per cilindro, lubrificazione a carter secco, ed il nuovo sistema di fasatura variabile VarioCam Plus, applicato anche per le valvole di scarico.

Il turbocompressore VTG  della BorgWarner ha la pressione di 1.4 bar per il 2.0 litri con turbina a geometria fissa. Il 2.5 litri, invece, impiega una turbina a geometria variabile con pressione da 1.0 Bar. La modularità del propulsore ha consentito a Porsche di sfruttare una sola linea di montaggio con un solo fornitore per tutti ci componenti condividendo i vantaggi di motori più potenti e complessi. La potenza specifica è di 151cv/litro per il 2.0 Litri, mentre il 2.5 litri è di 140 cv/litro. Il  sistema di raffreddamento è stato progettato in modo specifico. Attraverso le prese laterali viene prelevata aria che va a raffreddare sia l’acqua del sistema di raffreddamento aria-liquido che l’intercooler. La restante parte dell’aria viene inviata al aspirazione.  Un sistema progettato per essere efficace in condizioni gravose adattandosi al poco spazio a disposizione nel vano motore di Boxster e Cayman. Porsche garantisce un raffreddamento ottimale pensato per le massime prestazioni, anche in pista.

La la pompa dell’olio è a portata variabile con un peso di soli 1.7 kg regolando la pressione di esercizio in funzione delle reali necessità senza pregiudicare l’affidabilità alle alte prestazioni. Discorso simile anche per la pompa dell’acqua per gestire al meglio la fase di warm-up limitando le emissioni inquinanti. Le prestazioni dichiarate vedono uno scatto per lo 0-100Km/h in 4.5 secondi abbinato al cambio PDK 7 marce. Anche l’uso del cambio manuale trova giovamento dall’abbinamento con questo tipo di propulsore. La curva di coppia fluida e costante consente di gestire al meglio la cambiata con un peggioramento delle prestazioni di 0.5s sullo scatto da fermo. Alla guida si percepisce un bel calcetto nella schiena, potente e duraturo, che non muore fino al limite della zona rossa. Questo permette una gestione dell’acceleratore millimetrico per far arrivare la giusta potenza alle ruote. Il 2.0 litri Boxer Turbo da 300cv fa registrare valori di consumi da 9.0 litri/100km, a 11,7 litri/100Km a seconda dell’utilizzo, mentre il 2.5 litri fa registrare valori da 8,1Litri/100km a 10,6 litri/100km.

Daniele Amore

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L’utilizzo di cicli di combustione a rapporto di compressione variabile, Atkinson sono all’ordine del giorno. Si tratta, però, sempre di motori da aspirazione naturale, al massimo con compressore volumetrico come nel caso del Mazda Skyactiv-X già oggetto di trattazione.

Il motivo sta nella difficoltà di controllare il funzionamento del turbo, abbinato ad un ciclo a rapporto di compressione variabile. Quindi meglio usare un motore aspirato potendo contare sull’aiuto della propulsione elettrica.

In Europa, però, gli ingegneri non è che stiano a misurare il collo alle giraffe, ed in quanto a testaccia dura non sono da meno ai giapponesi. In particolare i tecnici del Gruppo Volkswagen,  sotto la bandiera Audi, hanno messo appunto un propulsore 2.0 litri TSFI con tecnologia Valvelift che adotta il ciclo Miller per gestire il rapporto di compressione variabile.

Un motore Turbo, quindi, che riesce a superare l’ostacolo del difficile controllo della combustione. Il risultato sono  190cv per 320Nm di coppia, disponibili ad un regime di 1450 giri/min rimanendo costante fino alla quota di 4400 giri/min. Il consumo,  secondo il ciclo di omologazione NEDC americano,  è di 5.0 litri/100 km. Il merito di un risultato tanto notevole sta proprio nella scelta di usare il ciclo Miller.  Per chi non è ancora a conoscenza di come funzionano i due cicli Atkinson e Miller, rimandiamo alla trattazione fatta a suo tempo.

In sintesi, il ciclo Miller consente di sfruttare un rapporto di compressione variabile.  Nel caso del propulsore Audi avviene attraverso la chiusura anticipata o tardiva delle valvole di aspirazione. Ciò consente di migliorare il rendimento grazie alla riduzione delle perdite di pompaggio. Migliora la combustione,  controllando i fenomeni di detonazione tipici dei motori a miscela magra ad alta potenza specifica.

I tecnici Audi sono riusciti a gestire una fase in incrocio delle valvole molto più ampia rispetto ai motori canonici.  La presenza del turbo, inoltre, ha permesso di sfruttare una maggiore pressione e volume dell’aria in ingresso pur avendo tempi di aspirazione più brevi. La chiusura anticipata della valvola di aspirazione,  prima che venga raggiunto il punto morto inferiore, riduce la quantità di aria aspirata in un motore aspirato, mentre nel caso di un motore turbo, l’aria, anche in minore quantità, conserva pressione e volume ottimale.

L’iniezione TSFI (Turbocharged Fuel Stratified Injection) è una vecchia conoscenza tecnica. Funziona sfruttando una doppia iniezione, combinando le caratteristiche di iniezione diretta con quelle indiretta.  Un’iniezione aggiuntiva a monte della valvola di aspirazione consente un’efficace formazione della miscela integrandosi all’iniezione diretta nella camera di combustione.

Resta il problema della difficoltà di controllo dell’azione del turbo abbinato al Ciclo Miller. In questo caso è venuto in aiuto l’Audi Valvelift System. Il controllo di alzata variabile delle valvole consente di avere un apertura con tempi differenziati per funzionamento tanto carico parziale che per carichi più elevati alla massima potenza.

Nel caso del 2.0 liti TSFI Audi, il sistema viene usato anche per il controllo delle valvole di scarico. Sull’albero a camme, viene calettato un cilindro scorrevole. Su questo,  vengono ricavate due tipi di camme. Una dal disegno specifico per carichi parziali, con angolo diverso, ed altre due con disegno adatto per massimi carichi.

Lo spostamento e l’azione differenziata delle valvole sulle punterie, avviene attraverso una guida di tipo elicoidale ricavata ai due lati delle valvole. Due attuatori elettroidraulici, intervengono spingendo un pistoncino il quale inserendosi nella guida sposta per effetto della sua forma il cilindretto mettendo in azione le valvole per carichi parziali. Un attuatore al lato opposto entra in azione riportando cilindretto in posizione per far lavorare la camme per le alte potenze.

L’azione del sistema sulle valvole di scarico garantisce il controllo del flusso ottimale dei gas diretti al turbocompressore. In sostanza, è possibile controllare il lavoro della girante in funzione delle necessità del volume di aria compressa che necessita in aspirazione a seconda del rapporto di compressione desiderato a monte. Il motore ha una doppia anima,  efficiente, ma anche in grado di erogare quando serve i suoi 190cv.

Ci sono anche altre caratteristiche che hanno reso questo propulsore un gioiello della tecnica. La riduzione del peso ha consentito di ottenere un motore di soli 140kg. Il sistema di raffreddamento è controllato elettronicamente per consentire tempi di riscaldamento in condizioni di warm-up più rapidi ed un controllo della temperatura di esercizio più efficiente con minori perdite.

Il collettore di scarico è integrato nella testa, soluzione ormai utilizzata anche da tutti i concorrenti per il controllo dell’energia dei gas di scarico che alimentano la girante della turbina. Infine, anche la pompa olio ha portata variabile per migliorare l’efficienza.

Un propulsore che risponde alle esigenze di efficienza, potenza ed adattabilità anche a futuri sistemi ibridi. I tecnici Audi hanno ottimizzato quanto di meglio avevano sul loro immenso scaffale tecnologico per avere un propulsore Turbo, con funzionamento a ciclo Miller ad alta efficienza al pari dei migliori, se non superiore a quanto messo in campo dai costruttori del sol levante.

Daniele Amore

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Invece di Barnard, tanto geniale quanto poco integrato nel team di lavoro, c’è il suo collega Steve Nichols portato via alla McLaren a suon di dollari e disponibile a lavorare a Maranello. In più ci sono l’argentino naturalizzato italiano Henrique Scalabroni per lo sviluppo del telaio e Paolo Massai che viene dalla Fiat per i motori. Mansell è rimasto come secondo di Prost, almeno in teoria, e mai titolo di giornale è stato più profeticamente giusto, ma in senso negativo, come quello che dice “Mansell e Prost si competano come Lauda e Regazzoni”.

Completare non esclude competere e infatti la competizione tra i due sarà vivace fino alle estreme conseguenze. In generale le dichiarazioni dei principali responsabili esprimono ottimismo grazie al fatto che la Fiat non ha lesinato mezzi e uomini per dotare la Ferrari di tutto quanto serve. Per fare un solo esempio, la sala prove del reparto corse, dotata di quattro banchi, è stata completamente rifatta con ben sette banchi prova in celle insonorizzate e controlli computerizzati. Le troppe fermate dell’anno prima danno i loro frutti.

TECNICA

La F1-90 era la logica evoluzione della F1 89 (o 640) della stagione precedente, della quale conservava le dimensioni esterne e l’impostazione generale mentre il telaio era stato solo leggermente modificato. l’originaria 640 era stata progettata da John Barnard che, alla fine del 1989, era passato alla Benetton in qualità di direttore tecnico. Al momento della presentazione, la vettura adottava ancora il 12 cilindri siglato 036, simile a quello impiegato nel 1989. il cambio longitudinale a sette marce, con comando elettroidraulico e gestione elettronica, era invece di nuovo tipo: aveva ingombri inferiori rispetto all’anno precedente e consentiva di avere un gruppo trasmissione particolarmente snello e leggero. Le modifiche alla trasmissione erano state decise anche nel tentativo di migliorare l’affidabilità del cambio, causa di molti ritiri l’anno precedente.

In vista di potenze più elevate del motore e di conseguenza maggiori consumi, la capacità del serbatoio del carburante era stata aumentata sino a 215 litri. Questo per permettere di percorre la distanza di un Gran Premio anche su tracciati impegnativi sotto questo aspetto, come Imola e Montreal.

Proprio a partire dal GP di San Marino, la F1-90 fu modificata esteticamente e dotata, durante le prove di qualificazione, dei motori 037, con una corsa dei pistoni accorciata. La nuova versione della monoposto, siglata 641/2, conservava la carrozzeria separata dal telaio, in modo da poter effettuare più velocemente eventuali cambiamenti di carattere aerodinamico. La più recente versione della F1-90 aveva il muso più appuntito e meno squadrato. La Ferrari non risentì in modo traumatico della partenza di Barnard e la 641/2, grazie alle numerose modifiche, si rivelò competitiva nel Mondiale.

Va comunque messa in evidenza la presenza in squadra di un pilota del calibro di Prost, che si rivelò di capitale importanza durante lo sviluppo della vettura: in fase di collaudo venne infatti a galla l’indiscutibile capacità del pilota francese di affinare la qualità di una monoposto fino a farla rendere al massimo.

Una gran mole di lavoro venne dedicata allo sviluppo del motore 037, che la squadra iniziò a impiegare in corsa a partire dal Gran Premio di Ungheria. Le diverse dimensioni di corsa e alesaggio fecero mutare la cilindrata da 3497 a 3499 cm3. L’applicazione di modelli matematici di simulazione permise di migliorare costantemente il rendimento termodinamico. La diminuzione degli attriti interni, l’alleggerimento delle parti in movimento e lo sviluppo di lubrificanti sempre più raffinati consentirono di aumentare progressivamente il numero di giri massimo del motore e di incrementare la potenza erogata.

Dagli inizili 665 cavalli a 13200 giri/minuto della prima versione 036 si passò ai 690 cavalli a 13600 giri/minuto della 037 e poi ai circa 710 cavalli a 13800 giri/minuto della speciale versione per le prove di qualificazione. La F1-90, o Ferrari 641,  portò Alain Prost a lottare per il campionato.

CAMPIONATO

Dopo una laboriosa messa a punto, la nuova monoposto si presenta come una realizzazione di vera avanguardia e si può dire senza falsa modestia che la Ferrari, come in altri casi, abbia aperto nuove strade. Il campionato inizia dunque sonno buona luce per la Ferrari che continua ad essere l’unico costruttore a fare tutta la macchina in casa, mentre gli altri sono i noti abbinamenti tra grandi costruttori di motore quali Ford, Honda e Renault e le squadre inglesi specializzate.

La prima gara, il GP USA a Phoenix in Arizona, presenta alcune sorprese come il secondo posto in griglia di partenza di Martini con la Minardi-Ford dietro a Berger con la McLaren Honda. L’ordine di arrivo rimette a posto alcune cose, con Senna e Alesi ai primi due posti. Le Ferrari si sono fermate entrambe da problemi al sistema idraulico, un inizio che non ci voleva.

Molto meglio in Brasile sul circuito di San Paolo dove Prost vince con buon margine e Mansell è quarto. A Imola grandi aspettative per il GP di San Marino, ma il motore di Mansell cede e Prost, costretto a una fermata per il cambio gomme, chiude al quarto posto. A Montecarlo e nelle gare successive si utilizza una versione migliorata della monoposto, chiamata 641/2, ma l’alternatore che non carica ferma entrambe le monoposto.

In Canada Mansell è terzo e Prost quinto, ma tuttavia nella gara seguente in Messico, le dure Ferrari occupano i primi due posti con Prost e Mansell nell’ordine. La distanza nella classifica mondiale si accorcia. E questa migliora ulteriormente al GP di Francia disputato sul circuito di Paul Ricard dove, sul lungo rettilineo, la Ferrari può esprimere la sua velocità e Prost torna a vincere. È il successo numero 100 della Ferrari in F1 e la Fiat festeggia con pagine intere di pubblicità nelle quali si identifica con la Ferrari stessa. Nella stessa gara Mansell si è fermato per un guasto al motore a otto giri dalla fine. Ed è di nuovo Prost il vincitore del GP di Gran Bretagna sul circuito di Silvertstone. Mansell ha problemi al cambio. A questo punto il pilota della Ferrari è in testa alla classifica Mondiale, ma in Germania sul circuito di Hockenheim è attardato da un cambio gomme ed arriva solo quarto mentre Senna torna primo. Mansell invece si ritira. Al GP di Ungheria si rimescolano le carte perché Mansell è costretto al ritiro quale conseguenza di un incidente con Berger mentre Senna arriva secondo, favorito dalla eliminazione dei due avversari in quanto anche Prost si ferma per problemi al sistema di controllo del cambio. Si verificavano infatti rotture inspiegabili nei raccordi dell’impianto idraulico.

In Belgio, sul circuito di Spa-Francorchamps per due volte viene sfiorata la tragedia. Mansell è lento all’avvio, Patrese si sposta per non tamponarlo ma così facendo manda fuori strada Piquet che centra in pieno la Ferrari. Poi Alesi frena bruscamente per non finire addosso ai due e viene tamponato da altri. Alla seconda partenza la Minardi di Barilla esce di strada e si incendia provocando un nuovo arresto. Finalmente la terza partenza va bene con Senna e Prost che finiscono nell’ordine, mentre Mansell si ritira perché è ripartito con la vettura di riserva che non aveva l’assetto giusto per lui. Stesso ordine di arrivo, Senna primo e Prost secondo, al GP d’Italia a Monza, seguiti da Berger e Mansell in una perfetta alternanza delle due marche rimaste in lizza per il titolo Mondiale Costruttori.

Poi succedeva il “fattaccio” del Portogallo: le due Ferrari sono in prima fila con Mansell in pole position che scatta benissimo ma va a chiudere Prost che, secondo ogni logica, dovrebbe essere aiutato dal compagno di squadra a prendere il largo. Passano invece anche Senna e Berger, ma le due Ferrari sono nettamente superiori e si riportano ai primi posti. Mansell rimane primo e va a vincere. Prost lievemente attardato in un rifornimento è dietro a Senna e potrebbe riprenderlo. Come è noto i se e i ma non contano, tuttavia se non avvenisse un incidente al 58° giro e la gara non si fermasse al 61° giro quando ne mancano ancora 10, Prost avrebbe vinto o sarebbe arrivato secondo. Invece è terzo.

Comunque una settimana dopo, il 30 settembre a Jerez de la Frontera, le Ferrari dominano il GP di Spagna con un secco 1-2 di Prost e Masell mentre Senna rompe il motore. A questo punto finisce l’aspetto puramente sportivo della vicenda e iniziano i calcoli dei ragionieri del volante che sono sempre esistiti. Mancano due gare e il titolo è ancora in discussione tra Senna che ha 78 punti con 11 risultati validi e Prost con 69 punti e lo stesso numero di risultati. Questo è un dettaglio importante per il calcolo del punteggio finale che prevede la somma dei punti di soli 11 risultati. Prost deve ottenere buoni punteggi nelle ultime due gare per poterne scartare altri meno buoni.

In Giappone il caso, e diciamo pure anche prestazioni delle rispettive macchine, mettono di fianco come un anno prima Senna e Prost nella prima fila. Non sono più compagni-rivali nella stessa squadra ma nuovamente rivali per il Titolo Mondiale. E alla prima curva Senna entra in collisione con Prost e nessuna dubita che questa sia la rivincita o la vendetta. Le due auto vanno fuori strada e Senna è matematicamente Campione del Mondo qualunque sia il risultato dell’ultima gara, il GP d’Australia.

Senna fa la pole anche ad Adelaide, ma esce di strada a metà gara, e il vincitore è Piquet con la Benetton con Mansell e Prost a completare il podio.

Prost e la Ferrari sono dunque secondi nei rispettivi campionati e qualcuno parla di occasione perduta avendo a disposizione la macchina migliore. È dal 1979 che si aspetta un titolo piloti e il risultato stagionale fa masticare amaro.

Ferrari ha insegnato quanto è difficile entrare nell’animo di un pilota quando è seduto dentro alla sua macchina: certo è pensabile che Mansell, avendo annunciato a metà stagione l’intenzione di ritirarsi, correva più per se stesso che per la squadra. E in una intervista pubblicata su La Gazzetta dello Sport il 18 luglio ricorda di aver rinnovato il contratto con la Ferrari per il 1990 dando per inteso di essere la prima guida e che invece poi, oltre ad avere la sensazione che tutte le attenzioni fossero per Prost, non reggeva più la tensione che percepiva in squadra e per questo non aveva rinnovato il contratto per il 1991 nonostante le pressioni ricevute dal presidente della Ferrari. E conoscendo il personaggio, non stupisce il suo comportamento al GP del Portogallo.

SCHEDA TECNICA

RISULTATI

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La cilindrata di 998cm3 è ottenuta mediante un alesaggio da 71,9 x 82 millimetri di corsa con un rapporto di compressione di 10:1, particolarmente alto per un motore turbo. Il turbocompressore con intercooler è un Continental a bassa inerzia un grado di girare a 248.000 giri al minuto. Quando si richiede la massima potenza il valore di coppia può raggiungere un picco di 200 Nm, grazie alla funzione Boost.

Nonostante sia un motore tra i più moderni,  il monoblocco resta di ghisa al posto del più leggero alluminio. La scelta di tale materiale permette un raggiungimento più tempestivo delle temperatura di funzionamento. Un vantaggio netto in termini di emissioni inferiori nelle fasi di startup.  La testa invece è di alluminio.

Per ridurre uno dei problemi che affliggono i motori a tre cilindri,  quello delle vibrazioni, I tecnici Ford hanno previsto uno sbilanciamento intenzionale del volano motore. Questa soluzione permette di contrastare le vibrazioni tipiche di questo tipo di motori evitando dispendiosi e complessi contralberi di equilibratura.

Particolare attenzione è stata riservata alla cura dei componenti come pistoni  dotati di uno speciale rivestimento. Le fasce elastiche sono a bassa tensione e paraoli a frizione ridotta. Infine, la cinghia di distribuzione è a bagno d’olio con pompa dell’olio è a flusso variabile. Una soluzione che incrementa ulteriormente l’efficienza adeguando la portata a seconda delle condizioni di lavoro del motore.

 Il collettore di scarico è stato integrato nella testa per ridurre la temperatura dei gas migliorando l’efficienza della combustione grazie all’ottimizzazione del rapporto stechiometrico della miscela magra. Inoltre, velocizzando il processo di espulsione dei gas di scarico si consente alla Turbina di ridurre l’inerzia ed il ritardo del Turbo

Il piccolo 1.0 litri Ecoboost ha dimensioni compatte con la lunghezza complessiva di 280mm. L’iniezione è diretta, con fasatura variabile sia all’aspirazione che allo scarico. Il riempimento del cilindro e la successiva fase di combustione sono stati ottimizzati per garantire una erogazione della coppia fluida.  Il risultato è una curva di coppia disponibile vicino al suo massimo per un regime più ampio.  L’apertura contemporanea delle valvole di aspirazione e di scarico in modo differenziato variano le fasi di incrocio consentendo di sfruttare la maggiore polverizzazione del carburante tipica delle miscele magre.

Una serie di iniezioni multiple per ogni ciclo di combustione varia a seconda delle necessità di utilizzo permettendo di sfruttare le miscele magre a carichi parziali, ma anche di arricchire la miscela per ottenere potenze superiori a 100cv/litro per la massima prestazione.  Un piccolo propulsore che garantisce prestazioni ma soprattutto valori di coppia maggiori rispetto ad un analogo motore da 1.6 litri aspirato.

Si ottengono valori di coppia e consumo specifico in grado di rivaleggiare anche con motori turbodiesel di pari potenza. Le caratteristiche di versatilità del 1.0 Litri EcoBoost lo rendo particolarmente adatto alle vetture di piccola taglia ma anche ad auto di classe superiore.  In più la sua ultima evoluzione prevede funzioni come la disattivazione di uno dei tre cilindri per ridurre ulteriormente l’uso di carburante.

Il gioiellino di Ford nella sua variane 1.0 litri a tre cilindri turbo, continua a collezionare premi, nonostante il passare degli anni.  Un propulsore nato bene che continua ad evolversi migliorando le sue caratteristiche adeguandosi di volta in volta alle nuove norme sempre più stringenti. La sua natura compatta e versatile,  lo rendono anche particolarmente adatto adottare sistemi di propulsione Mild Hybrid come la recente Ford Puma, diventando un buon supporto per sistemi ibridi più complessi per la futura produzione della casa americana.

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Lo scopo non è tanto quello di smontare un turbo e spiegare all’appassionato ogni singola parte e la sua funzione, non sarebbe possibile con una singola trattazione, ma quanto far comprendere come questa soluzione tecnica sia polivalente, ma soprattutto rappresenti la strada obbligata per la sopravvivenza del motore endotermico negli anni a venire.

L’obiettivo di tutti i tecnici è lo sviluppo della coppia motrice, fondamentale per ottenere potenza. Un grosso valore di coppia nella zona bassa dei giri migliora i consumi e consente di usare meno il cambio per le variazioni di velocità del veicolo. Si dice che il motore è più elastico.

Sviluppare coppia nella parte alta dei giri, si ottiene quello che si dice un buon allungo con un erogazione di potenza consistente in grado di spingere anche rapporti superiori più lunghi con conseguente miglioramento dei consumi.

Quindi aumentare la capacità volumetrica del motore e la densità dell’aria aspirata, migliora nettamente anche l’efficienza complessiva del motore. In sostanza, usare un turbo non è un vezzo dell’ingegneria moderna ma una reale necessità per restare nei difficili parametri delle normative moderne per il controllo delle emissioni.

Ovviamente l’uso della sovalimentazione non è uguale per i Diesel o Ciclo Otto. I motori a gasolio aspirati hanno una maggiore efficienza ma a parità di cilindrata non genera la stessa potenza di un analogo motore benzina. Inoltre con il passare degli anni, si è dovuto ridurre la fumosità allo scarico e la conseguente generazione di polveri sottili. Una maggiore densità dell’aria limita di fatto la formazione di fumo e di Nox.

Sfruttando la naturale accensione spontanea della miscela aria combustibile una maggiore massa e densità d’aria consente un migliore sfruttamento della multi-iniezione di miscela diretta di gasolio e la sua nebulizzazione. Infine i diesel sono naturalmente più costosi rispetto ad un analogo motore benzina di pari cilindrata aspirato, quindi aggiungere un componente esterno come il turbo necessita la riprogettazione di limitati elementi. Un modo più economico di otteere più potenza, tanta coppia, meno consumi e meno inquinamento.

Discorso analogo per il Ciclo Otto ma differente nella sostanza. Infatti il turbo nasce per il motore benzina negli anni 70 spinto dalle competizioni.  L’aumento del valore di coppia e potenza si ottiene in modo più semplice. Su un motore aspiatosi deve lavorare  sulla capacità volumetrica naturalmente limitata cosa che porta un limitato ricavo a fronte della quantità di lavoro svolto. Basta semplicemente fare un calcolo del costo prezzo/cavallo di un motore aspirato a parità di potenza con uno Turbo per rendersi conto della differenza.

Ovviamente non si può montare un turbo su un motore aspirato e basta. Si devono considerare i fenomeni del battito in testa dovuta alla eccessiva temperatura di combustione. Infatti, nei motori sovralimentati si abbassa il valore del rapporto di compessione.

In un motore aspirato, pressione dei aspirazione è sempre meno di quella atmosferica pari 0.5 bar per arrivare a quella nominale di 1.0 bar atmosferica solo al massimo del carico. Quando viene compressa il valore minimo passa a 1.5 bar fino ad un massimo per uso stradale di 2.5 bar. Nei Diesel si può avere un valore di pressione iniziale di 1.0 bar mentre il massimo rimane analogo ai Ciclo Otto.

 Quindi,  in un motore che ha una pressione atmosferica al massimo carico di 1.0 bar sommando la sovra-pressione derivata dal turbo di 1.5 bar, arriva ad una pressione assoluta di 2.5 bar.

Nel dettaglio, il turbocompressore e formato da una turbina che viene mossa dall’energia del flusso dei gas di scarico. Quindi sono uniti termodinamicamente.

Il compressore e la turbina,  di solito,  sono collegati attraverso un albero rigido, annegato in alloggio dove si trovano cuscinetti a strisciamento o a rulli.  Una volta completata la combustione della miscela aria benzina o aria gasolio, i gas di scarico attraversano il collettore colpendo la girante della turbina costringendola a girare.

La girante mette in rotazione il compressore comprimendo aria prelevata dal collettore di aspirazione. Quando la pressione dell’aria aumenta,  purtroppo, si verifica anche l’aumento della temperatura. Questo fenomeno è particolarmente deleterio. Più aumenta la temperatura, più diminuisce la densità vanificando lo scopo iniziale de turbo. Meno densità significa infatti meno molecole per la combustione della miscela.

Per tornare ad una densità accettabile senza perdere pressione, viene posizionato a valle del compressore un intercooler.  Uno scambiatore di calore, aria-aria o aria-acqua, che raffredda l’aria prima che questa arrivi nella camera di combustione, riportando la densità ai valori richiesti del progettista.

Dal punto di vista del rendimento, usare l’energia dei gas di scarico è un modo per sfruttare il lavoro prodotto da elemento, il gas di scarico,  dotato di energia che dovrebbe essere sprecata ed immesso nell’ambiente. Invece può essere usato anche per migliorare l’emissione stessa di Co2 adottando la sovralimentazione.

Il funzionamento prevede la girante che comprime aria con una velocità di rotazione che parte da un valore minimo per arrivare a 120.000 giri/minuto in condizioni standard, fino addirittura a 300.000 giri/minuto per i motori di serie più spinti.

Raggiungere la velocità di rotazione ottimale comporta un certo ritardo. Questa condizione viene chiamata ritardo del turbo o più comunemente Turbo-Lag. Questo ritardo, il tanto amato calcio nella schiena, soprattutto dai giovani appassionati delle vetture anni 80 è causato dall’inerzia dell’aria e dal tempo impiegato da compressore per accelerare.

Oggi si lavora al massimo, con buona pace degli appassionati per limitare il problema.  Le soluzioni sono molteplici, dall’utilizzo di cuscinetti a rulli o geometria variabile per la turbina. Molte aziende lavorano anche sull’efficienza del sistema nel complesso come i Turbo EFR di BorgWarner o Raax di Continental.

Si lavora anche su modo di sfruttare al meglio l’energia dei gas di scarico con collettori di scarico Twin Scroll e sistemi Twin Turbo, fino a sistemi ad azionamento elettrico separato per turbina e compressore. Tutte soluzioni che analizzeremo del dettaglio nelle trattazioni seguenti.

Il controllo della pressione, fondamentela per il corretto funzionamento del Turbo avviene mediante due valvole.  La Pop Off  ha il compito di controllare sovraccarichi di pressione, condizione che si verifica quando si chiude l’acceleratore improvvisamente per esempio. La pressione di sovralimentazione nelle fasi di spinta viene controllata da un altra valvola la Wastegate che impedisce di fatto al turbo di superare il valore di pressione massimo per cui è progettato.

Entrambe le valvole di controllo nei turbo moderni,  sono state sostituite da comandi a controllo elettronico, molto meglio gestibili per ottimizzare il rendimento del turbo.  Spesso l’elettronica consente di avere un boost, ritardando di fatto l’azione della Wastegate per avere maggiore spinta per brevi momenti in cui serve più potenza.

In conclusione, l’utilizzo della sovralimentazione mediante turbo, oggi non è solo rivolto ad un pubblico che pretende più potenza. Oggi è fondamentale per diminuire la quantità di ossidi di azoto, consumare meno a parità di cilindrata, diminuendo di fatto la quantità di Co2.

Giusto per fare un esempio.  Un motore 1.6 litri aspirato che eroga 110cv per un valore di coppia 151Nm, può essere sostituito da un propulsore più piccolo di 1.2 litri con analoga di coppia e potenza, ma con un valore di consumo specifico più basso del 15% in media, con un emissione di anidride carbonica analoga. Oggi tale politica è sfruttata nel bene o nel male è usata da tutti i brand.

Dalla parte degli appassionati puri, quelli che più sono inclini alle prestazioni sportive, allora, c’è anche il rovescio della medaglia.  Prendendo ad esempio lo stesso 1.6 Litri aspirato oggi ci sono in commercio motori dalla stessa cubatura con potenze fino a 270cv!

Tali porpulsori che conservano potenza, coppia, consumi più bassi ed erogazione paragonabile ad un bel motorone da 3.0 litri e spesso anche di un buon 4.0 litri come il 2.0 Litri AMG. Due cose non torneranno, sacrificate sull’altrare della efficienze e del controllo delle emissione. La vecchia cara erogazione di potenza, sicuramente più plafonata, più lineare, meno aggressiva di quando potessero erogare Turbo anni 80 con valori di potenza di 1/5, ed il sound.

Spesso la riduzione di cilindrata il down sizing prevede la riduzione del numero di cilindri, con diverso funzionamento del propulsore rispetto ad un plurifrazionato ma soprattutto la rinuncia ad aspetti emotivi come il suono, problema spesso risolto con l’adozione di impianti di scarico che sostituiscono di fatto il rumore della mecccanica. Un problema annoso anche per la F1 moderna.

Daniele Amore

L'articolo I sistemi che aiutano il motore endotermico a sopravvivere: Il Turbo proviene da Giornalemotori.

La terza parte della trattazione sulle tecnologie che aiuteranno il motore endotermico ad a sopravvivere per i prossimi anni, passiamo all’aiuto dato dalla sovralimentazione.

Usare la compressione dell’aria mediante compressori volumetrici o impianti Turbo, o ancora entrambi, non è solo un vezzo per avere potenza bruta, ma si tratta di usare questi sistemi per ottenere potenza intelligente. Questi sistemi consentono di abbassare di fatto le emissioni inquinanti, soprattutto gli NOx.

Divideremo l’argomento in due sezioni. Nella prima prenderemo in considerazione la compressione volumetrica. Qusesta soluzione consente ai progettisti di lavorare in modo più affidabile in condizioni di miscela magra o magrissima.

Ci sono anche nuovi motori, infatti, come il Mazda Skyactiv-X che funzionano unendo le caratteristiche sia dei propulsori a benzina che diesel. In questo caso avere la compressione dell’aria in ingresso facilità il lavoro che deve compiere la miscela aria benzina.

Uno dei produttori leader mondiali su questo tipo di sistemi è la EATON. Nel loro catalogo c’è una vasta gamma di compressori volumetrici, il più evoluto dei quali è il modello TVS2. L’acronimo sta per Twin Vortices Serie versione 2.

Si tratta di un compressore tipo Roots con quattro lobi ed altrettante porte di ingresso ed uscita del flusso aria. Il nuovo design del rotore assicura maggiore efficienza e capacita, grazie ad un attento studio dell’aerodinamica interna.

Nello specifico il nuovo disegno ricuce il gioco tra le sue parti del rotore abbassando le perdite per attrito. Maggiore efficienza significa stessa potenza con minore esborso di carburante. La vera forza del TVS2 sta nella possibilità di avere portata variabile della pressione necessaria a seconda delle necessità di utilizzo del motore endotermico.

I tecnici EATON dichirarano un miglioramento dell’efficienza fino al 16% con uno sforzo minore da parte del motore per trascinare il compressore attraverso il collegamento meccanico.

Il TVS2 nella migliora la capacità del flusso aria in condizioni critiche come la bassa velocità di oltre il 30% con conseguente miglioramento della disponibilità di coppia a basso regime e carichi parziali. Inoltre una minore inerzia per minori attriti, consente una risposta più rapida. In soldoni l’utente può contare su una migliore risposta alla pressione sull’acceleratore.

Questo compressore infatti è più leggero con dimensioni ridotte del 25% rispetto alla serie precedente, rendendolo adatto per motori di piccola cilindrata.  IL TVS2 si adatta perfettamente a lavorare abbinandosi ai sistema turbo. A dire il vero non è una novità assoluta. Questa soluzione era già in uso con estrema maestria dal reparto Lancia negli anni 80 per la Delta S4 e più recentemente anche dal gruppo Volkswagen.

In questo caso l’azione congiunta delli due sistemi di sovralimentazione sono maggiormente efficienti, con maggiore margini di miglioramento per i progettisti.

L’adozione di nuove tenute permettono di avere maggiore affidabilità e maggiore controllo della pressione in condizioni di lavoro difficili. Inoltre, per sopportare pressioni più elevate rispetto allo standard di questo tipo di sistemi, vengono usati cuscinetti a sfera.

L’utilizzo di questo tipo di coscinetti permette di raggiungere un numero di giri nelle condizioni di picco anche di 30000 giri/min. Un incremento del 25% rispetto alle versioni volumetriche standard.

La progettazione del sistema TVS2 ha visto impegnati i tecnici EATON nella riduzione delle vibrazioni e della rumorosità, che per quanto sia affascinante ma rappresentano perdite di rendimento. L’utilizzo di pannelli microforati ha permesso di ridurre il rumore di ben 8dB senza influire sul livello e la qualità della pressione del flusso aria.

La EATON ha sviluppato un  insieme di componenti che lavorando in simbiosi con il TVS2  In particolare la progettazione delle valvole concepite per resistere alle diverse condizioni di lavoro gravose, anche con l’uso di materiali particolarmente evoluti, con una riduzione del peso nell’ordine del 15%.

Gli stessi azionamenti delle valvole possono gestire sistemi di alzata variabile, fino alla disattivazione di un numero di cilindri per limitare i consumi. Quindi è possibile fornire non solo il compressore, ma anche l’interso sistema di alimentazione e distribuzione.

Daniele Amore

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La 333 SP ha il fascino delle grandi Ferrari storiche. Del resto, le Ferrari da corsa più Ferrari di tutte sono quelle a ruote coperte: la Barchetta degli anni 50, le Sport degli anni 60, i Prototipi degli anni 70. In seguito, la Casa di Maranello ha un pò trascurato queste vetture: dopo l’epopea della 312, che nel corso del 1972 stravinse il Campionato Mondiale Marche, viene infatti deciso di concentrare gli sforzi sulle monoposto di Formula 1, abbandonando la categoria che aveva dato tante soddisfazioni nei primi anni di attività. Negli anni seguenti nascono alcune versioni “competizione” di vetture come la 512 BB e la 308, ma sono sempre modelli stradali trasformati. E la stessa F40 Le Mans, la splendida vettura preparata su base della più formidabile Ferrari degli ultimi anni, rimane comunque una specie di “ibrido”, una via di mezzo tra una Gran Turismo e una vera Sport.

Poi, nel 1993, il cambio di rotta. All’interno del Campionato IMSA viene creata la categoria WSC (World Sport Car). Carrozzeria biposto aperta, motore derivato dalla serie, fondo piatto, poca elettronica e limitato uso di materiali speciali: sono queste le regole stabilite per le World Sport Car. Insomma, l’ideale per i team privati, che non possono avere i mezzi delle grandi case per sviluppare progetti specifici. E subito numerosi privati iniziano a tempestare di telefonate Maranello, chiedendo che la Ferrari realizzi qualcosa di adatto, come accadeva negli anni 50 e 60. Il più insistente è sicuramente Gianpietro Moretti che con il suo team Momo è una presenza abituale sulle piste americane. Il suo entusiasmo, al limite della fede più cieca, e quello degli altri appassionati viene premiato. La Ferrari decide di ritornare al vecchio amore , le vetture a ruote coperte, e realizza una World Sport Car.

Mauro Rioli, il massimo esperto di vetture Sport in attività nei primi anni 90, riceve l’incarico di progettare una vettura senza compromessi, destinata solo ai team privati (la Ferrari  non schiererà mai una vettura ufficiale), ma con l’impegno semiufficiale della Ferrari a preparare le vetture e a fornire  l’assistenza: sarà venduta al prezzo di 800000 dollari, compresa una nutrita serie di ricambi e un intero motore di scorta. Nel giro di pochi mesi la 333 SP prende forma.

Il telaio è costituito da una scocca portante in composito formato da una struttura a nido d’ape in alluminio chiusa da due fogli di fibra di carbonio: è in pratica la stessa soluzione in uso  nelle vetture di Maranello, dalle quali la 333 SP eredita parecchie cose. Le sospensioni per esempio sono a quadrilatero deformabili, sia davanti che dietro, con push-rod e bilanceri. L’impianto frenante è di produzione Brembo, con dischi giganteschi che trovano posto dietro i cerchi da 17”. La carrozzeria, caratterizzata da un disegno aerodinamico di rara efficacia e bellezza, è costituita da pannelli in Nomex e fibra di carbonio, fissati con un sistema a sgancio rapido per facilitare l’accesso agli organi meccanici, in primis al formidabile propulsore. Come da regolamenti IMSA, la 333 SP monta un motore derivato da quello di una vettura stradale in produzione: in questo caso si tratta della F50.

L’analogia con l’attuale supercar al vertice della gamma Ferrari in realtà è limitata all’angolo tra le bancate, insolitamente i 65°, perché il resto del 12 cilindri di 3997 cm3, con distribuzione bialbero in testa e 5 valvole in titanio per cilindro, è derivato dal motore montato sulla Formula 1 del 1993. La potenza dichiarata è di oltre 600 cavalli a 11000 giri minuto, un regime di tutto riposo considerando che in versione F1, questo motore può essere tirato sino a 16000 giri al minuto. Per consentire la massima rapidità nei cambi di marcia, viene adottato un robusto cambio trasversale a 5 marce, con comando meccanico di tipo sequenziale.

La prima vettura prodotta viene assegnata a Gianpiero Moretti, quale premio per la sua fede. Una scelta azzeccata, perché la sua lunga esperienza sarà preziosa per eliminare i difetti di gioventù e accelerare la messa a punto. Una serie di piccoli problemi comunque ritarda il debutto dell’auto in gara, che avviene solo a metà stagione 1994.

Cosi il 17 aprile sono ben quattro le Ferrari 333 SP al debutto nella serie: una della Momo corse team (piloti Gianpiero Moretti ed Eliseo Salazar), due del team Euromotorsport (la prima affidata a Cochran, la seconda, acquistata da Massimo Sigala, con al volante Mauro Baldi), una del team Scandia (Andy Evans  Bentley). Tra queste era quella del signor Momo il vero punto di riferimento. Mauro Baldi ottiene il miglior tempo nella prove della Road Atlanta, gara d’esordio della rossa, con una vettura che si rivela da subito azzeccata. Ma il vero trionfo arriva in gara: sulla 333 SP che taglia il traguardo per prima c’è un giovane pilota di New York, Jay Cochran, che precede proprio Gianpiero Moretti.

Il 1994 è l’anno più ricco di soddisfazioni per Jay, che centra la prima vittoria della 333 SP nell’IMSA: fino a quel momento Cochran si era fatto vedere solo alla 24 Ore di Daytona, collezionando alcune discrete prestazioni con la Spice-Oldsmobile. Negli anni successivi si ritaglia una discreta carriera con le GT e nelle gare di durata, ma verrà ricordato soprattutto per il successo alla Road Atlanta e le battaglie con le altre Ferrari 333 SP di altre scuderie. Jay sfiora il successo in altre circostanze, ma quello del 17 aprile resterà l’unico successo con la Ferrari.

Dopo il successo al debutto di Road Atlanta, la 333 SP centra il bis alla 2 Ore di Lime Rock. E stavolta è Gianpiero Moretti, uno dei più conosciuti gentleman driver di Maranello. Il milanese si aggiudica la gara in coppia col cileno Salazar: passato al comando a 40’ dal termine, favorito da un rifornimento lento da parte di Cochran, a lungo al comando. Sfortunato Baldi, fermato dalla rottura del cavo dell’acceleratore. La coppia italo-cilena si ripete a Watkins Glen, mentre le altre 333 SP sono costrette al ritiro. Stessa musica in un’altra gara sprint, la 2 Ore di Indianapolis, ma stavolta Moretti-Salazar chiudono davanti a Evans-Velez. La doppietta Ferrari viene arricchita dal terzo posto della Spice del Dyson, guidata da Weaver e Paul, spinta da un motore del Cavallino. La Ferrari cala il poker sulla pista californiana di Laguna Seca, che oggi ospita la MotoGP e nell’occasione è teatro della settima prova del Campionato IMSA. Dopo 3 successi consecutivi, l’equipaggio Moretti-Salazar si deve accontentare della piazza d’onore alle spalle di Evans-Velez, ma il bilancio Ferrari sale a 5 vittorie su 5 gare disputate.

Ma la beffa è in agguato: un incredibile malinteso durante l’ultima gara della stagione a Phoenix priva la Ferrari del titola marche IMSA. La 333 SP di Cochran è costretta al ritiro da una collisione con la vettura gemella di Salazar quando era saldamente al comando. Il cileno riesce invece a continuare e centra un inutile podio dietro alla Spice Oldmobile di Dale, che regala il titolo alla Casa Americana. Sfortunata anche la terza 333 SP di Evans-Velez che, dopo essere balzata al comando, è tradita da un problema all’impianto elettrico. I buoni riscontri ottenuti durante la stagione di esordio (5 successi su 7 gare disputate e un titolo marche sfiorato) spingono la Ferrari a presentarsi nel 1995 anche alle partenze delle gare di durata, vere classiche dell’automobilismo come la 24 Ore di Daytona  e la 12 Ore di Sebring. E l’anno parte subito con un grande ritorno sulla rossa.

E’ quello di Michele Alboreto, che correrà a Daytona insieme a Baldi, e all’altro ex di F1 Stefan Johanson al volante della 333 SP evoluzione del team Scandia, la scuderia di proprietà di Andy Evans, che guiderà l’altra 333 SP con Velez. L’altra grande novità è che le Ferrari a Daytona utilizzeranno pneumatici Pirelli: per la marca milanese si tratta di un ritorno alle grandi corse di velocità, dopo l’abbandono della F1. Nei test in preparazione alla 24 Ore, la vettura di Maranello offre buone risposte e la pole postion è firmata proprio da Mauro Baldi, davanti all’altra 333 SP di Velez.

Ma la gara, che vede al via anche Paul Newman, non da seguito alle concrete speranze della vigilia, con tre delle quattro Ferrari al via ritirate mentre erano in testa e l’unica al traguardo, quella di Barbazza-Sigala-Brancatelli, solo ottava. Le vetture di Maranello nella circostanza non dimostrano l’affidabilità necessaria per una corsa cosi lunga e la vittoria va alla Porsche di Giovanni Lavaggi. Il riscatto arriva però subito alla 12 Ore di Sebring, con Evans-Velez-Van de Poele-Gentilozzi, mentre Michele Alboreto c’è un quarto posto senza la collaborazione di Baldi, rientrato in Italia per la morte del padre. La stagione prosegue con la Road Atlanta, ricordato soprattutto per il grave incidente a Fabrizio Barbazza, che per fortuna si riprenderà ma dovrà lasciare le corse.

La 333 SP, condotta da Taylor, torna irresistibile a Lime Rock dopo un duello con James Weaver (Ford), che si riscatta a Watkins Glen battendo Baldi e Velez. Stesso ordine d’arrivo a Sears Point, con Velez che prende il comando della classifica piloti e il Cavallino che consolida il primato in quello marche. La rossa torna a vincere a Houston con Gianpiero Moretti e Wayne Taylor, che precedono Alboreto-Theys. La certezza aritmetica del titolo costruttori arriva alla penultima gara di Phoenix, vinta da Firmin-Velez, mentre la classifica piloti si decide all’ultimo appuntamento di New Orleans.

Con il quarto posto finale si impone Firmin-Velez, che rende inutile il successo del più insidioso dei rivali Weaver. Sfortunato Mauro Baldi che, dopo una pessima sessione di qualifica si produce in una strepitosa  ma inutile rimonta. Il 1995, altra stagione memorabile, lascia solo un piccolo rimpianto, relativo alla 24 Ore di Daytona. La decisione di proseguire nell’impegno americano per il 1996 arriva solo a settembre, ma prima di Daytona fanno ben sperare le due 333 SP, una della Momo di Moretti, che centra anche la pole position in coppia con Didier Theys, l’altra della Scandia di Andy Evans, con piloti Alboreto-Baldi-Velez. I progressi sono evidenti, ma la Ferrari deve accontentarsi della piazza d’onore con Moretti, Theys, Wollek. La Riley Mk II di Taylor-Pace-Van de Poele vince anche a Sebring: battute le Ferrari di Alboreto-Bladi-Theys e Moretti-Papis-Theys, che finiscono sul podio.

Il primo successo 1996 della barchetta Ferrari nel campionato arriva alla terza prova, la 3 Ore di Road Atlanta. Artefice della vittoria Max Papis, che, subentrato al volante a Gianpiero Moretti, è protagonista di una brillante rimonta che lo porta al comando. Papis taglia il traguardo davanti alle Riley Scott di  Pace e Taylor. Le rosse finiscono fuori dal podio alla 500 miglia di Texas World, ma la coppia Moretti-Papis torna a fare la voce grossa con una doppietta a Lime Rock e Watkins Geln dopo un’entusiasmante rimonta in seguito a una uscita di pista. Con questa vittoria Papis appaia Taylor al vertice della classifica piloti con 164 punti mentre la Ferrari guida quella costruttori sulla Oldsmobile. A Sears Point il giovane comasco da un altro saggio del suo talento: quando nel finale prende il posto di Moretti, ha un giro di distacco ma arriva ad impegnare il vincitore Taylor in una serie di sorpassi che alla fine premia l’americano. Papis è ancora secondo a Mosport, ma a Dallas arriva una vera mazzata per le sue ambizioni e quelle della Casa di Maranello. Salazar, in testo fino a 15 minuti dalla fine, prima rompe un cerchione, poi, in rimonta, sbatte chiudendo quarto. Va ancora peggio a Papis, che non scende neppure in pista: la sua 333 SP, guidata da Theys, si ferma dopo due giri col differenziale ko. Cosi Taylor (Riley Scott), 2° dietro a Leitzinger, ha il titolo in tasca. Maranello resta in corsa solo per il campionato marche dove guida la Oldsmobile. All’ultimo appuntamento, la 3 Ore di Daytona, la Ferrari schiera tre 333 SP, ma la pista della Florida si conferma stregata: vince Leitzinger (Riley Scott) e al Cavallino non bastano neppure il 2°, 4° e 5° posto conquistati per bissare il successo tra i costruttori.

Nel 1997 la Ferrari vorrebbe ancora sfatare il tabù di Daytona, ma per il secondo anno consecutivo la rossa deve arrendersi, tradita dagli errori del commerciante di computer Morgan, inserito in squadra dal patron Evans, che finisce per due volte in testacoda. Decisamente più fortunata si conferma Sebring, con la splendida vittoria nella 12 Ore. Gran rimonta della 333 SP in una corsa in cui il leader cambia 22 volte: vincono Evans, Velez, Dalams e Johanson. La gara si decide all’ultimo giro: battuta la Riley Scott motorizzata Ford. Una collisione elimina l’altra 333 SP di Moretti e Montermini, neo acquisto della serie che sarà terzo alla Road Atlanta e coglierà il suo primo successo nella serie a Lime Rock col brasiliano Antonio Hermann sulla vettura del team Momo. La rossa di Salazar-Morgan è battuta dalla solita Riley a Watkins Glen. Per tornare al successo la 333 SP deve attendere la gara di Mosport, con la coppia Morgan-Fellows prima al traguardo e Montermini ritirato. Il pilota di Sassuolo rimette il Cavallino in corsa per il titolo dopo il trionfo della 2 Ore di Pikes Peak e la doppietta nella 2 Ore di Sebring. Decisivo per questo verdetto l’ultimo appuntamento di Laguna Seca, che purtroppo si rivela amaro. Sostituito Hermann alla guida della 333 SP del team Momo, Montermini si produce nella solita rimonta ma conclude 2° alle spalle dei diretti rivali Leitzinger e Paul jr, il cui successo, assieme al 3° posto di Taylor-Van De Poele, premia la Riley Scott-Ford con il titolo.

Nel 1998, ultima stagione IMSA, denominata però Sport Car Gran Prix, il calendario si restringe e dalla serie spariscono appuntamenti di prestigio come Daytona e Watkins Glen. Il destino volle che proprio in quell’anno la Ferrari torni al successo in Florida nella mitica 24 Ore con Moretti, Thyes e Luyendyck. Sebring, gara di avvio della stagione IMSA, si conferma feudo Ferrari con Theys, Baldi e Moretti, che si ripete a Watkins Glen. Taylor e Van de Poele colgono alcuni successi importanti nella serie, concludendola rispettivamente al 2° e 3° posto dietro al vincitore Leitzinger (Riley Scott-Ford), mentre la 333 SP coglie l’ultimo alloro con il titolo costruttori. Si conclude cosi un’avventura che ha dato molto al Cavallino sul piano delle vittorie in pista, ma ancora di più su quello commerciale e dell’immagine.

SCHEDA TECNICA

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Il propulsore EA211 1.0 Litri TSI è un  tre cilindri in linea con alesaggio di 74,5mm per una corsa di 76,4mm per una cilindrata complessiva di 999cc, con un rapporto di compressione piuttosto alto di 10.5:1. Il monoblocco è in alluminio pressofuso open deck e camice ricavate in ghisa. L’albero motore è in acciaio forgiato con le dimensioni dei supporti di banco con dimensioni diverse da quelle dei perni di manovella. I primi da 45mm mentre i secondi da 47,1mm con lo scopo di ridurre le vibrazioni tipiche del motore a tre cilindri. Le bielle sono realizzate mediante forgiatura con pistoni in alluminio, inoltre è previsto un volano appisitamente progettato per questo propulsore. Un lavoro di ottimizzazione dei componenti che ha consentito ai progettisti tedeschi di avere la presunzione di limitare le vibrazioni senza utilizzare contralberi di equilibratura.

Come il suo papà l’AE211 TSI 1.4 litri, questo piccolo tre cilindri eredita una testa in alluminio con collettore di scarico integrato. Lo scopo è quello di avere un migliore riscaldamento del propulsore, molto utile per limitare le emissioni inquinanti, ed una migliore efficienza nel fornire energia alla Turbina. Il propulsore ha quattro valvole per cilindro, azionate tramite due alberi a camme in testa con azionamento con bilancieri con rullo a dit con gioco delle valvole recuperato idraulicamente. La distribuzione avviene mediante cinghia dentata, con variatore di fase sia all’aspirazione che allo scarico. Per limitare al massimo l’assorbimento negativo di energia, il propulsore ha una pompa dell’olio a portata variabile in base al carico del motore, al numero di giri, ed alla temperatura dell’olio, con la pressione che arriva al suo massimo di 3,3 Bar. L’iniezione e di tipo diretto con pressione che ha un range di utilizzo da 120 a 250 bar con iniettori dotati di 5 fori per una iniezione che consente una nebulizzazione maggiore del carburante. Il collettore di aspirazione è ottenuto in materiale plastico.

Da considerare che i tecnici tedeschi non hanno lesinato sull’utilizzo degli strumenti di controllo del motore, come sensori che sono prelevati direttamente da motori di cubatura e costi maggiori. Un dettaglio che rende il motore più moderno e rispondente alle esigenze di prestazioni, consumi ridotti e contenimento delle emissioni, ma con un aggravio per il cliente che si trova ad avere a che fare con elemento dal costo superiore alla categoria di auto  che si è scelta come potrebbe essere una citycar come la Up! o una utilitaria come la Polo. La tecnologia TSI, significa Turbocharged Stratified Injection,  quindi non può mancare un turbocompressore soprattutto come elemento che serve per abbassare le emissione tenendo le prestazioni in linea con le esigenze della clientela. A parte l’ottimizzazione della turbina, quest’ultima ha la valvola waste-gare gestita elettronicamente, ed è raffreddata dallo stesso liquido che raffredda il motore, oltre che l’olio nella classica maniera. Anche il sistema di raffreddamento utilizza un doppio circuito abilitato a seconda delle esigenze da una valvola gestita elettronicamente.

Il Motore VW,  ha un catalizzatore immediatamente a valle del turbocompressore per ridurre al meglio le emissioi, tutto è gestito da una centralina Bosh Motronic ME 17.5.21. L’EA211 1.0 Litri TSI esiste in diverse configurazioni di potenza da 75cv, passando per il 95 Cv a 5.500 giri / minuto e 160 Nm di coppia da 1.500-3.500 giri / min, 110cv e 115cv a 5500 Giri/minuto, per una coppia di 200Nm disponibile dai 1500 Giri/minuto e che rimane costante fino ai 3500 Giri/minuto, un dettaglio che lo rende particolarmente elastico ed adattabile ad una molteplice varietà di veicoli. La manutenzione prevede sostituzione olio ogni 15000Km o 12 mesi con olio 5W-40. Essendo un motore già presente da qualche anno, possiamo anche fare una analisi approfondita di eventuali difetti che può presentare questo propulsore. Per quanto ottimo nelle prestazioni, comunque ci possono essere situazioni critiche che vanno messe in conto. Una su tutte l’utilizzo di una miscela molto magra di carburante, condizione che non consente alla miscela di formare quello strato di protezione per il cielo della camera di combustione soprattutto le valvole di aspirazione e relative sedi. Inoltre viene a mancare la funzione detergente affidata alla benzina se questa è poca nella combustione.

Quindi è bene che chi decida di acquistare una vettura dotata di questo propulsore che adotti fin da subito e per sempre un carburante al alto numero di ottani tipo 98 Ron almeno osservando i controlli meccanici previsti dal libretto di uso e consumo in modo scruploso ed adottando il tipo di olio specificato non solo nella gradazione specificata ma anche nella marca e caratteristiche presso un centro assistenza autorizzato, soprattutto almeno una volta all’anno. In questo modo il piccolo motore VW rimane affidabile per tutto il suo arco di esistenza.

Daniele Amore

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Per risolvere questa deficienza James Atkinson modificò il ciclo Otto facendo lavorare diversamente le fasi passive dall’unica attiva. Atkinson usava una diversa geometria del manovelismo, consentendo una corsa diversa tra compressione ed espansione, limitando le perdite nella fase passiva a vantaggio del rendimento complessivo.  Nei motori moderni, molti produttori dichiarano di usare questo ciclo di lavoro per migliorare il rendimento dei propri propulsori, ma non avendo un manovelismo dedicato, ma funzionando con la stessa biella e manovella del motore ciclo otto, la differenza di lavoro nelle fasi ci compressione ed espansione avviene utilizzando un altro ciclo di lavoro quello Miller. Anche questo ha come base il ciclo Otto, quindi le quattro fasi ci sono, ma cerca di raggiungere il risultato voluto da Atkinson mantenendo le geometrie del primo. Nella fase di compressione si tiene la valvola di aspirazione aperta per una angolo maggiore di rotazione dell’albero motore. In questo modo si ha un reflusso di parte dell’aria aspirata in fase di aspirazione.

Questo porta ad un minore riempimento del cilindro variando il rapporto di compressione. La fase di espansione differenziata recupera efficienza grazie alla maggiore corsa. Usando il Ciclo Miller si ottiene una miscela omogenea e con minore quantità di benzina meglio nebulizzata, una minore temperatura dei gas di scarico, meno lavoro meccanico, ma anche meno pressione sul cielo del pistone. Quindi maggiore efficienza e rendimento con minori consumi ma meno potenza. In sostanza in proporzione alla quantità di aria che si fa respinge attraverso l’apertura della valvola di aspirazione aperta il motore di comporta come uno di cilindrata più piccola avendo il volume di aria aspirata di un cilindro inferiore. Questo porta inevitabilmente ad una perdita di potenza che viene compensato o dalla cilindrata aumentata, o dall’utilizzo di un piccolo compressore, o dell’aggiunta della trazione elettrica. Una volta chiarito la differenza tra i due cicli, facciamo una panoramica su ciò che il mercato dell’auto offre per questi due tipi di funzionamento prendendo ad esempio tre motori: Il Nissan VC-TUrbo, Il Mazda Skyactiv-X e l’EA211 TSFI EVO di Volkswagen.

Parto dal propulsore Nissan perchè è l’unico ad oggi che funzione con ciclo molto simile a quello Atkinson. Il VC-Turbo a compressione variabile, come dice il nome stesso varia la compressione allungando ed accorciando la corsa del pistone fino a 6 mm tramite un manovelismo appositamente progettato diverso da quello canonico che i tecnici Nissan chiamano Multilink. Nel dettaglio Il motore ha un alesaggio di 84mm che rimane fisso, mente la corsa per ottenere un rapporto di compressione di 8:1  fino a 14:1 variando anche la cilindrata varia a seconda da 1997cc a 1970cc. Il nuovo multilink  viene montato su un albero motore tradizionale ma viene gestito da un piccolo motore elettrico che muove un riduttore per cambiare variare la posizione e la corsa.  La coppia generata dal piccolo riduttore fa ruotare secondo un angolo predefinito il leveraggio attraverso un piccolo alberino di controllo.

Per limitare la perdita di potenza rispetto al miglioramento del rendimento si è adottata una sovralimentazione mediante Turbo Honeyweell che garantisce una ampia portata di aria senza rinunciare ad una buona risposta ai bassi regimi. L’iniezione è diretta e l’apertura delle valvole di aspirazione sono gestita come logico elettronicamente. Il rendimento complessivo viene migliorato dalle finiture delle canne dei cilindri a specchio per un migliore attrito tra le parti in movimento, ed un collettore di scarico integrato per consentire un migliore lavoro della Turbina, ed una valvola controllata elettronicamente per il funzionamento differenziato del sistema di  raffreddamento. Il Mazda Skiactiv-X di Mazda è un motore a ciclo Miller che unisce due mondi. Infatti il suo funzionamento pur restando a benzina si comporta come un diesel, unendo la gradevolezza del motore benzina alla coppia e l’efficienza del motore a gasolio. Il propulsore lavora con una miscela di aria-carburante molto magra, ad una elevata pressione interna la cilindro che consente al combustibile di accendersi come se fosse una unità a gasolio. La scintilla c’è come in un normale motore benzina,  ma ha la funzione di rendere la combustione più omogenea e regolare evitando la detonazione che avverrebbe se si accendesse per autocombustione. La Mazda dichiara per lo Skiactiv-X una riduzione dei consumi dal 20 al 30% pur restando con valori di potenza uguali al suo cugino Siactiv-G 2.0 litri benzina.

Nel dettaglio Il motore tiene la valvola di aspirazione aperta fa uscire la miscela in eccesso, per poi comprimere in modo maggiore quella che resta. Per controllare la combustione i progettisti giapponesi utilizzano la tecnologia SPYCI-X derivata da quella già nota SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition) cioè il controllo elettronico della accensione per scintilla, che a sua volta non è altro che la versione Mazda del sistema HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), usato anche per i motori moderni di Formula 1.  Un sistema appunto che consente di controllare l’accensione controllata di una miscela magra di benzina con un alto rapporto di compressione tipico dei motori che lavorano per autoaccensione come i diesel.

In questo caso la combustione avviene in modo simultaneo per tutta la quantità di miscela, con un fronte di fiamma controllato. Il vantaggio principale è la riduzione consistente degli NOx che sono invece presenti nei diesel per effetto del’autocombustione controllo per scintilla. Il lavoro fatto dai tecnici Mazda per far funzionare al meglio questo propulsore, va dalla riprogettazione dei collettori di aspirazione, la gestione dell’iniezione diretta di benzina, fino ai collettori di scarico. Inoltre per non avere perdite di potenza rilevanti hanno adottato anche un piccolo compressore volumetrico per comprimere l’aria in ingresso garantendo un maggiore volume pur con una camera di combustione ridotta.

Anche il Volswagen EA211 TSFI Evo lavora con il ciclo Miller è più pragmatico, più attuale, meno futuristico perchè ottimizza tecnologie già esistenti. Infatti in questo propulsore non si tiene aperta la valvola di aspirazione per più tempo ricacciando indietro parte della miscela, ma al contrario la si chiude in anticipo aspirando meno aria di quanta ne necessiti. Lo scopo ed il risultato finale sono gli stessi potendo garantire un rapporto di compressione di 12:1.  L’iniezione diretta di carburante per lavorare nelle nuove condizioni di miscela aria combustibile è stata migliorata portando la pressione a 350 bar. Per effetto della minore temperatura dei gas combusti, la Volkswagen ha adottato una turbina appositamente progettata denominata VGT, a geometria variabile, di solito sconsigliata per i motori benzina per l’elevata temperatura dei gas combusti. Inoltre ci sono altri sistemi che rendono ancora più efficiente questo propulsore come la disattivazione a seconda degli utilizzi di due cilindri a carichi parziali.

Questi elencati sono solo tre esempi, di come lavorano al giorno d’oggi motori a Ciclo Atkinson e Ciclo Miller in modo differente ma con lo stesso scopo. Sta all’automobilista premiare una soluzione piuttosto che un altra a seconda delle proprie esigenze di guida e comfort.

A noi spetta il compito di fare chiarezza su cosa ognuno di noi ha sotto il cofano, sapendo che nel futuro prossimo altri costruttori si affacceranno su questa tecnologia e lo faranno con la solita fantasia progettuale che caratteristica degli staff tecnici delle grandi case automobilistiche. Il motore endotermico non è ancora al capolinea!

Daniele Amore

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La batteria è ad ioni di litio ed ha una camacita di 5.0 Kw/h caribabile anche con presa Plug-In con un tempo di ricarica all’80% di due ore con box di BMW. Il sistema funziona con il motore endotermico che fonisce potenza alle ruote posteriori, mentre il motore elettrico è collegato all’asse anteriore. In sostanza quando i due motori lavorano all’unisono la BMW i8 è di fatto una vettura a trazione integrale. La trasmissione è di un cambio automatico a sei rapporti per il motore endotermico, mentre quello elettrico ha una sua trasmissione dedicata a doppia velocità. La BMW è particolarmente ottimista sul fatto che questi due propulsori lavorano pressocchè sempre all’unisono che ha dotato la i8 di un piccolo serbatoio di benzina da 32 litri che utilizzando la doppia fonte di energia comunque dovrebbe garantire nel suo complesso più di 550km. Inoltre la i8 è in grado di viaggiare in modalità full elettrico per una percorrenza media di 32 km ad una velocità massima controllata elettronicamente di 120km/h.

Secondo le norme ed i cicli di omologazioni vigenti oggi in Europa la i8 garantisce le sue prestazioni assicurando un consumo medio per l’uso misto di 2,5 litri/100km per un emisisone di CO2 pari a 59 g/km.  L’utilizzo di una scocca interamente in carbonio ha consentito di tenere entro limiti accettagili il peso della vettura che si attesta intorno ai 1490kg.  In definitiva la BMW i8 ad oggi non può essere annoverata tra le supercar, e per numeri ogni cavallo espresso costa 419Euro. In ogni caso per la bontà del suo motore endotermico, che preso da solo resta uno dei migliori in assoluto del panorama motoristico mondiale, forma con l’interazione del motore elettrico un sistema di propulsione ad oggi ancora non eguagliato per le prestazioni che offre. Purtroppo la sua poca diffuzione e lo sviluppo della vettura nel suo complesso rende la i8 decisamente più costosa rispetto alla più vicina delle concorrenti in famiglia come la BMW M2 dalle prestazioni analoghe per un prezzo che è la metà.

Daniele Amore

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Nel primo caso i giapponesi sono in prima linea con motori aspirati che funzionano a Ciclo Atkinson, anche se per correttezza a parte la Nissan VC- Turbo che ha inventato un manovelismo che funziona secondo le caratteristiche dell’Atkinson. Gli altri propulsori Toyota, Honda etc, sono più propriamente simili ad un motore a Ciclo Miller dove la valvola di aspirazione viene tenuta aperta per un angolo di rotazione maggiore della norma ottenendo l’effetto di un reflusso della aria aspirata verso il condotto di aspirazione, oppure attraverso una chiusura anticipata della stessa valvola durante la fase di aspirazione. Lo scopo è quello di ridurre il riempimento del cilindro e quindi anche il rapporto di compressione pur mantenendo inalterata la corsa geometrica del motore. La minore pressione,  unita ad una temperatura dei gas combusti più bassa al termine della fase di espansione ed una maggiore quantità di calore che viene convertita in lavoro meccanico, migliorano il rendimento complessivo a scapito di una certa perdita di potenza compensata dalla presenza di un motore elettrico. Ci sono anche costruttori europei che rimangono sul classico, come Lamborghini che insistono con i V10 e V12 aspirati di grosse dimensioni, ed in tutta onestà,  la speranza di chi scrive, è che a Sant’Agata Bolognese tengano duro resistendo alle sirene della sovralimentazione.

La seconda strada è quella della compressione, ma intendiamoci,  il turbo dei suoi albori, gli anni 80,  con quel bel calcio nella schiena dovuto a ritardo con cui la girante andava in pressione non è più tollerabile oggi. Non c’è verso, per quanto gli appassionati amassero quella spinta improvvisa e violenta, non è funzionale per la signora che deve accompagnare i bimbi a scuola. Quindi,  i produttori di auto, ed i loro progettisti, stanno tentando da anni di coniugare i vantaggi della tecnologia di compressione conservando le doti di confort di un motore aspirato. Il risultato è che oggi ci sono motori Turbo Intelligenti che sembrano aspirati di ben più grossa cilindrata. La sovralimentazione quindi unica via per ottenere emissioni basse ed in linea con le norme sempre più stingendi,  è ottenibile i due modi. La più antica, quella utilizzata quasi fin dalla nascita del motore endotermico stesso, è il compressore volumetrico collegato al motore in modo meccanico.

Il vantaggio sta nel fatto che la pressione viene raggiunta immediatamente rimanendo costante, però ha il problema di non poter raggiungere pressioni molto elevate assorbendo energia meccanica. Una contraddizione visto che i progettisti si disperano per migliorare il rendimento meccanico dei propri motori, per poi vedersi vanificato il lavoro ad un elemento esterno che assorbe potenza. Ma la tecnologia migliora anche per i compressori volumetrici. La Eaton lavora da anni per migliorare la capacità di comprimere aria assorbendo meno potenza possibile al punto che secondo i tecnici del colosso americano  l’assorbimento a fronte dei vantaggi è trascurabile.

Un esempio è il compressore volumetrico tipo Rootes TVS2 (Twin Vortici Series). Ci sono anche costruttori come Mazda con il suo motore benzina SkyActiv-X  che  utilizza un piccolo compressore a cinghia come una pompa d’aria, non per aumentare la potenza, ma per fornire aria in eccesso per sostenere la combustione magra fasi del funzionamento del motore. Per dovere di cronaca, dobbiamo dire che già negli anni 80 l’ingegno italiano era riuscito a ridurre sia i problemi sia della sovralimentazione volumetrica che quella del turbo adottando entrambe le soluzioni in modo congiunto. La Lancia Delta S4 Gruppo B, usava entrambe le soluzioni facendole lavorare in serie. Un esempio di altissima ingegneria, soprattutto senza l’ausilio dell’elettronica moderna ancora oggi impareggiabile ed inarrivabile.

Il motivo per cui la stragrande maggioranza dei tecnici, invece, si sta affezionando alla sovralimentazione, adottano il Turbo,  è per la sua capatità rispetto ad un compressore volumetrico di avere una maggiore entalpia, cioè la sommatoria più alta di fattori come energia interna del sistema ed il prodotto della pressione per il volume, fondamentale per ridurre le emissione di CO2. Resta da porre rimedio al fatto che la girante che viene investita dai gas di scarico funziona correttamente solo quando questi hanno l’energia ideale, cosa che non succede a tutti i giri del motore. Quindi avere un energia costante che alimenta in modo regolare la turbina è fondamentale, soprattutto perchè tutti o quasi i motori a benzina turbo moderni si portano appresso una sorellina fastidiosa come la valvola EGR per il riciclo dei gas di scarico ed il filtro antiparticolato. Secondo i progettisti della BorgWarner,  uno dei maggiori produttori di turbo, non è possibile, nel 2018, progettare un sistema Turbo generico separato dal motore che deve andare ad equipaggiare.

L’accoppiamento del Turbo al motore cambia determinando un diverso sfruttamento della coppia e di conseguenza anche l’erogazione della potenza in funzione del motore che lo ospita anche se il produttore del turbo è lo stesso e la sigla analoga. Ormai non si parla più di potenza pura, si deve deve parlare di cavalli intelligenti, ecologicamente sostenibili. Nei motori Turbo Diesel,  per limitare il ritardo e migliorare la risposta si usa da anni la geometria variabile. La turbina, grazie ad un sistema di strozzatura a pale, aumenta la rotazione ai bassi regimi per poi liberarla continuando a fornire la spinta a massimo carico.  Questo sistema è usato poco sui motori turbo benzina  per il fatto che i diesel hanno una temperatura dei gas di scarico minore, mentre i ciclo otto con i loro 900 gradi potevano creare problemi di affidabilità. Basti pensare che i tuner più precisi, hanno sempre un misuratore temperatura dei gas di scarico per preservare la turbina dei clienti.

Il problema è stato risolto dalla Volkswagen che utilizza la Turbina a geometria variabile VTG. I tecnici tedeschi hanno lavorato per ridurre gli attriti e l’inerzia migliorando la risposta e la guidabilità adottandola  anche per il motore TSI da 1,5 litri, oltre che per i Turbo di casa Porsche.  Questo propulsore di ultima generazione, funziona con un Ciclo Miller generando una curva di coppia sostanziosa e costante di 200 Nm disponibile già da 1.400 rpm e che rimane tale fino a 4.000 rpm, condizioni ancora più gravose rispetto ad un sovralimentato di tipo tradizionale. Sempre restando in casa Volkswagen, lato Audi, su alcuni modelli  sportivi vome la RS3, viene usato un turbo RAAX prodotto da Continental. In questo caso il gas di scarico non entrano nella chiocciola in modo radiale ma arrivano a lambire la girante in modo assiale. Un turbo che necessita di un riprogettazione completa della girante della turbina con una diversa conformazione geometrica della curvatura delle palette. Il Turbo migliora la sua efficienza consentendo la riduzione di circa il 40% della dell’inerzia conservando un ottima efficienza, ma non è dotato di geometria variabile.

La tegnologia VTG del gruppo Volkswagen ha il pregio di potersi diffondere anche su motori piccoli  e di grande diffusione.  Ormai non c’è costruttore che non abbia in listino un 1.0 litri turbo con vari livelli di potenza beneficiando della ricaduta tecnologica di sistemi complessi prima riservati a Supercar come nel caso di Porsche. Il passo successivo è la sovralimentazione a doppio stadio, che ha permesso per la prima volta di avere diesel dalla potenza di 100cv/litro. Il sistema prevede un turbo di piccole dimensioni per una buona risposta a bassi regimi ed un turbo in serie più grande per ottenere la potenza e coppia massima agli alti regimi. Una tecnologia che ad oggi si sta diffondendo anche per i motori a benzina in particolare BMW. Lo sviluppo della sovralimentazione ha portato all’evoluzione anche dei condotti che alimentano il turbo.Oggi,  ogni sistema è dotato di condotti Twin-Scroll, cioè è alimentato da condotti  che consentono di avere flussi di scarico separati per massimizzando l’effetto degli impulsi del gas migliorando considerevolmente risposta, il tutto con l’aiuto indispensabile dell’elettronica. Le valvole come la wast-gate vengono controllate in modo elettronico per avere un migliore monitoraggio della pressione di esercizio senza vincoli meccanici.  Un esempio di eccellente sfruttamento dei condotti per alimentare il turbo è rapprsentato dal motore turbo benzina progettato da Mercedes e Renault. Questo propulsore ricava i condotti di scarico internamente alla testa in modo da avvicinare la turbina alla camera di combustione ed utilizzare al meglio l’energia dei gas di scarico.

Fin  qui la tecnologia di oggi, ma il domani?   il futuro è ibrido anche per i turbo. L’Audi è stata la prima ad usare un supporto elettrico per ridurre il turbo lag migliorando il rendimento. L‘eBooster è composto da un compressore centrifugo movimentato da un motore elettrico a 48 Volt. Questa soluzione permette la gestione della portata d’aria ai cilindri indipendentemente dalla velocità di rotazione del motore riducendo al minimo il turbo-lag. Ma la Ferrari è andata oltre, separando completamente la girante mossa dai gas di scarico con quella di compressione dell’aria. La prima viene collegata da un motore elettrico che funge da generatore, la seconda prende energia da un secondo motore elettrico che la muove in modo assolutamente indipendente dalla forza dei gas di scarico potendo contare sull’energia elettrica accumulata dalla girante di scarico. In questo modo il livello di pressione e la durata della sovralimentazione vengono gestiti da un controllo elettronico.

Rimangono da chiarire i dubbi circa l’affidabilità. Henry Ford asseriva che se un componente non c’è non si può rompere. Viene da tremare i polsi al pensiero che il turbo,  che è comunque un accessorio esterno al motore, si può rompere, ed in certi casi c’è ne sono due. In effetti la grande diffusione di questi sistemi oltre a creare concorrenza nello sviluppo,  ha costretto i produttori ad avere una maggiore affidabilità nelle componenti. Diffondere i turbo sulle utilitarie, ha consentito di poter avere costi di approvvigionamento migliori per i produttori abbassando i costi di riparazione per i clienti. Oggi un turbo prima di essere sostituito si revisiona come ogni componente esterno come potrebbe essere una pompa del gasolio o altro.

La carrellata di applicazioni che si sono trattate in questo articolo volevano essere una sorta di elenco indice di ciò che la tecnologia più avanzata sta adoperando per migliorare l’efficienza del motore endotermico, il quale è ben lungi dal gettare la spugna rispetto alla sfida lanciata dall’elettrico. Ognuno dei sistemi descritti sommariamente sarà sviluppato nel suo dettaglio con articoli appositi, un modo da dare un idea molto più dettagliata e precisa del funzionamento delle tecnologie applicate.

Daniele Amore

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Con una cilindrata di 1479 cc, il propulsore ad otto cilindri con compressore, erogava inizialmente 195 cavalli a 7200 giri/minuto. Per dare alle vetture italiane qualche possibilità di vittoria contro quelle tedesche, nel 1939 venne indetto il GP di Tripoli per vetture da corsa da 1,5 litri. Ma la Mercedes costruì in sei mesi scarsi una vettura da corsa completamente nuova e l’Alfetta e la Maserati furono nuovamente sconfitte.

Nel 1943 c’erano già sette Alfetta pronte e quando le truppe tedesche confiscarono il circuito di Monza per provare il loro parco veicoli, l’Automobilclub di Milano riuscì all’ultimo momento a far sparire tutte le Alfetta, che sopravvissero alla guerra nel paese di Melzo. Le Alfa Romeo Tipo 158 vennero riesumate pe una gara a Parigi, il 9 giugno del 1946, e conquistarono fino al 1951 un vittoria dopo l’altra.

Nei primi due Campionati di Formula 1, le Alfa vinsero 10 dei 13 Gran Premi disputati. Nino Farina si aggiudicò con questa vittoria il primo Campionato Mondiale di Formula 1 mel 1950. Nel 1951 Fangio pilotò l’ultima versione, l’Alfetta 159, portandola alla vittoria nel Mondiale. La potenza era di 430 cavalli a 9300 giri/minuto, i due compressori da soli erogavano ben 135 cavalli e il consumo di carburante era aumentato a 120 litri per 100 chilometri.

Tuttavia l’alfetta si stava avviando verso il tramonto. Nel 1951, le vetture con il quadrifoglio nel triangolo bianco, tornarono da Silverstone per la prima volta sconfitte dopo cinque stagioni: erano state battute da Gonzales, su una Ferrari con motore aspirato.

L’Alfa Romeo 159 lascia un segno indelebile nella storia della Formula 1, perché è stata l’auto alla cui guida il leggendario Fangio si è aggiudicato il suo 1º titolo mondiale, ed infine, perché, al termine della stagione 1951, l’Alfa Romeo, ormai paga dei risultati ottenuti, ma, soprattutto, impegnata nel rilanciare la propria produzione di vetture di serie, decide di ritirarsi dalla Formula 1. Vi rientrerà 20 anni dopo, nel 1971, con una esperienza brevissima e non fortunata di fornitrice di motori (il motore 8 cilindri a V della vettura sport Alfa Romeo 33/3) alle March 711 di Andrea De Adamich e Nanni Galli. Ma il vero rientro ufficiale della casa milanese nel mondo della Formula 1 porta la data del 26 ottobre 1975, quando, sulla pista sperimentale di Balocco, verrà presentata alla stampa la Brabham-Alfa Romeo BT45.

DETTAGLI VETTURA
Motore
Anteriore, longitudinale verticale, 8 cilindri in linea, biblocco e teste in lega leggera, 2 valvole per cilindro, 2 alberi a camme in testa con comando a ingranaggi. Alimentazione a carburatore, triplo corpo e 1 compressorie volumetrico, accensione a 2 magneti, lubrificazione a carter secco.

Cilindrata (CC)
1479 cc (58×70 mm)

Potenza e Coppia
350 CV a 8500 giri/min.

Trasmissione
Trazione posteriore, frizione anteriore, pluridisco a secco, 4 marce + RM posteriore

Telaio
Longheroni tubolari etraverse in lamiera, saldati

Carrozzeria
Gran Premio
Sospensioni
Anteriore: ruote indipendenti, bracci longitudinali, balestra trasversale, ammortizzatori idraulici e a frizione. Posteriore: ruote indipendenti, braccio longitudinale, balestra trasversale, ammortizzatori idraulici e a frizione.

Freni
Idraulici a tamburo sulle 4 ruote

Dimensioni
Passo: 2500 mm, lunghezza: 4150 mm, larghezza: 1570 mm

Peso
620 kg

Massima velocità
290 km/h

Vetture Prodotte
4

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Ne abbiamo già parlato in altre trattazioni prettamente tecniche e qui daremo lo spunto per ripassare un pò di cosette interessanti. Sbirciate nei link segnalati e troverete moltissime informazioni.

I freni a disco sono caratterizzati dalla presenza di un disco su cui esercita la sua azione una pinza che ospita le pastiglie frenanti, costituite da una base metallica su cui è applicato uno strato di materiale d’attrito, e che in fase di frenata vengono premute contro il disco.

I freni a disco hanno ormai quasi completamente sostituito quelli a tamburo: questi ultimi vengono ancora utilizzati (ma solo per la ruota posteriore) per gli scooter di bassa cilindrata e per molte utilitarie, per motivi economici e per la loro massa ridotta.

Fate molta attenzione: tutto questo non dipende dal fatto che i freni a tamburo abbiano una forza di frenata minore, anzi! Il problema è che in frenata raggiungono temperature altissime, che rischiano di rovinarli e deformarli, rendendoli meno sicuri (vengono utilizzati sulle ruote posteriori proprio perché in frenata lavorano meno di quelle anteriori).

Elementi costruttivi importanti su cui focalizzare la nostra attenzione sono: i dischi, le pinze, i pistoncini e le pastiglie. Direttamente sull’asse delle ruote è montato un grosso disco in metallo che gira insieme alla ruota. A cavallo di questo disco, lateralmente, è alloggiata una parte meccanica complessa che prende il nome di pinza. All’interno della pinza sono alloggiati pistoncini e pastiglie, degli elementi composti da una base in metallo (generalmente ghisa) e da uno strato, una superficie di contatto realizzata in materiale detto composito (detta anche ferodo).

Quando pigiamo il pedale del freno, da una apposita vaschetta viene pompato alle pinze dell’olio in pressione. La forza idraulica dell’olio farà muovere degli elementi che si trovano alloggiati dentro le pinze: i pistoncini. Questi elementi spingeranno a loro volta con forza le pastiglie sulla superficie del disco, generando un attrito che, di fatto, si materializzerà nella frenata vera e propria. Questo modello di freni ha il vantaggio di essere abbastanza efficace, ma ha una durata nel tempo inferiore a causa dell’usura sia delle pastiglie, come anche dei dischi.

I dischi freno vanno sostituiti in genere ogni tre cambi di pastiglie ma non si può stabilire un intervallo certo senza considerare lo stile di guida, il modello dell’auto e le strade percorse. Per i freni posteriori con impianto di frenata a tamburo, questo deve essere controllato ogni anno e le parti che vengono sostituite sono le ganasce e i cilindretti, che di solito hanno un costo più contenuto.

Insomma, questo è che compongono l’impianto frenante della nostra vettura e che, quindi, ci aiutano durante la guida e sono a dir poco fondamentali per la nostra sicurezza.

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I due progetti si incontrano nello sviluppo della camera di combustione,  vero e proprio punto di collegamento dei due lavori di progettazione.  Il 1.3 Tce viene sviluppato con tre livelli di potenza, 115cv a 5000 Rpm per una coppia di 220Nm a 1500 Rpm, poi una versione intermedia da  140cv a 5000 Rpm per una coppia di 240 Nm a 1600 Rpm ed il più potente 160cv a 5500 Rpm con 275 Nm a 1800 Rpm. Partendo dalla testa, il propulsore adotta un sistema a variazione di fase per le valvole si aspirazione ma soprattutto anche per quelle di scarico, una soluzione rara utilizzata per altri propulsori di ben altre prestazioni come il VTEC 2.0 Litri Honda. L’albero a camme sia in aspirazione che scarico assume infatti tre Infatti 3 posizioni con angoli diversi consentendo di ottenere valori di anticipo e ritardo a seconda delle esigenze fino a 40° .

Avere un alzata variabile anche delle valvole di scarico, consente la gestione della combustione della miscela in modo ottimale potendo gestire al meglio la fase si incrocio delle valvole, consentendo un migliore riempimento e svuotamento della camera di combustione. L’alimentazione avviene tramite iniezione diretta di benzina con iniettori dedicati con 250 bar di pressione. l nuovo disegno della testa motore lo rende compatibile con ogni tipo di vano motore soprattutto per le vetture più compatte, ed una migliore funzionalità in fase di produzione. La forma triangolare, o delta come piace chiamarla ai tecnici Renault rende la parte alta del propulsore più compatta, riuscendo a centrate all’interno della propria sagoma anche accessori come il collettore di aspirazione e quello di scarico che in questo caso con geometria specifica. Una scelta questa che appare complessa dal punto di vista progettuale, ma che garantisce,  potendo sfruttare al meglio l’alzata della valvole allo scarico differenziato,  di sfruttare l’energia dei gas di scarico per alimentare al meglio la turbina limitandone il ritardo.

 Il nuovo motore TCe sfrutta al massimo le possibilità offerte dalla collaborazione con Nissan utilizzando il Mirror Bore Coating, una tecnologia di rivestimento dei cilindri già utilizzata per il motore Nissan GT-R. Questo procedimento consente non usare canne dei cilindri in acciaio, inserite per interferenza come succede nella stragrande maggioranza dei motori endotermici, ma utilizza una torcia al plasma per polverizzare materiale e depositarlo sulle pareti del cilindri in alluminio. Il rivestimento che viene deposto di circa 0.2 decimi di millimetro di spessore, consente di ottenere una canna cilindri con maggiore efficienza. Come molti appassionati sanno,  la potenza non è una formula a se stante ma dipende dal rendimento del propulsore, cioè la capacità dello stesso di sfruttare al massimo l’energia fornita dalla combustione.

Le perdite possono essere di vario tipo. Uno dei rendimenti più importanti è quello meccanico, dove gli attriti fra i componenti fanno perdere efficienza. Una canna cilindro con un attrito migliorato consente da sola di ottenere valori di potenza più alti pur abbassando i consumi e la CO2 emessa. Inoltre tale tecnologia, consente di poter offrire un livello di affidabilità sconosciuto ai motori con le tecnologie classiche. Questa soluzione consente anche di tenere sotto controllo la dispersione di calore consentendo di creare intercapedini di raffreddamento di disegno meno complesso e di avere una necessità di lubrificazione ridotta attraverso pompe a portata variabile. Infine il comparto Turbo, che fa a meno della valvola Westgate per la gestione sella sovrapressione di tipo meccanico, affidando il suo controllo ad un sistema elettronico. Infatti attraverso l’azione di un motorino elettrico che comanda l’asta, la valvola viene aperta e chiusa esattamente in base alle esigenze di utilizzo del motore. In questo modo si ha una gestione della pressione effettiva e dei picchi di overboost che garantiscono una migliore risposta ai bassi regimi, tenendo una pressione costante ed un buon allungo anche agli alti regimi. 

In conclusione si può dire che l’unione fa la forza. I due colossi dell’auto hanno portato per la prima volta in un segmento più accessibile per la maggior parte dei propri clienti un tipo di tecnologia che prima era riservata solo alle vetture ad altissime prestazioni. Come va su strada questo propulsore nelle potenze da 140cv e 160cv sulla nuova Renault Scenic lo potrete scoprire nelle prossime settimane attraverso una prova su strada approfondita.

Daniele Amore

https://www.youtube.com/watch?v=FXKzFNZ7gzY

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Se c’è un componente che di cui non finiremo mai di elogiare nel momento in cui ci viene proposta una vettura per un test drive sono le sospensioni attive. La possibilità di combinare parametri di assorbimento delle sospensioni pur salvaguardando aspetti come sicurezza, confort, combinandoli con le esigenze di sportività rende quasi indispensabile la scelta da parte del cliente di questo accessorio quando è presente nella gamma o nel listino optional.  Oggi al ZF, azienda leader nella produzione di componentistica per autmotive, fornitore delle maggiori case automobilistiche ha proposto la sua soluzione per un nuovo sistema di sospensioni completamente attive sMOTION, un sistema in grado di ridurre i movimenti indesiderati della scocca dovuti a buche, dossi o curve.  Con sMOTION, si possono realizzare i vantaggi della guida altamente automatizzata ed autonoma consentendo agli occupanti dei veicoli di viaggiare maggiormente rilassati durante la marcia.  La presenza di un attuatore intelligente consente il controllo attivo delle singole ruote, essendo in grado di adattare il movimento della sospensione ad ogni situazione di marcia e caratteristica del manto stradale. Inoltre, sMOTION offre ai costruttori una capacità di adattamento facilitato grazie ad alle interfacce modulari, adattandosi facilmente ad ogni tipologia di veicolo. IL sistema di ZF si pone l’obiettivo di ridurre uno degli annosi problemi che il viaggio in auto si porta dietro da sempre, il mal d’auto soprattutto per i passeggeri, maggiormente colpiti in quanto non impegnati e concentrati sulla guida.  Il controllo di tutti i movimenti della scocca, ha lo scopo di migliorare questo aspetto del confort per gli occupanti in modo radicale e definitivo.

In sostanza attraverso gli ammortizzatori intelligenti sMOTION di ZF, è possibile eliminare quasi completamente i fastidiosi movimenti e le vibrazioni dovuti al manto stradale, rendendo il sistema utile per limitare gli urti causati da grandi buche o irregolarità, e dimostrandosi efficace anche per il controllo di movimenti come beccheggio durante le frenate e le accelerate, oppure il rollio e l’imbardata durante il cambio di corsia o nella percorrenza delle curve. Il sistema sMOTION per gestire i movimenti del telaio sfrutta un’unità pompa-motore elettrico, molto compatta ed esterna con elettronica integrata che lavora come attuatore bidirezionale su ogni ruota. Questo attuatore è capace di alzare ed abbassare lo stelo dell’ammortizzatore individualmente su ogni ruota. La tecnologia ZF consente un maggiore controllo di tutti i movimenti a bassa frequenza della scocca, soprattutto nella percorrenza delle curve, bilanciando il movimento delle ruote quando queste vengono ritratte e quelle esterne estratte, mantenendo l’autovettura con un assetto orizzontale. Lo stesso vale in caso di dossi lunghi soprattutto quando hanno una sollecitazione di tipo asimmetrico per la scocca.

Il sistema collegato in rete con sensori ambientali, tipo telecamere,  è in grado di individuare in anticipo le caratteristiche del manto stradale e di preparare gli attuatori adattandosi mantenendo attivamente la ruota interessata all’altezza della sede stradale anziché lasciarla cadere all’interno dell’avvallamento come farebbe un ammortizzatore tradizionale. Inoltre, sMOTION rende possibile il livellamento dinamico dell’altezza da terra per ogni specifico asse o lato, così come per l’intero sottoscocca. L’ sMOTION riesce a compensare anche asperità particolarmente difficili come chiusini, giunti trasversali, asfalto ruvido o ghiaia. Attraverso la tecnologia Continuous Damping Control (CDC), varia in maniera attiva e continua le caratteristiche di guida e di handling tra una taratura di tipo duro per migliorare la stabilità e alla dinamica di guida oppure morbide più orientate al comfort.

Il sistema concepito da ZF si dimostra innovativo anche sotto il profilo dei sensori e del collegamento in rete. I dati sulla dinamica verticale possono essere registrati direttamente all’interno delle unità degli attuatori oppure tramite sensori nel veicolo. Tali informazioni confluiscono in una centralina di comando che regola gli attuatori. L’elettronica integrata degli attuatori è asservita ad attivare motore elettrico, pompa e CDC, per produrre il minor movimento possibile della scocca. I dati trasmessi nel cloud, possono essere utilizzati per informare i veicoli che seguono o segnalare alle infrastrutture eventuali danni pericolosi sulla corsia di marcia. L’sMOTION è progettato anche per essere collegato in rete attraverso il sistema cubiX di ZF, un algoritmo di regolazione da integrare, modulare e scalabile, che coordina tutti gli attuatori attivi e semiattivi nell’automobile. In questo modo, sMOTION può agire in collegamento con il servosterzo elettrico, il sistema frenante integrato IBC, lo sterzo posteriore AKC e il sistema di trazione elettrica eVD, tutti di ZF, per il controllo completo del veicolo, avanzando il livello di sicurezza e di efficienza in vista dei futuri sviluppi che si avranno per la guida autonoma.

Daniele Amore

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Prima di entrare nel nocciolo della questione va fatta una premessa, che potrebbe sembrare una immensa supercazzola, ma che avrà più senso nel proseguo del discorso quanto entreremo nel vivo delle influenze che il passo ha sulla monoposto. Come hanno prodotto anche altri colleghi,  l’unico modo per determinare la dimensione del passo tra le monoposto è prendere foto simili e fare dei parallelo con grafiche di riferimento, questo non perchè non avevamo un inviato a Barcellona durante i test, ma più per altro perchè è difficile che un fotografo o un giornalista possa andare con tanto di metro a misurare il passo nei box blindati durante i test. Prendere le foto dalla pista però c’è  una difficoltà oggettiva dovuta alla diversa prospettiva che assumono le monoposto rispetto all’obiettivo anche se percorrono la stessa curva ma con lievi differenze di traiettoria. Il nostro metodo quindi ha previsto come punto di riferimento il cerchio ruota anteriore. Di misura standard 13 pollici, produce un cerchio perfetto quando è perpendicolare all’obiettivo, se invece assume un angolo di prospettiva, si avrà un ellisse, ed a seconda della dimensione di quest’ultima si può definire l’angolo di variante, cosa che consente di calcolare tutte le misure in funzione di esso, riportando di fatto come se la monoposto fosse perfettamente perpendicolare all’obiettivo. Il metodo ha un solo difetto,  la precisione dipende dalla densità dei pixel della foto di partenza che determina la precisione della misura dell’ellisse.

Dopo tutto sto sproloquio, abbiamo preso come riferimento il punto dove è situato il Roll-bar dietro al testa del pilota. Primo: Rappresenta uno degli elementi più standardizzati e più bloccati dal regolamento tecnico più simile per tutte le monoposto. Secondo:  E’ la posizione che assume il pilota che è parte integrante per determinare il baricentro della vettura e la sua posizione in funzione della distanza dai due assi. Determinato quel punto, abbiamo preso la misura rispetto ai due assi, la cui somma determina il passo complessivo. La prima cosa che viene subito fuori è che la Mercedes ha portato a Barcellona ben due configurazioni della monoposto. Nella prima sessione dei test in pista c’era una monoposto con passo corto. Le prime conseguenze di questa scelta è venuta fuori proprio dall’usura gomme sotto stress. Per le motivazioni dette all’inizio, il peso sulle gomme posteriore non si scarica nello stesso modo di quando avviene con il passo lungo. Nella seconda sessione dei test la settimana seguente, la Mercedes ha portato il passo lungo, ma come vediamo dalla foto e dalle misure, non è stato allungato in entrambe le direzioni sui due assi, ma soltanto spostando l’asse anteriore fino a raggiungere la misura desiderata.

Un dettaglio di non poca importanza. Punto primo sulla base dell’esperienza della passata stagione quando la Mercedes in difficoltà contro la Ferrari è dovuta correre ai ripari progettando un altra monoposto soltanto per il Gp di Spagna, cosa che con due tipologie di auto già dai test non dovrebbe accadere, secondo,  la Mercedes spostando solo l’asse anteriore, ha provato ad avere un bilanciamento che consente di avere una maggiore stabilità soprattutto in percorrenza ma avendo conservato la distanza dal centro vettura all’asse posteriore della versione corta gli consente di avere una maggiore agilità in fase di inserimento anche con il passo lungo. Il resto lo faranno le distribuzioni delle masse che si vanno a spostare sulla monoposto, tutte sono sotto peso,  al punto da avere zavorra da sistemare, tanto per favorire l’avantreno, tanto per tenere più peso sulle gomme posteriori, in più le prove fatte dovrebbero consentire di avere un set up idoneo anche per le gomme più morbide dove i tecnici Mercedes hanno trovato difficoltà.

E la Ferrari? A Maranello, hanno decisamente allungato il passo rispetto alla monoposto della passata stagione. L’allungamento è avvenuto aumentando,  anche se in modo non omogeneo, la distanza dell’asse anteriore e posteriore. Molto importante vedere come la distanza tra il centro vettura e l’asse posteriore della Mercedes e della Ferrari è molto simile, che poi è la distanza che la monoposto tedesca conserva per entrambe le monoposto portate in pista, il che è un buon segno, circa il lavoro che anche la Ferrari SF71-H produce sull’asse posteriore per trazione e gestione delle gomme. Il problema però si verifica sull’asse anteriore. La Ferrari rispetto alla seconda delle Mercedes ha un asse anteriore più lungo si rispetto alla passata stagione, ma non quanto è rilevato da quello Mercedes. Si trova in mezzo alle due soluzioni adottate dai tedeschi. Il che di fatto pone alcuni interrogativi, circa la gestione dei pesi e la loro collocazione, il set up delle geometrie anteriori.  La monoposto,  con questo passo aumentato ha perso l’ agilità della passata stagione e non è detto che vada a recuperare in automatico precisione in inserimento di curva senza un adeguata taratura della nuova sospensione. Da quello che si è capito dai test ci sono stati evidenti problemi di definizione del set up per la nuova monoposto, e voci dai box parlano di un Binotto nel box della Haas, che  per inciso usa lo stesso passo della Ferrari , per capire come hanno distribuito i pesi gli americani, con un telaio progettato da Dallara.

In buona sostanza questa vicenda dimostra che rispetto a quanto qualcuno poteva pensare, non basta uguagliare il passo della monoposto vincente per avere le stesse prestazioni. Dipende da come e dove sposti gli assi, come questi influiscono sulla posizione del baricentro, quante masse ha a disposizione il tecnico per compensare gli spostamenti di carico sui due assi, e come l’allontanamento dell’asse anteriore che porta anche lo spostamento dell’ala anteriore faccia lavorare il flusso aria sotto il muso prima che inizia a lambire il profilo a coltello che determina l’inizio del fondo. Ad oggi non ci sono dati certi per capire se la direzione intrapresa sia corretta o vada rivista. Solo Melbourne darà il giudizio finale su chi ha avuto ragione.

Daniele Amore

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Nonostante l’aerodinamica possa sembrare una sorta di percorso obbligato che vuole tutti i team andare nella direzione di chi ha trovato la soluzione vincente, c’è una zona in particolare dove ogni team ha progettato soluzioni profondamente diverse una dall’altra e si tratta proprio quella che va dalla ruota anteriore alla parte iniziale dei fianchi laterali. L’unica zona della monoposto dove è concessa una certa libertà regolamentare nella progettazione dei deviatori di flusso. I pannelli non solo sono aumentati di numero, ma anche di forma, conformazione anche come si può notare nelle foto a lato diventata molto complessa. Il nostro obiettivo è quello di mostrare e spiegare per quanto possibile l’idea alla base di ogni singola disegno adottato.

Cominciamo dal team campione del mondo. La Mercedes (foto sopra 1) è quella che nella zona dei fianchi laterali è cambiata meno, si è affinata nella parte inferiore che si collega il fondo e ha rimpicciolito le prese aria. Ai lati della fiancata c’è ancora un arco che crea un tunnel per il passaggio dell’aria sulla fiancata, mentre ai lati c’è un grosso pannello deflettore diviso in due parti. In questo caso il flusso viene tenuto lineare vicino alla fiancata ma anche quello esterno viene diviso e tenuto lineare anche allontanandolo dalla scocca. Dietro al ruota anteriore c’è un piano d’appoggio per i pennelli verticali, con dei piccoli deflettori, nella parte superiore un un profilo alare dalla forma sinuosa e che tende a dividere il flussi che vanno al disopra della fiancata e quello sotto.  Infine ancora la Mercedes ha avanzato i pannelli curvi sulla parte anteriore del muso che comprimeva aria per velocizzare il flusso verso il fondo prima che questo arrivi a lambire i pannelli davanti alle fiancate.

La Ferrari ( foto sopra 2)  dal canto suo, è quella che ha la fiancata più piccola in assoluto. Questo ha comportato l’adozione di un doppio anello ai lati della side pod per tenere il flusso sotto controllo. Più distante un pannello verticale che non copre tutta l’altezza e che si va sigillare con quello che è posto ai lati del muso dietro la ruota anteriore separando di netto l’aria all’esterno della monoposto. Anche in questo caso il piano dove sono istallati i deflettori, è molto complesso, ed anche in questo caso c’è una parte superiore per dividere i flussi. Quello che si denota è la differenza netta con la Mercedes. La Ferrari deve avere più elementi per tenere il flusso attaccato alla fiancata per effetto della distanza notevole per la sua intrinseca dimensione ridotta. Sicuramente ci sarà una migliore capacità di penetrazione per la ridotta sezione frontale,  a patto di non riempire troppo la monoposto di pannelli che vanificherebbero lo sforzo di avere una fiancata piccola, ed inoltre c’e da comprendere cosa succede a bassa velocità dove il flusso aria tende a staccarsi dalla fiancata, con un pannello deviatore più lontano che potrebbe avere difficoltà a tenere sotto controllo le turbolenze.

La RedBull (Foto 3 -4 in alto ) è quella che più di tutte ha lavorato in quella zona. A Barcellona il team Austriaco si è presentato con due soluzioni. Una con una serie di pannelli laterali che decrescendo in altezza arriva quasi a lambire la ruota anteriore meno attaccato al muso dove si trovano le gambe del pilota. Lo scopo è chiaro.  Avere le turbolenze dettate dalla rotazione della ruota il più lontano possibile dalla fiancata. In più c’è un profilo superiore che è chiaramente curvo verso il basso per invitare l’aria che arriva a lambire il muso direttamente sulla parte inferiore della fiancata. La seconda soluzione vede una minore frequenza di pannelli, con quello più grande ricurvo verso l’interno secondo l’andamento della del side pod. Lo scopo sicuramente è quello di avere una doppia soluzione per piste lente e magari una per i tracciati veloci dove un numero di pannelli superiore potrebbe creare più drag aerodinamico di quanto carico andrebbero a recuperare. Una soluzione che si concentra sui flussi turbolenti delle ruote anteriori, comporta una grossa fiducia in quello che riesce a fare l’ala anteriore ed i pannelli posti sotto la sospensione anteriore per l’alimentazione dell’aria al fondo vettura.

La fantasia progettuale degli elementi in questa zona non viene trascurata dai piccoli team. Ci sono soluzioni complesse e molto fantasiose, per esempio la Williams (foto mix 5 )è l’unica ad avere un profilo alare dietro le ruote anteriori orizzontale svergolato verso l’alto, mentre altri due team come la Renault e la Haas hanno adottato due filosofie diverse ma probabilmente con lo stesso scopo. La Renault oltre ad avere i soliti pannelli, sul piano in basso che li sostiene,  ha una serie di feritoie che hanno lo stesso andamento del piano. Una soluzione molto simile a quello che si sfrutta quando si aprono aperture davanti alle ruote posteriori per scaricare i vortici, in questo caso quelli da raddrizzare sono i flussi dietro alle ruote anteriori per essere portati sotto il fondo vettura. La Haas invece è l’unica che ha il pannello laterale allo spigolo della fiancata composto da una serie di profili alari posto uno sopra l’altro, multiplano,  che accelera il flusso aria verso l’esterno tentando di avere anche una certa efficienza dal punto di vista del carico, come se si volesse in modo consistente svuotare la parte di aria che lambisce il bordo anteriore delle fiancate. Particolare anche la soluzione scelta dalla Sauber, con tre piccoli pennelli di forma apparentemente irregolare sullo spigolo della fiancata ma con tre profili alari orizzontali due davanti alla presa aria ed uno nella parte superiore che hanno lo scopo di tenere più lineare possibile il flusso aria, sopra la fiancata dove si trova una seconda presa aria, in particolare la forma e l’andamento dei piccoli pannelli laterali sembrano letteralmente disegnati secondo le turbolenze che ognuno di essi singolarmente deve affrontare.

In un marasma si soluzioni particolari, fanno specie tre team che apparentemente sono stati più conservatori. La Toro Rosso con un pannelli classico, molto piccolo e che riprende la sagoma della parte bassa della fiancata, come se i tecnici di Faenza avessero già tanta aria sotto la monoposto da preoccuparsi meno di quello che succede ai lati, la Force India che ha conservato soluzioni di evoluzione della monoposto della passata stagione. La monoposto indiana è da sempre una di quelle che hanno una migliore efficienza ad alta velocità,  ed ultima ma non ultima, la McLaren. Il team di Wiking ha anch’essa un piccolo pannello laterale ma si distingue per avere una sorta di tunnel fatto di carbonio nella zona dietro le ruote anteriori, e soprattutto si vede una parte bassa della lama che rappresenta l’inizio del fondo piatto con tanto di elemento di collegamento al muso. Una soluzione molto originale e che merita di essere approfondita nelle prossime trattazioni tecniche.

In definitiva ogni team ha compreso che oltre al carico aerodinamico, ormai una delle cose più importanti è l’efficienza. La capacità di avere pressione verso il basso senza avere la resistenza che l’aria offre quando viene a contatto con la vettura. La monoposto deve avere tanto carico alle basse velocità, mentre deve scorrere il più fluidamente possibile alle alte velocità non solo per avere prestazioni ma anche minori consumi. Per chi sostiene che queste siano soluzioni copiate dalla Mercedes che le aveva adottate per far si che i competitors avessero problemi stando in scia, ricordiamo che questo è un male che si aveva anche nel 2008 quando le monoposto avevano una serie di appendici, pinne, ciminiere e chi più ne ha e più ne metteva per avere carico aerodinamico sulla carrozzeria visto che il fondo era limitato.

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Quindi la Mercedes non ha deliberatamente danneggiato chi seguiva in scia ma è soltanto un effetto collaterale che tutte le monoposto avevano e che avranno questa stagione. Unica eccezione la Ferrari SF70H.  Nelle prime sei gare della stagione grazie al fondo deformabile, sigillava il flusso aria sotto la monoposto e quindi permetteva a Vettel di stare in scia con Hamilton anche in tracciati difficili come Melbourne, dove vinceva,  cosa che è andata persa nel momento in cui sotto la protesta RedBull il fondo è stato bloccato, ed i guai per Ferrari sono cominciati con il recupero contemporaneo della Mercedes.

Daniele Amore

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Skiactiv-G Benzina

Si tratta del primo propulsore a benzina al mondo che riesce a raggiungere un rapporto di compressione di 14:1. Negli attuali motori a benzina, anche quelli più evoluti non si riesce ad avere un rapporto di compressione migliore di 12:1 con una media di 10:1. Avere un rapporto di compressione più alto migliora in modo considerevole l’efficienza termica fino al 9%,. Il motivo per cui i progettisti non vanno oltre certi valori per il rapporto di compressione non è per limiti tecnologici, ma per il semplice fatto che in genere ci sono effetti collaterali nocivi come la perdita di coppia ed il sopraggiungere del fenomeno di battito in testa fenomeno dovuto all’accensione spontanea della miscela di carburante. I tecnici della Mazda sono intervenuti sulla controllo della temperatura sfruttando la quantità di gas di scarico residui che restano in camera di combustione al momento della chiusura della valvola. l passaggio dall’8% al 4% della gas residuo, consente di abbassare la temperatura in camera di combustione al momento di immettere nuova miscela portandola ad un valore analogo per un rapporto di compressione canonico di 10:1, che corrisponde a 750°, impedendo di fatto il battito in testa sfruttando appieno il vantaggio del rapporto di compressione più elevato.

Il modo trovato dai tecnici giapponesi per controllare la percentuale di gas di scarico residui, passa attraverso la progettazione di un collettore disegnato 4-2-1 più lungo. In questo modo quando il cilindro tre apre la valvola di scarico per fa evacuare i gas, la parte che tende e rientrare nel cilindro connesso, cosa che avviene anche in un collettore più corto dove percorrere un tratto di lunghezza maggiore, in questo modo arriverà nel cilindro in quantità ridotta. Con un condotto di scarico lungo 600mm, si è riusciti a limitare anche la perdita di coppia tipica di un motore ad alto rapporto di compressione, ovviamente per motivi di spazio il collettore non è di forma lineare come si vede in figura ma adotta una forma ad anello.  Un percorso maggiore, porta  ad un inevitabile raffreddamento dei gas di scarico prima che questi raggiungano il catalizzatore, impedendo a quest’ultimo di lavorare in modo ottimale. Per evitare questo problema la temperatura dei gas di scarico viene aumentata ritardando i tempi di accensione della miscela in fase di combustione.

Lo studio attendo della fase di combustione da parte dei tecnici giapponesi ha consentito di ottenere una combustione omogenea grazie ad una cavità ricavata sul cielo del pistone, sfruttando l’ottimizzazione dei tempi di iniezione tenendo la miscela raccolta più vicino alla candela. La camera ricavata sul cielo del pistone ha anche permesso di migliorare le condizioni di lavoro per la testa, con un controllo della propagazione della fiamma che va lambire la parte interessata. Infine una combustione più rapida, grazie all’utilizzo di iniettori multi-foro, polverizzano e aumentano la pressione della benzina, bruciando tutta la miscela anticipando il sopraggiungere  dell’effetto del battito in testa.

Skyactiv-D

Per la progettazione delle motorizzazioni diesel, i tecnici giapponesi hanno posto particolare attenzione all’annoso problema del controllo degli NOx, ovvero gli ossidi di azoto, le fantomatiche polveri sottili. Questi si formano come conseguenza dell’accensione spontanea che avviene nella camera di combustione per effetto dell’alta pressione e temperatura a cui trova l’aria quando il gasolio viene iniettatonel cilindro.  La soluzione Mazda è quella di ritardare l’iniezione del gasolio fino a che il pistone non ricomincia a scendere dal punto morto superiore, in questo modo la temperatura e la pressione nel cilindro si abbassano, e la combustione genera meno NOx, un vantaggio che va a scapito dell’efficienza consumando leggermente più gasolio. Quando in diesel c’è una riduzione del rapporto di compressione,  l’accensione della miscela richiede più tempo consentendo una migliore miscelazione di aria e carburante, con una combustione più uniforme senza avere aree con picchi localizzati ad alta temperatura e zone con un apporto insufficienze di ossigeno.

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La parte elettrica è la vera e propria novità, in un primo momento prevedeva una batteria unica progettata e prodotta da Williams, gestita da un inverter, un sistema di propulsione elettrica con doppio motore e con scatola del cambio progettata dalla McLaren per tutti. I team che si cimentavano nel campionato dovevano solo gestire il telaio e la parte elettrica. Nonostante l’adesione di molte aziende che avevano componenti elettrici per autotrazione nel loro catalogo, come Quacomm, Schaeffler, Marelli, queste non potevano usare la loro tecnologia limitandosi solo ad inserire il loro nome come gestore delle monoposto. Un problema che rischiava di frenare lo sviluppo di un campionato che stava promettendo bene fin dalla prima stagione.  Nella seconda edizione La Fia assieme ad Agag corre ai ripari, consentendo ai costruttori di sviluppare propri propulsori all’interno di paletti ben definiti dal regolamento tecnico. L’appetito vien mangiando,  lo spettacolo delle gare aumenta,  quindi è giusto fare un altro passo in avanti dal punto di vista tecnologico, lasciando più spazio ai singoli team per sviluppare la power unit.

La prima ad approfittarne nella terza edizione del campionato è stato il team DS Virgin che ha optato per un motore singolo al posto dei due motori classici, montato trasversalmente e un cambio a due velocità simile, uno schema che rappresenta una variante di quello che già aveva sperimentato la Renault Sport nella seconda stagione eliminando il cambio a più velocità eliminando di fatto la scatola del cambio che era caratteristica del primo anno, per una drive line collegata direttamente al motore con presa diretta che consente al massimo due marce a seconda della volontà di utilizzo del team. Questo schema è grossomodo applicato alle monoposto protagoniste della quarta stagione del campionato di Formula E, ed andiamo a vedere nel dettaglio come è formata. La batteria continua ad essere unica per tutti i team ed è prodotta da Williams, ma nella prossima stagione sarà prevista una evoluta progettata dalla McLaren.

Il controllo del motore elettrico a 6 fasi avviene attraverso un inverter, , entrambi Magneti Marelli, ed un cambio a presa diretta po due velocità,  il tutto fruttando il nuovo sistema di recupero di energia controllato sia in automatico che attraverso il volante del pilota.  Nel dettaglio Il telaio ha un design simile a quanto visto sulle Formula Indy, progettate anche queste da Dallara, ed ha il compito di assicurare la massima efficienza aerodinamica unita ad accorgimenti per evitare che ad un eventuale contatto possano decollare. L’ala anteriore protegge il pneumatico in tutta la sua interezza, la fiancata si allarga fino a coprire il pneumatico posteriore e dietro c’è una sorta di paraurti che protegge dai contatti. La batteria ad oggi è progettata e fornita dalla Williams, ed è costituita da celle ad Ioni di Litio, raffreddata ad acqua, incastonata un una struttura telaistica direttamente progettata da Dallara.

Nel complesso la batteria più cella di protezione pesa 320kg, con una capacità di immagazzinare energia per 28KW/h. Nella prossima stagione la batteria sarà sostituita da un elemento progettato da McLaren più leggera, con capacità maggiore e più efficiente.  L’inverter è un sistema elettronico  di ingresso/uscita che varia la tensione e la frequenza della corrente alternata in uscita rispetto a quella in entrata. Il motore elettrico è un motore sincrono in corrente alternata la cui velocità di rotazione è sincronizzata con la la frequenza elettrica.  Comunemente si tratta di motori con alimentazione trifase, ma la Magneti Marelli ne ha sviluppato uno che lavora a 6 fasi che eroga la potenza di 200Kw, pari a 270cv. La rigenera delle batterie avviene nelle fasi passive attraverso il motore elettrico principale e l’impianto frenante che è composto anche da un classico sistema con dischi e pinze in carbonio che lavora solo nelle fasi in cui la rigenera non è consentita per motivi regolamentari.

Daniele Amore

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Quando si verifica una perdita di aderenza da parte di una delle ruote, questa sottrae coppia all’altra fino a bloccarsi del tutto, mentre la prima gira completamente a vuoto. Per evitare questo fenomeno si usano differenziali di tipo autobloccante che consentono mediante bloccaggio del sistema di gestire più uniformemente la coppia ai due semilaberi.  In alcuni casi si può arrivare anche totale bloccaggio come per veicoli dedicati al fuoristrada per il superamento di ostacoli particolarmente impervi. Ci sono varie tipologie di differenziale autobloccante per veicoli,  TorSen, Giunto Feguson  e quello Slittamento limitato LSD.

In sistensi, ma non troppo, il TorSen viene  dall’unione delle parole Torque e Sensing, ed è un sistema che letteralmente i può dire sensibile alla variazione di coppia, particolarmente usato su vetture a trazione integrale, ma anche per vetture a trazione anteriore per gestire la differenza di coppia in accelerazione. Il TorSen è di tipo meccanico ad ingranaggi e funziona sottraendo la coppia alla velocità della ruota che slitta, cosa che lo rende inefficace se questa è bloccata del tutto.  Il Giunto Feguson collega i due semialberi in maniera non rigida, ma attraverso un pacco di dischi che gestiscono immersi in un liquido siliconico. Le differenze di velocità di rotazione delle due ruote, portano al trasferimento di coppia fino a bloccarlo del tutto, come un differenziale meccanico. Il suo intervento,  relativamente dolce, lo rende idoneo per la sua azione ottimale per il confort e la facilità di controllo da parte del conducente.

Abbiamo lasciato per ultimo il differenziale a slittamento limitato o altrimenti detto LSD.  In genere anche questi sono basati su un sistema a frizione, e possono essere a tre vie di intervento. Si dice ad 1 Via quando l’azione del differenziale avviene solo in accelerazione rimanendo aperto in decelerazione. Ad 2 Vie quando prevede un azione di bloccaggio anche in decelerazione in egual misura ed una terza opzione 1.5 Vie dove l’azione in decelerazione è minore rispetto a quanto avviene in accelerazione. LSD per effetto della sua versatilità soprattutto nella configurazione 1.5 Vie è il più usato per il veicoli stradali.  Proprio questo tipo di differenziale è oggetto oggi di una evoluzione che lo porta ad essere maggiormente efficacie nella sua azione. La Eaton ha presentato un sistema denominato IntelliTrac o eLSD, che abbina l’azione del differenziale ad un controllo elettronico. L’IntelliTrac può controllare la distribuzione di coppia che può variare da completamente aperta a completamente  piena chiusura. Una centralina elettronica, mediante un algoritmo preimpostato che tiene conto delle informazioni che arrivano dai sensori di bordo, attiva una pompa elettroidarulica che agisce con un tempo di risposta che può variare da 200 millisecondi fino a 100 millisecondi nelle regolazioni più aggressive l’azione delle frizioni all’interno del differenziale.  Il liquido in pressione spinge a seconda delle necessità il pacco lemellare per avere più o meno attrito e trasferire tra le due ruote esattamente la coppia necessaria.

Il vantaggio maggiore sta nel miglioramento del controllo di stabilità del veicolo, reindirizzando la coppie tra le ruote con maggiore efficacia ed un migliore maggiore controllo rispetto ai già diffusamente usati sistemi che controllano la trazione attraverso la frenatura delle ruote con le pinze dei freni, soprattutto con un’azione progressiva e più dolce per il driver, oppure il controllo della  potenza sulla farfalla di alimentazione, come succede in alcuni sistemi TCS.  Nelle vetture dotate di trazione posteriore l’IntelliTrac può neutralizzare l’eccesso di coppia che si verifica in fase di partenza, una condizione che tende a scomporre il veicolo in partenza fino a generare un testacoda uniformando l’azione delle due ruote. In più l’eLSD può variare l’azione in fase di frenata rendendo più omogenea l’azione soprattutto quando si frena su fondi differenziati, evitando perdite di stabilità e riducendo gli spazi di arresto.  Nelle vetture con trazione anteriore, la coppia viene gestita progressivamente migliorando la trazione in curva, e limitando il fenomeno del sottosterzo.

In ogni caso il driver avrà un maggiore controllo del veicolo potendo correggere anche manovre molto difficili con azioni facili e controllate di acceleratore e sterzo. Per i driver più ortodossi, quelli che non desiderano avere un controllo che interviene per la gestione della trazione,  soprattutto per quella posteriore, l’IntelliTrac viene comunque gestito dall’azione che il pilota fa con il piede sull’acceleratore e sullo sterzo. Un driver di alto livello potrà fare comunque la differenza sfruttando il limite superiore dettato dalla regolazione dell’eLSD. Basta pensare che in Formula 1 i driver hanno un manettino che controlla il differenziale con decine di posizioni per avere una scelta di intervento la più ampia possibile.  L’IntelliTrac attraverso la sua componente elettronica è personalizzabile in funzione delle esigenze adattandosi anche alle necessità del driver più sportivo.  La compattezza del sistema che per inciso pesa quasi 10kg meno di un analogo LSD classico, consente di essere maggiormente efficiente e con la sua azione controllata sulle due ruote permette anche di tenere sotto controllo i consumi.

Daniele Amore

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Il sistema è composta da un motore elettrico, abbinato ad un cambio a doppia velocità ed un differenziale a doppia frizione che funge da torque vectoring. Detta così sembra ne più e ne meno lo stesso sistema che già usano i maggiori concorrenti, ma la GKN ha lavorato riducendo le dimensioni complessive creando un componente che ha tutti i tre gli elementi in linea su un solo asse. Un vantaggio di compattezza, di peso ridotto e di versatilità unico nel panorama di questo tipo di elementi. La compattezza del sistema consente all’eTwinsterX di essere montato su entrambi gli assi per trasformare un veicolo a singola trazione in trazione integrale, indipendentemente che all’origine sia anteriore o posteriore,  con un molteplici vantaggi dinamici e di sicurezza. La vera potenzialità è quella di poter trasformare la maggioranza dei veicoli oggi in produzione e di prossima diffusione in ibridi sfruttando la doppia motorizzazione su due assi riducendo al minimo l’intervento del motore endotermico migliorando l’efficienza del sistema nel suo complesso.  Inutile dire che la naturale applicazione dell’eTwinsterX è per i SUV sostituendo il differenziale posteriore  con pochissime modifiche allo schema sospensivo già esistente. In questo modo un SUV assolve alla sua funzione di trazione integrale, la quale  avviene in modo elettrico combinato, migliorando anche la dinamica di guida grazie all’azione differenziata sulle singole ruote.

La vera novità assoluta dell’eTwinsterX è il suo cambio abbinato a due marce.  Il sistema sfrutta una marcia ridotta per avere un maggiore spunto in partenza per per vincere l’inerzia dovuta peso del veicolo quando parte da fermo, garantendo un accelerazione ottimale. La seconda marcia  serve ad ottimizzare il funzionamento del motore elettrico che viene messo nelle condizioni di lavorare sempre nel regime ottimale per l’erogazione di coppia ed efficienza, anche con un incremento della velocità costante e regolare senza eccedere con il salire di giri.  Il sistema può gestire fino al picco massimo di  3.500Nm, con un rapporto di marcia di  1:17. Il fatto di avere tutti i componenti disposti in modo coassiale ha consentito di rinunciare al classico albero di rimando per portare la  trazione alle ruote migliorando in modo sostanziale le perdite per attrito. L’e-TwinsterX lavora cambiando velocità in modo dolce ed impercettibile, grazie ad un lavoro di affinamento ed ottimizzazione del comparto frizioni del cambio a doppia velocità.

Il controllo della coppia tre le due ruote è affidata al Torque Vectoring che usa due frizioni, ognuna delle quali è grado di gestire fino 2.000 Nm per lato,  direzionando la coppia alle ruote esterne in funzione delle necessità. Il Torque Vectoring così concepito consente di rinunciare di fatto al differenziale classico, riducendo peso e migliorando la compattezza del sistema,  assicurando comunque la massima trazione in strada e fuoristrada con un blocco che a detta dei tecnici presenti a Francoforte può arrivare anche al 100% come succede con i differenziali meccanici quando necessita di off road estremo. Il Torque Vectoring controlla la coppia che arriva alle ruote in percorrenza di curva, quando il conducente toglie gas, il sistema stabilizza il veicolo, creando le condizioni di sottosterzo indotto molto più semplice da controllare per ogni tipologia di conducente. Un altro aspetto importantissimo è la possibilità di recupero di energia cinetica in frenata che può essere riutilizzata in fase successiva.

In fase di partenza c’è una maggiore stabilità di trazione soprattutto su fondi differenziati, oppure per gestire gli eccessi di potenza che possono creare fenomeni di sbandamento in trazione da fermo.  Questa  tecnologia può fornire anche un’efficace controllo dello slittamento limitato, con la differenza che al posto di frenare la ruota con eccesso di coppia si può accelerare quella che ne ha di meno. Utilizzando un’architettura con assale a doppio motore elettrico indipendente, è possibile programmare una gamma di differenti effetti dinamici e funzioni anche per l’off-road, mediante un controllo dell’azione separata sulle ruote. La grande versatilità dell’eTwinsterX consente di viaggiare in completa modalità elettrica,  con la sola trazione posteriore, oppure come ibrido integrale bilanciando la trazione tra anteriore e posteriore in base alle necessità migliorando il consumo di energia in funzione delle necessità anche spegnendo il sistema sull’asse posteriore restando solo con trazione anteriore.

Dal punto di vista dinamico il controllo per i veicoli con una caratterizzazione più sportiva l’eTwinsteX può decidere di dare prevalenza ad un comportamento sottosterzante o sovrasterzante e seconda delle necessità senza che il conducente avverta il passaggio in modo brusco.  Nel caso venga utilizzato per vetture completamente ad alimentazione elettriche gli interventi possono essere ancora più accurati e differenziati da ruota a ruota, per un controllo assoluto della dinamica del veicolo. Per esempio  può produrre una coppia negativa per rallentare una singola ruota del veicolo usando la frenata in modo rigenerativo, assicurando una quantità di energia più elevata ed un suo utilizzo più efficiente, il tutto per migliorare l’autonomia delle batterie.

Se qualcuno pensa che tutto ciò sia deleterio per il divertimento alla guida, I tecnici GKN assicurano che il maggiore controllo dei sistemi permette ad un  pilota esperto di trovare comunque il modo di sfruttare al meglio l’elettronica per superare i limiti analogici dovuta alla percezione dei propri sensi e la lentezza nel percepire le sensazioni che trasmette il telaio, mentre gli altri utenti apprezzeranno la stabilità, la trazione e la semplicità di guida anche in condizioni limite, a prova di Alce. La forza del sistema eTwinsterX per il suo costo ridotto, e la sua compattezza può aiutare l’industria dei motori elettrici a sua volta a creare propulsori più piccoli ed efficienti. Ad oggi l’eTwinster garantisce una potenza aggiuntiva che va dai 60Kw (81cv) agli 80kW (110cv) per 10kW/h, garantendo una percorrenza in full elettrico che va dai 30 ai 50km. In futuro, con batterie più piccole e più potenti tale potenza ed autonomia aumenterà, già sono allo studio sistemi con potenze di 100Kw (136cv) a 150kW (200cv). La diffusione a tappeto di questo tipo di sistemi, sta nel fatto che  una nuova tecnologia per essere accettata dagli utenti, deve avere costi, facilità di utilizzo ed anche piacere nel guidarla, oltre che sicurezza, pari alla tecnologia esistente. Una volta che il punto di pareggia sarà raggiunto, e le infrastrutture di ricarica saranno disponibili come le odierne stazioni di servizio, allora il sistema vedrà il suo massimo utilizzo, intanto si continua ad evolvere. Il sistema eTwinsterX è un passo deciso che costringerà anche altri produttori di componentistica ad adeguarsi ed a loro volta provare ad andare avanti con lo sviluppo.

Ad oggi l’eTwinsterx è utilizzato da SUV di grossa taglia ibridi dome la Volvo V90 nella versione T8, abbinato al motore T6 turbo  che raggiunge e gestisce circa 400cv, vettura che avremo modo di provare, ma una versione semplificata è prevista anche per la BMW per la gamma i8 abbinato al 1.5 litri 3 cilindri turbo per ottenere la massima potenza, ed infine dimostrazione di quanto il sistema sia versatile ed adatto anche alla guida al limite usato dalla Porsche 918 Spider, una delle Ipercar più veloci del mondo. GKN con l’eTwinsterX dimostra che anche i brand che hanno un certo ritardo tecnico nello sviluppo di sistemi ibridi ed elettrici possono affidarsi ad aziende leader nella progettazione e realizzazione ammortizzando costi, e riducendo i tempi di recupero sulla concorrenza.

Daniele Amore

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 La versione T5, eroga una potenza di eroga 245 CV a 5500rpm e 350 Nm  di coppia disponibile tra i 1500rpm e 4800rpm. Il rapporto di compressione in questo caso si abbassa a 8.6:1.  Poi c’è il top di gamma rappresentato dal T6 con una potenza di 306cv a 5700rpm per un coppia di 400Nm erogati tra i 2100rpm e 4800rpm.  Questo step evolutivo prevede l’adozione di una doppia sovralimentazione composta da un compressore volumetrico che alimenta i regimi medio bassi e la classica turbina per spingere ai regimi medio alti. In questo caso i tecnici Volvo sono intervenuti anche sulla parte calda del motore, modificando le intercapedini aumentando la portata del liquido di raffreddamento, ed anche del rivestimento superficiale della testa per una maggiore resistenza alle alte temperature generate dalla maggiore pressione si sovralimentazione. Le modifiche hanno interessato anche l’impianto di scarico in prossimità del catalizzatore per evitare dannose contropressioni in fase di evacuazione dei gas di scarico.

Una volta messo mano allo scarico non si può non intervenire anche sulla fase di aspirazione per consentire un migliore ed ottimale riempimento della miscela nella camera di combustione. Per quello che riguarda la parte fredda del motore, ci sono nuovi cuscinetti di banco ridotti di diametro da 60mm a 53mm, migliorando il coefficiente di attrito. L’iniezione diretta è progettata e fornita dalla Denso. Per la sovralimentazione Eaton fornisce il compressore, mentre a Borg-Wamer è affidata la progettazione e dimensionamento del turbocompressore. Su questa versione Top di gamma è intervenuta la divisione sportiva Polestar che prepara le vetture della gamma prestazionale del costruttore svedese.  L’intervento della divisione sportiva ha portato la potenza a 362cv a 6000rpm con un valore di coppia di 470Nm disponibile da 3100rpm a 5100 rpm. raggiungendo una potenza specifica di 184cv/litro.

Per raggiungere un valore così elevato ai vertici della categoria, i tecnici svedesi hanno messo mano ad alcuni parametri come l’abbassamento del rapporto di compressione sceso ulteriormente a 8,3:1. Sono state rinforzate le bielle per far fronte alla maggiore pressione sul cielo del pistone, la rielaborazione degli alberi a camme sia in aspirazione che scarico con un nuovo aggiornamento anche per le molle delle valvole.  Per ottenere più potenza è stato adottato un turbocompressore maggiorato con una pressione di picco portata a 2.0 Bar in fase di boost. Una turbina in grado di erogare una pressione partendo da un valore di 65kPa fino a raggiungere la massima di 295kPa. Ancora una volta si è intervenuto modificando l’impianto di scarico maggiorato nelle dimensioni del collettore.

Questa ultima evoluzione del motore denominato B4204T9,  consente alla Volvo V60 T6R Polestar prestazioni di altissimo livello con un accelerazione sullo 0-100Km/h di 4,5s per una velocità massima autolimitata di 250km/h.  La gamma di motori modulari Volvo, oltre a raccogliere premi e riconoscimenti, dimostra che avere i capitali non basta se non c’è la capacità tecnica di dare vita ad un ottimo progetto. Un tipo di motorizzazione che per erogazione e piacere di guida non lascia rimpiangere unità propulsive plurifrazionate di analoga potenza, potendo contare su un peso ed un ingombro contenuto, maggiore efficienza e migliore capacità di adattamento anche con le diverse tecnologia soprattutto quella ibrida come la versione della Volvo XC90  e XC60 T8 Hybrid che arriva a sviluppare una potenza di 407cv grazie all’aggiunta della propulsione elettrica posteriore che sarà oggetto di focus tecnico a parte. La base tecnica di questo propulsore ha consentito di dare vita alla rispettiva gamma Turbodiesel che ha preso le denominazione  D4-190cv, D5-235cv oggetto della nostra prova sulla nuova XC60.

Daniele Amore 

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Si tratta di una ruota unica senz’aria in pressione,  airless, progettata per durare la stessa vita del veicolo con al centro, dove oggi c’è il cerchio in lega o acciaio, una struttura a nido d’ape che imita nel suo comportamento,  pur essendo completamente sintetica composta da materiale completamente riciclabile, funzioni naturali come il  processo di crescita, tipiche presenti tanto nel regno vegetale o minerale in particolare come succede con le capacità rigenerative tipiche dei coralli.  Sulla struttura viene ricavato il battistrada generato da una  stampante 3D.  Il materiale, che compone lo strato superiore utilizza la tecnologia di polimerizzazione a freddo, offrendo le stesse prestazioni di un battistrada convenzionale, con la particolarità di essere completamente biodegradabile.

Nel caso in cui il battistrada si usura o necessita di cambiare disegno, tipologia e durezza della mescola nonche la profondità del tassello come per esempio quando si devono cambiare le condizioni di marcia dall’asfalto al fuori strada, o si affrontano pioggia, neve, caldo intenso,  è possibile stampare il battistrada in apposite stazioni in pochi minuti sfruttando tecnologia di stampa 3D  aggiungendo solo la quantità di materiale che occorre dove serve, senza sprechi o perdite in modo funzionale ed efficiente. Inoltre il Vision Concept di MICHELIN può anche comunicare  con il veicolo scambiando dati con il sistema di controllo. In macchina il conducente attraverso il sistema di infotainment, ma anche in remoto con le app del suo smartphone, viene  informato sullo stato di usura del battistrada programmando la ristampa, la scelta del tipo del tipo di scolpitura in funzione dell’uso e delle esigente del momento.

Un approccio al concetto di ruota che potrebbe innescare una vera e propria rivoluzione nel mondo dell’automotive. Se è vero come diceva Enzo Ferrari che le gomme consentono un recupero sul giro di secondi al fronte di un recupero di pochi decimi per concetti come aerodinamica e meccanica, allora anche nel caso della salvaguardia ambientale, la rivoluzione può arrivare partendo proprio da questo fondamentale e importantissimo componente. La speranza è che Michelin dia seguito alla sua visionaria immagine di ruota, e che magari venga seguita anche da altri costruttori facendo da volano anche per le aziende che lavorano nel campo della componentistica auto.

Daniele Amore

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Il motore è più piccolo e leggero ma soprattutto per raggiungere gli obiettivi imposti da regolamento che prevede una riduzione dei consumi del 7,5% utilizza  l’ iniezione diretta con il passaggio alla categoria di 8MJ. Una serie di aggiornamenti che migliorano la coppia rispetto al propulsore precedente. La sfida dei tecnici giapponesi è stata quella di migliorare anche l’affidabilità con la riprogettazione del sistema di raffreddamento, inoltre la maggiore coppia erogata ha portato alla rielaborazione del riduttore che porta la potenza alle ruote. Dal punto di vista telaistico il sistema di sospensioni  è a doppio braccio oscillante con tiranti che azionano barre di torsione con un terzo elemento come ammortizzatore per la zona anteriore e posteriore.

 Il naso della vettura è stato sollevato leggermente per dare spazio alla nuova unità MGU-K in più c’è un evidente foro per il passaggio dell’aria anche se non è chiaro se vada ad alimentate il nuovo doppio profilo estrattore. Anche per la TS050 le fiancate hanno un andamento molto simile a quello che si vede per le Formula 1 con pance che devono ospitare masse radianti aumentate nelle dimensioni con un canale sottostante che controlla il flusso aria che arriva dall’interno delle ruote anteriori mediante una serie di pannelli e deflettori. Nelle ultime uscite si vede come davanti alle ruote posteriori c’è un restringimento che lascia scoperto un canale simile a quello delle Formula 1. Infine anche la Toyota ha lavorato tanto sul comparto freni con l’utilizzo di pinze Akebono.

Molto particolare anche il lavoro fatto per disegnare la zona posteriore contraddistinta da profilo estrattore con nuovi end plane laterali simili per forma e dimensione a quelli che si sono visti sulla ultima versione della rivale Audi R18.  Le lamelle delle due aperture dietro le ruote posteriori sono state sostituite da profili aerodinamici più complessi. La zona posteriore della TS050 è molto particolare,  si parla infatti di un doppio diffusore simile a quello che venne usato dalla Brawn Gp nel 2009, ma non ci sono fori che alimentano il profilo estrattore, anche perchè vietati dal regolamento. Quindi non si comprende appieno la funzionalità di questa zona della LMP1 anche se è chiaro dal disegno che si tratta di un sistema di profilo estrattore molto simile alla F1.  Il sistema di raffreddamento vede delle nuove aperture anche per raffreddare con aria fresca il comparto turbocompressore, inoltre anche per la TS050 ci sono tre varianti di carrozzeria in funzione del carico aerodinamico che si vuole ottenere, quella per Le Mans dovrbbe essere a basso carico con qualche modifica alle appendici esterne con inserti per la carrozzeria di forma diversa. A Le Mans la Toyota ha introdotto un nuovo tipo di faro a LED.

Daniele Amore

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“Era questa una delle prime importanti frasi che i nuovi collaudatori si sentivano dire dai nostri Maestri Collaudatori Alfa Romeo. Quando i nostri Maestri Collaudatori dicevano a noi nuovi collaudatori che un’automobile si guida col “sedere”, e ci spiegavano il perché, in un primo momento pensavamo fosse una specie di scherzo, ma nel giro di poco tempo ci siamo accorti che non era una frase detta a caso, ma era una verità assoluta. Perché, seduti alla guida di una vettura per un collaudo (ma anche per la guida di tutti i giorni) ci accorgiamo che il “sedere”, inteso l’appoggio del fondo schiena sul cuscino sedile e la schiena allo schienale, è un centro informazioni per chi guida, perché in quel punto percepisce tutto del comportamento della vettura, anche prevedendo le future reazioni, esempio: vibrazioni trasmesse alla scocca, sulle quali si dovrà ricercarne la causa; comportamento in rettilineo delle sospensioni e comfort di marcia; comportamento in curva; comportamento dei pneumatici per valutarne eventuale irregolarità sia in rettilineo che in curva e così via. A questo potremmo aggiungere che anche i pollici sull’impugnatura del volante hanno la funzione di “recepire” informazioni importanti, esempio vibrazioni. Tutte queste informazioni arrivano, come detto, al “sedere”. Ed è come se chi guida fosse collegato ad una miriade di sensori a loro volta collegati ad ogni organo della vettura in movimento, e ancora, è come se di fronte a qualcosa di irregolare si accendesse una spia rossa sul quadro strumenti di bordo. In particolare il sedile guida, (come del resto il posto guida), è frutto di una ricerca tecnica, perché non è fatto esclusivamente per essere comodo, certo è importante, ma perché deve recepire tutte queste informazioni importanti per chi guida. Ecco perché quando si dice che l’auto si guida con il “sedere” sappiamo che è una verità.”

Giorgio Langella

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Il sistema HSD di Toyota  sostituisce il classico automatico con l’elemento epicicloidale che si comporta come un CVT controllato elettronicamente che per similitudine la Toyota chiama e-CVT,  gestito da un unica unità di controllo.  In definitiva, la Toyota con l’HSD riesce ad avere il massimo dell’efficienza rendendosi più autonomo ed efficiente rispetto ai classici ibridi plug-in. Una vettura come la nuova Prius può circolare in modalità full elettrico usando solo G2 attingendo alla carica della batteria, mentre a G1  vengono lasciare funzioni di motorino di avviamento. A seconda delle condizioni e dello stile di guida del conducente,  la CPU regola il sistema in base alla posizione pedale acceleratore, le variazioni del percorso, condizioni di carico, stato carica batteria, utilizzo dei sistemi di bordo, richiedendo l’intervento del  motore endotermico più G1 mai collegati direttamente alle ruote passando per il per la gestione dell’ e-CVT.

Per quanto il sistema HSD di Toyota consente in certe condizioni di poter viaggiare anche in full elettrico con un azionamento manuale, il massimo dell’efficienza si ha quando il driver affida completamente la gestione automatica al  computer che provvede a decidere da solo quanta potenza deve usare ognuno dei tre motori, tenendo sempre carica la batteria, decidendo in tutta autonomia  quando conviene andare in modalità completamente elettrico. Il computer gestisce i tre motori in modo che si possa avere sempre la massima coppia utilizzando al minimo la richiesta di energia sia che si tratti di benzina che di carica elettrica. La modalità di funzionamento prevede l’intervento del G2 in solitaria nelle condizioni di funzionamento da zero fino a richieste di media potenza, e prevede l’intervento del motore endotermico accoppiato a G1 da media potenza fino al massimo. Gli eccessi di coppia generati, vanno a ricaricare le batteria, cosa che avviene anche quando il veicolo è in fase di frenata mediante l’azione frenante di G1. Bisogna dire,  che per quanto complesso,  il sistema HSD di Toyota ha il pregio di essere quello che in assoluto sfrutta al massimo l’efficienza del motore endotermico con consumi ridotti al minimo, sfruttando la carica elettrica riducendo al minimo la possibilità di utilizzare sistemi di ricarica esterni, generando in modo autonomo l’energia che necessita a tutte le condizioni di funzionamento.

Daniele Amore

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 Verificheremo la tesi analizzando prima la qualifica e poi la gara dividendola in tre tronconi.  Partendo dalla qualifica, possiamo vedere come la pole position di Bottas rispetto al compagno Hamilton, è stata maturata a parità di monoposto e di set up, da una diversa interpretazione del finlandese soprattutto del T1. Un punto del tracciato contraddistinto da una curva, la numero 1,  dove è fondamentale avere la capacità di mettere il piede sul gas prima di tutti e senza toglierlo in accelerazione per correggere le perdite di aderenza in accelerazione. Questo porta Bottas al termine del T1 dopo la curva 4  con un vantaggio che poi ha tenuto costantemente per tutto la restante parte del tracciato dove Hamilton era si più veloce ma non come il compagno nel solo T1. Questo ci dice che nonostante le prestazioni apparentemente inferiori al talento di Hamilton, Bottas ha una certa sensibilità nel comprendere quando è possibile accelerare costantemente dalle curve difficili in trazione come  cosa successa anche nei due Gp precedenti con le curve che portano sul traguardo, cosa che però può essere nociva quando si tratta di conservare pneumatici delicato come la mescola Rossa in gara.

Del resto basta guardare come anche la velocità di uscita di una vettura che non brilla per carico aerodinamico come la Williams di Massa era più veloce al T2. Poi c’è il discorso Ferrari. Abbiamo ipotizzato di una SAF70H scarica. Il T2 del Barhain è composto, se lo si scompone di diversi sotto-settori, in un tratto lento iniziale che termina nella strana curva 10, un rettilineo, e due curve medio veloci in uscita prima della speed trap T2. In questo settore Vettel era uno dei più lenti. Una monoposto che ha molto carico,  come supposto da molti addetti ai lavori non potrebbe essere così lenta anche considerando una giornataccia del tedesco. Inoltre la velocità all’uscita della curva 12 molto veloce in appoggio era di quasi 6 km/h più lenta dovuta a due motivi. Una è la mancanza di carico che non permette di recuperare velocità in appoggio alla curva 12, oppure avendo meno carico si deve anticipare la frenata della immediata curva 13 cosa che ha lamentato Raikkonen quando ha sofferto di sottosterzo proprio in inserimento di queste curve finali. Infine se si guarda bene la configurazione dell’ala della Ferrari ha una forma piatta con un profilo superiore meno verticale della Mercedes. La W08 aveva la forma a cucchiaio, classica, che genera per sua forma più carico che la piatta della Ferrari. Di contro si può verificare come invece le velocità di punta erano simili tra le due monoposto, ma soprattutto come la Ferrari una volta arrivata a maturare la velocità sul traguardo, continuasse ad aumentare fino a raggiungere il valore della Mercedes, cosa che in gara ha consentito a Raikkonen di sopravanzare una monoposto veloce come la Williams.

  La SF70H in sostanza ha dimostrato oltre ogni ragionevole dubbio di avere un equilibrio meccanico tale da consentire di viaggiare più scarica senza sacrificare troppo un tratto fondamentale e lento come il T2 ma soprattutto senza provocare un usura pneumatici tale da essere dannosa sul passo gara. Unica deroga al discorso fatto fino a questo momento è la prestazione di Raikkonen in qualifica. Il finlandese era più veloce di Vettel nel T2 la punto da far pensare ad un set up differenziato della sua Ferrari, ma potrebbe essere,  come per Bottas,  un semplice adattamento migliore a determinate condizioni del tracciato, per poi andare in difficoltà molto più evidenti in altre zone e pagare in negativo sul computo del giro totale.  E’ sempre molto complesso analizzare le prestazioni del campione del mondo 2007.

 Come abbiamo anticipato valuteremo la gara dividendola in tre sezioni, che una volta messe in correlazione forniranno all’appassionato una visione si spera chiara di quello che è accaduto nel Gran Premio del Barhain. La partenza. Bottas parte bene, Vettel parte meglio, Hamilton parte male, Raikkonen  meglio stendere un velo pietoso. In definitiva possiamo dire senza dubbio che la partenza di Vettel,  con il superamento di Hamilton,  dopo il breve corpo a corpo prima della curva 1,  ha portato al tedesco più della metà dell’affermazione finale. Vettel con quella mossa si è messo in pressione su Bottas, il quale dopo pochi giri già non aveva il ritmo sufficiente per creare un gap anche con pista libera. Le gomme rosse con cui la Mercedes è partita non funzionavano. Non avevano il grip, ma soprattutto si consumavano troppo rapidamente anche portando un passo più lento, riprova è il fatto che nella prima parte di gara le RedBull erano le ultime del trenino di testa senza problemi. Un usura che costringe la Mercedes a dare più carico aerodinamico, facendo leva sulla potenza della sua power unit per compensare, ma che aumenta la difficoltà a stare in scia con la monoposto che precede.  Dal canto suo Vettel aveva il passo migliore delle frecce d’argento,  ma per il discorso fatto per le qualifiche riusciva a stare incollato a Bottas fino alla curva 10 anche senza carico aerodinamico, mentre perdeva il contatto dopo la fine del T2  per effetto della diversa velocità di uscita alla curva 12, non potendo portare l’attacco sul rettilineo finale. I più attenti avranno notato, dai camera car,  la vicinanza della Ferrari negli scarichi della Mercedes alla curva 10 mentre sul traguardo era esattamente equidistante tra le due Mercedes.

Da qui la mossa saggia ed azzardata al tempo stesso di Rueda anticipando la sosta. A dispetto di quando successo in Australia con la Mercedes, lo stratega della Ferrari poteva contare su una monoposto che non ha problemi di aderenza se perde aria, in più avendo un set up più scarico il problema si sarebbe manifestato ancora meno rispetto alla Mercedes in netta difficoltà con Hamilton ad inseguire Vettel già dopo il giro 9 tanto da consentire l’avvicinamento delle due RedBull. Con una sosta così anticipata, montare gli pneumatici gialli, scelta logica, non sarebbe stata la più azzeccata. Rueda sapeva benissimo che la gara era lunga per portarla a termine con la mescola più dura, quindi tanto valeva provare a fare uno stint intermedio con le gomme rosse per tentare di prendere un vantaggio, fruttando poi le gomme gialle sul finale più fresche che la Mercedes.  La seconda parte di gara è stata contraddistinta dalla safety car provocata dallo scellerato contatto tra Sainz ed il quasi incolpevole Stroll. Una condizione che ha costretto la Mercedes a correre ai ripari sfruttando la finestra di rallentamento della corsa come successo in Cina. In questa situazione però la Ferrari di Vettel non era costretta al passaggio nei box, quindi anche se con poco vantaggio la Rossa è passata al comando mentre le Frecce d’argento si fermavano.

Al box Mercedes hanno provato a fare due soste insieme, Hamilton sapeva benissimo che fermandosi con la piazzola occupata, avrebbe perso la posizione su Ricciardo. Quindi ha pensato bene di usare una tattica maldestra e particolarmente evidente per stoppare l’australiano. Il risultato è stata comunque la perdita della posizione ma soprattutto la maturazione di 5 secondi di penalità.  Alla Ripartenza la Ferrari di Vettel prova a creare un distacco forzando al massimo sulle gomme Rosse. Cosa che gli consente alla seconda sosta di tornare davanti a Ricciardo, un vantaggio di non poco conto. La Mercedes,  che aveva seguito la Ferrari con Bottas nella stessa tattica,  si rende conto immediatamente che anche volendo portare il ritmo imposto dal tedesco, avrebbe portato ad usura precoce le coperture Rosse. Anche volendo credere alla storia delle pressioni non adatte lamentate da Bottas e confermate da Wolff, appare comunque evidente che l’equilibrio cinematico delle sospensioni della W08 non consente di usare al meglio le coperture più morbide. La logica conseguenza è la cessione della testa per consentire la rincorsa ad Hamilton.

Togliere la W08 del finlandese davanti appena giunto il britannico alle spalle, è la diretta conseguenza del fatto che in scia avrebbero distrutto anche le gialle di Hamilton. Non c’era verso,  il team radio era obbligato dalla condizione di gara. La partita si giocava tra Vettel che nel frattempo si fermava per mettere le gomme obbligatorie per regolamento, le gialle, ed Hamilton che prova a recuperare sfruttando al massimo le sue coperture. Curioso come il britannico, non abbia compreso, mostrando una certa sorpresa, il motivo per cui alla sua seconda sosta a 20 giri circa dalla fine della gara, il team non abbia montato le gomme Rosse, ma di nuovo le gialle. Erano semplicemente le uniche che avrebbero garantito un ritmo più forte della Ferrari, il che mostra una diversa percezione tattica di quello che accade alla monoposto tra Vettel ed Hamilton.  A questo punto la vittoria era solo nelle mani di Vettel. Il tedesco doveva portare un passo di gara tale da consentire il recupero di Hamilton conservando sufficientemente competitività ai suoi pneumatici per affrontare un corpo a corpo finale a parità di usura. Come si vede nel passo gara generale che contempla tutto il Gp i due rivali non sono molto lontani, segno che Vettel nel finale aveva un passo simile alla Mercedes tanto da frenare l’emorragia di secondi persi attestandosi a 8 nel finale.

Inoltre il tempo migliore nel best lap di un secondo di Hamilton rispetto a Vettel, era praticamente sistematico e regolare. La velocità massima di Vettel in gara era più bassa, non per una mancanza di potenza o di sfruttamento del motore, ma per un minore stress delle gomme nelle curve prima dei rettilinei importanti, nell’ottica di preservarle nel finale. In definitiva Vettel ha amministrato il vantaggio. Una condizione nuova per la Ferrari.  Il passo gara della Ferrari poteva anche essere all’altezza della Mercedes per il fatto che Raikkonen nel finale era più veloce del compagno, in recupero sulla Mercedes di Bottas a parità di gomma. Una menzione per le Red Bull. Anche i bititari avevano deciso di andare scarichi di assetto arerodinamico in qualifica, cosa che ha pagato avvicinandosi ai primi, ma in gara è stato efficacie solo finchè la Ferrari e la Mercedes hanno giocato con la tattica ad inizio gara. Dopo la safety car una volta libere di lottare le prime due monoposto comprese le seconde guida hanno decisamente lasciato per strada la Red Bull che ha mostrato tutti i suoi limiti di telaio, ed aerodinamica oltre che di affidabilità nelle componenti accessorie come i freni.

Daniele Amore

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Il sistema della sovralimentazione usa una nuova generazione di turbo ad alto rendimento che può arrivare a toccare i 240,000 giri per la girante. Un sistema che consente di ridurre il ritardo del turbo con una maggiore efficienza.  Questo propulsore,  secondo i dati dichiarati da PSA offre per una Peugeot  308 con analoga motorizzazione quattro 1,6 litri VTi / THP, il  21%  di risparmio di carburante giovando anche del minor peso del propulsore.   Così come per il concorrente della Ford, anche i tecnici PSA hanno lavorato molto sull’attrito di componenti come la pompa controllata elettronicamente per fornire la quantità ottimale di lubrificazione con l’attrito di questo componente ridotto del 30%. La cura per le lavorazioni meccaniche di tutte le parti mobili ha permesso di ridurre le perdite per attrito del 20%, soprattutto stringendo le tolleranze di costruzione per il dimensionamento dell’albero motore, utilizzando un tipo di rivestimento superficiale  per gli spinotti, fasce ed anelli di tenuta per ridurre gli attriti.

Infine questo tre cilindri utilizza una cinghia per la trasmissione di tipo lubrificato per la riduzione dell’assorbimento di potenza.   In definitiva questo motore tre cilindri per sua stessa natura con cilindro meno rispetto alle analoghe versione a quattro cilindri,   ha una quantità di attriti inferiore con una perdita di potenza ridotta fino al 25%  non solo per effetto dell’attrito del pistone in meno, ma anche per la maggiore efficienza per un condotto di alimentazione in meno,  con minori perdite di pompaggio e di riempimento. Ottimizzato anche l’impianto di raffreddamento che prevede negli avviamenti a freddo la circolazione del liquido contenuta consentendo al motore di riscaldarsi prima raggiungendo la temperatura di esercizio più rapidamente migliorando l’efficienza per una riduzione del consumo di carburante, condizione che consente il raggiungimento più rapido delle condizioni di funzionamento per il rispetto delle severe norme Euro6. Quando viene raggiunta la temperatura ottimale il sistema ripristina la normale circolazione del refrigerante per tenere a regime il propulsore.

Come molti sanno il tre cilindri oltre a tutti in vantaggi spiegati, ha come contropartita le maggiori vibrazioni. I tecnici PSA hanno ovviato a questa problematica lavorando sul bilanciamento del volano compensando le vibrazioni ottenendo così un funzionamento fluido e silenzioso.  Il bilanciamento delle vibrazioni produce benfici anche dal punto di vista sonoro. Come abbiamo potuto provare quando abbiamo testato sia la versione aspirata da 60cv sulla Citroen C1, (https://www.giornalemotori.com/2016/06/20/citroen-c1-airscope/ ) che la turbo con la  208 1.2 PureTech turbo da 85cv, (https://www.giornalemotori.com/2016/04/10/peugeot-208-pure-tech-gt-line/ ) questo motore a tre cilindri ha una tonalità sonora diversa dalle altre unità analoghe conservando un buon carattere ed una certa personalità. Il motore è contraddistinto da un’ erogazione di coppia disponibile al 95% fin dai 1,50o giri/minuto e costante fino ai 3,500 giri, molto simile a quella di un motore diesel.

Oggi il motore PureTech dispone di diversi livelli di potenza per tutte le esigenze di ogni modelli della produzione Citroen, DS e Peugeot. Si inizia dal piccolo  1.0 litri VTi 68cv,  il 1.2 litri VTi 82cv, , la versione  1.2 litri e-VTi 82 con funzione EGC stop-start,  1.2 litri e-THP 110  stop-start,  1.2 litri e-THP 130cv con cambio a 6 marce ed automatico 6AT con stop-start.

Daniele Amore

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I migliori motori della storia Ferrari come i suoi V12,  con diverse specifiche e livelli di potenza andavano ad equipaggiare le varie versioni delle vetture di Maranello.  Come dimenticare le leggendaria serie 250 in molteplici versioni fino al suo apice con la 250GTO. Anche nel caso dell’F140, la Ferrari ha utilizzato questo propulsore per vari modelli diversificandolo per la lettera successiva ai numeri nella sigla. Nella versione 6.0 litri ci sono state la F140C e CE la prima destinata alla 599 GTB con potenza ridotta a 620cv e coppia per 608Nm, e la seconda destinata alla più estrema 599 GTO dove la potenza viene portata al suo massimo con 670cv ma con un valore di coppia inferiore rispetto alla Enzo di 620Nm ad un numero di giri superiore di 6500 giri/min, cosa che indica come i tecnici di Maranello per la versione estrema,  abbiano sacrificato l’elasticità per avere una maggiore cattiveria di erogazione. Con questa cubatura la sua versione estrema è andata ad equipaggiare la 599XX ed Evo con potenza massima di 740cv non omologata per la strada.

Successivamente la famiglia F140 si evolve e per farlo i tecnici Ferrari sono intervenuti sulla cilindrata portandola a 6262cc, con un alesaggio portato a 94 mm con la corsa invariata a 75.2 mm. Questa evoluzione portava la versione base F140EB a 660cv ad 8000 giri/min per un valore di coppia aumentato a 682Nm a 6000 giri/min. Motore che è andato ad equipaggiare una vettura votata al lusso come la Ferrari FF. Un punto di partenza che ha consentito di poter progredire con la versione F140FC  per la Ferrari F12 e successive F12tdf, e GTC4Lusso con potenze che vanno di 680cv a 740cv  e coppia da 690Nm a 705cv Da notare che con la nuova cubatura si è riusciti ad ottenere la stessa potenza della vecchia cilindrata riservata alla versioni estrema ma con omologazione stradale rispettando le norme.   La versatilità di questa unità propulsiva lo ha reso compatibile con la prima powertrain ibrido di Maranello. La F140DE mostra tutto il suo potenziale raggiungendo per la parte endotermica il valore di 800cv per una coppia di 700Nm a cui veniva aggiunta la potenza del motore elettrico. Anche con la cilindrata portata a 6.3 litri ci sono stare versioni estreme dedicate a modelli speciali come la Fxx, ed Evoluzione, ed infine Fxx-K dalla potenza mostruosa di 860cv a cui va aggiunta la potenza fornita dal sistema Kers direttamente derivato dalle Formula 1 fino al 2014.

Oggi questa motorizzazione è ulteriormente cresciuta nella cilindrata portata a 6496cc, restando invariato l’alesaggio a 94mm ma aumentando la corsa a 78mm con la potenza analoga alla massima evoluzione della versione precedente di 800cv a 8500 giri/min per una coppia di 718Nm a 7800 giri. Conoscendo le enormi possibilità offerte da quello che appare come il migliore motore V12 della storia, possiamo affermare che ad oggi,  questo propulsore sia ancora lungi da aver mostrato tutto del suo potenziale.  In ultimo non bisogna dimenticare che questa motorizzazione è campione del mondo GT con la Maserati MC12 GT1, vettura soggetta a varie restrizioni della flangia si aspirazione nel tentativo di ridurne il potenziale fino al cambio radicale di regolamento che ha visto l’avvento delle moderne GT3.  Di questa famiglia di motori F140, ci saranno altre evoluzioni, con potenze e coppia ulteriormente alzate, magari maggiormente integrate a sistemi di powertrain ibridi, ultimo baluardo difesa della motorizzazione aspirata nel mondo.

Daniele Amore

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La Formula 1 da sempre è stato il banco di prova per la produzione di serie, questo concetto è quanto mai vero soprattutto se si parla di freni. Nei primi anni 50 e 60 i freni a disco sono comparsi per la prima volta nella massima formula prima di approdare alla produzione di serie. L’utilizzo nelle moderne Formula 1 di materiale frenante in carbonio ha limitato il trasferimento tecnologico alla produzione di serie. Questo materiale è efficacie solo alle alte temperature, quindi non adatto all’uso stradale, ha comunque contribuito a sviluppare sistemi altrettanto efficaci come il carboceramico.  Oggi siamo al punto che la produzione di serie fornisce idee alla Formula 1. La tecnologia di motorizzazione ibrida e da molti anni che viene sperimentata per la produzione di serie. Per ovviare all’annoso problema della ricarica come abbiamo già spiegato nel capitolo precedente, i costruttori di auto hanno utilizzato impianti frenanti rigeneranti per utilizzare l’energia dissipata per ricaricare le batterie.

La Formula 1  utilizza il concetto di sistema frenante simile a quello sviluppato dalla produzione di serie per le vetture ibride di brake-by-wire cioè senza collegamento meccanico tra il pedale e l’impianto frenante, per il controllo di quelli posteriori.  Assodato che l’impianto di freno anteriore classico a disco è già chiaro, ci concentriamo per quello che riguarda l’impianto di freno posteriore. Nella parte anteriore della monoposto ci sono due cilindri separati, uno per l’impianto anteriore ed uno per quello posteriore. Una volta che il pilota preme sul pedale si attiva la valvola di riduzione della pressione che lavora in sincrono con il sistema ERS (Energy Recovery System).  La valvola agisce sotto le istruzione che le vengono fornite da una centralina CPU che ne comanda la regolazione in funzione di quanta energia è stata immagazzinata ed in base alla richiesta aziona le pinze dei freni posteriori. Una cosa da dire è che il sistema gestito dalla centralina che smorza più o meno la forza frenante sulle pinze non aiuta il pilota ad impedire il bloccaggio dei freni come accadrebbe con un sistema ABS, quindi non si tratta di aiuto al pilota nella conduzione il quale se usa male la forza frenante o regola male il potenziometro per il bilanciamento della frenata blocca comunque le ruote. Per una chiara volontà regolamentare l’azione frenante viene solo resa omogenea tra i due sistemi dalla centralina ma non impedisce gli errori.  Alla Formula 1 resta il difficile quanto importantissimo compito di dare una mano alla produzione di serie nello sviluppare componenti per la frenata ibrida sempre più efficiente e potente.

Daniele Amore

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Abbiano già accennato al fatto che si possono avere dischi e pasticche più piccole. Poi c’è il recupero di energia che verrebbe dissipata per alimentare le batterie limitando il problema annoso della ricarica vero tallone di Achille delle vetture elettriche moderne. Per suo rendimento il sistema di frenatura elettrica è efficace se la ruota non è mai in arresto completo quindi potendo garantire un rallentamento costante ma non un bloccaggio istantaneo.  Ovviamente anche questo sistema non è perfetto ed ha dei limiti. A bassa velocità, per esempio non ha sufficiente forza di ricarica per le batterie, con una bassa efficienza lasciando la gran parte della frenata la sistema tradizionale accoppiato. Usare un motore elettrico anche per la frenatura provoca il surriscaldamento dello stesso che non ha tempo di raffreddarsi in condizioni di frenate continue come l’uso cittadino. Poi c’è il problema che molti dei sistemi ibridi di oggi non comportano motori su tutti gli assi con una forza frenante non omogenea.

In Formula 1 viene usato un sistema che analogamente a quello elettrico rigenerativo che lo accumula o in un volano meccanico, in batterie o condensatori o supercondensatori, ma anche in accumulatori idrostatici azionati da pompa-motore,  per poi restituirla al sistema che aziona un motore elettrico che dona potenza al motore endotermico. In più il sistema si accoppia ad in impianto misto composto da un classico freno a disco e pasticche per la parte anteriore della monoposto e un sistema elettromeccanico per la parte posteriore gestito da una centralina che uniforma i due impianti in modo che il pilota non avverta la differenza e possa sfruttare appieno il sistema ibrido della monoposto ricaricando energia che poi utilizza in accelerazione,  il tutto mediante l’uso del pedale del freno che non è più un comando meccanico collegato alla pompa ma un interruttore By-Wire o potenziometro. In più come abbiamo già trattato in passato ci sono molteplici costruttori che stanno sviluppando interi comparti ruota con all’interno motore elettrico, e sospensione che fungono anche da freni limitando lo spazio e di ottenere una forza frenante costante ed omogenea recuperando energia per le batterie.  Isolando i motori elettrici dall’impianto frenante ci sono studi che hanno lo scopo di renderli sempre più efficienti e sempre più in grado di limitare l’uso del sistema tradizionale. In particolare si crea un campo elettrico magnetico che gira in senso contrario a quello del mozzo, questo crea un attrito elettrostatico che fa rallentare il movimento della ruota.

Daniele Amore 

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Il sistema funziona utilizzando una ruota fonica, composta da una serie di denti, che viene calettata sul portamozzo. Un sensore posto in prossimità legge il passaggio dei denti, e quando si fermano per effetto del bloccaggio indica ad una centralina allentare la pressione dell’olio per ripristinare la rotazione della ruota. In questo modo la ruota si trova sempre in prossimità del bloccaggio senza bloccarsi e perdere direzione. Al conducente non resta altro che premere a  fondo il pedale con la massima forza sarà la centralina a gestire impulsi di apertura e chiusura delle valvole per la pressione dell’olio anche 20 volte al secondo. Il conducente avvertirà una pulsazione sotto il pedale del freno quando entra in azione l’ABS. Un elemento che per chi non ha esperienza alla guida può portare al sollevamento della pressione sul pedale da parte del conducente con conseguente allungamento dello spazio di frenata. Invece il driver una volta che sente la pulsazione resosi rendersi conto che le ruote tendono a bloccarsi, deve spingere al massimo la frenata anche con la pulsazione per sfruttare al massimo l’efficienza del sistema.

 Ci sono driver particolarmente esperti che riescono a tenere la vettura al limite del bloccaggio sfruttando il sorgere della pulsazione, allentando quanto basta la pressione per poi usare le merce per rallentare la vettura prima di una curva. Purtroppo questa tecnica è difficile da imparare, ma soprattutto è frutto di anni di esperienza di guida al limite, cosa alla portata solo di collaudatori veramente esperti e piloti professionisti.  Il problema della percezione della pulsazione e del fatto che un conducente inesperto possa sollevare il piede viene impedito da un sistema evoluto che una volta percepito il bloccaggio della ruota, tiene la pressione massima frenante, questo sistema si è il BAS ovvero Brake Assistant System o HBA, Hydraulic Brake Assist. La Bosch e Continental sono andate nettamente oltre creando l’Automatic emergency breaking che mediante un sistema di telecamere video e infrarossi rileva quando il veicolo si sta avvicinando troppo a quello che precede, prima avvisa il guidatore,  poi fornisce maggiore forza alla frenata indipendentemente di quanta forza si metta nell’azionare il pedale del freno,  condizione tipica di una frenata di emergenza evitando la collisione a prescindere dall’azione del driver. Ci sono allo studio sistemai che riconoscono ciclisti e pedoni.

Il sistema ABS oggi viene abbinato ad impianto frenanti che hanno 4 freni a disco dove offre le migliori prestazioni, ma anche con impianti misti dove la differenza di forza frenante dei due tipi di impianti viene gestita la meglio grazie ripartitore elettronico di frenata,  EBD che si basa su un dispositivo di ripartizione già presente in tutte auto consentendo di  modulare e correggere la frenata sui due assi, sfruttando il classico regolatore di carico sugli assi. Ovviamente l’EBD funziona al meglio anche per impianti completamente a disco.  Il sistema ABS, vista la sua semplicità ed efficacia, viene anche usato non solo per impedire che ruote si blocchino in frenata ma anche che pattinano troppo in accelerazione. Lo stesso sensore che interviene quando la ruota fonica di blocca, legge la sua velocità e se questa ha una differenza elevata tra i due lati, tende a frenare la ruota con maggiore velocità bloccando di fatto lo slittamento. In questo caso l’ABS si abbina ad una sua variante detta ASR o TCS.

Dove l’ABS mostra invece i suoi limiti è su terreni a tipo fango, neve o terra battuta. Infatti su questi terreni si ha una frenata più efficace quando la ruota si blocca e accumulando materiale davanti aumentando l’attrito meccanico. Su tali superfici l’ABS pur non diminuendo lo spazio di frenata consente comunque di conservare la capacità direzionale della vettura.  L’ABS, in caso di lastre di ghiaccio solo su due ruote, allungherà lo spazio di frenata ma se non ci fosse si rischierebbe di perdere la direzionalità del veicolo, provocando anche un testacoda. Per controllare i fenomeni di instabilità dovuta alle frenate in curva quando il carico non è costante sulle quattro ruote è stato messo appunto il CBC ovvero Cornering Brake Control.

Se in una curva il conducente aziona i freni, il sistema adegua la pressione frenante, in funzione dell’ angolo di sterzata. Si tratta di uno dei primi sistemi che avevano il compito di controllare fenomeni di sottosterzo o sovrasterzo causato dal bloccaggio delle ruote durante una frenata in curva fornendo una forza frenante differenziata per ogni singola ruota soprattutto in condizioni di emergenza.  La differenza con il sistema più evoluto ESP ovvero controllo elettronico della stabilità sta nel fatto che quest’ultimo non è un compendio dell’ABS ma un sistema che funziona in parallelo che sfrutta in parte i sensori compatibili con l’impianto di ABS. L’ESP in sostanza come vedremo in una futura trattazione specifica non funziona solo in frenata ma si attiva ogni qualvolta ci sia una condizione di perdita di aderenza anche in velocità o accelerazione in curva.  Il sistema ABS, vista la sua semplicità ed efficacia, viene anche usato non solo per impedire che ruote si blocchino in frenata ma anche che pattinano troppo in accelerazione. Lo stesso sensore che interviene quando la ruota fonica di blocca, legge la sua velocità e se questa ha una differenza elevata tra i due lati, tende a frenare la ruota con maggiore velocità bloccando di fatto lo slittamento. In questo caso l’ABS si abbina ad una sua variante detta ASR o TCS. Oggi il controllo della trazione viene sfruttato anche per controllare gli eccessi di coppia che possono portare a sovrasterzi di potenza, con i vari sistemi di Torque Vectoring, che spesso vanno a sostituire i più costosi differenziali autobloccanti. Per i conducenti esperti, ad oggi molte case costruttrici rimangono comunque in listino accessori il differenziale classico.

Daniele Amore

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Dopo aver descritto nel dettaglio i dischi, terminiamo l’argomento con gli altri due componenti. Le pinze freni sono formate in genere da due elementi tenuti assieme da due o più viti per una maggiore facilità di intervento e costi più bassi,  oppure da un pezzo unico cosa che consente di avere maggiore rigidezza per un effetto frenante più omogeneo. Per motivi economici la pinza più diffusa è quella che ha un singolo pistoncino che può essere in  allumino o acciaio  che si muove all’interno di un cilindretto. Per maggiori prestazioni i pistoncini possono fino a raggiungere anche il numero di 8 e non è detto che non possano aumentare in futuro.  Le pinze possono avere un numero di pistoncini variabile a secondo del tipo di utilizzo e della potenza frenante che si intende avere. Ci sono pinze freno a 4, 6 e fino ad 8 pistoncini. Di recente si sono anche viste pinze dei freni che avevano una forma curva per coprire una maggiore superficie del disco con un numero sempre maggiore di pistoncini.

I pattino o pasticche  sono simili alle ganasce nell’idea di base,  hanno una base metallica sulla quale è applicato uno strato di materiale d’attrito di varia composizione. A seconda dell’utilizzo a cui sono destinate il materiale di attrito può essere maggiormente aggressivo per una maggiore forza frenante o più conservativo per avere una maggiore durata. In ogni caso il materiale dei pattini deve essere attentamente scelto in funzione della sua compatibilità con quello del disco che deve andare a mordere.  La forza di un impianto frenate non è data dalla sua potenza, ma quanto dalla sua efficienza. Un buon pilota o collaudatore sa che preservare i freni può fare la differenza netta in termini velocità e sicurezza, quindi bisogna limitare al massimo problemi per dischi, pinze e pattini dovuti ad un cattivo uso.

I dischi possono essere soggetti a vari tipi di difetti. Si possono deformare, per un riscaldamento eccessivo, soprattutto nella fase di raffreddamento che portano ad un rammollimento del metallo che può generare deformazioni permanenti, dette anche ovalizzazioni. Avere dischi ventilati riduce la possibilità che avvenga il fenomeno, ma non lo azzera. Per surriscaldamenti molto elevati possono comparire anche crepe che portano il disco a vibrare per effetto del passaggio della crepa al contatto con il pattino. Uno dei modi per capire che si sta surriscaldando il disco, è quello di tenere d’occhio il colore che assume la ghisa o l’acciaio dopo l’utilizzo. Se si nota una colorazione bluastra o addirittura nera in alcune zone, dovrebbe far suonare un  campanello di allarme nel driver che dovrebbe portate ad un uso diverso del pedale del freno.

Uno dei difetti che maggiormente si vede sulle vetture per uso stradale è quello delle rigature che si verificano soprattutto quando si tengono i pattini più tempo del dovuto quando sono al limite di usura portando a contatto la base di acciaio che riga il disco. In questi casi se si cambia solo il pattino, quello nuovo avrà meno superficie di contatto per effetto di una superficie rigata o ondulata che toglie centimetri quadrati di utilizzo al pattino, quindi vanno cambiati anche i dischi.  Unica soluzione per rigature poco profonde è quello di tornire il disco, ma per costo dell’operazione per vetture di medio livello conviene provvedere con la sostituzione.  Infine per un utilizzo veramente troppo violento si può arrivare alla rottura dei dischi per effetto della dilatazione delle crepe per il calore eccessivo, queste posso allargarsi rapidamente fino alla rottura anche traumatica. Spesso si vede piloti di F1 andare lunghi in frenate violente in mezzo ad una nuvola nera proveniente dalle ruote anteriori per effetto della rottura dei freni.

Di solito la pinza è uno degli elementi che gli utenti danno sempre per scontato che funzioni sempre bene e non abbia problemi a differenza dei dischi. Invece il calore prodotto dall’impianto produce effetti negativi anche per questo componente.  Per effetto della forza frenante e del calore,  le pinze si possono deformare perdendo l’azione  omogenea della spinta dei pistoncini. Questi andrebbero revisionati periodicamente pulendo le sedi e sostituendo le guarnizioni di tenuta dell’olio pena la pressione sul disco non omogenea dei singoli pistoncini con casi in cui una delle due ruote frena più dell’altra innescando problemi di instabilità in frenata. In più scegliere una pinza più grande con più pistoncini appare la scelta più logica per una forza frenante maggiore, ma questo anche se si usano materiali sofisticati portano ad aumentare il peso della massa non sospesa. Si vedono spesso costruttori che spostano le pinze freno avanti o dietro per tenere centrati talvolta le masse verso il baricentro o lasciare maggiore carico all’anteriore. In F1 si mettono verso il basso per abbassare il baricentro della vettura fruttando anche il peso della pinza.

I pattini o pasticche sono l’elemento che produce effettivo effetto frenante. Il loro attrito sviluppa calore che deve essere dissipato. Un pattino eccessivamente aggressivo per una maggiore forza frenante produce tanto di quel calore può innescare il fenomeno della  cristallizzazione delle pasticche dei freni che a sua volta causerà l’ovalizzazione del disco.  Uno dei difetti più fastidiosi è quando le pasticche fischiano, un problema dovuto allo sfregamento tra le pasticche dei freni e il disco che provoca quel fastidioso rumore, anche questo provocato dall’eccesso di calore che si produce, oppure da rigature presenti sul disco a contatto con la pasticca.

 Spesso si usano smussare leggermente gli angoli delle pasticche freno dove si forma un leggero scalino che tende a fischiare quando va a contatto con il disco, oppure uno spray o paste che tendono a ridurre la durezza superficiale e la formazione di vapori tali da provocare il fastidioso fischio. Quando il fischio avviene a pasticche nuove, è perchè queste sono composte da una materiale frenante molto duro che causa un eccessivo attrito con disco.  Il materiale frenante che ricopre le pastiglie dei freni in questo caso è troppo rigido spesso per un errata conservazione di stoccaggio in magazzini per lunghi periodi.  Di solito le case che producono dischi freno più importanti hanno anche a catalogo svariate tipologie di pasticche per fruttare al meglio i due componenti con un livello di usura differenziato a seconda dell’aggressività della pasticca. Creare elementi ibridi composti da un disco di una marca e da una pasticca di un’altra con consistenza diversa comporta da parte dell’installatore o appassionato un livello di competenza che gli consente di tenere conto del materiale del disco e delle sue caratteristiche, e della pasticca per giudicarne la compatibilità e lo sfruttamento nel tempo senza spendere tanti soldi a vuoto.

Di recente sta passando l’idea spesso alimentata da alcuni istruttori di guida, che gli impianti frenanti moderni sono talmente potenti ed efficaci da non necessitare dell’uso del cambio per scalare marcia ed usare il freno motore per ridurre la velocità dell’auto dando una grossa mano all’impianto frenante. Questo potrebbe anche essere vero nei casi di estrema emergenza. Un impianto frenante moderno ha la capacità di frenare al massimo della sua forza in circa 40-50 metri da 100 km/h.  Quindi se serve il massimo della forza frenante in emergenza, più essere utile sfruttare al massimo i freni per fermarsi nello spazio sicuro. Ma negli altri casi la maggioranza per un uso stradale, è sempre consigliabile scalare marce durante la frenata. Per limitare il surriscaldamento dei freni, è meglio avere frenate più intense per periodi più brevi.

Se il conducente usa anche il cambio questo tipo di frenate non limita nemmeno il confort per gli occupanti. Del resto nelle competizioni non c’è vettura di ogni categoria e pilota che produce una frenata prima di una curva o una variante senza usare le marce per rallentare il veicolo, anche in F1 dove le frenate sono da 6G come a Monza. Infine se ci ci si trova su una discesa,  a prescindere dalla pendenza,  è inutile tenere il pedale del freno premuto per tutta la durata della discesa per tenere sotto controllo la velocità del veicolo. Meglio decidere di scendere con la marcia adeguata e pur consumando più carburante tenere la velocità costante con l’uso del motore, preservando l’impianto frenante per casi di emergenza. C’è una legge non scritta che funziona da sempre. Una discesa si affronta con la sessa marcia con la cui si è affrontata quando si è fatta la salita. Da sempre come dimostra il grafico a lato, frenare bene, e frenare sempre per tutto il percorso è una delle cose più importanti per un driver. Per accelerare una F1 servono 1000cv, per frenarla in modo efficacie servono almeno 3000cv. Nelle prossime trattazioni i sistemi di ausilio alla alla frenata.

Daniele Amore

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Abbiamo parlato nelle due trattazione precedenti dell’impianto frenante e della sua composizione, e del freno a tamburo. E’ arrivato il di parlare dell’altra tipologia quella dei freni a disco. Questo tipo di freni sono composti da un disco metallico che gira solidale alla ruota e da una pinza fissa che lo abbraccia. Il fissaggio del disco alla ruota può avvenire sul portamozzo, oppure ci sono soluzioni, usate nel passato recente dall’Alfa Romeo, in cui il disco veniva fissato internamente direttamente sul semiassi all’altezza del differenziale. La pinza freno è composta da due parti dette semipinze all’interno delle quali sono ricavati i cilindri idraulici che spingono i pattini o le pasticche come le si vogliono chiamare a mordere il disco per effetto della pressione sul pedale del freno da parte del conducente assicurando una medesima forza frenante su entrambi i lati del disco. Come abbiamo spiegato nella prima parte e ribadito nella seconda l’attrito che producono i pattini sul disco trasforma l’energia cinetica che accumula il veicolo in forza frenante.

I pattini hanno una superficie definita,  quando vanno a serrare il disco ne occupano solo una parte lasciando la restante a ruotare e quindi essendo investito dall’aria consente di avere un controllo della temperatura e dell’affaticamento nettamente migliore che con i freni a tamburo. Quando si lascia il pedale del freno i pattini tornano indietro per effetto della mancanza di pressione sui pistoncini, questo non avviene in modo istantaneo rimanendo  per qualche secondo ancora a contatto soprattutto nelle condizioni di uso estremo. Uno dei vantaggi di questa condizione è che l’impianto rimane comunque più pronto con lo spazio tra il pattino e il disco ridotto al minimo in un uso intenso e continuativo. Spesso i piloti e collaudatori più esperti sanno che dopo una sessione di pista o stradale intensa,  prima di arrestare il veicolo,  devono fare un pezzo di strada o un giro di pista senza usare i freni per evitare che i freni rimangano con i pattini attaccati ai dischi per effetto del surriscaldamento delle due parti.

Ormai anche su veicoli della fascia bassa del mercato, si istallano dischi freno con un sistema di raffreddamento composto da una serie di feritoie che permette l’ingresso dell’aria e per effetto delle elette interne al disco anche di dissipare il calore. In dischi più performanti sulla superficie esterna hanno la foratura. Il bordo dei  fori serve per raschiare la pastiglia aumentandone la forza frenante, cosa che però comporta una usura precoce, ed inoltre allontanano più velocemente il velo d’acqua che si forma sulla superficie frenante durante la marcia sul bagnato. Questa soluzione è diffusa soprattutto nel campo moto. Nel campo auto invece si usa la baffatura. In pratica si ricavano sul disco dei canali che aiutano a rimuovere il materiale consumato ed i vapori dal pattino freno, in modo da evitare la vetrificazione, un indurimento del materiale del pattino che ne riduce l’attrito migliorando la forza frenante ma coma la foratura riduce in modo netto la durata del pattino.

Come tutte le innovazioni più importanti per le autovetture per uso stradale, si è partiti dalla sperimentazione in Formula 1 ed i freni a disco non hanno fatto eccezione. Per uso stradale oggi si usano dischi freno di vario tipo di materiale come la ghisa, con una composizione con un tenore di carbonio variabile a seconda della destinazione di uso e della tipologia di veicolo a cui è destinato il disco.  Nel campo moto si usa di rado al giorno d’oggi per il fatto che il ridotto spessore dei dischi potrebbe portare a crepe e rotture sotto stress. Al posto della ghisa si può usare l’acciaio  dove la lega di carbonio viene legata con altri materiali per cambiarne le caratteristiche di base a seconda dell’utilizzo e del veicolo a cui è destinato. I dischi in acciaio con basse percentuali di altri materiali nella lega hanno necessità di un trattamento protettivo di zincatura per evitare di fare ruggine quando non usati. Ci sono invece dischi in acciaio con un alta percentuale di cromo molto usati per le moto per la capacità di non arrugginire quando non vengono usati.

Le vetture moderne più prestazionali, le supercar per intenderci usano materiali per i dischi freno in Carbo-Ceramica. Ogni grande costruttore usa i suoi acronimi per identificarli e di solito vengono offerti in opzione recentemente anche per modelli di vetture più accessibili.  Il disco in carbo-ceramica hanno una lega di Carburo di Silicio, con una struttura simile ai dischi in carbonio con le superfici caricate con silice. Questo consente ti avere un disco leggero come quello in carbonio pur conservando una superficie durissima che un migliore lavoro frenante da parte dei pattini anch’essi  in materiale carbo-composito. Questo materiale migliora di netto il coefficiente di attrito riducendo drasticamente l’affaticamento.

Infine soprattutto nelle competizioni ad ogni livello ormai, ci sono i dischi in Carbonio.  Il motivo per cui non vengono utilizzati per uso stradale, sta nel fatto che per avere una efficienza nella forza frenante il disco deve avere temperature di esercizio molto alte, condizioni che si possono garantire con un uso intenso in gara, ma non per un uso stradale. L’uso del carbonio infatti garantisce un coefficiente di attrito maggiore all’aumentare della temperatura. La frenata avviene per la fusione delle pastiglie sul disco i cui pezzi di giunzione vengono letteralmente strappati durante la frenata.  Basta guardare una gara di Formula 1 per vedere nuvole nere intense in condizioni di frenata al limite, o la polvere di carbonio che si solleva quando le pistole pneumatiche vanno ad intervenire sulla gomma in fase di cambio pneumatici.  I freni con dischi in carbonio possono garantire forze frenanti con potenze maggiori di 3000cv, per lo sviluppo fino a 6G nella frenata che una Formula 1 effettua alla prima variante di Monza quando passa da 360m/h a quasi zero per effettuare la variante, il tutto per più di 50 giri. Nella prossima trattazione parleremo di pinze, pattini e di tutti i difetti che presenta un impianto frenante a disco e come provare a prevenirli.

Daniele Amore

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I sistemi di azionamento idraulico possono essere di diverso tipo. Il più semplice è quello tipo Simplex  in cui l’apertura delle ganasce è attuata dal puntale a cuneo opposto al punto ci calettamento delle ganasce. Poi c’è il tipo Duo—Duplex dove  le ganasce non hanno punti calettamento sul piatto portafreni, ma sono flottanti e vengono comandate da due puntali a cuneo diametralmente opposti. Il puntale a cuneo determina l’apertura delle ganasce quando, in avanzamento si inserisce fra i due pistoncini collegati ciascuno a una ganascia. Poi c’è il comando tipo a camma.  In questo caso l’apertura delle ganasce è attuata attraverso la rotazione di una camma detta anche perno ad oliva diametralmente opposta al punto di calettamento. Come si vede dalla foto l’azione frenante e diversa a seconda del sistema che utilizza per spingere le ganasce contro il tamburo. Nel sistema Simplex la spinta avviene sulla ganascia che si trova nel senso di marcia con quella opposta che spinge di meno. Nel sistema Uni-Servo o Duo-Servo si prova a bilanciare la forza frenante delle due ganasce con l’azione della gamma opposta al pistoncino. Come si vede dalla figura però il sistema più affidabile che consente di ottenere una forza frenante omogenea è il Duo-Duplex, con due pistoncini a doppio effetto che azionano entrambi i lati della ganascia.

Oggi sulle auto moderne non si usano più impianti di freni a tamburo sulle quattro ruote, di solito nelle vetture di fascia bassa del mercato si usano tamburi solo per l’assale posteriore. Visto la diffusione del freno a disco che spiegheremo nella prossima trattazione si pensa che la scelta sia dovuta alla maggiore forza frenante, ma non è così. I freni a tamburo possono raggiungere a parità di superfice frenante, livelli di decelerazione molto più alta rispetto a quella raggiungibile da un classico impianto a disco. In certi casi la forza frenante pura,  sempre a parità di superfici frenanti può anche essere tre o quattro volte quella di un freno a disco. In più altro punto a favore dei freni a tamburo è che quando le ganasce vengono a smettere la loro forza frenante nei primi istanti del disinnesco non hanno più nessun contatto con il tamburo mentre invece le pastiglie dei freni a disco rimangono leggermente premute sul disco, per effetto del fatto che le pinze dei freni lavorano con un azione di pressione sui pistoncini senza molle di richiamo ma solo per effetto della cessata pressione, quindi  minimo  rimane sulle pastiglie che rimangono premute sul disco per qualche secondo dopo che si è smessa l’azione frenante.

Il motivo per cui nelle competizioni prima e nella produzione di serie dopo non si usano impianti a tamburo è dovuto al fenomeno del fading. I freni a tamburo per effetto della loro enorme forza frenante producono un calore eccessivo che non viene dissipato facilmente. Nonostante l’utilizzo di alette esterne il raffreddamento del tamburo e delle sue componenti non è mai ottimale, con la conseguenza che si avrebbe la maggiore forza frenante per minor tempo soprattutto su tratti di strada dove l’utilizzo è intenso e non da tempo all’impianto di riposare. Negli anni in cui questo sistema era in voga ed era in uso nella maggior parte delle vetture, i conducenti venivano abituati fin dalle prime armi alla guida ad usare anche le marce usando il freno motore per aiutare a non surriscaldare i tamburi. In sostanza il pregio della facilità di smaltimento del calore di un freno a disco supera di gran lunga i vantaggi in termini di forza frenante pura offerta dai freni a tamburo. Ad oggi ci sono sistemi a tamburo evoluti che usano anche le leghe leggere ma sono poco usati per costi eccessivi. In ogni caso il freno a tamburo è lungi dall’essere messo in soffitta, infatti nella stragrande maggioranza delle vetture piccole e compatte sono ancora largamente usati per l’asse posteriore, quello che deve sovrintendere ad una minore forza frenante per effetto del peso maggiore che grava sull’avantreno, consentendo anche di smaltire più facilmente il calore per evitare il fading.

Daniele Amore

L'articolo I freni parte II | Impianto a tamburo, composizione e funzionamento proviene da Giornalemotori.

Tutti gli appassionati di motori, la prima cosa che fanno quando vanno a vedere le caratteristiche di un’auto o una moto, sono le prestazioni, l’accelerazione, la velocità. In pochi pensano a quanto impiega un veicolo per fermarsi una volta raggiunta una data velocità. L’impianto frenante resta una delle componenti fondamentali per ogni veicolo, per la sicurezza di tutti gli occupanti. Sia in campo auto che moto, per frenare un veicolo viene trasformata l’energia che questo ha accumulato prendendo velocità, in attrito e colore mediante l’azione dei freni rallentando di fatto il mezzo. Spesso nelle nostre anteprime dei gran premi mostriamo la potenza frenante con i dati forniti da Brembo, che in talune condizioni per frenare una vettura da F1 impiegano anche 3000cv, mentre per accelerare a 300Km/h da fermo necessitano meno di 1000cv. Questa differenza indica l’importanza che hanno i freni, più di quanto possa essere percepibile dall’appassionato o dall’automobilista che usa la sua vettura quotidianamente.

 L’impianto frenante può essere classificato in meccanico, usato agli albori dell’automobile, idraulico ancora oggi in uso, aerodinamico che fa uso si appendici alari, usato dalle più recenti supercar ed ipercar, ed ancora elettrico  sempre più in voga per effetto della diffusione delle vetture ibride ed elettriche, infine pneumatici in uso su veicoli di una certa stazza come autobus e autocarri. Partendo dalla descrizione di  un circuito idraulico in questo sistema viene messo in pressione un liquido incomprimibile attraverso una pompa mediante l’azione del pilota sul comando a pedale. Oggi ci sono sistemi Wire Less in uso anche in F1 che usano il pedale come un interruttore o potenziometro non collegato meccanicamente al sistema.  L’impianto frenante classico è composto da un serbatoio per l’olio, una pompa di comando, tubazioni composte da elementi rigidi collegati attraverso elementi flessibili e raccordi a  tamburi con ganasce, oppure dischi con pinze e pattini per l’azione frenante vera e propria. Inoltre ci sono sistemi di controllo come correttori e regolatori di frenata, e di controllo dell’antibloccaggio delle ruote come l’ABS

Secondo le norme di legge vigenti da molti anni ormai gli impianti frenanti hanno due circuiti separati che comandano le ruote di un automobile. In questo modo,  che se dovesse esserci un’avaria,  almeno due ruote incrociate sono ancora in condizioni di poter frenare il veicolo. Ricordiamo che questo sistema non è la salvezza assoluta in caso di guasto. Un conducente difficilmente si accorge del problema in anticipo, e quando andrà ad azionale il pedale del freno, avrà solo la metà della forza frenante con un bilanciamento approssimativo. Quindi sapere di avere un impianto sdoppiato non toglie al conducente l’incombenza di avere cura meticolosa per l’efficienza del proprio impianto frenante. Ci sono anche altri sistemi di sicurezza oggi obbligatori come l’ABS, ovvero il sistema che impedisce il bloccaggio dei freni che tratteremo sia per funzionamento che per utilizzo in seguito.  La pompa frenante mette in pressione il liquido stipato in un serbatoio di solito ben visibile e trasparente nel vano motore. Il liquido presente nel serbatoio fa parte di un circuito sigillato, di conseguenza se cala il suo livello, può dipendere solo dall’usura degli elementi frenanti che modificando la loro posizione in funzione dello stato facendo scendere il livello del liquido. Se questo scende sotto un livello minimo i casi sono due, o si è giunti al limite di usura degli elementi frenanti o c’è un problema di perdita da qualche parte nell’impianto.  In sostanza il liquido freni non deve essere mai rabboccato, il livello torna al massimo appena si cambiano le guarnizioni frenanti,  diversamente c’è una perdita e va individuata immediatamente.

La pompa quindi mette in pressione il liquido che per effetto del fatto che è incomprimibile trasferisce il carico sugli elementi frenanti che faranno azione o sulle parti interne del tamburo, o esterne mordendo il disco freno. Ovviamente nei comandi meccanici,  oggi ancora largamente diffusi,  la pressione sul pedale determina anche quella sugli elementi frenanti. Per aumentare la forza frenante con un  minore sforzo sul pedale da parte del conducente si usa un servofreno. Quello usato dalla maggioranza dei veicoli moderni è di tipo a depressione. Nel caso si tratti di un motore benzina o ciclo otto, il sistema utilizza la depressione fornita dal collettore di aspirazione, mentre per i motori diesel la depressione viene prodotta da una pompa di vuoto specifica. In sostanza quando il conducente aziona il pedale, il servofreno utilizzando la depressione di uno dei due sistemi sopracitati, amplifica la potenza, che può arrivare anche la doppio della forza impressa sul pedale.   Il servofreno classico è formato da due camere,  una anteriore ed una posteriore divise da una membrana elastica.

Un tubo collega il servofreno al collettore o la pompa di vuoto, controllato da una valvola di non ritorno. Il servofreno viene collegato direttamente al pedale e su di esso viene anche montata la pompa. I più attenti monteranno allo spegnimento del motore, un netto indurimento del pedale del freno che torna ad essere direttamente collegato alla pompa senza ausilio intermedio. Ci sono sistemi che consentono di tenere un serbatoio di vuoto in modo da consentire almeno qualche frenata prima del netto indurimento del pedale del freno, che per inciso non perde ancora la sua efficacia, ma va solo azionato con maggiore veemenza per fermare il veicolo a motore spento. I più fortunati ricorderanno la forza che necessitava sulle vecchie utilitarie degli anni 50 e 60 per frenare l’auto quando non veniva usato il servofreno. Molti ricorderanno come una delle Icone delle supercar la Ferrari F40 per scelta non usava il servofreno, per la sua filosofia che la voleva vettura dura e pura sotto il controllo del pilota. Una scelta opinabile visto che il servofreno, ben tarato nella sua azione, consente di modulare più precisamente la frenata attraverso una dosaggio della forza frenante più preciso e costante.

L’impianto frenante idraulico, si basa sulla premessa che deve sfruttare l’azione di pressione su un liquido incomprimibile. Questo è formato da una olio particolare che utilizza degli additivi antischiuma con determinate caratteristiche ben definite. Per evitare fenomeni di affaticamento soprattutto per un uso intenso dell’impianto si deve evitare che si formino bolle di vapore per effetto dell’aumento della temperatura del liquido,  quindi deve avere un elevato punto di ebollizione almeno a 260°C, inoltre deve avere una viscosità tale da funzionare bene anche alle basse temperature, e non deve avere elementi chimici al suo interno che possono danneggiare tubazioni e guarnizioni dell’impianto, infine deve aver anche capacità lubrificanti per facilitare il movimento delle guarnizioni e dei cilindretti per gli elementi frenanti veri e propri. A prescindere dal livello,  anche se questo rimane costante nel tempo,  per preservare le sue caratteristiche principali è sempre consigliabile una sostituzione completa del liquido almeno ogni due anni. Il liquido dei freni passa attraverso delle tubazioni. Queste sono molto complesse, formate da elementi rigidi, collegate agli elementi finali flessibili. Questi ultimi sono fondamentali soprattutto per la questione dell’affaticamento. La pressione del liquido dei freni tende ad allargare la sezione flessibile del tubo, questo porta ad una riduzione della forza frenante. La cosa diventa ancora più evidente quando l’impianto è sotto sforzo nelle condizioni di affaticamento. Questo fenomeno porta ad una riduzione della consistenza del pedale del freno, di dice che diventa spugnoso perdendo mordente, per evitare questa condizione si usano tubazioni particolari che resistono alla deformazioni per alte pressioni con il pedale del freno che rimane stabile e consistente senza perdere mordente sugli elementi finali come tamburi e dischi freno. Un controllo costante ed una sostituzione periodica delle tubazioni flessibili sono fondamentali per avere un impianto frenante nella massima efficienza, di solito le tubazioni sono gli elementi più sottovalutati erroneamente dell’impianto frenante.

Nelle prossime sezioni parleremo in modo specifico di sistemi frenanti come freni a tamburo, freni a disco e le loro evoluzioni fino alle applicazioni estreme per le competizioni ad altissimo livello.

Daniele Amore

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Nella modalità automatica  i cambi di marcia cono estremamente dolci, con una centralina elettronica che gestisce la selezione del rapporto ideale.  Il sistema a doppia frizione consente di averne una dedicata alle marce dispari  quindi 1 ^° , 3 ^° e 5 ^°, mentre una seconda frizione controlla le marce pari  come la 2 , 4  ,6 ^°   e la retromarcia.  Gli ingranaggi del cambio sono calettati su quattro alberi,  due primari concentrici collegati ognuno ad una frizione  e due alberi secondari. La selezione delle marce avviene tramite sincronizzatori, esattamente come avviene per un normale cambio manuale, anch’essi azionati da attuatori elettromeccanici controllati dalla centralina elettronica. In questo modo si ha una marcia inserita mentre viene messa già in preselezione la successiva.

La logica di funzionamento prevede che ogni cambio marcia avvenga in prossimità del regime massimo di coppia erogata dal motore con un passaggio delle marce fluido e senza soluzione di continuità tra un rapporto e l’altro.  Durante i cambi marcia una delle frizione viene chiusa trasmettendo coppia motrice alla marcia selezionata,  mentre l’altra rimane aperta collegata alla marcia successiva. Al momento opportuno,  la seconda frizione interviene inserendo la marcia, mentre la prima prepara  a sua volta la marcia successiva e così via.   L’ inserimento delle 6 marce avviene con un tempo ridotto di 290 millisecondi, tempo che  consente al cambio automatico EDC di  fornire anche una certa reattività ai comandi adattandosi alle varie esigenze del pilota. Una velocità di cambiata paragonabile a quella che si avrebbe se il cambio avvenisse in modo manuale con la frizione a pedale. La versatilità e le prestazioni della trasmissione EDC, rende il cambio adattabile come soluzione unica anche per modelli sportivi come la versione RS della Clio con 200cv. Nel caso il driver abbia necessità il cambio può essere usato in modalità manuale con le levette dietro il volante.  Una modalità che rimane tipica dei cambi automatici a convertitore di coppia è lo spostamento al minimo quando il conducente rilascia il pedale del freno, consentendo di gestire al meglio le manovre a bassa velocità, con un aiuto per le partenze in salita.

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Il motore QamFree funziona con  al posto delle camme degli attuatori pneumatici-idraulici controllati elettronicamente per il comando alzata della valvola, un risparmio in termini di rendimento meccanico considerevole e che consente di tenere sempre l’alzata delle valvole ottimale in funzione delle esigenze di utilizzo e di combustione del carburante. In sostanza si ottiene una maggiore precisione nella definizione del movimento delle valvole in base alle esigenze con miglioramento per i consumi e un considerevole aumento delle prestazioni.  Il motore QamFree previsto per la Qoros è un 1,6 litri, quattro cilindri raggiunge la ragguardevole potenza di 230 cavalli e 320 Nm di coppia.

La tecnologia FreeValve riesce ad ottenere il 47 % in più di potenza e il 45 % di coppia in più rispetto ad un 1.6 litri con il classico albero a camme, con un miglioramento dell’affidabilità nell’uso comune del 15%. Il motore QamFree risulta anche più economico dal punto di vista della produzione, ovviamente più leggero e compatto di un motore analogo. Questo motore grazie all’alzata delle valvole ottenuta con un comando indipendente, può fare a meno anche di elementi come il classico corpo farfallato, sfruttando al meglio l’ iniezione diretta. Questa soluzione tecnica sarà appannaggio anche delle future motorizzazioni che equipaggeranno le prossime ipercar Koenigsegg, ma la FreeValve è disponibile a concedere la licenza o la tecnologia anche ad altri brand per recuperare i costi di investimento. Abbiamo già parlato delle somiglianze del sistema svedese con il Multiair di Fiat, per come doveva essere.  Lo sviluppo da parte dei tecnici FreeValve di una tecnologia senza albero a camme dimostra che anche i tecnici italiani avevano visto giusto nel credere in questa soluzione, andava solo perseguita con maggiore convinzione.

Daniele Amore

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L’altra strada è quella di usare i motori a 48V che hanno  necessità di isolamento molto più limitate, sono più contenuti nelle dimensioni, quindi più autovetture.  Il problema sta nel dover raggiungere la stessa potenza delle unità ad alta tensione.  Recenti sviluppi hanno portato alla concezione di un motore basato su una macchina ad induzione, che in inglese porta il nome di  Intelligent Store Cage Drive, o ISCAD, grazie ad uno studio della Feaam, un’azienda tedesca all’avanguardia in queste tecnologie per l’autotrazione, e l’università di Monaco di Baviera. Il motore ha un classico statore situato in una gabbia di  alluminio aperto ad uno dei due lati. Questo sistema consente di avere correnti non elevate, con un ottimo raffreddamento delle parti. La novità tecnica sta nel fatto che lo statore è collegato a delle barre ognuna delle quali produce una fase distinta di corrente, una soluzione che consente di superare il limite dei motori a tre fasi.

I vantaggi pratici sono,  il miglioramento della coppia in maniera massiccia, il controllo del numero delle fasi permette di avere una corrente molto più omogenea e sfruttabile potendo contare su un numero variabile di fasi fino a 60-fasi come si vede nelle figure a lato dove si nota l’andamento molto più lineare delle curve di funzionamento dei due tipi di motori, oltre che ad una maggiore affidabilità. In un motore trifase, se una o due delle fasi si interrompe il motore si ferma, in un 60-fasi il motore può ancora andare bene con un piccolo calo di potenza anche con molteplici rotture di fasi, anzi questa soluzione potrebbe essere sfruttata per un utilizzo della coppia in funzione del fabbisogno necessario per un risparmio maggiore di energia, un sistema molto simile a quello che oggi si trova nei motori endotermici, con il cylinder on demand.

Questo tipo di motori che possono raggiungere potenza di 160Kw, ovvero 220cv circa, conservano un’efficienza del 97% costante, rispetto al rendimento del 94% di picco dei motori trifase classici. Questa nuova tecnologia per motori a 48v necessitava anche di una sistema di conversione specifico rispetto ai classici sistemi con transistor bipolari. Questo tipo di motore usa un sistema di controllo e conversione chiamato MOSFET che permette una relazione lineare tra la corrente e la tensione, migliorando l’efficienza soprattutto a carico parziale. Infine, la compattezza e la facilità di realizzazione, rendono perfettamente funzionale per l’utilizzo in campo automobilistico soprattutto di telaio già esistenti. I motori a 48 V necessitano anche di una diversa tecnologia per quello che riguarda le batterie. La batteria specifica ha un minore volume per effetto di una sistema di raffreddamento più piccolo. Vien da se che una batteria più piccola e anche più efficiente consentendo un migliore utilizzo degli spazi della vettura con risparmio di peso. La disposizione in celle delle batterie  parallele  piuttosto che in serie, consente anche di poter aumentare la durata delle stesse. Nuove batterie possono consentono anche di usare nuovi sistemi di ricarica più rapidi ed efficienti.

Il risultato finale a parità di potenza è di un risparmio netto rispetto alla tecnologia che oggi viene usata al alta tensione per esempio nelle  Tesla e del  25%  del consumo di energia corrispondente per ogni 100 km  percorsi. (https://www.giornalemotori.com/2016/02/14/engine-tesla-model-s/ ) Oggi questo tipo di motori sono allo studio nei centri ricerche dei più importanti marchi del mondo. Più volte nei nostri articoli, abbiamo parlato di modelli ibridi che usano motori a 48v. Questa tipologia di propulsione  è allo studio di case come Continental e Michelin che che inglobano sistemi nelle ruote già trattati in un articolo dedicato, (https://www.giornalemotori.com/2014/07/29/motore-elettrico-per-auto-allinterno-delle-ruote/ ), oppure possono essere inglobati nel sistema di sospensioni già esistenti come ha dimostrato la stessa Audi nei recenti modelli Ibridi che riescono a sfruttare il movimento generato dagli ammortizzatori per generare corrente elettrica per le batterie. Ma la forza di questa nuova tecnologia elettrica, è che consente di sfruttare tecnologie per telaio e sospensioni già esistenti con piccoli adattamenti come dimostrano progetti in corso di Zf che tratteremo nello specifico , ma  sono anche allo studio moduli per propulsioni ibride con motori a 48v applicabili a vetture già in listino, da parte di Schaeffler, consentendo l’adeguamento del parco auto esistente o immediatamente futuro con un dispendio economico delle case produttrici relativamente contenuti.

Infine questa tecnologia può essere usato nei veicoli a trazione integrale per limitare la presenza di organi di trasmissione ingombranti il cui rendimento nuoce ai consumi in modo anche considerevole. In sostanza il futuro dell’elettrico è tracciato e passa per la tecnologia dei motori a 48v. Esistono moduli con motori a 48v talmente versatili di Bosch adattabili al telaio di una bicicletta per la pedalata assistita con batteria. Quindi tutto oro quello che luccica? In effetti il problema più grosso sta proprio nella crescente domanda. Molti costruttori non sono attrezzati per produrre questo tipo di motori essendo prevalentemente aziende di tipo meccanico. Un esempio su tutti è la Delphy. Il colosso americano di componentistica per automotive, sta tentando di trovare un accordo vantaggioso  con un produttore esterno per dotare i suoi moduli con motori elettrici 48v. Il problema è che anche altri produttori stanno tentando la stessa strada con un evidente difficoltà nelle forniture. In ogni caso la strada è stata tracciata, per arrivare a veicoli ZEV, si deve passare per la tecnologia di motori a 48v.

Daniele Amore

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L’occasione i test di Barcellona per capire meglio cosa potrebbe realmente accadere in pista con le nuove norme che vanno a ripensare la parte posteriore della monoposto. Ma la cosa interessante sta nel fatto che non solo è stata messa sotto controllo tutto l’ala posteriore, ma il monitoraggio è stato fatto partendo dal muso, con un grosso sensore che controllava il flusso aria che investe la monoposto. Questo per l’ormai solito discorso che una monoposto non è composta da componenti assestanti, e che per far lavorare una nuova ala posteriore come un profilo estrattore questo comincia lavorando con il flusso aria che arriva dall’avantreno.  La dimostrazione che nonostante le avanzate tecnologia della galleria del vento, la pista non ha rivali per lo sviluppo delle soluzioni future.

Daniele Amore 

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Sotto il muso la Williams ha adottato anche dei profili svergolati che hanno il compito di separare il flusso aria che passa sotto il muso da quello che passa vicino alla ruota sottoposto a turbolenza. La cosa che preme far notare è la differenza di spessore, di forma e di incurvatura dei tre profili. Una soluzione che rende idea di come sia complesso il moto d’aria in quella zona. Non si può indirizzare il flusso con un solo tipo di appendice, ma ogni singolo profilo lavora in modo indipendente investito da un determinato flusso aria con una finalità diversa da quello che lo precede. Un modo per capire la complessità che i tecnici affrontano quando devono far lavorare le vetture nella galleria del vento e la quantità di parametri che devono considerare quando si ha a che fare con i fluissi aria.

Il terzo dettaglio è la modifica del deflettore che si pone davanti alle fiancate, una modifica già vista sulla Mercedes e di cui abbiamo già parlato. Lo scopo del deflettore in questione è quello di separare nettamente il flusso aria che arriva dalle ruote ed investe la fiancata da quello che passa sotto il muso e fornisce carico al fondo della vettura. Il flusso centrale deve essere sempre lineare senza disturbo. Scomporre questo pannello in tanti piccoli profili collegati tra di loro, ha lo scopo di portare maggiore aria al fondo di quanto ne arrivi da sotto il muso e nel contempo tenerla anche lineare senza turbolenze. Il fatto che anche la Williams usi lo stesso pannello già visto sulla Mercedes indica che il concetto è verosimilmente funzionale al carico.

Daniele Amore

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Schaeffler ha sviluppato un la sua e-Clutch con tre livelli di automazione. Si parte da una variante denominata MTplus, che mantiene il sistema di trasmissione idraulica ma con l’aggiunta di un attuatore che controlla la pressione per l’inserimento e disinserimento. Con questa soluzione i tempi di azionamento si riducono, lo sforzo si abbassa. Vantaggi netti già nella configurazione base, a costi contenuti per il clienti finale con minime differenze rispetto ad un componente standard. La riduzione dei consumi passa sfruttando i momenti di disconnessione della frizione dal motore staccandolo completamente dalla trasmissione riducendo le predite e migliorando l’efficienza.  Nei cicli di omologazione per i consumi, il sistema MTplus ha garantito una riduzione minima del 2%  dei consumi fino ad una più ottimistica previsione nella migliore delle ipotesi del 8% nel ciclo urbano più intenso e gravoso secondo le specifiche di omologazione eurpeee.

Il secondo step della e-Clutch  sostituisce tutta la parte meccanica ed idraulico dell’impianto che comanda la frizione.  Il comando del pedale esiste ancora, ma aziona la frizione come un interruttore. Un sensore invia un segnale circa la posizione del pedale ad un attuatore che comanda la frizione. Il conducente preme il pedale come se fosse un normale cambio manuale senza rendersi conto che la frizione viene comandata by-wire. Un attuatore adattativo permette di controllare l’effettiva necessità interfacciando le posizioni del pedale con le reali necessità di motore e trasmissione.  Quello che potrebbe sembrare complicato invece è applicabile secondo Schaffler alla maggioranza dei veicoli in commercio riducendo notevolmente i costi.  Questo sistema permetterebbe ai guidatori che non rinuncerebbero mai ad un cambio manuale di avere tutti i pregi di quest’ultimo pur avendo le comodità di un cambio automatico.  In vantaggi di questo sistema sono quello di avere un azionamento molto più rapido soprattutto in condizioni di frenata di emergenza. Per i driver più sportivi di avere cambiate molto più rapide con un inserimento della frizione più tempestivo potendo cambiare anche modificare la logica di azionamento mediante varie mappature abbinandosi alle funzioni sport presenti sui veicoli moderni, funzione che fino ad oggi era appannaggio delle trasmissioni automatiche più evolute. Schaeffler dichiara che con questa frizione by-wire si può evere una riduzione di consumi nella migliore delle ipotesi 17%.

L’ultimo step è la frizione elettronica ECM che si basa sul sistema precedente ma con la differenza che sparisce il pedale che comanda la frizione. Un sensore fornisce il segnale di disimpegno quando Driver è intento a voler cambiare marcia, la frizione in questo caso si attiva mediante i suoi attuatori ed il pilota passa alla marcia successiva.  L’elevato grado di automazione del sistema ECM fornisce anche base di partenza per l’integrazione di un motore elettrico nella catena cinematica. Usando una batteria per un sistema a 48 V, la frizione può far intervenire il motore elettrico in tutte quelle condizioni dove non sarebbe necessario il motore endotermico, soprattutto a bassa velocità nelle manovre nei centri urbani. Un sistema che rende una vettura a cambio manuale simile ad un ibrido con cambio automatico di ultima generazione.  L’ e-clutch di Schaeffler apre un nuovo scenario per il futuro delle trasmissioni manuali, ma soprattutto indica anche nuove strade più semplici e meno costose per rendere le future ibride anche vetture già presenti nel parco circolante da tempo.

Daniele Amore

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La Mercedes, quando ha deciso di entrare nel segmento delle compatte premium del mercato con la gamma Classe A e le sue derivate ha dovuto affrontare anche il tema scottante delle compatte o hot hatch come le definiscono i britannici ad alte prestazioni. Per essere la migliore del segmento aveva la necessità di mettere il campo la migliore tecnologia motoristica possibile. E’ stata chiamata in causa la AMG che ha creato un gioiello tecnologico che porta la sigla di M133. Si tratta di  un motore 4 cilindri benzina turbocompresso, derivato da un altro motore l’ M270.  A dire il vero di questo motore gli ingegneri della AMG hanno stravolto praticamente ogni componente rimanendo solo le misure di base simili nel nuovo M133.  Tutte le conoscenze tecniche maturate negli anni durante la progettazione dei più grandi e potenti motori M156 e M157 sono state come vedremo travasate direttamente sui componenti dell’ M133.  In sostanza stiamo parlando del motore 4 cilindri più potente nella categoria 1.8/2.0 Litri  più potente del mercato.   I quattro pistoni hanno una corsa di 83 millimetri per un alesaggio di 92 millimetri, per un rapporto di compressione tipicamente basso per motori turbo da 8.6:1.   L’M133 ha un limite di fissato a quota 6.700 giri, ma ha una erogazione di potenza che da il meglio di se tra i 5.000 e 6.000 giri. Per un livello di potenza erogata di 360 cavalli metrici e 450 Nm. Un motore con un livello di potenza specifico di 180cv/Litro.

Costruito con un monoblocco e testa completamente in alluminio, su questo motore è stata fatto un lavoro di ottimizzazione di tutti i flussi interni sia nella parte bassa del monoblocco lavorando sui condotti di lubrificazione e raffreddamento che per i condotti di alimentazione della testa e la camera di combustione. Un lavoro che ha permesso ai tecnici AMG di ottenere uno dei 4 cilindri più leggeri in assoluto, con il record della categoria per il rapporto peso/potenza. Gli ingegneri tedeschi hanno usato quanto di meglio avevano a disposizione per le lavorazioni meccaniche ed la definizione delle finiture di componenti come le canne dei cilindri e fasce di tenuta con tecnologia “Nanoslide” eliminando ogni distorsione statica  causata dal contatto tra cilindro e testa,  tecnologia già usata per i motori della SLS AMG per ridurre al massimi gli attriti.  Una riduzione degli attriti che ha effetti positivi anche sui valori di consumo.  La presenza di canali ravvicinati ai cilindri consente un più veloce passaggio dell’olio per una lubrificazione più efficacie con un tempo di salita dalla coppa dell’olio più rapido in ogni fase di utilizzo del motore anche le più gravose.  Le valvole di scarico hanno un rivestimento superficiale per limitare i problemi di surriscaldamento e sono composte di un anima formata da sodio per migliorare lo scambio termico ed il raffreddamento del componente.

L’ M133 essendo un motore turbo, ha ha comportato un lavoro enorme dal punto di visto termodinamico. Nel M133 c’è stato uno studio per usare al meglio la miscela di aria benzina per ottenere una combustione la migliore possibile, consentendo di ottenere potenza senza penalizzare i consumi.  Un modo di concepire il motore turbo direttamente preso dalla filosofia che vede vincente la Mercedes in F1.  Il motore utilizza l’ iniezione diretta di benzina a getto guidato con iniettori piezoelettrici posizionati centralmente nelle quattro camere di combustione. Come la maggior parte dei suoi rivali, anche l’AMG  ha risolto i problemi di ritardo del turbocompressore utilizzando un sistema twin-scroll per sfruttare al massimo l’energia del flusso dei gas di scarico che raggiunge la turbina fin dai regimi medio bassi. Il turbo utilizza una pressione di 1,8 bar un valore notevole per un motore di questa cilindrata.  Particolare attenzione riservata anche al sistema di raffreddamento con radiatori in gradi di lavorare con liquido particolare fino a 130°C, con l’aggiunta di un radiatore situato nella parte anteriore davanti alla ruota destra. Per migliorare l’efficienza ed i consumi sul motore  M133 viene usato un sistema di  controllo dell’alternatore per ridurre gli assorbimenti di potenza, in più controlla la variare l’utilizzo della pompa dell’olio e la funzione ECO start/stop. Il motore  così progettato consente di rispettare appieno le normative Euro6 nonostante il livello enorme di potenza rispetto alla cilindrata.

Daniele Amore

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La forte turbolenza a cui è sottoposta l’aria proveniente dall’interno ruote, ha costretto i tecnici tedeschi a legare con un piccolo fermo aerodinamico la parte superiore delle alette più alte. La funzione del pannello era quella in origine di dividere i due flussi aria, quello della parte centrale, con quello turbolento e nocivo all’esterno della pancia stessa. La soluzione della Mercedes tende ad usare parte del flusso nocivo esterno per sigillare o dare forza all’aria con l’aiuto del flusso esterno non prima che venga però domato dai piccoli deflettori laterali. Una soluzione innovativa,  particolare che nessuno aveva adottato fino a questo momento.  La parte posteriore della Mercedes W07 è ancora più interessante. Quello che in apparenza sembra essere una evoluzione della monoposto della passata stagione, nasconde grandissime novità. La zona a coca cola tra le ruote posteriori è talmente rastremata che ha permesso di sollevare il puntone che sostiene alettone e fanalino lasciando scoperto completamente il piano del profilo estrattore. In sostanza tutto il piano liberato dalla coda della monoposto, appare come una grossa appendice aerodinamica simile a quella che si vede nelle vetture Nascar sulla coda del baule, fatto ovviamente i dovuti distinguo per forma, incidenza e grandezza.  La zona viene investita dall’aria calda che arriva dall’interno pance. Questa soluzione è stata adottata con una ragionevole certezza anche dalla Ferrari. La differenza  tra i due team, sta nella sagomatura del condotto che fa uscire l’aria calda. Nel caso della Mercedes, si tratta di un condotto piccolo e stretto intorno allo scarico centrale.

Una volta fuoriuscita l’aria calda investe due piccoli alettoni a forma di arco nella parte alta e incurvato verso le ruote nella parte bassa. I due deflettori curvi servono a tenere l’aria calda indirizzata verso il centro del fondo piatto.  Bisogna dire che questa soluzione di stringere molto il posteriore fino ad alzarlo dal profilo estrattore, è un idea venuta per prima alla McLaren Honda, che ha costretto il costruttore giapponese a fare un power unit piccolissima nella zona del cambio, con i relativi problemi di affidabilità noti a tutti. Il fatto che oggi la Mercedes e la Ferrari stanno andando nella stessa direzione, significa che i progettisti britannici non parlavano a vanvera quando dicevano di avere carico aerodinamico ma mancavano di sola potenza. Detto questo anche a Woking avevano usato condotti di sfogo dell’aria calda dalle fiancate grandi come quelle della Ferrari. La Mercedes è unica nell’essere andata nella direzione opposta costringendo il flusso caldo a interagire e scambiare energia per velocizzare quello centrale della monoposto.  Se in Mercedes hanno ragione lo vedremo nel corso dei test, o nel corso delle prime gare. Nel caso hanno ragione i tedeschi e la loro soluzione risulterà vincente, allora si può dire che un condotto largo per l’aria calda su tutto il profilo estrattore potrebbe generare instabilità nel flusso aria che arriva da sotto la vettura ai lati dello scalino di legno dove la quantità di aria è maggiore e più tormentata per effetto di una maggiore altezza da terra delle fiancate rispetto al centro vettura.  Un problema che avevano già paventato in McLaren con una certa instabilità nelle condizioni di vento favorevole alla direzione di marcia della monoposto.

Daniele Amore

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Sulla parte superiore del muso si vede benissimo che alla McLaren usano un sistema S-Duct. Ricordiamo che questa soluzione ha lo scopo di ridurre la pressione dell’aria in eccesso sotto il muso che non riesce a passare sotto il fondo. Non ha una funzione di carico aerodinamico quanto quella di migliorare la penetrazione della monoposto e l’efficienza alle alte velocità. La differenza tra le due power unit, quella del 2015 e quella del 2016, ha come caratteristica la diversa presa aria sopra la testa del pilota. Il foro nella MP4-31 è più grande e diviso in due parti ben distinte.  La zona posteriore a coca cola, si pensava dovesse aumentare le dimensioni per ospitare la nuova motorizzazione 2016, invece da quello che appare è stata ancora più rastremata rispetto alla monoposto dello scorso anno. Da quello che si è visto nei test una strozzatura così importante non ha portato per adesso problemi di affidabilità alla nuova motorizzazione.

Daniele Amore

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 I 540 kg di batterie poste nel pianale abbassano il centro di gravità dell’auto rendendo il comportamento simile ad una delle sportive più apprezzate dagli appassionati,  la  Toyota 86 ovviamente fatti i dovuti distinguo di dimensioni e masse totali delle Model S.  La potenza ha un valore di 700 CV fornita da due motori,  224 CV davanti e 476 CV al posteriore. Il sistema è stato separato per avere una distribuzione dei pesi 48/52, per un comportamento dinamico e piacevole. Tra i due motori non ci sono elementi meccanici di collegamento, entrambi i motori sono semplicemente sincronizzati e controllati dall’elettronica di bordo, per ottimizzare gli ingombri sono montati in posizione trasversale tra le ruote. La coppia massima è superiore alla potenza con un valore di 930 Nm. Con queste caratteristiche le prestazioni sono di assoluta eccellenza per la Tesla Model S P85D.  Nel dettaglio un motore elettrico consiste in un rotore che ruota in una gabbia. Nella fattispecie la Tesla Model S P85D utilizza due motori asincroni trifase con quattro poli.  Questo tipo di motore asincrono è parte di un brevetto dello scienziato che da il nome alla società  Nikola Tesla.  Usare questo tipo di motore è una  scelta quasi obbligata per l’azienda pionieristica che produce l’unica gamma di veicoli solo elettrici.  Un motore elettrico è tecnicamente molto semplice rispetto ad un motore a combustione anche rispetto ai più moderni ed efficienti. La velocità del motore è controllata da pochi circuiti elettrici e sistemi elettronici per gestire l’enorme potenza. Sul Modello S, il motore si trova su un lato del differenziale collegato al sistema di conversione con un generatore di frequenza per avere un segnale elettrico stabile nel motore.

Per entrare nel dettaglio sul funzionamento del motore, bisogna lasciare il campo della meccanica per entrare in quello dell’elettricità. Un motore asincrono, noto anche come ad induzione, è un motore elettrico a corrente alternata  senza collegamento tra elemento statore ed elemento rotore. Il termine asincrono viene dalla velocità di rotazione del rotore che non è esattamente determinata dalla frequenza delle  correnti che attraversano lo statore. Questo tipo di motore viene usato di solito per mezzi di trasporto tipo, metro, treni, navi propulsione, ed appunto auto elettriche. Viene usato anche per fini industriali come macchine utensili.  Questo tipo di motore ha una resa che va dal 85 e 98%, senza necessità di usare un sistema di raffreddamento o di un sistema di lubrificazione complesso. Un motore elettrico è molto compatto rispetto ad un motore termico della stessa potenza, in più non ha vibrazioni ne rumore. Per limitare la coppia molto elevata necessita di un sistema di riduzione. Il vantaggio di questo motore sta nel fatto di essere montato di presa diretta con il differenziale, che nel caso della Model S ha un rapporto di riduzione di 9.73 a 1 ​.

La perdita di rendimento è minima proprio per l’assenza di organi di collegamento meccanico.  Un sistema che rappresenta la quinta essenza della semplicità. Il problema più grande che ne limita la diffusione nonostante tutti i pregi detti, è rappresentato dalla capacità delle batterie e dalla loro ricarica veloce.  Tesla dopo un primo blocco batterie di 60 kWh a distanza di pochi anni già si è passati ad un valore di 85 kWh.  Le batterie hanno una temperatura di utilizzo ottimale tra 15 e 25 ° C. I tecnici Tesla usano un sistema di controllo della temperatura che garantisce l’efficienza del pacco batterie sia nei mercati dove il c’è clima torrido che molto freddo. Resta il problema dei tempi di ricarica. Ad oggi il vantaggio enorme dei carburanti fossili sta nel fatto che l’utilizzatore si ferma alla stazione  di servizio per poi ripartire con pieno per molti km dopo pochi minuti. Senza contare che le stazioni di servizio ad oggi sono diffuse quasi capillarmente. La Tesla  ad oggi nella migliore delle ipotesi impiega 20 minuti per ricaricare il solo il 50% di batteria per un autonomia di 270 km.

In ogni caso vanno usate le stazioni di ricarica messe appunto da Tesla, se si usa una normale presa da 220 ​​Volt e 13 A necessitano almeno 36h per una ricarica completa partendo da zero. Tempo che si riduce a 9 ore con una presa trifase di tipo industriale fino a  4h 30′ di ricarica a seconda della corrente residua nelle batterie.  La Tesla fornisce un caricatore per convertire la corrente a 400 volt trifase 32 a per limitare il problema.  Ma delle tipologie di caricamento e della loro evoluzione necessita una trattazione specifica. Per coloro che si lamentano della mancanza di rumore, allora possiamo dire che non ha senso. La tecnologia elettrica ha il vantaggio nel silenzio, per essere avvistata nei centri cittadini ci sono sistemi di sicurezza sia sonori che visivi che usano le aziende anche per i muletti elettrici. Per chi sente la nostalgia del motore nell’abitacolo, non c’è modo di risolvere il problema. Gli altoparlanti interni alla vettura che sparano varie tracce sonore, per soddisfare il cliente non hanno senso. Se il cliente vuole sentire un motore endotermico ha semplicemente sbagliato prodotto, e non è ancora pronto per il futuro della mobilità sostenibile.

Daniele Amore

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Abbiamo avuto modo di testare uno dei motori migliori in assoluto del mercato automobilistico. Il BMW S55B30 che equipaggia i modelli M3 ed M4 della casa bavarese. Motore che deriva direttamente dal classico e inossidabile N55. Si tratta di un 3.0 litri twin turbo iniezione diretta sei cilindri come nella tradizione della BMW che in questa massima espressione eroga oltre 430 cavalli e 406 Nm a partire dai 1.850  fino a 5.500, per una potenza specifica di 141,6 CV / L.  Un motore che ha migliorato i valori di peso già ottimi del S65 V8 precedentemente montato sui modelli M3 della passata generazione. Nonostante sia un motore turbo riesce a girare ad un numero di giri massimo di  7600 giri al minuto, con un rapporto di compressione molto alto per un valore di 10.2:. 1, valore che rimane lo stesso del N55 6 cilindri in linea della ​335i che però eroga meno potenza.  La cilindrata è ottenuta con un alesaggio di 84,0 millimetri per una corsa di 89,6 millimetri con una cilindrata complessiva di 2979 cc. L’ S55  riesce ad erogare la sua coppia con una curva costante fin dai 1850 giri mantenendone consistente e poderosa  fino ai  5500 giri. Un andamento della curva di coppia sorprendente considerando i valori di cui è composto questo propulsore. Per la sovralimentazione, la BMW usa due turbo prodotti dalla Honeywell che generano una pressione di 1,25 bar di spinta massima.  Sembra che i progettisti della casa bavarese non siano andati oltre con i valori di pressione solo per non peggiorare la guidabilità.

Nel dettaglio il BMW M TwinPower Turbo comprende due turbocompressori mono-scroll, abbinati ad un sistema di iniezione diretta High Precision Injection. La fasatura variabile delle valvole VALVETRONIC ed il sistema Doppio VANOS permette una gestione variabile della fasatura dell’albero a camme fornisce un controllo completamente variabile del movimento della valvole di aspirazione. Questo permette al motore di avere una erogazione fluida e costante, migliorando i consumi e le emissioni. Il tutto senza minimamente ridurre la risposta dell’acceleratore che invece mostra una reattività migliore che rispetto alla serie N55  Il motore a sei cilindri dispone di un design closed deck del basamento per una migliore rigidità. Le camicie sono riportate direttamente sulle pareti dei cilindri per un miglioramento consistente del peso complessivo del motore. Le eccellenti doti di prestazioni della BMW M3 berlina e BMW M4 Coupé necessita di un migliore sistema di gestione termica del motore e di tutte le sue parti. Per garantire le temperature operative ottimali sia per brevi spostamenti che anche quando il veicolo gira in pista, gli ingegneri della divisione M hanno sviluppato un sistema di raffreddamento ad alta efficienza, che comprende un radiatore principale più dei radiatori aggiuntivi per che gestiscono le temperature di  turbocompressore e trasmissione, sfruttando una pompa elettrica che stabilizza le temperature a seconda delle necessità.

Il sistema di lubrificazione sfrutta tutta l’esperienza che la divisione M che ha guadagnato in anni di esperienza in pista. La coppa dell’olio in magnesio abbassa il peso inoltre è dotata di una serie di intercapedini per impedire eccessivi movimenti dell’olio in accelerazione o nei movimento in curva. La conformazione dell’intero circuito del lubrificante ha anche la funzione di rendere il lavoro dei due turbo meno gravosi. L’olio viene quindi garantito continuamente a tutti i componenti del motore in tutte le situazioni di guida indipendentemente che si tratti di guida cittadina o di pista estrema.

Daniele Amore

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Dal punto di vista tecnico si tratta di un V8 bi-turbo, con angolo tra le bancate di 90 gradi, lubrificazione a carter secco, albero piatto,  con una distribuzione a 32 valvole.  Un albero a camme  per banca, che comanda le valvole con bilancieri  a dito, la distribuzione è comandata tramite  catena.  La  potenza nella versione base è di circa 600cv sviluppata a 7500 giri / min, per una coppia di 600 Nm a 3000 giri / min, per un valore di emissioni certificate di 279 g / km di CO2. Questo motore ha l’attestazione per emissioni Euro5 / ULEV2. Dotato di un alesaggio di 93.0 mm per una corsa di 69.9 mm, per una cilindrata 3799 cc. Queste geometrie permettono un rapporto di compressione di 8.7: 1. Le dimensioni del motore sono di 623 mm di lunghezza  per un altezza  di 465 mm, con un peso di soli  200 kg.   Con queste caratteristiche l’ M838T  è motore solo apparentemente tradizionale. Il blocco cilindri è stato progettato per contenere i pesi.  I progettisti hanno lavorato riducendo il peso di ogni dettaglio dai carter in lega di alluminio,fino all’utilizzo delle canne dei cilindri integrali, ossia ricavate direttamente nel materiale dello stesso blocco cilindri. In questo caso possono sono lambite direttamente dal liquido di raffreddamento,  una tecnica che permette un risparmio di 4 gk rispetto alla tradizionale canne in ghisa riportate.  Nel complesso il solo monoblocco pesa solo 36kg.  Anche l’albero motore è stato alleggerito usando una disposizione del manovelismo ad albero piatto piatto, che permette con una minore dimensione dei contrappesi. Questa configurazione dell’albero motore ha come caratteristica che le manovelle sono disposte a 180 gradi tra di loro. Una soluzione che non limita le vibrazioni ma permette di avere un’impianto di scarico molto meglio ottimizzato per dimensioni e peso, oltre che un sound veramente caratteristico. Per fare un esempio,  motori di questo tipo dono V8 Ferrari, V8 BMW, o V8 della Corvette C6. Questa conformazione permette di avere una corsa più breve  del pistone permettendo un abbassamento dell’altezza a soli 201 mm. Il motore ha una lubrificazione  a carter secco che  consente di abbassare il baricentro del motore rispetto al telaio.

La testa cilindri è stata progettata per avere una migliore camera di combustione con un ottimizzazione dei condotti che ottimizzano il flusso della miscela.  Le teste usano coperchi e componenti accessori in materiale plastico e composito per ridurre il peso di ben 2.3kg, inoltre si è lavorato tanto sulle parte per avere uno spessore dell’alluminio inferiore. L’ottimizzazione passa per il condotto che ospita la candela che consente di risparmiare altri 2,5 kg. L’angolo delle valvola più stretto riduce la larghezza  della testa. Un lavoro di integrazione del comando delle alzate delle valvole consente di ridurre anche la lunghezza delle teste.  Un lavoro certosino anche i sistemi di ritenuta per l’olio lubrificante. La dimensione della valvola di scarico è stata massimizzata per evitare limitazioni al flusso di gas il tutto per aumentare l’energia fornita alla turbina.  I condotti di aspirazione sono progettati per avere eccellente flusso di gas, pur mantenendo una buon effetto tumble, effetto che si ottiene quando la miscela ruota entrando nella camera di combustione con un angolo perpendicolare al asse cilindro, per migliorare la miscelazione aria-carburante. La portata elevata di miscela riduce le perdite di pompaggio migliorando la combustione a basso numero di giri riducendo al contempo il consumo di carburante agli alti regimi. Lo studio su flussi e sulla combustione migliora il rendimento su tutto l’acro della curva di coppia.

 Il comando delle valvole utilizza un sistema a dito per comandare l’alzata delle valvole. La massa ridotta del comparto molla/valvola, con un’ elevata rigidità del sistema permette un controllo preciso del movimento anche ad alta  ad alta velocità migliorando il rendimento riducendo le  perdite per attrito.  I profili delle camme sono stati progettati anche per ridurre il rischio di perdita di contatto in condizioni estreme dove si può verificare il fenomeno di rimbalzo della camma sulla superficie della molla. La fusione della testa è stata sviluppata per evitare picchi termici di alcune zone della particolarmente sollecitate, uno studio dei flussi nelle intercapedini di  raffreddamento e delle guarnizioni ha consentito un controllo del lubrificante ottimizzato del refrigerante per la testa.  Il controllo della temperatura è un punto fondamentale per efficienza del motore, per questo motivo il V8 può contare su delle masse radianti adeguate al raffreddamento del motore. Le masse radianti possono entrare in funzione a seconda dell’utilizzo anche estremo dell’auto.  Un motore efficiente al punto da poter ridurre il regime di minimo a 650 giri/minuto, cosa che consente di avere un consumo ridotto con una ridotta emissione inquinante. Questo non impedisce nel momento in cui si chiede di erogare più di 600cv a circa 7500 giri/minuto.

L’M838T è stato la base che ha equipaggiato il primo modello di supercar McLaren la Mp4-12c, per poi evolversi sui modelli seguenti con potenze sempre crescenti, dimostrandosi versatile ed in grado di arrivare ad essere equipaggiato sulla più potente Ipercar britannica la P1 che con l’ausilio della propulsione ibrida per raggiungere quasi 1000cv.

Daniele Amore

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Una maggiore quantità di aria non è detto che sia la migliore delle cose per la RB11. Se i progettisti hanno trovato la quadra nella galleria del vento con un muso ingombrante e più lungo durante l’inverno,  se lo si accorcia e lo si svuota,  il maggiore passaggio di aria potrebbe paradossalmente ingolfare la zona centrale della monoposto. In effetti dopo il GP di Barcellona per i tracciati a seguire nella parte posteriore del profilo estrattore dove il regolamento lo consentiva sono comparse anche delle feritoie per migliorare il passaggio di aria e la conseguente tenuta per effetto suolo. Una caratteristica da sempre molto importate sulle vetture della Redbull al punto che il carico sottostante diventa un vero e proprio freno aerodinamico per la monoposto da sempre assillata da velocità di punta basse, un problema quanto mai drammatico in condizioni di inferiorità motoristica.

Il confronto va fatto con i cugini della Toro Rosso. Infatti i tecnici italiani hanno concepito la loro monoposto con un muso arretrato e vuoto nella parte sottostante con un canale per il passaggio aria molto ampio fin dall’inizio. Un lavoro che consente di avere un maggiore equilibrio nello sfruttamento dei flussi che consente alla piccola factory du Faenza di stare spesso davanti alla Redbull. Un equilibrio che siamo sicuri non vogliono rompere i tecnici della Ferrari. Probabilmente adottare un muso con questa configurazione non da la giusta fiducia circa l’equilibrio generale dei flussi sotto la vettura. E’ impensabile che dopo una modifica così estrema delle fiancate non si possa operare con la stessa efficacia nell’apportate modifiche al muso se non fosse più dannoso che risolutivo.

Daniele Amore

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Volendo semplificare la massimo il concetto,  l’effetto Coanda è quando un fluido che investe un oggetto, procede lungo una superficie curva, tende a seguire la traiettoria tangente a quella superficie anche quando la superficie finisce. In sostanza il flusso di aria che investe la fiancata nella zona superiore tende a seguire la forma rimanendo aderente, questo permette se gli ingegneri gli fanno prendere una determinata direzione di poter indirizzare il flusso aria esattamente dove serve cioè nella zona del profilo estrattore posteriore per un maggiore carico aerodinamico con al contempo una minore resistenza aerodinamica della fiancata stessa. Il flusso che arriva allo scivolo estrattore aiuta inevitabilmente il flusso aria che arriva dal fondo piatto che sfoga grazie all’azione del profilo estrattore posteriore generando carico aerodinamico verticale.

Questo effetto è stato praticamente alla base di tutta la progettazione Redbull negli anni in cui hanno vinto tutto. Newey utilizzava l’aria calda degli scarichi indirizzandola esattamente dove serviva per creare una sorta di sigillo termico che scambiasse la necessaria energia per poi velocizzare il flusso aria sotto la vettura, le varie rampe in uscita dagli scarichi erano proprio per creare effetto conada.  Questo portava enormi carichi aerodinamici oggi non più possibili con la conformazione a scarico unico. In ogni caso alla Ferrari hanno tentato di utilizzare gli effetti benefici del coanda moficando la forma della fiancata per ottenere un certo beneficio al posteriore della monoposto.  Un altro aspetto secondario ma non meno importante che ha comportato questa modifica  è stato quello di aumentare la velocità del flusso superiore della fiancata. Da un po di anni la parte inferiore dei cassoni laterali sono sempre più rastremate verso il centro della vettura lasciando scoperte grosse porzioni di fondo piatto. L’aria che passa in questa zona non avendo una resistenza  riesce ad arrivare con una maggiore velocità nella parte posteriore della vettura. Ma se poniamo come il cassone laterale come un elemento che per forma è riconducibile a quello di un grossa ala di aereoplano si può comprendere guardano la foto al lato che la velocità della aria che passa sopra è inferiore a quella che passa nella zona rastremata sottostante. Nella foto principale i flussi sono indicati con V1 e V2.

In certe condizioni si potrebbe generare una certa forza portante. Non si tratta una forza tale da far decollare la monoposto come un aeroplano, ma sicuramente si tratta di una componente che sottrae una certa quantità di carico verticale proprio nella zona centrale della monoposto. In sostanza succede quello che avviene con le vetture di serie che avendo una forma affusolata sulla parte superiore alle alte velocità tende ad alzarsi perdendo una certa stabilità. Oggi vetture di questo tipo hanno delle appendici nel posteriore che generano una certa forza verticale per compensare la forma della carrozzeria come si vede nella foto della McLaren P1 sottostante.  Su una monoposto di F1 questa funzione viene compiuta dalle ali che devono essere caricate paradossalmente anche per tracciati veloci proprio per non perdere stabilità alle alte velocità per una forma della carrozzeria come le fiancate affusolate.  La nuova forma della fiancata Ferrari aumenta la velocità di passaggio del flusso aria nella parte superiore della fiancata quindi riduce la differenza tra la parte superiore e quella inferiore generando meno spinta verso l’alto. Se c’è un maggiore equilibrio tra i due flussi viene per de se che le ali non devono essere caricate oltre il normale sul veloce per tenere stabile la vettura potendo puntare su un set up che predilige velocità massima sui lunghi rettilinei come quelli di Montreal.

In Canada la Ferrari ha potuto viaggiare con un carico aerodinamico abbastanza basso da consentire di poter sfidare le power unit Mercedes sul dritto con le Williams che non avevano la forza nonostante il podio per battere la Ferrari e le altre Lotus e Force India non sono riuscite a tenere dietro la Ferrari in rimonta. Un esempio eclatante è stato il caso del sorpasso di Vettel a Hulkenberg, in una condizione precedente a Barcellona con la vecchia configurazione non ci sarebbe stata la possibilità di affiancare la Force India del tedesco.  In definitiva possiamo dire che se il pacchetto aerodinamico unito alle modifiche con i gettoni della power unit non ha portato il salto di qualità recuperando il gap sulla Mercedes come si sperava e come i numeri dicono senza appello, possiamo anche affermare con certezza che se a Maranello non avessero introdotto queste modifiche da Barcellona il distacco dalla capolista sarebbe aumentato in modo considerevole.  A quest’ora staremmo assistendo ad un recupero sia della Williams che delle altre motorizzate con le power unit Mercedes. Ad oggi la Ferrari è l’unica che riesce a stare a tre decimi di secondi in qualifica e può portare un passo gara non lontano dalla frecce d’argento.

Cosa manca? la domanda che si stanno ponendo i lettori è lecita. Manca uno sviluppo del telaio e della cinematica delle sospensioni che non è di facile soluzione. Come diceva il Vecchio Drake, con l’aerodinamica si guadagnano i decimi con le gomme i secondi. Una buona cinematica delle sospensioni con geometrie corrette mette in condizioni le difficili gomme Pirelli di lavorare in regime ottimale. Una condizione di equilibrio che deve consentire di poter scaldare le gomme in fretta ed al contempo non consumarle alla svelta. Una condizione che oggi è possibile solo alla Mercedes. Una crescita che la Ferrari dovrà fare nel tempo, un tempo che può non essere breve come i tifosi sperano.

Daniele Amore

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Nel caso della  GT-R NISMO LM il motore si trova davanti. Non una novità assoluta anche la Panoz nella fine degli anni 90 aveva provato con un prototipo a motore anteriore, ma la vera novità sta nel fatto che anche la trazione è anteriore. Da come si vede dalla foto dell’esploso tecnico, nella parte anteriore della vettura ci sono le gomme maggiori per sopportare la trazione della maggiora parte della potenza.  La GT-R NISMO LM come le rivali più accreditate usa un sistema ibrido, che sfrutta per la parte endotermica un motore a benzina  twin-turbo, V6 a 60 gradi  denominato VRX 30A Nismo. Questo motore scarica la sua potenza direttamente sulle ruote anteriori mediante cambio a cinque marce che sfrutta una particolare frizione in carbonio Tilton. Ovviamente a questa potenza viene aggiunta quella del sistema  KERS che aiuta ad raggiungere le velocità massime necessarie per i rettilinei della Sarthe.

Le dimensioni sono con una lunghezza di  4,65 m per 1,9 m di larghezza, con un peso di 870 Kg. Particolare il sistema di scarico che sfoga nella parte anteriore direttamente all’interno di un canale laterale all’abitacolo che raggiunge la zona posteriore della vettura per ridurre la resistenza aerodinamica con compiti di aiuto del profilo estrattore del fondo vettura. La massima trazione, problema annoso per tutte le anteriori, figuriamoci per vetture da competizione da 600 e passa cavalli, viene risolto passando per una particolare gestione elettronica del motore progettata in collaborazione con Cosworth e da un controllo di trazione gestito dal pilota che in rispetto del regolamento ACO può garantire la necessaria efficienza e la massima trazione soprattutto in uscita dalle curve strette e lente.  Se le gomme anteriori sono quelle maggiorare nel posteriore la Nissan avrà gomme più piccole da 16 pollici. Nella zona posteriore visto l’esigua disponibilità di spazio si è scelto di progettare una nuova tipologia di sospensione differenziata. All’ anteriore ci sono quadrilateri classici con ammortizzatori tipo  Ohlins regolabili,  nella parte posteriore un particolare schema compatto ideato da Nissan con ammortizzatori Penske.

Per limitare l’effetto di sottosterzo,  ci sono delle barre antirollio ad azionamento idraulico. L’assenza del motore nella solita posizione centrale libera la zona posteriore dove sono ricavati due grossi canali che dovrebbero ridurre la resistenza aerodinamica, lavorando insieme all’aria che arriva dal fondo vettura per avere un maggiore carico verticale nei curvoni veloci.  Molto piccola e rastremata la cabina per il pilota. Quello che sembra l’abitacolo di una monoposto invece è configurato per una struttura biposto con il pilota decentrato sulla destra. Resta da capire se e quanta potenza la Nissan riesce a portare alle gomme posteriori. In effetti la Nismo GT-R NISMO LM  è progettata fin dalla nascita per avere parte della potenza elettrica che agisce sulle ruote posteriori per aiutare a sfruttare al massimo la trazione diventando integrale all’occorrenza. Da quello che è dato sapere la LMP che vedremo a Le Mans non avrà questa configurazione ma sarà completamente a trazione anteriore. Salvo sorprese dovrebbe essere la prima trazione anteriore in assoluto nella 24H. Se la Nissan unica ad usare questo schema avrà ragione lo diranno solo i risultati dopo la corsa. In ogni caso un plauso al coraggio. Lo spirito della Le Mans passa soprattutto per questo tipo di progetti.

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Daniele Amore

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Uno dei punti di forza della Redbull è stato da sempre la capacità di Adrian Newey di far lavorare in modo più efficiente il fondo piatto. In effetti l’utilizzo del S-Duct ha lo scopo di togliere gli eccessi di pressione che l’aria genera quando una volta superata l’ala anteriore quando si addensa sotto il muso prima di andare ad alimentare il fondo. L’aria in eccesso viene condotta nella parte superiore dove incontra il flusso che investe il muso. Il lavoro fatto a suo tempo sulla Rebull è importante in quanto l’aerodinamico che progettò tale sistema per la casa austriaca oggi è il responsabile dell’aerodinamica McLaren Honda. Di conseguenza ha portato con se tutte le idee che sono stata usate in passato con i rivali della Redbull. Il problema  è che la MP4-30 non sembra avere l’equilibrio che avevano le varie versioni delle Redbull in passato. In sostanza non si riesce bene a capire se l’adozione dell’S-Duct sulla McLaren abbia portato benefici o peggio abbia messo in crisi la monoposto. Per tutto il week end di Malesia la monoposto inglese ha sofferto di problemi di bilanciamento.

C’è da tenere presente che in gara Jenson Button ha chiesto una regolazione dell’ala anteriore agli antipodi di quanto fatto per l’intero week end. Il risultato è stato un netto miglioramento della monoposto. Questo indica che la parte fondamentale dell’intera aerodinamica della MP4-30 è l’ala anteriore che dirige l’aria verso il fondo piatto. Se si riesce a capire come far funzionare la prima potrebbe avere anche senso avere il sistema S-Duct sempre nell’ottica di avere maggiore deportanza dal fondo vettura, con una penetrazione ed un efficienza migliorata alle alte velocità.

Daniele Amore 

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La Ferrari ha cominciato un mondiale di F1 con delle modifiche importanti all’ala anteriore rispetto ai test che si sono svolti a Barcellona. Nella foto nel riquadro in alto si vede chiaramente la forma classica dell’ala anteriore che ricorda quella già usata nella passata stagione. Nella versione 2015 si vede chiaramente un cambiamento quasi radicale.  Sulla paratia laterale è stata inserita una piccola aletta orientata verso l’alto che ha il compito di dirigere il flusso aria al di sopra della ruota anteriore. La parte di aria che investe il flusso anteriore della ruota appare molto importante per la resistenza e la penetrazione aerodinamica. Da notare la cura del dettaglio che vede l’aletta non attaccata nella sua interezza alla paratia verticale. Infatti questa viene staccata con una piccola feritoia per smaltire l’eccesso di pressione che si verifica quando l’aletta va ad unirsi alla paratia.  Ancora più evidente il cambiamento che i tecnici di Maranello hanno apportato al flap supplementare che si trova sulla parte anteriore dell’alettone. Questo flap che nella passata versione era svergolata verso l’alto, nella formazione del 2015 che viene divisa in due parti. Un piccolo flap vero e proprio forma trapezio nera. Questa diversa impostazione dell’alettone anteriore appare simile a quella già vista sulle Mercedes. Questa soluzione che si utilizza per migliorare il flusso aria che investe la ruota anteriore come per la piccola aletta sulla paratia laterale. Si passa da una funzione tipicamente utilizzata per ottenere carico aerodinamico ad un dettaglio che funge da deflettore per migliorare il flusso aria davanti alla ruota anteriore per migliorare anche la penetrazione aerodinamica.

Un’altra modifica importante è quella che si vede nella parte centrale dell’ala principale. Quella che si trova in basso di colore rosso nelle vicinanze del pilone di sostegno anteriore. I tecnici di Maranello hanno considerato come un sistema di tipo venturi l’ala anteriore. L’aria che investe il flap principale viene accelerato dalla nuova forma dell’ala che piega verso l’alto. In questo modo l’accelerazione del flusso genera come succede con un tubo venturi una pressione maggiore verso il basso con un incremento del carico aerodinamico. Inoltre il flusso aria che passa nella parte superiore vicino al pilone di sostegno viene indirizzato chiaramente verso il centro della zona del muso. L’aria che passa sotto il muso nella zona centrale, va ad alimentare il fondo per poi sfogare verso il profilo estrattore.

In sostanza l’ala anteriore è stata oggetto di un intero studio aerodinamico con una cura per il dettaglio che non si era ancora vista fino ad oggi sulle Rosse. Un sistema curato nei dettagli che fa parte integrante di un sistema aerodinamico che forma tutta la monoposto. L’ala anteriore è la prima zona che incontra l’aria di fondamentale importanza non solo per il carico che genera ma anche per come indirizza i flussi verso il muso, ai lati delle gomme, e verso il fondo per poi permettere di lavorare anche al diffusore.

Daniele Amore.

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Il nostro percorso sulle sospensioni  non può che concludersi con una carrellata su quelle sono le sospensioni attive o altrimenti dette  sospensione adattiva passando per quelle che sono considerate sospensioni semi-attive. Tutte queste hanno come base di partenza comune lo schema che già abbiamo descritto quando abbiamo trattato la sospensioni idropneumatica Citroen.

In sostanza si tratta di sistemi che controllano il movimento delle ruote e della scocca attraverso una serie di sistemi di controllo elettronici. La differenza con le sospensioni passive sta nel fatto che il controllo adatta la taratura alle diverse sollecitazioni che viene dalla strada invece che lavorare con un unica logica predefinita.  Le sospensioni si dividono due categorie principali, ci sono quelle attive o adattiva e sospensione semi-attive. Le sospensioni attive usano un’attuatore per alzare e abbassare letteralmente il telaio in modo indipendente su ciascuna ruota mediante sensori elettronici.  Nel secondo caso le semi-attive variano solo la durezza dell’ammortizzatore in funzione delle sollecitazioni  o delle condizioni dinamiche.  Queste tecnologie di controllo delle sospensioni permettono un maggior grado di qualità di guida e maggiore sicurezza, il motivo sta nel fatto che riescono a mantenere le gomme sempre perpendicolari alla strada in curva migliorando la trazione ed il controllo della stabilità. Un computer di bordo rileva il movimento del corpo mediante una serie di sensori che monitorizzano i movimenti della ruota e della scocca rispetto al terreno. La centralin elabora i dati controllando l’azione delle sospensioni attive.  Il sistema ha lo scopo di opporsi al rollio migliorando nettamente la tenuta laterale, inoltre con il controllo dell’altezza della scocca in frenata e accelerazione si migliora nettamente la trazione e la stabilità.

La prima generazione di  sospensioni attive, utilizzavano attuatori separati i quali agivano indipendentemente sulle sospensioni. Il primo difetto di questo sistema erano evidentemente i costi elevati, ma anche una difficile messa appunto e una manutenzione complessa e costosa.  Le sospensioni Attive di dividono in due tipi, con azionamento idraulico, e con recupero elettromagnetico. Nel primo caso nel caso l’azionamento delle sospensioni è controllato da un servomeccanismo idraulico. Un pistone radiale ed una pompa idraulica ad alta pressione forniscono la pressione necessaria al sistema. I sensori controllano costantemente il movimento del corpo in funzione della marcia del veicolo. La centralina elabora i dati azionando il pistone e la pompa  collegati a ciascuna ruota.

Quasi istantaneamente la sospensione si irrigidisce o si ammorbidisce in funzione della posizione che si vuole ottenere rispetto al terreno. Il sistema autolivellante appare particolarmente utile per tenere l’altezza costante per migliorare gli effetti aerodinamici, nel caso di alta velocità la vettura si abbasserà in automatico per migliorare l’efficienza. Un uso particolarmente efficacie fu adottato dalla Williams F14B che dominò letteralmente la stagione 1992-93 con l’ausilio di questo tipo di sospensioni. Anche se per dovere di cronaca il sistema fu provato già dalla Lotus negli inizi degli anni 80 ma con scarsi risultati per una elettronica di bordo non ancora all’altezza rispetto a quelle che sarebbe arrivata negli anni 90 inoltrati. La prima auto che ebbe uno sviluppo notevole di questo tipo di sistema stradale fu la Mitsubishi con il “Dynamic ECS”, Anche la Toyota fece un grosso lavoro di sviluppo con Toyota Suspension Active Control. Il lavoro del costruttore giapponese può dirsi alla base di ogni sistema moderno.

La sospensione con recupero elettromagnetico, attiva utilizza motori elettromagnetici lineari collegati a ciascuna ruota. Il vantaggio è di offrire una risposta estremamente veloce rispetto ai sistemi idraulici. L’evoluzione dei sistemi di elaborazione e di controllo elettronico, permettono ai sistemi elettromagnetici si gestire al meglio ogni singola variazione di carico e di sollecitazione con una velocità sconosciuta ai sistemi idraulici analoghi. Uno dei sistemi più evoluti di questo tipo di sospensioni è il Magic Body Control di Mercedes. Il sistema di sospensione agisce in coordinamento con tutti i sistemi di bordo come radar, telecamere e rilevamento del manto stradale etc, anticipando quello che dovrà essere lo smorzamento da effettuare in modo più tempestivo e rapido.

I sistemi adattivi o semi-attivi intervengono solo sullo smorzamento. Questo sistema appare limitato nella sua possibilità d’intervento, ma  le sospensioni semi-attive hanno il vantaggio di essere meno costose da progettare e più semplici da regolare. Recentemente moltissimi modelli anche di fascia media del mercato può vantare sistemi semi-attivi. Ciò ha permesso di ridurre il divario tra i sistemi di sospensione semi-attiva e pienamente attivi, migliorando comunque il comportamento stradale rispetto ad una sospensione completamente analogica. Il sistema più diffuso e quello a solenoide o mediante la valvola ad azionamento. In sostanza il sistema è costituito da un’elettrovalvola che altera il flusso del fluido idraulico all’interno del ammortizzatore, quindi modifica le caratteristiche di smorzamento  della sospensione. I solenoidi sono collegati alla centralina di controllo, che invia i comandi a seconda della logica prefissata dal costruttore.

Un altro sistema più evoluto è il cosiddetto  MagneRide. Questo sistema utilizza centraline più veloci modificando la rigidità di tutte le sospensioni delle ruote indipendenti. In questo sistema, il fluido smorzatore negli ammortizzatori contiene particelle metalliche. Attraverso la centralina, si riesce a decidere la cedevolezza degli ammortizzatori mediante l’azione di un elettromagnete.  In sostanza,  aumentando il flusso di corrente nella serranda aumenta il livello di rigidezza, mentre una diminuzione ammorbidisce l’effetto degli ammortizzatori. Le informazioni provenienti dai sensori posti sulle ruote che indicano l’estensione della sospensione, angolo di sterzo, accelerazione, riuscendo ad ottenere dalla sospensione sempre una rigidità ottimizzata.