Spoiler attivo Tigra

Avevo annunciato che avrei dato maggiori informazioni sul progetto in corso e per quanto il progetto non sia ancora terminato, preferisco dare un anteprima di quello che per il momento è operativo.
L'immagine a fianco, descrive schematicamente la consistenza tecnica dell'hardware necessario e di come sia cablata.
Abbiamo un dispositivo Android dotato di un accelerometro su tre assi che servono per valutare e quantificare le accelerazioni alle quali il veicolo e' sottoposto durante la guida.
Una scheda IOIO ossia un microcntrollore con connettivita' USB che puo' essere collegato ad Android via cavo o via bluetooth.
Essa dispone di 48pin con funzioni diverse: I/O digitale, ingressi analogico con convertitore A/D 16bit, uscite PWM, SPI, I2C ecc... maggiori dettagli su: https://www.sparkfun.com/products/10585
Abbiamo poi l'attuatore per azionare lo spoiler: in questo caso ho ritenuto intelligente al fine di ridurre al minimo i costi di impiegare il motore tergicristallo di un'altra Opel Tigra, ma lo si puo' sostituire con attuatori a pistone elettrici senza nessuna modifica al resto dell'elettronica.

MCU e motore

Il motore e' dotato di limiti per contenere l'escursione massima di movimento entro i dati di progetto.
Un sensore angolare applicato sul corpo motore, consente di sapere l'angolo di inclinazione dello spoiler.
Un unità di potenza (MDU) alimenta il motore e ne inverte il senso di rotazione.
Come si vede dallo schema tutta l'elettronica ed i segnali compresi quelli del freno dell'acceleratore e della velocità veicolo, convergono nella scheda IOIO.
Il software che gestisce l'intero meccanismo risiede nel dispositivo Android che dialogando con la IOIO, attua l'azionamento dello spoiler, legge i dati dai sensori e decide la strategia da adottare in base alle condizioni di guida: frenata, accelerazione, curva e velocità, tutto in automatico in base ad un algoritmo specifico o in manuale permettendo all'utente di impostare a piacere l'angolo dello spoiler desiderato.
Nel video che segue è mostrato l'azionamento del motore in modalità automatica: vengono cioè impiegati gli accelerometri per azionare il motore, infatti inclinando in avanti il motore ruota in un verso e nell'altro se il dispositivo Android viene inclinato in dietro; per ragioni di inquadratura il dispositivo Android e' connesso alla IOIO attraverso un link  bluetooth, anche se la sua collocazione definitiva e' nel cruscottino che conteneva il TID (info display Opel) debitamente modificato nelle dimensioni e nella funzionalità che ora permette di inserire l'Android un po' come fosse il frontalino di un'autoradio.
Una volta inserito nel suo alloggiamento, il dispositivo Android si connette alla IOIO attraverso un cavo USB dal quale riceve l'alimentazione ed i futuro sara' connesso pure all'autoradio per implementare la funzione di media player, navigatore gps, eccc...
A fine lavoro i mammoth saranno sostituiti da appositi connettori della AMP o simili.

Sotto, l'anteprima dello screenshot d'avvio dell'applicazione sulla quale sto lavorando.

Si intravede in sovra impressione un pop-up che indica lo stato di taratura del dispositivo che sarà argomento dei prossimi post.

ciao

Aerodinamica attiva

L'aerodinamica è uno dei fattori preponderanti nelle prestazioni di un veicolo in condizioni di guida extraurbane ed autostradali con ricadute in termini di consumo di carburante, emissioni inquinanti, prestazioni e sicurezza di guida.
Un veicolo dotato di aerodinamica attiva che si adatta alle condizioni di guida permette di conciliare prestazioni, sicurezza di guida e ridotti consumi migliorando il suo coefficiente aerodinamico e la tenuta di strada in condizioni di guida critiche.
Moltissime case automobilistiche stanno investendo denaro e tempo nella ricerca e nello sviluppo di soluzioni aerodinamiche attive, ora disponibili non solo nei veicoli di punta, ma anche nelle utilitarie.

Questa tecnologia viene spesso impiegata per parzializzare o bloccare il flusso aria al radiatore quando non richiesto come nel caso di molte BMW, Mercedes, ma pure Ford; e' il caso dei Grill Shutters.
Pionieri furono la VW Scirocco che adottava uno spoiler estraibile sul portellone posteriore, e la Mitsubishi

Carichi aerodinamici verticali con
spoiler chiusi a sinistra ed aperti a destra

3000GT che adottava sia lo spoiler posteriore che uno splitter anteriore, entrambi attivi.
Oggi abbiamo Porsche, Ferrari, Pagani, Bugatti e tante altre case che impiegano l'aerodinamica attiva; fra le piccole ci sono la Mini Coupe, la Peugeot RCZ, l'Audi TT.
Non si tratta di un vezzo o di una strategia di marketing anche se questo ha ovvie e positive ricadute d'immagine, l'aerodinamica attiva e' qualcosa di reale ed efficace il cui costo e' in discesa e non e' improbabile che vetture anche di gamma piu' bassa ne faranno uso in futuro.

Eppur si muove

Dopo tanti mesi ecco un nuovo post.
Per dire agli interessati che nonostante quì non ci siano più stati aggiornamenti, il lavoro continua.
In tutti questi mesi di assenza dal Blog il cover per il lunotto posteriore ha visto la luce in fase preliminare, poi  si e' deciso di ricostruirlo a seguito della necessità di integrarlo con uno spoiler attivo per compensare il Lift al posteriore che si genera durante la marcia e che può provocare una pericolosa instabilità nelle condizioni di guida critiche  come frenate di emergenza e curve ad alta velocità  mentre si frena e magari in presenza di fondo scarsamente aderente.
Tutto questo per anticipare che i prossimi giorni darò notizie più dettagliate su quanto finora realizzato.
A presto

Cx=0,295 Vs Cx=0,314

Test e' la parola d'ordine del giorno.
Coast down e' lo strumento utilizzato.
Pazienza e perseveranza e' la chiave del successo.
Ma come funziona?

Semplice: si prende il veicolo, lo si porta alla velocita' desiderata, quindi tenendo la frizione premuta si mette in folle mentre con un GPS si registra istante per istante la decellerazione dovuta agli attriti aerodinamici e di rotolamento.
Terminato il test, si torna a casa, si scaricano i dati dal GPS e tramite un foglio di calcolo si confronta la velocita' di rallentamento misurato con quello stimato.
Attraverso la manipolazione dei due coefficienti ( Crr e Cx) del modello teorico si riduce al minimo o si annulla la discordanza fra le curve di decellerazione fra modello teorico e quello registrato col GPS ed ecco che nei due coefficienti prima manipolati avremo trovato quelli reali.
Semplice no?
Beh in realta' senza la pazienza e la perseveranza e' difficile se non impossibile arrivare a dei risultati corretti: il traffico ad esempio puo' essere un problema insormontabile, poi c'e' quello della pendenza stradale ed ancora le condizioni climatiche.
Condizioni stradali permettendo, il problema della pendenza stradale e' aggirabile effettuando due test: uno per senso di marcia, quindi o si fa una semplice media matematica o come ho fatto io, si inserisce nelle formule l'impatto della pendenza che essendo di fatto sconosciuta e' comunque possibile quantificarla appunto tramite il doppio test inserendo nel computo la pendenza stimata avendo cura di invertirne il segno nel test successivo: l'individuazione sara' corretta quando invertendo il segno nei due test  Cx ed il Crr rimarranno invariati.
Le condizioni climatiche vanno correttamente inserite nel computo altrimenti il risultato sortisce risultati errati.
Il parametro da individuare e' la densita' dell'aria, e tramite pressione atmosferica, temperatura aria e punto di rugiada risulta quantificabile in modo corretto.
Il test per praticita' puo' esser diviso in due sezioni: un test di rallentamento ad alta velocita' (bastano 90Km/h) dove e' necessaria un'osservazione (sempre via GPS) per un arco di velocita' di almeno 10-20Km/h ed una a bassa velocita' ossia intorno ai 10Km/h.
A bassa velocita' infatti il carico aerodinamico e' quasi nullo e quindi sara' facile individuare il coefficiente di rotolamento degli pneumatici, ad alta velocita' invece sara' predominante il peso aerodinamico.

Ad ogni modo, ho avuto modo di effettuare due test: il primo completo, ossia bidirezionale ad alta e bassa velocita' ed il secondo solo a bassa velocita' sempre bidirezionale.

Il primo test l'ho effettuato prima degli interventi sulle geometrie delle sospensioni anteriori di cui ho accennato in un precedente post; interventi resi necessari causa una discrepanza dell'incidenza dei montanti anteriori (asimmetria dell'angolo di Caster), interventi che hanno provocato una convergenza aperta di 2mm.
In queste condizioni, il test ha fornito un coefficiente di resistenza di rotolamento Crr=0,18, il test successivo realizzato dopo la visita dal gommista per portare la convergenza a zero ha fornito un Crr=0,12, insomma un netto cambiamento in fatto di attriti.
Il coefficiente aerodinamico invece e' stato il seguente Cx=0,295
Un Cx di 0,295 non e' male, ma con il cover sotto motore, i cerchioni aerodinamici e l'abbassamento vettura, mi aspettavo decisamente meglio cosi' indagando, sono arrivato alla conclusione che il Cx dichiarato di 0,31 per il modello originale puo' forse riferirsi nella migliore delle ipotesi a quella relativa al modello 1,4 con cerchi da 14 pollici con cover ruota in plastica e ruote dalla sezione di 175mm mentre la versione con cerchi in lega da 15" con i 185/55,  piu' verosimilmente presenta almeno un Cx=0,314

Il Fondo.

Una giornata di lavoro con l'amico Karnak che ha fornito attrezzature tempo e manualita' per ottimizzare le geometrie delle sospensioni, cosi' ho approfittato per scattare alcune foto ed iniziare a pianificare i prossimi lavori.

Qui' a sinistra si puo' vedere la copertura sotto motore di derivazione Audi e le staffe posteriori di ancoraggio; davanti invece devo provvedere a realizzare un profilo definitivo.
Il fondo del telaio invece e' ancora originale ma ho gia' il materiale per una copertura ottimale che si estende dal cover anteriore sino al ponte posteriore dove attraverso un raccordo mobile iniziera' il diffusore.

Le difficolta' le dovro' affrontare per quanto concerne la linea di scarico infatti, la sua carenatura implica il dover affrontare due problemi: il primo e' lo smaltimento del calore generato dal catalizzatore e dal primo silenziatore: non voglio che il calore si accumuli e si trasferisca all'interno del veicolo gravando sul comfort di marcia; inoltre, il tubo di scarico passa al disotto del serbatoio carburante ed anche se il calore in quel tratto non sara' poi cosi' elevato, penso che dovro' isolarlo termicamente; il secondo problema risiede nel silenziatore centrale il cui profilo sborda da quello del fondo che prevedo di realizzare, sara' quindi investito dal flusso d'aria sotto la scocca: nulla di impossibile, solo altro lavoro.
Altro punto importante da analizzare bene e' il punto di raccordo fra il coperchio sotto il motore ed il fondo piatto da applicare al telaio.
In quel punto dovro' valutare bene come evacuare il calore del motore: e' fondamentale far si che l'aria proveniente dal vano motore venga accelerata al massimo e si misceli con il flusso esterno riducendo il piu' possibile la formazione di vortici...un profilo curvo e' il punto di partenza, la sezione e' invece ancora tutta da definire e per questo andranno fatti dei test su strada per valutare situazione termica dell'insieme.

Punto Economy Power, considerazioni sul progetto.

Torniamo per un attimo al mio precedente post Prototipo Punto "Economy power"
Questo per rendervi partecipi su alcune elucubrazioni che ho fatto dopo essermi riletto l'elenco delle modifiche apportate alla Fiat Punto originale ed ai dati forniti dal documento Fiat che ho riportato nel precedente post.

L'elenco delle modifiche e' tanto esiguo quanto efficace.
Entrambi i paraurti sono stati modificati: quello anteriore nella dimensione bocca che serve il radiatore, quello posteriore nei lati in prossimita' delle ruote.
E' stato adottato un fondo che carena integralmente la parte bassa del veicolo, quindi suppongo che sia stato adottato un efficiente sistema di evaquazione dell'aria calda proveniente dal radiatore, al posteriore avranno adottato per  certo un diffusore e poiche' l'unico silenziatre presente e' posizionato sul retro dei veicolo, suppongo che pure l'intera linea di scarico sia stata coperta ottenendo un fondo completamente liscio.
Le ruote sono state carenate da dei copricerchi lenticolari, e sono state adottate delle minigonne terminanti in un profilo che precedendo la ruota posteriore ne devia l'aria riducendo al minimo la turbolenza.
Specchietto retrovisore modificato nella forma e fanali posteriori modificati evidentemente per eliminar quella rotondita' che aerodinamicamente parlando e' dannosissima.
Da quel che posso vedere nell'unica foto che sono riuscito a trovare in rete, Fiat ha aggiunti dei covers nei vani passaruota posteriori e pare non sia presente il secondo specchietto esterno; non noto altro.
Fiat dichiara per questo prototipo un SCX=0,49 ossia del 26% inferiore alla Punto dal quale deriva.

Ho provato a fare due conti:


Punto 55
Cx = 0,324
Sez. Forntale = 1,970m2
SCX = 0,6383

il 26% di 0,6383 ammonta a 0.165958
quindi, SCx della Punto E.P. sarebbe di 0,6383-0,165958= 0,472 che discorda di un bel po' rispetto al dichiarato 0,49
infatti un SCx di 0,49 e' inferiore del 23,2% rispetto a quello nominale di 0,6383

Questo pu' significare o che  0,49 e quindi il 26% sono dati inesatti o che il Cx e quindi lo SCx della Punto di serie vale piu' di 0,6383, per l'esattezza 0,66 e fermo restando la sezione frontale di 1,970m2 darebbe un Cx per la vettura di serie di ben 0,335.
Ad ogni modo, la Punto E.P. con un SCx di 0,49 avrebbe un Cx di soli 0,249 (migliore dell'attuale Toyota Prius)

Ammettiamo che sia vero:
la differenza di Cx fra le due versioni ammonta a DCx = 0,086 (tantissimo)
Ho provato a quantificare con stima approssimata l'effetto delle modifiche apportate:

modifica                                                                                DCX              

pannellatura completa fondo vettura                                       -0,03/0,035              
flussi raffreddamento                                                             -0,01/0,015      
cerchioni lenticolari                                                                -0,01                
luci posteriori                                                                         -0,01/0,02          
minigonne e cover vano ruota                                                -0,011/0,05      
assenza di uno dei due specchietti retrovisori                          -,005              

riduzione totale                                                                      -0,086

Quello che ho ottenuto e' una serie di valori alcuni assolutamente ragionevoli, altri ai miei occhi un po troppo ottimistici.
Magari nella lista delle modifiche comunicate alla stampa non e' stato inserito tutto, magari ho sottostimato gli effetti di alcune particolari e sovrastimato altri.
Sarebbe bello avere dei riscontri, nell'attesa, andiamo avanti.

Impressioni da una gita fuori porta

Ben ritrovati.

A distanza di una lunga assenza , eccomi a scrivere ancora sulle ultime novita'.
Nulla di tecnico, nessuna prova strumentale, ma solo delle impressioni che come possiamo immaginare sono frutto di sensazioni e che quindi, lasciano il tempo che trovano, ma allettano la fantasia su cio' che potrebbe essere.

Ebbene, nell'ultimo trasferimento autostradale di circa 868 Km totali di cui 640 di autostrada che vedono l'attraversamento della Cisa che prevede il superamento degli appennini a quota  745 m. s..l.m ed il rimanente di strade statali tutti percorsi a velocita' codice,ho potuto constatare un consumo medio di 16,5Km/l con a bordo diversi bagagli e due passeggeri per un aggravio di peso di circa 195Kg.
Un risultato interessante, ma vediamo come e' stato possibile raggiungerlo.
L'auto e' sempre la stessa, ma per l'occasione, ho provveduto a montare i cover per i vani ruota posteriori, un cover sul bagagliaio cosi' da eliminare la variazione del profilo del portellone posteriore, due piccole coperture davanti alle ruote anteriori montate direttamente sul paraurti e due piccoli elementi in coda all'auto, esattamente alla fine delle fiancate per creare un punto netto di separazione del flusso dell'aria.
L'auto e' ancora priva di fondo piatto e di estrattore posteriore, ma monta un riparo sottomotore di derivazione Audi opportunamente modificato che partendo dal paraurti anteriore si estende sino a tutta la trasmissione.

L'auto si e' dimostrata estremamente scorrevole e silenziosa, gli unici fruscii presenti provenivano dai tergicristalli.
Dei pochi filetti di lana presenti sulla carrozzeria l'unico osservabile e comunque attraverso lo specchietto retrovisore esterno era quello montato al centro del cover vano ruota posteriore destro che ha mostrato la presenza di un flusso piuttosto pulito anzi, decisamente pulito nonostante l'immancabile turbolenza creata dalla ruota anteriore rimanendo teso con vibrazioni minime.

I piccoli deviatori anteriori allargano la parte bassa del paraurti che originariamente si restringe arrivando quasi ad eliminare l'esposizione della ruota al flusso dell'aria frontale e quindi teoricamente a ridurre la turbolenza in quella zona cosi' tormentata.

I due elementi in coroplast attaccati alla carrozzeria sulle fiancate tramite nastro adesivo telato che ha dimostrato una tenuta granitica in ogni condizione permettono una netta separazione del flusso, la loro inclinazione verso un immaginario punto di convergenza situato a circa 2 metri dalla fine della vettura aiutano a chiudere la scia mantenendola compatta e di dimensioni ridotte: certo le dimensioni e l'angolo di convergenza andrebbero ricercate con precisione per ottenere le migliori prestazioni e l' applicazione in questa occasione non era delle migliori.
Non so se l'ho mai accennato su questo blog, ma leggendo alcune note Fiat ho scoperto che i tecnici rimasero stupiti per l'elevato coefficiente aerodinamico mostrato dalla Punto prima serie che si rivelo' essere di circa 0,334 (contro gli 0,32 indicati dalla stampa).
Ulteriori indagini rivelarono che la causa di questo dipendeva dal profilo della fanaleria posteriore assimilabile ad un arco di circonferenza che impedisce la creazione di un punto di separazione preciso e di quella scia compatta che va sempre ricercata se si vogliono ottenere coefficienti bassi.

Lo so, l'auto sembra figlia di Frankenstein e come Victor, pure io la vedo bella con questo look... chissa'.
Dipendera' dal fatto che e' figlia di una mia idea o piu' semplicemente che me la immagino con una veste definitiva prive di toppe ed oggetti posticci?