MotoGP tech: elettronica for dummies (1^ parte)

A partire dagli anni '40 del secolo scorso, l'industria automotive ha cominciato a sviluppare dei sistemi elettrici per i veicoli a due e quattro ruote; una delle prime auto dotate di iniezione elettrica è stata l'Alfa Romeo 6C Ala Spessa alla Millemiglia del 1940.

Il motore a scoppio, nella sua forma originaria, non ha bisogno di essere governato da elettronica perché risponde a un principio meccanico ed elettrico, nella fattispecie a un carburatore che miscela aria e benzina che, accesa da una candela, produce una combustione nel cilindro che a sua volta fa muovere i pistoni. L'evoluzione dei motori (in termini di richiesta di maggiori prestazioni e guidabilità, contemporaneamente a minori consumi e inquinanti) ha portato a ricercare un maggiore controllo ed efficienza che possiamo definire semplicemente come il rapporto tra il combustibile e la coppia/potenza del motore. L'efficienza è l'energia utile che riesco a tirar fuori dal mio combustibile perché diventa una priorità sfruttare al meglio l'energia contenuta nella benzina.

Elemento fondamentale per migliorare l'efficienza dei motori è la sostituzione dei carburatori con gli iniettori capaci di nebulizzare la benzina nel cilindro per quantità, forma e direzione ottimale nel momento preciso e per un certo tempo richiesto dal motore.

Chi governa gli iniettori? Una centralina e di conseguenza l'elettronica.

Elettronica e moto

Nelle due ruote si è iniziato a lavorare con l'elettronica sui motori a due tempi e in Superbike, ma il vero momento di rottura è nei primi anni 2000 quando si è deciso di passare dai motori a due tempi ai quattro tempi. Il carburatore del motore a due tempi ha delle leggi di fluidodinamica invalicabili e dal punto di vista meccanico ha dei limiti.

Al contrario gli iniettori dei motori a quattro tempi concedono più flessibilità nella scelta della quantità e della qualità (polverizzazione, distribuzione) della benzina da portare al motore.

La forza propulsiva viene controllata dal pilota che, aprendo il gas, da una parte apre una farfalla aumentando la portata di aria al motore e dall’altro attiva un potenziometro che con un segnale elettrico alla centralina elettronica comanda agli iniettori di dare più benzina al motore.

Dall'efficienza del motore alla dinamica del veicolo

Possiamo individuare due campi di intervento dell'elettronica: a monte c'è l'efficienza del motore che abbiamo appena descritto, a valle c'è la gestione della coppia del motore in funzione della gomma e della pista ovvero la dinamica del veicolo.

In una moto, elemento di intermediazione tra la potenza erogata dal motore e l'asfalto è la gomma, in questo scenario intervengono forze longitudinali, trasversali e verticali. L'elettronica nel gestire la dinamica del veicolo deve ottimizzare la coppia del motore in funzione del movimento del veicolo e dell'impronta della gomma a terra.

Sensori

Per la gestione della dinamica del veicolo la moto è dotata di decine di sensori, qui elenchiamo i principali alcuni dei quali hanno un back up in caso di anomalia, tanta è l'importanza per la sicurezza del pilota.

- Piattaforma inerziale: è una scatola grossa come mezzo pacchetto di sigarette dotata di una scheda elettronica e di sensori, anche mobili, che valutano i movimenti. Questi sensori sono un insieme di accelerometri che misurano le accelerazioni nelle tre direzioni longitudinale, trasversale e verticale e di giroscopi che misurano le velocità di rotazione attorno agli assi, nelle stesse tre direzioni. Questi sensori rilevano la posizione del veicolo nello spazio, se è in piega, dritto o con la gomma anteriore alzata.

- sensori di velocità della ruota anteriore-posteriore

- sensori del motore, giri motore, manopola del gas e posizione della farfalla

- elongazione delle forcelle ovvero le escursioni delle sospensioni

-pressione freni

- posizione cambio

- sforzo del pilota sulla leva del cambio