Ibrido Fiat, il più furbo

Cambio doppiafrizione

Articolo del giugno 2009 presente nel gruppo Hainz di google.

Ho rivisto una vecchia presentazione FPT (Fiat PowerTrain) fatta al salone di Ginevra del 2006 e sono rimasto basito nel constatare la presenza dell’immagine del cambio a doppia-frizione “DDCT” che Fiat introdurrà a breve, nel 2009, sull’Alfa MiTo.

Ingrandendo l’immagine ho notato come sulla sinistra dell’albero centrale del cambio ci sia (quello che termina di verde) un ingrossamento particolare che mi ha fatto capire che è lì dove monteranno il motore elettrico per realizzare una variante ibrida in prima istanza con il bicilindrico e poi successivamente con il 1,4 t-Jet.

La particolarità di tale ibrido consiste nella possibilità di far funzionare il motore elettrico sia come motore che come generatore di corrente quando si rallenta in modo da sfruttare l’energia cinetica dell’auto che andrebbe completamente persa in calore utilizzando i freni (mentre Toyota utilizza un generatore separato con costi aggiuntivi).

Rispetto all’ibrido della concorrenza come Prius in questo caso il motore elettrico può utilizzare le tre marce pari (II, IV e VI) che permettono di avere elevati rendimenti anche ad alte velocità. La Prius, invece, utilizza un cambio epicicloidale con bassi rendimenti e specifico per l’applicazione ibrida, perciò non condiviso con nessun’altra auto, mentre il cambio a doppia frizione Fiat sarà utilizzato per le versioni ibride e per le auto normali come appunto la MiTo GTA.

Inoltre l’ibrido Fiat permette di costruire la versione ibrida nelle stesse linee produttive della versione normale e con costi contenuti riesce ad ottenere un ibrido che può funzionare a bassa velocità in puro elettrico, non come Honda Insight.

Per il funzionamento in puro elettrico si dovranno rivedere alcuni sottosistemi che attualmente funzionano unicamente a motore acceso alimentati da esso e che perciò dovranno diventare completamente elettrici:

– servosterzo, che però sul molte Fiat già ora è assistito elettricamente;
servofreno;

-pompa di raffreddamento del circuito del liquido;

-compressore del condizionatore;

Il condizionatore merita un po’ di attenzione perché è un componente che assorbe parecchia energia dal motore (anche 4-5 cv) e infatti se avete un’auto con motore particolarmente piccolo quando fà caldo e accendete il “clima” noterete un calo vistoso delle prestazione dell’auto. Inoltre la richiesta di energia del compressore è quasi costante sia che voi siate in città o che andiate in autostrada a 130km/h, peccato che il motore in città gira a bassi regimi e bassi “carichi” (pedale dell’acceleratore poco premuto) e i 5 cv possono essere anche il 30% in più della potenza richiesta, mentre in autostrada 5 cavalli sono un 2% in più.

Perciò slegando il compressore del climatizzatore dalla rotazione del motore si ha un aumento del rendimento poiché il compressore non girerà solidalmente con il motore e non ne seguirà più la variazione di giri, oltre al fatto che potrà essere posizionato lontano dal motore (quindi non si scalda con il risultato di aumentarne il rendimento).

Un ulteriore passo avanti per l’utilizzo dell’ibrido sarebbe quello di integrare il funzionamento dell’auto con quello del navigatore, infatti se il computer che gestisce la ricarica delle batterie sapesse che vogliamo spostarci in città per 30 km utilizzerebbe unicamente il motore elettrico, oppure se sapesse che stiamo salendo su un passo dolomitico utilizzerebbe tutta l’energia delle batterie poiché sa che nella discesa le ricaricheremmo facilmente.

Per quelli che pensano che l’ibrido sia solo per gli ambientalisti e per “i vecchi col cappello” vorrei sottolineare che persino Ferrari sta pensando all’ibrido per migliorare le prestazioni e il consumo delle proprie automobili: infatti ci sono studi e brevetti Ferrari che prevedono l’utilizzo del motore elettrico all’interno del cambio a doppia frizione a 7 merce (attualmente utilizzato sulla California e che, a breve, vedremo sull’erede della 430) come visto per l’ibrido Fiat; anche in questo caso il motore elettrico potrebbe funzionare sia da motore che da generatore in modo da caricare le batterie, alle quali potrebbero essere collegati due motori elettrici montati accanto alle ruote anteriori in modo da realizzare una trazione integrale senza il peso aggiuntivo di alberi di rinvio o altro. Spero che tale scelta venga utilizzata per l’erede della Enzo per sdoganare l’ibrido agli occhi degli scettici.

Un problema molto europeo che insisto a ripetere con l’avvento di queste auto ibride è l’assoluta necessitò di punti di ricarica in cui si possano collegare alla rete elettrica le auto, perciò garage. I nostri politici dovrebbero imporre la costruzione per le case nuove di almeno due garage per appartamento sia in costruzione e garantirlo, in questo modo ci sarebbe sia il vantaggio di ricaricare le batterie dalla presa di casa sia lasciare più spazio in strada per i parcheggi: infatti molte volte, specialmente nelle grandi città, capita di fare 20 minuti di tragitto e cercare per 20 minuti parcheggio!

Ceroni Enzo – Hainz 14/06/2009

P.S. TECNICO, spiegazione semplificata del funzionamento dell’ibrido Fiato con il cambio a doppia frizione:

Dato che l’immagine del cambio a doppia frizione Fiat è troppo piccola per spiegare il funzionamento cercate in google immagini “audi dsg” e troverete come prima immagine quella del cambio a doppia frizione “Dsg” Volkswagen-Audi.
Con l’immagine del cambio tedesco sott’occhio immaginiate che il motore elettrico sia posizionato a destra attaccato all’albero in rosso (quindi collegato alla I, III e V mentre sappiamo che per quello Fiat ha all’estremità le marce pari, poiché il motore elettrico è particolarmente dotato di coppia).

Per spiegarlo uso un esempio:

Siamo fermi al semaforo perciò la centralina ha inserito la I marcia avendo spostato a destra il sincronizzatore della prima e della terza marcia (cioè il cilindro liscio ha collegato rigidamente l’albero centrale con l’albero inferiore attraverso gli ingranaggi della I marcia); diviene verde e acceleriamo dolcemente nel silenzio più totale poiché il motore a benzina è spendo mentre il nostro motore elettrico spinge silenzioso la vettura a bassa velocità. Premiamo ora più a fondo l’acceleratore e la centralina comanda al motore termico di accendersi, lo porta al regime giusto e chiude la frizione rossa in modo da collegare il motore endotermico (il motore a benzina) alle ruote.

In questo momento entrambi i due motori stanno fornendo energia alle ruote e i regimi di entrambi stanno salendo, ma dato che il motore a benzina ha un range di utilizzo di “soli” 5000 giri dal minimo posto a 750 giri a circa 6000 giri (mentre il motore elettrico arriva anche oltre i 10’000 giri e ha un minimo di zero giri) la centralina ha già preselezionato la II marcia (e infatti anche qui il sincronizzatore è “a pacco” con la II marcia) e, al momento opportuno, stacca la frizione rossa e contemporaneamente attacca quella verde collegando il motore a benzina alle ruote tramite la II marcia.

Ed è qui il segreto: la I marcia è ancora attaccata, perciò mentre il motore a benzina è in II il motore elettrico può ancora fornire il suo contributo alla trazione e sfruttare tutto il suo ampio range di giri. A questo punto può essere che la velocità stia ancora crescendo e il motore elettrico arrivi alla sua velocità massima, allora la centralina toglie coppia al motore elettrico inserisce la III marcia spostando il sincronizzatore da destra alla sinistra e restituisce coppia al motore elettrico.