Corso di Sistemi di Trazione Lezione 9: Il moto degli autoveicoli e il calcolo della massima accelerazione A. Alessandrini – F. Cignini – C. Holguin – D. Stam AA 2014-2015

Argomenti Velocità massima Uso del cambio manuale di velocità Massima accelerazione in partenza Massima accelerazione in moto Pendenza superabile Stesse analisi in riferimento al cambio automatico e continuo Il docente inizia la lezione e descrive gli argomenti che tratterà. Le lezioni iniziano sempre con questa formula: “In questa lezione parleremo di: argomento 1 Argomento 2 Argomento n Ove opportuno, in questa come nelle altre slide, può essere utilizzato il seguente effetto di animazione: Entrata, Dissolvenza, Veloce, Al clic del mouse. Per inserire nuove diapositive, utilizzare sempre l’apposita funzione di PowerPoint: Menu Inserisci Nuova diapositiva. Scegliere, eventualmente, dal Riquadro attività, un layout diverso da quello proposto in automatico, ma SEMPRE tra quelli disponibili. Evitare il layout “Solo titolo”.

Obiettivi della lezione Comprendere il legame tra la potenza del motore e quella necessaria al moto Analizzare la dinamica dell’accelerazione di un veicolo, in varie condizioni: Da fermo In moto Con una pendenza non nulla A seconda di quanti/quali sono gli assi motrici Comprendere l’effetto del cambio di velocità sulla dinamica di accelerazione. Comprendere l’effetto della distribuzione dei pesi sull’accelerazione. Il docente descrive gli obiettivi della lezione. Anche in questo caso può utilizzare l’ effetto di animazione: Entrata, Dissolvenza, Veloce, Al clic del mouse.

Calcolo della massima accelerazione istantanea data la velocità (1/3) Si individua la velocità angolare alle varie marce: Si scartano le velocità angolari fuori dal range di funzionamento del motore e si individua la massima coppia disponibile alle varie velocità angolari plausibili

Calcolo della massima accelerazione istantanea data la velocità (2/3) Si sceglie la marcia che consente la massima fra le coppie calcolate Si calcola la massa corretta in assetto di marcia Si individua la potenza disponibile alle ruote nella marcia scelta:

Calcolo della massima accelerazione istantanea data la velocità (3/3) Si sottrae la potenza necessaria per vincere le forze resistenti: Si determina l’accelerazione dividendo la potenza delle forze d’inerzia per velocità e massa corretta:

Grafico del calcolo della massima accelerazione istantanea di una Punto 75 a 50 km/h Massima velocità del veicolo

Il calcolo della massima accelerazione in partenza Determinazione del massimo sforzo di trazione disponibile in prima marcia Determinazione delle forze agenti sul veicolo: resistenze e pendenza Determinazione della massa corretta del veicolo in assetto di marcia Applicazione del 2° principio della dinamica per determinare l’accelerazione

Calcolo della massima accelerazione in partenza di una Punto 75

Verifica che lo sforzo di trazione non superi l’aderenza Determinazione, data l’accelerazione, dello sforzo limite di aderenza (cfr. slide 10) Confronto tra lo sforzo di trazione e lo sforzo limite Qualora lo sforzo di trazione sia superiore allo sforzo limite calcolo dell’accelerazione massima trasmissibile

Le ruote: il problema dello slittamento Faer

La massima forza trasmissibile senza slittamento Limite di aderenza per autovetture a trazione posteriore Limite di aderenza per autovetture a trazione anteriore In cui: Fl =forza limite di aderenza (N);  = coefficiente di aderenza (adimensionale); b, c, d = quote del baricentro (m) (cfr. slide 9); a = accelerazione del veicolo (m/s2).

La massima accelerazione trasmissibile Massima accelerazione per autovetture a trazione posteriore: Massima accelerazione per autovetture a trazione anteriore:

Calcolo dell’accelerazione 0-100 km/h Calcolo della massima accelerazione in partenza e verifica della sua trasmissibilità Calcolo del Δv ottenuto mantenendo costante tale accelerazione in un Δt Calcolo e verifica della massima accelerazione alla velocità v0+Δv Iterazione del procedimento fino al raggiungimento della velocità obiettivo

In che modo cambiano i calcoli se l’autovettura in questione monta un CVT? Assumendo una frizione manuale non cambiano nella fase, in partenza, in cui si usa la frizione. Non cambiano nel tratto in cui si resta in prima anche a frizione staccata Al momento del raggiungimento del numero di giri della massima potenza cambia il rapporto al cambio mantenendo costante il numero di giri

Grafico del calcolo della massima accelerazione istantanea di una auto con CVT ideale a 50 km/h

Calcolo della massima accelerazione con CVT (1/3) Si individua dalla caratteristica del motore la velocità angolare di massima potenza Si calcola i rapporto al cambio necessario per far girare il motore al numero di giri di massima potenza alla data velocità: Verifica che il rapporto trovato sia interno al range dei valori possibili

Calcolo della massima accelerazione con CVT (2/3) Se no ricadiamo nella fase di accelerazione in partenza, se si proseguiamo col calcolo Si calcola la massa corretta in assetto di marcia Si individua la potenza disponibile alle ruote nella marcia scelta:

Calcolo della massima accelerazione con CVT (3/3) Si sottrae la potenza necessaria per vincere le forze resistenti: Si determina l’accelerazione dividendo la potenza delle forze d’inerzia per velocità e massa corretta:

In che modo cambiano i calcoli se l’autovettura in questione monta un cambio automatico? In partenza non si ha il grado di libertà della frizione quindi a veicolo fermo si schiaccia tutto l’acceleratore Il motore eroga la potenza di massima parzializzazione e minimo numero di giri Sono valide le seguenti equazioni: Per il motore e la sua accelerazione e Per il veicolo e la sua accelerazione riportati al secondario del convertitore

In che modo cambiano i calcoli se l’autovettura in questione monta un cambio automatico? In cui: Te = engine torque (Nm); Tc = clutch torque (Nm); Tv = vehicle torque (Nm); e = velocità angolare motore (rad/s); Ie = momento polare d’inerzia del motore (kgm2); v = velocità angolare del secondario (rad/s); Iv = inerzia del veicolo e delle parti rotanti ridotta al secondario (kgm2).