Launch Control: Partiamo alla grande!

Commettere un errore in partenza, può compromettere la performance e portare il pilota ad “esagerare” per recuperare il tempo perso.

L’evoluzione tecnologica, con l’avvento dell’iniezione elettronica, ha introdotto notevoli vantaggi nel mondo dei Rally.

Infatti le case produttrici di centraline elettroniche, non si limitano alla produzione di software che gestiscano le sole mappature ma implementano e sviluppano continuamente soluzioni che permettono vantaggi in termini cronometrici.

Una soluzione di questo tipo è sicuramente il sistema di partenza assistita, ovvero il launch control.

Questo software permette, se correttamente impostato, di effettuare la partenza nel più rapido dei modi evitando lo slittamento del pneumatico, fenomeno fisico che si vuole evitare.

Valutiamo quali sono le variabili e le forze che influiscono su tale fenomeno;

Lo slittamento è conseguenza di una eccessiva coppia espressa dalle ruote motrici, che superando il valore limite dovuto all’attrito, fa perdere grip alla ruota facendola ruotare senza avere avanzamento.

Il valore limite della coppia dipende dalla distribuzione dei pesi della vettura, dalle dimensioni del complesso cerchio-pneumatico e dalle condizioni del manto stradale.

 

 

Una ruota motrice è soggetta alla coppia ma anche alla forza peso che si scarica su tale asse(nella figura 1, la forza P), la presenza di entrambe crea una nuova forza, detta forza d’attrito radente (nella figura 1, la forza A), che risulta proporzionale alla forza peso tramite un coefficiente.

Tale coefficiente, prende il nome di coefficiente d’attrito radente statico e dipende solamente dalla natura dei due materiali a contatto (pneumatico e manto stradale).

Inoltre la forza A genera, rispetto al centro di massa della ruota, una coppia opposta a quella motrice che evita lo slittamento finché la coppia motrice non ne supera il valore.

L’attivazione del comando può avvenire tramite un sensore al pedale della frizione nelle sole vetture dotate di cambio sequenziale, oppure tramite switch.

Il sistema può intervenire con il taglio o il ritardo dell’accensione di uno o più cilindri oppure con il taglio dell’iniezione del carburante.

Il primo modo di agire è quello tipico del ALS (Anti-Lag System), comunemente chiamato “Bang”, il quale risulta utile su vetture turbo per ridurre il ritardo di intervento del turbo compressore.

Tale sistema prevede, oltre al ritardo, un arricchimento in termini di carburante per preservare l’affidabilità meccanica del motore e conseguente ritorno di fiamma dovuto all’espulsione di carburante incombusto.

Mentre il taglio dell’iniezione è assimilabile al funzionamento del limitatore di giri.

Spesso vengono utilizzati sistemi ibridi per ottimizzare la partenza ma in linea di massima, il metodo utilizzato dipende dal tipo di ECU installata e dalle funzioni che essa annovera.

Praticamente la centralina interviene utilizzando una “mappa da partenza”, più o meno sofisticata, che interviene limitando il numero di giri motore e di conseguenza la coppia alla ruota.

Tale sistema oltre ad evitare lo slittamento permette di evitare stress eccessivi alla frizione ed alla trasmissione.

Abbiamo visto che il software può intervenire in diverse maniere, però tutte le tipologie di launch control vengono tarate secondo un numero massimo di giri motore. Qual è il valore ottimale per settare correttamente il sistema di partenza assistita?

Il tecnico, che prepara il setting del sistema, deve conoscere approfonditamente le caratteristiche della vettura (ripartizione dei pesi sulle ruote motrici, rapporto di trasmissione della coppia conica, rapporto di trasmissione della prima marcia, Curve di coppia e potenza alla ruota e/o all’albero ed infine i parametri geometrici e fisici del complesso cerchio-pneumatico) nonché avere una stima soggettiva del coefficiente d’attrito radente del manto stradale.

A Partire da queste conoscenze, tramite semplici calcoli, si può arrivare a conoscere il limite di giri motore che permette una coppia inferiore a quella imposta dai vincoli dell’aderenza.

Nell’immagine successiva troviamo una schermata del programma di gestione e settaggio del launch control per una ECU sportiva di tipo commerciale, abbiamo evidenziato il parametro principale di funzionamento che andremo a ricercare. Gli altri parametri, presenti nell’illustrazione, dipendono dalle caratteristiche motoristiche della vettura ed il set-up non implica variazioni al limite di giri motore ricercato.

 

 

Facciamo un esempio pratico, supponiamo di avere una vettura che abbia le seguenti caratteristiche:

Peso:1200 Kg

Trazione: Anteriore

Coppia massima: 205 Nm @ 5700 rpm

Ripartizione del peso: 70% all’anteriore

Assetto: 17”+gomme dalla spalla da 6,5 cm

Peso Pneumatico-Cerchio (m): 7 kg = 69 N

Momento d’inerzia Pneumatico-Cerchio (I): 3,7 Nm²

coefficiente di attrito (n): 0,9 (gomma su asfalto ruvido asciutto)

coppia conica:12/63

prima marcia: 12/29

Ipotizziamo la partenza in piano ed una distribuzione simmetrica dei pesi rispetto all’asse longitudinale della vettura.

In queste condizioni è facilmente valutabile la forza di attrito A, dopo aver valutato la forza peso agente sull’asse anteriore. Tale forza è misurabile attraverso bilance poste sotto la vettura, nella nostra condizione il carico agente su ogni ruota sarà pari a P = 420 kg = 4120 N.

Possiamo adesso valutare la forza d’attrito, la quale risulterà pari ad A= P * n = 3708 N.

La coppia limite di puro rotolamento è individuata dalla seguente formula:

Cmax = A * (I + mr²)/mr

Dove con r intendiamo il raggio del complesso cerchio-pneumatico. Da calcolo otteniamo la coppia massima alla ruota che risulta essere pari a 1740 Nm. Otteniamo una coppia maggiore della massima coppia che eroga il nostro motore (205 Nm).

In realtà la coppia alla ruota, al netto delle perdite della trasmissione, è pari alla coppia erogata dal motore moltiplicata per il rapporto di trasmissione alla ruota.

Quest’ultimo è dato dal rapporto tra il numero di denti della coppia conica che moltiplica il rapporto tra il numero di denti delle ruote della marcia in presa (nel nostro caso la prima marcia).

Otteniamo un rapporto di trasmissione pari a 12,69 ed ipotizzando un rendimento del 75% possiamo valutare la coppia motore massima attraverso la seguente formula:

Cmotore=Cmax/(t*rendimento)

Dove con t esprimiamo il rapporto di trasmissione alla ruota. Otteniamo una coppia all’albero di 182 Nm. Avendo a disposizione la curva di coppia del motore, possiamo valutare il numero di giri per impostare il sistema di partenza assistita.

 

Dai calcoli otteniamo 4500 giri/minuto come valore massimo, per sicurezza e per allontanarci dal caso limite possiamo settare il launch control a 4000 giri in favore della sicurezza. Questo valore è estremamente variabile a seconda del tipo di manto e delle altre variabili del caso, quindi per ottimizzare la prestazione andrebbe modificato a seconda delle condizioni.

Logicamente l’esempio appena illustrato deve essere considerato valido con le opportune approssimazioni introdotte ed al solo fine di chiarire l’iter di settaggio dell’aiuto elettronico.