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Cabraggio
Fenomeno
per cui durante il traino di un rimorchio (e specie in accelerazione) viene
scaricato l’asse anteriore del veicolo trainante e caricato quello posteriore.
CAD
Sigla
di Computer Aided Design, ovvero progettazione al videoterminale del computer.
E’ un sistema di lavoro impiegato ormai diffusamente che ha eliminato quasi
del tutto gli errori e le lungaggini della progettazione su carta.
CAE
Sigla
di Computer Aided Engineering, ovvero progetto con l’aiuto elettronico.
Vedi anche CAD.
CAFE
Sigla
di Corporate Average Fuel Economy, insieme di norme emanate nel 1975 dal
Congresso degli Stati Uniti che «invitano» al risparmio energetico le industrie
dell’auto, pena pesanti tassazioni supplementari. Richiedono infatti che
l’intera gamma dei veicoli prodotti in un anno da ciascuna Casa costruttrice
consumi meno di un limite prefissato in un determinato percorso. Dal 1985
la soglia per le vetture è di 27,5 miglia per gallone (circa 8,5 l/100 km)
e di 20 miglia (11,8 l/100 km) per i pick-up*, i furgoni e i van. Gli acquirenti
di veicoli che non rispettano tali norme devono pagare quelle che sono definite
«gas-guzzler tax», cioè imposte sulle vetture bevitrici di benzina. Ad esempio,
per il 1994 la Mercedes «S600» è stata penalizzata, al momento dell’immatricolazione,
di 3700 dollari, le Rolls-Royce di 5400 e la Lamborghini «Diablo», addirittura,
di 6400 dollari (circa 10 milioni di lire).
Calcolo a elementi finiti
E’
un sistema che consente di individuare con precisione al computer le caratteristiche
statiche, dinamiche e acustiche dei pezzi di un’automobile già durante la
fase di progettazione. Con tale analisi si può suddividere una struttura
assai complessa in moltissimi piccoli tasselli dei quali si conoscono le
caratteristiche elastiche, che quindi possono essere espresse in formule
matematiche. E’ un po’ come se la carrozzeria* di una vettura venisse scomposta,
per il calcolo, in un mosaico di piccole tessere di superficie piana, incollate
fra loro, che si comportano in modo sufficientemente uguale alla struttura
originaria. Il nome del procedimento di calcolo deriva appunto dal fatto
di trasformare una superficie, costituita da infiniti punti, in un’altra
(ad essa equivalente per comportamento elastico) costituita da un numero
finito di tasselli. Una carrozzeria può essere scomposta anche in più di
10.000 parti, con un totale di oltre 42.000 incognite che devono essere
risolte dal calcolo. Queste analisi possono essere affrontate solo con potenti
calcolatori e l’ausilio di specifici programmi standardizzati (ASKA, NASTRAN
e ABAQUS).
Calore di evaporazione di una benzina (vaporization heat)
La
miscela aria-carburante si raffredda quando la benzina inizia ad evaporare
(sottrae calore di evaporazione) e questo fenomeno di sottrazione di calore
può causare la formazione di ghiaccio all’interno del carburatore*, impedendone
il perfetto funzionamento, anche a temperature atmosferiche superiori allo
zero. Le condizioni critiche sono quelle caratterizzate da temperature fra
+2° e +8 °C e umidità relativa superiore al 65%. Il fenomeno può essere
eliminato con opportuni additivi al momento della raffinazione del combustibile.
CAM
Sigla
di Computer Aided Manufacturing, ovvero realizzazione dei vari particolari
di un’auto con l’aiuto del calcolatore. E’ il passo successivo e logico
dopo l’introduzione del CAD*. Infatti il computer trasforma direttamente
le informazioni ricevute e i disegni del progetto in istruzioni per le macchine
utensili che provvedono alla realizzazione dei vari componenti senza l’intervento
dell’uomo.
Cambio (transmission-gearbox)
E’
un meccanismo che varia, a seconda delle diverse situazioni, il rapporto
di trasmissione e quindi le caratteristiche della potenza (coppia* motrice
e velocità di rotazione) che arriva alle ruote. Serve a ovviare un difetto
congenito dei motori* a combustione interna, vale a dire la scarsa disponibilità
di coppia ai bassi regimi. La forza necessaria per muovere un veicolo è
massima quando esso deve partire da fermo, in particolare se ciò avviene
in salita. In questa situazione, la coppia motrice deve essere moltiplicata
opportunamente per vincere l’inerzia che si oppone al movimento, inerzia
proporzionale alla massa del veicolo e all’accelerazione che gli si vuole
conferire. Per questo i cambi automobilistici hanno una prima marcia con
un rapporto di riduzione di solito superiore a 3 (ossia il numero di giri
in uscita dal cambio è 3 volte più piccolo rispetto a quello dell’albero
motore e la coppia del motore aumenta di tre volte). Infatti, la potenza
non è altro che il prodotto della velocità di rotazione per la coppia motrice
e, pertanto, a parità di potenza (supponendo cioè in prima approssimazione
che il cambio non sottragga potenza), se si divide per 3 il numero di giri
si ottiene, come risultato, di moltiplicare per 3 la coppia motrice. Il
funzionamento del cambio di una vettura è identico a quello di una bicicletta:
in «prima» i giri del motore (corrispondenti al numero di pedalate al minuto)
sono molto elevati e la velocità ridotta, ma in compenso il sistema (motore
o gambe che siano) riesce ad esercitare uno sforzo adeguato a far procedere
il veicolo anche su pendenze molto ripide. Su una strada pianeggiante, però,
se non ci fossero altri rapporti a disposizione, il motore (o le gambe)
girerebbe all’impazzata senza un apprezzabile aumento della velocità. Occorre
quindi disporre di almeno quattro marce, passando per esempio a un rapporto
di riduzione di 2 a 1 (2 giri del motore per 1 giro delle ruote), alla presa
diretta (1 giro del motore per 1 giro delle ruote) o, addirittura, a un
rapporto di moltiplica (per esempio, 1 giro del motore per 1,3 giri delle
ruote). Schematicamente, un cambio automobilistico è un meccanismo che accoppia
un certo numero di ingranaggi collegati all’albero motore (detti conduttori)
con altri ingranaggi (detti condotti) che di volta in volta sono i più utili
all’andatura desiderata e che caratterizzano il rapporto di trasmissione.
Può essere sia manuale sia automatico* e, nel primo caso, dotato o meno
di sincronizzatori*. In uno schema comune e moderno il cambio è costituito
da un albero della frizione su cui è montato un ingranaggio che muove l’albero
secondario. Su questo sono calettati gli ingranaggi fissi (cioè obbligati
a girare insieme all’albero secondario) delle varie marce che girano e mettono
in movimento gli ingranaggi dell’albero primario*, che è collegato con il
resto della trasmissione. Questi ingranaggi sono “folli” e vengono resi
solidali (uno alla volta a seconda della marcia innestata) con l’albero
primario tramite lo spostamento di manicotti azionati dalla leva del cambio.
I manicotti sono infatti solidali col primario ma possono muoversi lungo
di esso tramite scannellature e si accoppiano con l’ingranaggio in questione
tramite i sincronizzatori*, incaricati di evitare le “grattate”.
Cambio a innesti frontali
Privo
di sincronizzatori*, è utilizzato sulle auto da competizione poiché consente
innesti molto veloci delle marce ed è, generalmente, più compatto e robusto
dei cambi utilizzati sulle vetture di serie. Richiede abilità, sensibilità
ed esperienza per evitare «grattate» o impuntamenti.
Cambio a Variazione Continua (CVT)
Sigla
di Continuously Variable Transmission, ossia cambio con variazione continua
del rapporto di trasmissione. E’ un cambio automatico* che consente di passare
dalla marcia più corta a quella più lunga attraverso una gamma infinita
di rapporti intermedi E ANCHE DI CAMBIARE SOTTO CARICO. Rispetto ai cambi
tradizionali (che nel 1999 può sostituire solo su vetture di potenza limitata,
100 kW circa, per incrementi successivi vedi oltre), migliora il confort
di marcia perché non si avvertono strappi durante il passaggio da un rapporto
all’altro. Per le auto il più diffuso è quello della Van Doorne, che si
rifà al tipo (“Variomatic”) installato fin dagli anni Cinquanta sulle olandesi
Daf. Costruttivamente è più semplice di un automatico convenzionale; oltre
al convertitore di coppia esso infatti è costituito da due pulegge con gole
a «V», che si stringono o si allargano, sotto l’azione di un cilindro idraulico
(o di un motore elettrico), in modo da far variare il rapporto di trasmissione
(fino a circa 5), e nelle quali si muove per attrito una cinghia trapezoidale*
, larga 2 o 3 centimetri, che in passato era di gomma e che ora, invece,
è costituita da un gran numero di sottili tasselli metallici (acciaio o
alluminio). ECVT è un cambio CVT con gestione elettronica. La gestione elettronica
ha permesso di presentare (Nissan e Subaru) il CVTip*. Un altro tipo di
CVT (detto toroidale) sviluppato da Nissan è costituito da due “semicarrucole”
affacciate, una con l’asse motore e l’altra con l’asse di trasmissione.
Una cinghia nella gola porta il moto da uno all’altro. La variazione di
rapporto è ottenuta deformando progressivamente la cinghia in modo che il
diametro su cui calza sulla semicarrucola motrice è diverso da quello su
cui calza sulla semicarrucola condotta. Nei CVT la cinghia può essere tirata
o spinta; nel primo caso essa è in fibre sintetiche (aramide ecc.), nel
secondo caso necessita di un raffreddamento a bagno d’olio. Abbinato al
motore c’è un convertitore di coppia o una frizione magnetica che abbina
il motore a un rapporto fisso di trasmissione (in genere circa 2:1) poi,
verso i 10 km/h il rapporto tra le pulegge supera quello fisso ed entra
in funzione il CVT che va fino a un rapporto di circa 0,5:1. Attualmente
possono lavorare con coppie dell’ordine max. di 200 Nm (270 Nm, ZF, luglio
98 - 387 Nm, Nissan “Extroid”, 1999 - 300 Nm, Audi A4, 2000) ma nei prossimi
anni, grazie all’apporto della gestione elettronica e al convertitore di
coppia, dovrebbero raddoppiare le prestazioni. La Nissan ha messo a punto
un sistema (Extroid CVT) che consiste in due dischi, uno di entrata e uno
di uscita, in cui il moto rotatorio viene trasmesso tra i due attraverso
rullini di trasmissione. Variando l’inclinazione dei rullini si varia la
zona di contatto e quindi il rapporto di trasmissione. Permangono problemi
di rendimento in quanto il cambio assorbe potenza agli alti regimi e con
vettura ferma la pompa idraulica assorbe comunque una certa potenza, tuttavia
la possibilità di far lavorare il motore nelle zone di massimo rendimento
limita gli inconvenienti di rendimento.
Cambio adattativo ( AGS )
Adaptive
Gearbox Shift, ovvero gestione «adattativa» di un cambio automatico*. E’
un sistema che adegua continuamente l’innesto delle marce alle esigenze
dell’automobilista e al suo stile di guida. Con le classiche gestioni di
tipo idraulico e con molte di tipo elettronico, le cambiate non avvengono
sempre in modo ottimale e, comunque, non possono adattarsi alle differenti
caratteristiche di guida di ogni conducente. Per ridurre questo inconveniente
è stato introdotto un interruttore che consente di selezionare il tipo di
funzionamento preferito (di solito «economico» o «sportivo»), così da anticipare
il passaggio al rapporto superiore o sfruttare tutto l’arco di utilizzo
del motore, fino al regime massimo. Anche questa, comunque, non è la soluzione
ottimale, perché è pur sempre un compromesso che non riesce a soddisfare
tutte le esigenze. Per migliorare ulteriormente il funzionamento degli automatici
è stato quindi sviluppato un controllo elettronico adattativo di tipo continuo
(autoadattativo detto anche proattivo). I dati relativi alla rapidità del
movimento del pedale dell’acceleratore, alla sua posizione e alla frequenza
con cui si trova a fondo corsa o al minimo vengono rilevati e confrontati
con alcuni parametri, tra i quali la velocità della vettura, la marcia inserita,
l’accelerazione longitudinale e trasversale, il numero degli interventi
sui freni, il regime termico del motore. Se per un certo tratto la centralina
registra, per esempio, che l’acceleratore è rilasciato e contemporaneamente
il guidatore frena frequentemente, l’elettronica AGS capisce che l’auto
sta affrontando una discesa e quindi provvede a scalare marcia automaticamente.
Altro caso è quando la centralina rileva un’accelerazione trasversale notevole,
che corrisponde alla percorrenza di una curva. Con un automatico convenzionale
se il guidatore toglie gas avviene il passaggio al rapporto superiore, con
il rischio di destabilizzare l’assetto, mentre con il controllo adattativo
viene evitata l’inutile cambiata. Altra situazione di guida nella quale
l’autoadattativo mostra la sua utilità è nei sorpassi. Per scalare marcia
rapidamente con un automatico tradizionale occorre premere a fondo l’acceleratore
(operazione detta «kick-down»*), con un AGS, invece, la scalata viene effettuata
appena si preme molto rapidamente il pedale, senza dover schiacciare a tavoletta.
Inoltre, qualora il guidatore dovesse interrompere il tentativo di sorpasso
rilasciando bruscamente l’acceleratore, l’elettronica autoadattativa capisce
che non deve innestare il rapporto superiore ma mantenere la marcia opportuna
per la successiva accelerazione. Il cambio è anche correlato da sensore
che avverte che la vettura è in discesa (che è poi come quando decelera)
e anche in questo caso le marce inferiori vengono lasciate in funzione di
sfruttare il freno motore. Vedi anche “Flash”.
Cambio automatico (automatic transmission)
Non
richiede l’intervento del guidatore né sul pedale della frizione (che quindi
viene eliminato), né sulla leva del cambio (sostituita da un altro selettore
con funzioni “elementari”: avanti, indietro, parcheggio). Può essere a tre
o più rapporti oppure a «variazione continua» (CVT*). In un cambio automatico
gli ingranaggi sono diversi da quelli delle trasmissioni manuali poiché
vengono utilizzati ruotismi epicicloidali*. Il disco della frizione* è sostituito
da un convertitore di coppia* idraulico. I più recenti automatici hanno
quattro o cinque marce, sono gestiti dall’elettronica, consentono di selezionare
il tipo di funzionamento preferito (di solito «economico» o «sportivo»)
e non hanno slittamenti interni al convertitore di coppia riducendo così
il consumo di combustibile. I più sofisticati hanno una gestione «adattativa»
dei cambi marcia, ossia la capacità di adeguarsi allo stile di guida del
conducente (AGS*). Per le vetture di potenza non elevata si stanno diffondendo
i variatori continui di velocità CVT, con un numero infinito di rapporti.
Il rendimento fuel cambio automatico su un percorso standard (ciclo europeo
di consumo) porta a un maggior consumo di carburante attorno al 10% (anche
per il maggior peso) un divario che comunque sta progressivamente scendendo.
Nel 1997 si vendeva una vettura su due col cambio automatico (1% in Italia
- 80% in USA). Vedi anche Shiftlock e cambio meccanico automatizzato.
Cambio automatico Antonov
E’
un cambio automatico* a più marce, dove la tradizionale regolazione idraulica
del cambio dei rapporti viene eliminata utilizzando invece forze di tipo
meccanico esistenti all’interno del cambio: le forze centrifughe delle
masse in movimento rotatorio e le forze assiali che si sviluppano negli
accoppiamenti degli ingranaggi elicoidali. Risulta più leggero e compatto
del cambio automatico tradizionale, ma non gestibile con raffinatezze
elettroniche.
Cambio manuale automatizzato
Consente
cambi di marcia velocissimi, perché viene azionato non dai tradizionali
leveraggi, ma da pulsanti o levette collegate ad una centralina elettronica*
che comanda appositi «attuatori» elettrici o idraulici. Le prime applicazioni,
a partire dal 1988, hanno riguardato le monoposto di «formula 1». La Magneti
Marelli ha messo a punto un sistema, chiamato «Selespeed», che può essere
montato anche su vetture di serie dotate di un normale cambio* sincronizzato
o a innesti frontali*. I vantaggi consistono nella massima rapidità di cambiata
e nell’eliminazione di qualsiasi sforzo sulla leva, che può essere sostituita
da pulsanti o da un «joystick». Le migliori prestazioni si hanno abbinando
l’automazione del cambio a quella della frizione* e utilizzando una farfalla
motorizzata* che gestisce, sempre automaticamente, la potenza del motore
durante i cambi di marcia senza obbligare il guidatore a sollevare il piede
dall’acceleratore. Vedi anche cambio sequenziale.
Cambio meccanico robotizzato
In
funzione del loro minor costo potrebbero trovare impiego cambi del tipo
di quelli manuali dove però gli innesti e le partenze fossero tutte guidate
dall’elettronica e quindi mancasse del tutto la leva del cambio (oltre al
pedale della frizione). Ciò grazie a un’elettronica funzionale alle esigenze
della motricità e delle intenzioni del pilota . I comandi potrebbero essere
idraulici (Magneti Marelli, BMW, Getrag, Sachs) oppure elettrici (Valeo)
e comunque è essenziale il contributo di un alternomotore* per l’avviamento.
Cambio semiautomatico (semiautomatic transmission or gears)
Con
una trasmissione di questo tipo viene eliminato il pedale della frizione*,
ma è il guidatore a scegliere e a innestare manualmente le marce, al contrario
di quanto avviene con un cambio automatico*. Se ne conoscono tre tipi. 1)
Il Tiptronic* abbinato alla trasmissione automatica e in alternativa ad
essa, è un cambio sequenziale. 2) La frizione automatica o automatizzata*
dove spostando la leva di un normale cambio manuale si aziona un servomeccanismo
che apre la frizione. 3) Il cambio sequenziale* propriamente detto, che
aziona frizione e cambiate in sequenza in risposta ai comandi di un leveraggio
o di bottoni di salita e scalata.
Cambio sequenziale
Di
derivazione motociclistica, e abbinato a una frizione automatica*, è più
rapido e facile da usare di un cambio* tradizionale: spingendo avanti la
leva si inserisce la marcia inferiore, tirandola indietro si seleziona il
rapporto superiore (o viceversa). Può consistere anche in due levette poste
dietro il volante, una per salire e una per scalare, manovrabili senza staccare
le mani dal volante. Recentemente ha trovato crescente diffusione sulle
vetture da competizione, in particolare dalla stagione 1994 sulle «formula
1» (dopo la proibizione dei cambi automatizzati*) e sulle «Superturismo».
Con un «sequenziale», sia in scalata sia in salita si deve passare attraverso
tutte le marce, non essendo possibile, come anche sulle motociclette, saltare
un rapporto. Per ovviare a questo comportamento, che potrebbe essere fastidioso
per chi non avesse velleità sportive, il centro ricerche Porsche di Weissach
ha messo a punto un cambio sequenziale, chiamato «Quickshift», dotato di
un servomotore che consente di scalare immediatamente fino alla prima marcia
quando si sposta lateralmente la leva del selettore. Un particolare cambio
sequenziale, abbinato al cambio automatico è il Tiptronic*. In un cambio
sequenziale meccanico ad ogni colpetto in avanti o in dietro della leva
si fa ruotare un tamburo selettore, posto parallelamente ai due alberi porta
ingranaggi, che ha incise delle scannellature (cave sagomate). Queste hanno
un grano che fa da guida per delle forcelle che, di conseguenza si muovono
assialmente e spostano i sincronizzatori montati (ovviamente) sull’albero
che porta gli ingranaggi folli, rendendone solidale uno alla volta, corrispondentemente
alla marcia inserita.
Camera di combustione (combustion chamber)
E’
lo spazio che rimane all’interno del cilindro* quando il pistone* raggiunge
il punto morto superiore, ossia la posizione più lontana dall’albero motore*.
La sua configurazione influisce sul consumo di combustibile, sulla quantità
di emissioni* inquinanti e sulla potenza erogata. Le temperature raggiunte
in una camera di combustione di un motore AS a due tempi sono dell’ordine
dei 2.800°C (30 bar) e in uno AS a quattro tempi dell’ordine di 3.000°C
(50 bar). Nei motori a iniezione diretta (GDI*) di benzina l’iniettore spruzza
con pressioni da 80 a 130 bar per immettere carburante nella camera di scoppio.
Al fine dell’adiabaticità la candela (o l’iniettore) dovrebbe essere centrale
e la forma della camera sferica per avere il minor percorso di fiamma, cioè
i tempi minimi di permanenza della miscela incombusta. Tuttavia agli altissimi
numeri di giri attuali, con forti angoli di incrocio e alto RC*, si tende
piuttosto a stratificare la miscela attorno alla candela e a studiare condotti
particolari per avere la giusta velocità di combustione. |
