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Interessanti sviluppi dell’elettronica nel settore degli autoveicoli dalle fuori serie ai trattori

L'elettronica si sviluppa nel settore degli autoveicoli coinvolgendo anche trattori e muletti

Alcuni interessanti esempi riguardanti le attività di ricerca e sviluppo nel campo dell'elettronica applicata agli autoveicoli sono stati illustrati in occasione di un convegno tenutosi a Modena nell'ambito della fiera Motor Sport dedicata al motorismo da competizione. Le relazioni presentate hanno toccato aspetti riguardanti non solo i motori sportivi, ma anche le auto di serie e i veicoli agricoli e industriali. Qui di seguito una stringatissima sintesi di alcuni degli interventi.

Il sensore candela

Giovanni Sartoni di Ferrari Automobili e Nicolò Cavina dell'Università di Bologna hanno illustrato un sistema di controllo del motore basato sulla corrente di ionizzazione rilevata all'interno del cilindro nel corso della combustione. In sintesi, la misura della conducibilità del gas contenuto nella camera consente di conoscere lo stato della combustione, anche senza ricorrere a un sensore di pressione. Nel caso in questione la conducibilità viene misurata tramite gli elettrodi della candela. La disponibilità di questo segnale permette di controllare elettronicamente l'accensione e quindi di applicare nuove strategie di controllo dell'anticipo. Diviene possibile, tra l'altro, scegliere tra diversi livelli di protezione del motore nei confronti del rischio di detonazione, controllare i tempi di iniezione cilindro per cilindro, diagnosticare le cause dei “misfire”.

Centraline per il motore Multiair

Paolo Marceca di Magneti Marelli Powertrain (Bologna) ha parlato dello sviluppo di una famiglia di centraline per il controllo dei motori Multiair e dei diesel Euro 5 ed Euro 6. Il relatore ha ricordato che nei nuovi propulsori Multiair le camme che azionano le valvole sono controllate tramite un sistema elettroidraulico; ciò introduce un'ulteriore variabile nel problema del controllo motore, con un conseguente aumento del 45% della potenza di calcolo richiesta alla Cpu. La scelta di Magneti Marelli è caduta sui microcontrollori Freescale soprattutto in virtù della loro scalabilità, cioè per la possibilità di realizzare un'intera famiglia di centraline equipaggiate con Cpu di diversa potenza senza dover rifare l'intero progetto. Le nuove centraline hanno anche richiesto una nuova architettura software stratificata, necessaria per tenere conto della maggiore complessità (centinaia di migliaia di righe) e per l'adeguamento alla modularità dell'hardware. Il software di alto livello è stato sviluppato con un metodo model-based, con ottimi risultati in termini di riduzione dei bug e del tempo di sviluppo.

Mappatura evoluta dell'anticipo

La relazione di Davide Bartoccini (Ducati) ed Enrico Corti (Alma Automotive, spin-off dell'università di Bologna) ha avuto per oggetto un sistema che consente di abbreviare la fase di valutazione necessaria a determinare il valore di anticipo ottimale. La riduzione dei tempi di prova al banco - ore e ore - si rende necessaria per evitare il precoce deterioramento dei motori da competizione, caratterizzati da una vita utile molto breve. La soluzione illustrata impiega un sensore di pressione nella camera di combustione, utilizzato per rilevare i dati riguardanti pochi cicli del motore; su questa base viene poi effettuata un'interpolazione che consente subito di individuare l'anticipo ottimale.

Steer by wire per trattori e muletti

Lo sviluppo di un sistema “steer by wire” sperimentale completamente elettrico è stato descritto da Alessandro Bertacchini di Mectron, laboratorio regionale meccatronico con sede a Reggio Emilia. Il veicolo utilizzato per la sperimentazione è un piccolo trattore per giardinaggio. Il relatore ha riassunto i vantaggi offerti dai sistemi steer by wire: oltre alla maggiore sicurezza (grazie all'eliminazione del piantone dello sterzo) e alla semplificazione meccanica (utile ad esempio nel caso di versioni dei veicolo con guida a destra e guida a sinistra), anche la possibilità di variare il rapporto di sterzo, bloccare il volante su posizioni fisse, realizzare telecomandi. Queste ultime opzioni sono interessanti soprattutto per i veicoli industriali e agricoli: la variazione del rapporto di sterzo (cioè del rapporto tra i giri del volante e la deviazione delle ruote) può essere utilizzata ad esempio nei carrelli elevatori, per rendere più rapide le manovre ripetitive; la possibilità di bloccare lo sterzo su una particolare posizione può invece servire nella guida di trattori agricoli, per compensare le deviazioni dovute all'aratro. Il sistema sviluppato da Mectron impiega tre Ecu.

Misure di coppia senza contatto

La misura di coppia e posizione senza contatto sugli alberi meccanici è stata al centro dell'intervento di Lutz May della società tedesca NCTEngineering, che ha presentato una soluzione basata sulla tecnologia Pulse Current Modulated Encoding e sul principio della magnetostrizione. La prima consiste sostanzialmente nel realizzare un encoder che utilizza - anziché righe ottiche - zone magnetizzate distribuite sulla circonferenza dell'albero. La magnetostrizione è invece un fenomeno fisico paragonabile alla piezoelettricità: la pressione esercitata sul metallo provoca uno spostamento dell'asse magnetico. Nella soluzione sviluppata da NCTE il rilevamento del segnale proveniente dall'albero utilizza due dispositivi diametralmente opposti (per tenere conto del gioco), ciascuno dei quali composto da due bobine per consentire il funzionamento differenziale. Il sistema - che resiste fino a 210 gradi ed è insensibile al crossatalk - richiede alberi realizzati in acciaio ferromagnetico, materiale normalmente utilizzato nelle auto sportive. Le applicazioni già realizzate riguardano i sistemi Kers, la misura di coppia sugli alberi di ingresso e di uscita del cambio, il carico sulle sospensioni, lo sterzo, ecc…

 

 

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