RIDURRE L’ATTRITO: UNA SFIDA IMPORTANTE PER L’INDUSTRIA DELL’AUTO

Sapete cos’è la tribologia? E cosa c’entra con l’auto? La tribologia è la disciplina che si occupa dello studio dell’attrito, adesione e lubrificazione. Ridurre l’attrito è una sfida molto importante per le industrie automobilistiche e non solo. L’attrito e l’usura provocano, infatti, costi enormi all’economia globale e all’ambiente. Le attuali tecnologie per contrastare le perdite di energia per attrito sono principalmente basate sui materiali.

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All’avanguardia negli studi in questo campo c’è il Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche (FIM) di Unimore – Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia che ha una consolidata esperienza nello studio dei materiali e delle superfici. Unimore ha stretto recentemente una collaborazione con Toyota Central R&D Labs. Il gruppo giapponese potrà così avvalersi delle competenze e degli studi di ricerca nel settore della tribologia condotti presso il dipartimento dell’Ateneo emiliano dalla equipe della dott.ssa Clelia Righi che guida un gruppo di ricerca che si dedica, in particolare, alla individuazione dei materiali più performanti per ridurre l’attrito mediante simulazioni al calcolatore.

Ad attrarre l’interesse di Toyota Central R&D Labs. è stato soprattutto l’approccio pioneristico adottato dalla dott.ssa Righi, che si basa su simulazioni di dinamica molecolare ab initio. Queste simulazioni consentono di aprire una finestra sull’interfaccia sepolta ed “osservare” le reazioni chimiche che avvengono tra i due materiali in moto. Ottenere questo tipo di informazioni mediante gli esperimenti è molto difficile. Le simulazioni al calcolatore rappresentano, dunque, uno strumento importantissimo per comprendere il funzionamento di materiali lubrificanti e disegnarne di nuovi, sempre più efficienti e meno dannosi per l’ambiente.

La collaborazione tra Toyota Central R&D Labs. e il gruppo della dott.ssa Clelia Righi riguarda i ricoprimenti a base di carbonio simili al diamante, diamond like carbon (DLC), usati nei motori della auto Toyota per ridurre l’attrito e l’usura. Lo scopo è quello di descrivere in modo realistico i processi tribochimici che regolano il comportamento lubrificante. Le metodologie sviluppate e i risultati ottenuti in questo studio consentiranno di costruire una conoscenza a carattere più generale sul ruolo degli stress meccanici nell’attivazione delle reazioni chimiche.

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BATTERIE AUTO ‘SOTTO STRESS’

Entro il 2020, il 75 per cento di tutti i veicoli sarà dotato in Europa di un sistema start-stop. A fare questa previsione è Johnson Controls, il più grande produttore al mondo di batterie auto. Uno scenario che tuttavia rappresenta una sfida per la tenuta di questo elemento vitale per l’automobile, ancor di più in quelle di nuova generazione.

Le batterie svolgono infatti un ruolo fondamentale nei sistemi start-stop. Quando il motore è spento, il sistema elettrico del veicolo usa l’energia per mantenere attive funzioni quali radio, illuminazione e riscaldamento. La batteria riaccende inoltre il motore entro una frazione di secondo. Tutto ciò ha modificato sostanzialmente il ruolo svolto dalle batterie e ha reso una formazione tecnica professionale più che mai essenziale. Molte altre componenti del veicolo richiedono inoltre energia elettrica, ad esempio i sistemi di sicurezza. Il sistema di assistenza alla guida, il controllo elettronico di stabilità e la frenata automatica richiedono un livello notevole di energia elettrica e fanno della batteria un elemento critico dei sistemi di propulsione avanzati.

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A “salvaguardia” delle batterie è nato il VARTA Battery Test-Check. Lanciata l’anno scorso in selezionati paesi europei, l’iniziativa supporta le officine nell’identificazione di problemi alla batteria prima che essi si verifichino. In occasione di Automechanika 2016, Johnson Controls ha annunciato gli ultimi risultati del programma. Degli oltre 30.000 veicoli testati, quasi un quarto aveva batterie che dovevano essere sostituite immediatamente a causa delle loro cattive condizioni. Johnson Controls ha anche condotto una ricerca su come il mercato delle riparazioni, in ambito automotive, stia evolvendo da un modello do-it-yourself a uno do-it-for-me. I risultati dimostrano che l’85 per cento di tutti i conducenti europei di auto ha bisogno del servizio di assistenza offerto dalle officine e che otto su dieci si fidano delle raccomandazioni dei loro meccanici per quanto riguarda la manutenzione della batteria. “Vogliamo essere i primi ad aiutare le officine a mantenere e addirittura incrementare queste cifre, soprattutto in un momento nel quale le nuove tecnologie, come ad esempio quella dei veicoli start-stop dotati di batterie con Absorbent Glass Mat, cominciano a entrare nel mercato delle riparazioni” ha concluso Joseph Walicki, Vice President e President Johnson Controls Power Solutions.

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QUALE FUTURO PER L’AUTO A GUIDA AUTONOMA?

C’è chi dice che sarà il futuro. C’è invece chi è scettico sulle sue effettive possibilità. Stiamo parlando dell’auto a guida autonoma, un’innovazione che desta sempre maggior interesse nel comparto automobilistico. A guardare gli articoli pubblicati sulle riviste specializzate, infatti, sono sempre più numerosi i marchi che stanno sperimentando l’auto senza conducente. Negli ultimi tempi, tuttavia, sono apparse anche le prime notizie che parlano di “incidenti” e “ripensamenti” in questo ambito.

Analizzando un po’ il funzionamento di questi sistemi, si comprende però che l’auto senza conducente potrebbe essere effettivamente l’evoluzione successiva data dall’integrazione di molteplici innovazioni che fanno già parte delle recenti autovetture e che ci assistono nelle manovre più difficili. Ci sono già auto che si parcheggiano “da sole” o auto che frenano “da sole”. Mettere insieme queste funzioni attraverso un unico cervello artificiale sarà proprio compito delle auto a guida autonoma: questo computer si occuperà di raccogliere, elaborare e dare i comandi automatici per far muovere l’auto.

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Protagonista di questa potenziale rivoluzione è il mercato statunitense. Ma anche in Italia cresce l’interesse verso questa novità. “L’auto a guida autonoma non è il futuro: è il presente. Un presente per il quale scienza, tecnologia e industria sono già pronte, mentre cultura, diritto e società non lo sono ancora. Occorre colmare, al più presto, questo gap” ha sottolineato recentemente il Presidente dell’Automobile Club d’Italia.

Certo, come sottolinea lo stesso Angelo Sticchi Damiani, “prima di rendere queste auto parte del complesso sistema mobilità nel quale tutti ci muoviamo, occorre avere la certezza che questo genere di tecnologie sia error free e che la loro diffusione rappresenti un vantaggio e non un rischio”. Fondamentale quindi “verificare l’affidabilità delle auto a guida autonoma, prima di avviare la sperimentazione su strada”. Ma in che modo? Secondo Marco Mauri, Direttore innovazione e sviluppo di ACI Global, “c’è solo un modo: testare le auto a guida autonoma in pista”. Solo la pista, infatti, “è in grado di unire la scientificità dei test in laboratorio alla possibilità di riprodurre le condizioni standard della mobilità stradale”. Per Mauri i test di laboratorio non sono sufficienti, perché “nessun laboratorio sarà mai in grado di riprodurre le mille variabili che caratterizzano la mobilità su strada”. Occorre, dunque, “individuare spazi capaci di unire al rigore scientifico dei laboratori la complessità e la problematicità dell’ecosistema mobilità, eliminandone allo stesso tempo gli aspetti di rischio”.

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MOTORE AUTO: NUOVO SISTEMA DI INIEZIONE AD ACQUA PER RIDURRE I CONSUMI

Anche i motori a benzina più avanzati sprecano circa un quinto del carburante. Soprattutto ad alti regimi del motore, parte della benzina viene utilizzata per il raffreddamento anziché per la propulsione. Un nuovo sistema di iniezione ad acqua, ideato da Bosch, potrà ridurre questo spreco. La riduzione dei consumi di carburante offerta da questa tecnologia, sottolinea l’azienda tedesca, emerge particolarmente nei motori a tre e quattro cilindri che troviamo sotto il cofano delle auto di medie dimensioni. Soprattutto quando si accelera rapidamente o si guida in autostrada, l’iniezione di acqua consentirà di ridurre il consumo di carburante fino al 13%.

Ma il risparmio di carburante non è l’unico vantaggio: questa innovazione può rendere le auto ancora più potenti. “L’iniezione ad acqua può dare una spinta in più ai motori con turbocompressore” ha dichiarato Stefan Seiberth, Presidente della divisione Gasoline Systems di Bosch.

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Questa innovativa tecnologia si basa su un fatto semplice: a un motore non deve essere consentito di surriscaldarsi. Per impedire che ciò accada, in quasi tutti i motori a benzina di oggi viene iniettato carburante in più, che evapora raffreddando parti del motore. Con l’iniezione ad acqua, gli ingegneri Bosch hanno sfruttato questo principio fisico. Prima che il carburante si accenda, nel condotto di aspirazione viene iniettata una nebbia fine d’acqua, che grazie all’elevato calore di vaporizzazione assicura un raffreddamento efficace.

Anche per questo motivo è sufficiente poca acqua: ne servono soltanto alcune centinaia di millilitri ogni cento chilometri percorsi. Di conseguenza, il compatto serbatoio d’acqua che rifornisce il sistema d’iniezione con acqua distillata deve essere riempito solo dopo alcune migliaia di chilometri. E se il serbatoio rimane vuoto, niente paura: il motore continua a girare regolarmente, ma deve fare a meno della coppia più alta e dei consumi inferiori offerti dall’iniezione ad acqua.

Si tratta di una tecnologia già in produzione. La BMW M4 GTS è la prima vettura di serie a integrare questo sistema rivoluzionario di iniezione ad acqua nel suo motore a sei cilindri sovralimentato.

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AEB: SISTEMI DI FRENATA D’EMERGENZA AUTONOMA

Terza serie dei crash test Euro NCAP 2016 che vede promossi a pieni voti i quattro modelli testati ma solo se dotati di sistema AEB. A partire da quest’anno, infatti, nelle prove è stato applicato il nuovo protocollo “Dual Rating”, che prevede una doppia valutazione del veicolo: in riferimento ad un equipaggiamento base in termini di sistemi di sicurezza (quasi una dotazione di serie) e in riferimento ad un equipaggiamento avanzato in termini di sistemi di sicurezza, veicolo dotato di un ‘Safety Pack’ opzionale e disponibile su almeno il 50% dei mercati europei.

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Ma cosa sono esattamente i sistemi AEB? Come si legge sul sito della campagna, dietro questo acronimo si dividono tre funzioni. Autonomous: il sistema agisce in modo indipendente dal conducente per evitare o mitigare l’impatto. Emergency: il sistema interviene solo in una situazione critica. Braking: il sistema tenta di evitare l’impatto azionando i freni.

I sistemi AEB migliorano la sicurezza in due modi: in primo luogo, aiutano ad evitare l’impatto identificando in tempo situazioni critiche e avvisando il conducente; in secondo luogo, ridimensionano la gravità degli incidenti inevitabili, riducendo la velocità di collisione e, in taluni casi, predisponendo all’impatto la vettura e le cinture di sicurezza.

Quasi tutti i sistemi AEB utilizzano una tecnologia basata su sensori ottici, telecamera (stereo) o LIDAR per identificare gli ostacoli davanti alla vettura. La combinazione di queste informazioni con la velocità e la traiettoria permettono di stabilire se esiste un pericolo effettivo. Se rileva una potenziale collisione, l’AEB prova prima (ma non sempre) ad evitare l’impatto avvisando il conducente sulla necessità di intraprendere un’azione correttiva. Se il conducente non interviene e l’impatto è imminente, il sistema applica una frenata. Alcuni sistemi applicano una frenata completa, altri una frenata parziale. In ogni caso, l’intento è quello di ridurre la velocità di collisione. Alcuni sistemi si disattivano non appena il conducente intraprende un’azione correttiva.

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I quattro modelli testati nell’ultima sessione Euro NCAP 2016 sono stati: la Kia Rio e la Toyota Hilux, (sia in versione standard che in quella equipaggiata con l’optional ‘Safety Pack’), la Renault Scenic e la Subaru Levorg solo in versione standard. Estremamente evidenti i benefici apportati dal ‘Safety Pack’ rispetto allo stesso modello testato con il solo allestimento base: i migliori punteggi (3 e 5 stelle per il modello Toyota Hilux, 4 e 5 stelle per la Kia Niro) vengono raggiunti soprattutto per la presenza del freno automatico di emergenza (AEB). Mentre i modelli testati in unica configurazione (Subaru Levorg e Renault Scenic), che conquistano il massimo punteggio delle 5 stelle, sono entrambi dotati di serie del sistema AEB.

“Anche sulla base dei risultati di questi test auspichiamo che presto il dispositivo di sicurezza attivo AEB sia di serie su tutti i veicoli nuovi” ha concluso Angelo Sticchi Damiani, presidente dell’Automobile Club d’Italia, partner del progetto internazionale Euro NCAP.

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FRENO A MANO AUTO: MECCANICO MA ANCHE ‘ELETTRONICO’

Iniziamo dal funzionamento. Si tratta di un dispositivo di tipo meccanico che attraverso dei tiranti, innestati dall’apposita leva posta nell’abitacolo, aziona i freni posteriori permettendo di “immobilizzare” il veicolo sia in pianura che in salita o discesa. Come insegnano a scuola guida, il freno di stazionamento (comunemente conosciuto come freno a mano) va inserito ogni volta che l’auto viene lasciata in sosta. Si tratta infatti di un obbligo previsto dal Codice della Strada: Il conducente che lascia il veicolo in sosta nei casi consentiti, deve azionare il freno di stazionamento e, di regola, deve aver cura di inserire il rapporto più basso del cambio di velocità. Nelle strade a forte pendenza si deve, inoltre, lasciare in sosta il veicolo con le ruote sterzate, ed i veicoli di massa complessiva massima a pieno carico superiore a 3,5 t devono applicare i cunei bloccaruote. Vale quindi la pena sottolineare l’importanza di mantenere in ottime condizioni questo meccanismo, che oltre ad essere obbligatorio per la sosta, risulta fondamentale per una manovra automobilistica che a volte può risultare difficoltosa: la partenza in salita.

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La partenza in salita, con cambio manuale, va affrontata, come prima cosa, con il freno a mano azionato. Occorrerà poi inserire la marcia in prima. Successivamente occorrerà azionare i pedali di frizione e acceleratore fino a trovare l’equilibrio giusto per la partenza. A quel punto basterà rilasciare il freno a mano e il veicolo sarà partito in salita. Esiste, tuttavia, un dispositivo di tipo elettronico in grado di agevolare questa manovra. Una sorta di freno a mano ‘elettronico’. Si chiama Hill holder e funziona come una “livella”: quando il veicolo è inclinato manda una segnalazione alla centralina e nel caso il veicolo fosse fermo in salita blocca i freni impedendo la retromarcia. In questo modo il conducente avrà una ripartenza agevolata e appena il veicolo sarà in marcia il sistema rilascerà automaticamente i freni.

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AUTO KEYLESS, SISTEMI DI APERTURA PORTE E AVVIAMENTO SENZA CHIAVE: COMODI MA VULNERABILI

I “keyless” sono i sistemi di apertura senza chiave utilizzati da numerosi costruttori automobilistici. Avvicinandosi al veicolo, con la chiave in tasca, non appena ci si avvicina, all’auto, questa riconosce la chiave attraverso un segnale radio. Per aprire la portiera non è necessario schiacciare nessun tasto sulla chiave, dato che quest’ultima si apre da sola non appena si tocca la maniglia. Sovente, si può anche avviare il motore senza chiave, semplicemente schiacciando un tasto. Un bel sistema, molto comodo, ma facile da manomettere. Alcuni ricercatori dell’università di Birmingham hanno infatti verificato la presenza di vulnerabilità di questi sistemi nelle auto di diverse case automobilitistiche, per un totale di 100 milioni di veicoli a rischio in tutto il mondo. Una notizia, che conferma quanto evidenziato da un test del Touring Club Svizzero su 24 modelli, reso noto nel marzo 2016.

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Nel corso di questo test, svolto dal TCS unitamente all’ADAC, le automobili equipaggiate di un sistema senza chiave sono state aperte e messe in moto in pochi secondi, usando un amplificatore d’emissione fai-da-te. Per rubare l’auto bastano due persone: la prima, munita di un piccolo ricevitore, si avvicina al proprietario o al luogo dov’è depositata la chiave dell’auto presa di mira, il secondo, con un piccolo trasmettitore, si piazza vicino alla portiera dell’auto. In questo modo si “prolunga” di oltre cento metri il segnale radio per l’apertura e l’avviamento dell’auto. Durante il test è stato constatato che la ritrasmissione del segnale funziona anche se la persona con il ricevitore si trova a oltre cento metri dalla chiave. Ciò significa che l’auto che si vuol rubare può essere aperta e messa in moto, anche se la chiave si trova in casa o nella tasca del proprietario, magari ancora intento a pagare alla cassa i propri acquisti. Una volta avviato il motore, il veicolo può viaggiare fino a quando il serbatoio del carburante è vuoto o se si spegne il motore. A seconda del modello, l’automobile può viaggiare per alcune centinaia di chilometri, anche mille.

Alle luce delle ultime notizie, risulta quindi ancora più attuale e urgente l’appello lanciato nei mesi scorsi dal TCS che invita “i costruttori a potenziare maggiormente la protezione dell’elettronica automobilistica, conformemente a quanto già avviene in numerosi altri settori informatici. Non è ammissibile – sottolinea il Touring Club Svizzero – che le automobili con dispositivo di chiusura keyless (senza chiave) siano più facili da rubare di quelle con una chiave a telecomando normale. Una soluzione dev’essere trovata anche per chi è già in possesso di una vettura con chiusura di questo tipo. È preciso compito dei costruttori d’auto fare in modo che un costoso sistema di chiusura non sia più facile da manomettere rispetto all’equipaggiamento di serie con telecomando. Infine – ricorda il TCS – un’informazione importante: la funzione keyless di numerosi modelli può essere disattivata (consultare le istruzioni d’uso del veicolo)”.

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AUTO E SICUREZZA: STOP A POKÉMON GO MENTRE SI GUIDA

Di questi tempi, a quanti di voi è capitato di trovare qualcuno completamente assorto con la “faccia sullo schermo” dello smartphone? Molto probabilmente stava giovando a Pokémon Go. Per chi non lo sapesse, si tratta di un videogioco basato sulla realtà aumentata geolocalizzata con GPS che permette ai giocatori di trasformarsi in “allenatori” di Pokémon virtuali e di mettersi a caccia di Pokémon disseminati nel mondo reale. Una passione così forte che molti non rinunciavano al gioco neppure in situazioni che richiederebbero invece il massimo della concentrazione, come nel caso della guida.

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Negli ultimi tempi, infatti, non sono mancati gli incidenti e conseguenti appelli da parte di forze dell’ordine e amministrazioni pubbliche per invitare tutti gli utenti della strada, compresi pedoni e ciclisti, a non distrarsi. Riportiamo a titolo d’esempio, il comunicato diffuso recentemente dalla Città di Torino: Non rischiare un incidente per catturare i pokémon. E’ questo l’invito della Polizia Municipale a pochi giorni dal lancio dell’app per smartphone Pokémon Go. L’utilizzo dei cellulari alla guida, oltre a essere vietato e sanzionato dal Codice della Strada, è estremamente pericoloso e può causare gravi incidenti, non solo per chi è al volante. La stessa raccomandazione vale per i ciclisti e i pedoni. Le distrazioni sono tra le prime cause di incidenti. Secondo l’Istat, nel 2015 sono state 3419 le persone che hanno perso la vita sulle strade italiane (con un incremento dell’1,1 % rispetto al 2014). Il picco si è raggiunto nei mesi estivi, interessando maggiormente la fascia di età compresa tra i 20 e i 24 anni.

Ora, tuttavia, dovrebbe essere arrivata la soluzione al problema dallo stesso gestore del gioco. Niantic, in un aggiornamento introdotto a fine luglio, ha inserito un limite alla velocità rispetto al suolo – al massimo a 12 km/h – registrata dall’apparato con cui si sta dando la caccia ai Pokémon. Oltre questo valore, con qualsiasi mezzo ci si muova, il tragitto dello smartphone non verrà più calcolato e, quindi, non ci sarà alcuna possibilità di visualizzare le bestioline sullo sfondo reale. E così, giocare a Pokémon Go mentre si pedala o si guida non sarà più possibile.

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PAGARE CASELLO E SOSTA SENZA CARTE E CONTANTE: ALLA SCOPERTA DEL TELEPASS

Telepass è un servizio che consente ai caselli autostradali, attraverso l’utilizzo di un piccolo apparato collocato sul parabrezza dell’auto o posizionato sulla moto, di transitare a velocità moderata nelle porte dedicate Telepass e di pagare il pedaggio senza fermarsi. Il servizio si è molto diffuso arrivando a quota 9 milioni di apparati in circolazione in Italia e in Europa, di cui oltre 620.000 dispositivi italiani installati sui mezzi pesanti e 80.000 che dispongono del servizio di pagamento del pedaggio all’estero. Infatti, grazie alla sua evoluzione tecnologica Telepass EU, il dispositivo, ha sottolineato l’ad Ugo de Carolis, permette “per la prima volta in Europa di viaggiare e pagare il pedaggio con un unico dispositivo in 5 Paesi tra i quali, in esclusiva, anche l’Italia”.

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Telepass è utilizzabile su autovetture, moto e tutti gli altri veicoli a due assi. Per richiederlo è sufficiente essere titolare di un conto corrente bancario o postale in Italia. Gli importi verranno addebitati senza alcuna maggiorazione, in via posticipata direttamente su conto corrente, conto BancoPosta o su tua carta di credito. Telepass, inoltre, può essere utilizzato su due veicoli comunicandone preventivamente le targhe.

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L’utilizzo di questo dispositivo oggi non è limitato unicamente alle autostrade. Telepass offre ulteriori servizi che consentono di pagare la sosta nei parcheggi convenzionati di molte città italiane e l’accesso nell’Area C di Milano. E con Pyng, l’app gratuita di Telepass, è possibile pagare anche la sosta sulle strisce blu in diverse località. Basta impostare la durata della sosta direttamente dallo smartphone e, una volta terminata, l’importo viene addebitato sul proprio conto Telepass, in via posticipata e senza alcun costo aggiuntivo. L’app, inoltre, permette di modificare in corsa la durata delle sosta. Il servizio è totalmente gratuito e in costante espansione, e, sottolineano da Telepass, “altre nuove città stanno per essere raggiunte in tutta Italia”.

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