L’elettronica sta influenzando in modo sempre più massiccio le competizioni: le MotoGP, in particolare, sono divenute negli ultimi anni dei concentrati incredibili di tecnologia, tanto da portare molti piloti a lamentarsi di questa “invasione” senza limiti degli aiuti alla guida. In una situazione del genere sta assumendo un ruolo sempre più importante la telemetria, ossia quel lavoro di analisi dei dati che permette di “modellare” la moto attorno al pilota andando a gestire al meglio tutti i parametri elettronici relativi alla mappatura del motore, al ride by wire, al traction control, al freno motore, eccetera. Un lavoro di cui si parla tanto, ma spesso dal significato un po’ oscuro. Per questo abbiamo chiesto a Diego Gubellini, telemetrista di Shinya Nakano all’interno del box del team Gresini, nonché promotore di un corso intitolato “Sistemi di acquisizione dati, e loro utilizzo sulle moto da competizione”, qualche spiegazione in più sul suo lavoro.
A cosa serve la centralina in una MotoGP?
“Innanzitutto bisogna specificare che nelle normali moto stradali, o nelle superbike, solitamente sono presenti due centraline separate: una relativa alla gestione elettronica del motore e una relativa all’acquisizione dati. La prima controlla l’iniezione elettronica gestendo due iniettori per cilindro, in maniera indipendente cilindro per cilindro, e l’anticipo di accensione (anche questo in maniera indipendente). Per pilotare l’iniezione, la centralina rileva tramite sensori la posizione della farfalla, i giri motore, la pressione nell’airbox e la temperatura dell’aria. La seconda centralina si occupa invece della registrazione dei dati provenienti dai sensori applicati al veicolo e di sincronizzare lo scambio dati verso la stazione fissa (rappresentata solitamente da un semplice PC). In MotoGP si è in presenza (nella maggioranza dei casi) di un’unica centralina che si occupa di entrambe le cose: gestione del motore e acquisizione dati. La possibilità di gestire tutta l’elettronica della moto tramite un’unica centralina, oltre a permettere di ottimizzare il cablaggio e ridurre di conseguenza il peso dell’impianto, permette l’implementazione di alcuni sistemi avanzati di gestione, quali il sistema di controllo di trazione e il cosiddetto ride by wire”.
Quanti sensori sono presenti su una MotoGP attuale?
“Una MotoGP è equipaggiata da diversi sensori che ne permettono la monitorizzazione accurata. I principali sono i seguenti: velocità ruota anteriore, velocità ruota posteriore, posizione manopola del gas, posizione valvola corpo farfallato, temperature (acqua, olio), sospensioni anteriore e posteriore, giroscopio, accelerometro (3 assi), freno anteriore (pressione e posizione leva), freno posteriore (pressione e posizione leva), frizione (pressione e posizione leva), marcia inserita, sonda lambda (una per cilindro), temperatura gas di scarico (una per cilindro), pressione airbox, temperatura aria, pressione benzina, pressione cilindro (una per cilindro). Oltre a questi dati, vengono registrati in acquisizione anche altri segnali derivati dalla centralina stessa e utilizzati per la gestione del motore, come i tempi di iniezione (una per ogni cilindro) e l’anticipo (una per ogni cilindro)”.
Quali di questi dati servono al telemetrista per capire come migliorare la guida? Quali invece servono ai tecnici per capire come migliorare il set-up?
“Dovendo lavorare a fianco del capotecnico, il telemetrista analizza i dati di acquisizione sia per capire come migliorare la guidabilità del veicolo sia per ottimizzare il set-up di motore e sospensioni. I segnali fondamentali a cui si fa sempre riferimento sono tutti quelli che rendono conto dell’azione del pilota sul veicolo (gas, freno, sterzo, accelerometri e giroscopi). Oltre a questi devono essere sempre verificati i segnali che danno la misura di come il veicolo risponde: velocità anteriore e posteriore, giri motore, sospensioni. Tutti gli altri segnali vengono presi in seconda battuta per affinare l’analisi di problemi particolari”.
Riguardo all’analisi della guida, la curva viene divisa la curva in più settori, è così?
“Durante l’analisi dei dati telemetrici, viene automatico dividere la curva in settori (ingresso, centro L’elettronica sta influenzando in modo sempre più massiccio le competizioni: le MotoGP, in particolare, sono divenute negli ultimi anni dei concentrati incredibili di tecnologia, tanto da portare molti piloti a lamentarsi di questa “invasione” senza limiti degli aiuti alla guida.
In una situazione del genere sta assumendo un ruolo sempre più importante la telemetria, ossia quel lavoro di analisi dei dati che permette di “modellare” la moto attorno al pilota andando a gestire al meglio tutti i parametri elettronici relativi alla mappatura del motore, al ride by wire, al traction control, al freno motore, eccetera. Un lavoro di cui si parla tanto, ma spesso dal significato un po’ oscuro. Per questo abbiamo chiesto a Diego Gubellini, telemetrista di Shinya Nakano all’interno del box del team Gresini, nonché promotore di un corso intitolato “Sistemi di acquisizione dati, e loro utilizzo sulle moto da competizione”, qualche spiegazione in più sul suo lavoro.
A cosa serve la centralina in una MotoGP?
“Innanzitutto bisogna specificare che nelle normali moto stradali, o nelle superbike, solitamente sono presenti due centraline separate: una relativa alla gestione elettronica del motore e una relativa all’acquisizione dati. La prima controlla l’iniezione elettronica gestendo due iniettori per cilindro, in maniera indipendente cilindro per cilindro, e l’anticipo di accensione (anche questo in maniera indipendente). Per pilotare l’iniezione, la centralina rileva tramite sensori la posizione della farfalla, i giri motore, la pressione nell’airbox e la temperatura dell’aria. La seconda centralina si occupa invece della registrazione dei dati provenienti dai sensori applicati al veicolo e di sincronizzare lo scambio dati verso la stazione fissa (rappresentata solitamente da un semplice PC). In MotoGP si è in presenza (nella maggioranza dei casi) di un’unica centralina che si occupa di entrambe le cose: gestione del motore e acquisizione dati. La possibilità di gestire tutta l’elettronica della moto tramite un’unica centralina, oltre a permettere di ottimizzare il cablaggio e ridurre di conseguenza il peso dell’impianto, permette l’implementazione di alcuni sistemi avanzati di gestione, quali il sistema di controllo di trazione e il cosiddetto ride by wire”.
Quanti sensori sono presenti su una MotoGP attuale?
“Una MotoGP è equipaggiata da diversi sensori che ne permettono la monitorizzazione accurata. I principali sono i seguenti: velocità ruota anteriore, velocità ruota posteriore, posizione manopola del gas, posizione valvola corpo farfallato, temperature (acqua, olio), sospensioni anteriore e posteriore, giroscopio, accelerometro (3 assi), freno anteriore (pressione e posizione leva), freno posteriore (pressione e posizione leva), frizione (pressione e posizione leva), marcia inserita, sonda lambda (una per cilindro), temperatura gas di scarico (una per cilindro), pressione airbox, temperatura aria, pressione benzina, pressione cilindro (una per cilindro). Oltre a questi dati, vengono registrati in acquisizione anche altri segnali derivati dalla centralina stessa e utilizzati per la gestione del motore, come i tempi di iniezione (una per ogni cilindro) e l’anticipo (una per ogni cilindro)”.
Quali di questi dati servono al telemetrista per capire come migliorare la guida? Quali invece servono ai tecnici per capire come migliorare il set-up?
“Dovendo lavorare a fianco del capotecnico, il telemetrista analizza i dati di acquisizione sia per capire come migliorare la guidabilità del veicolo sia per ottimizzare il set-up di motore e sospensioni. I segnali fondamentali a cui si fa sempre riferimento sono tutti quelli che rendono conto dell’azione del pilota sul veicolo (gas, freno, sterzo, accelerometri e giroscopi). Oltre a questi devono essere sempre verificati i segnali che danno la misura di come il veicolo risponde: velocità anteriore e posteriore, giri motore, sospensioni. Tutti gli altri segnali vengono presi in seconda battuta per affinare l’analisi di problemi particolari”.
Riguardo all’analisi della guida, la curva viene divisa la curva in più settori, è così?
“Durante l’analisi dei dati telemetrici, viene automatico dividere la curva in settori (ingresso, centro e uscita) per focalizzare l’attenzione in un punto ben preciso. L’idea che sta alla base di una corretta analisi è quella di partire da un problema evidenziato dal pilota e non quella di cercare ‘a random’. Per questo motivo la tendenza di dividere la curva è adottata per puntare l’attenzione in un punto preciso lungo i dati registrati”.
Come viene fatta l’analisi della guida di un pilota? Quali dati fanno capire che un pilota sbaglia,o guida bene?
“L’analisi della guida non viene fatta per determinare se un pilota guida bene o male; viene fatta soprattutto per capire lo stile di guida o il tipo di approccio che il pilota ha nei confronti di una particolare curva o parte del tracciato. In generale i segnali a cui si fa riferimento sono quelli base: velocità giri motore, gas, freni e sospensioni. Prima di tutto, si verifica il punto di frenata per capire se il pilota è particolarmente aggressivo o meno. In secondo luogo si confrontano le velocità di percorrenza a centro curva (confrontando tra più giri o tra diversi piloti). Infine, il comando del gas dà la misura di come il pilota forza il veicolo all’accelerazione. A seguito dei comandi del pilota (gas, freno, sterzo, inclinazione del veicolo), i dati sulle sospensioni e le velocità anteriore e posteriore danno la misura di come il veicolo risponde. A frenate piu brusche corrispondo affondamenti più veloci e trasferimenti di carico più accentuati. Aperture del gas dolci o brusche avranno come risposta da un lato accelerazioni più lente, dall’altro pattinamento o spinning”.
Sulla moto sono presenti anche dei sensori di vibrazioni sulla forcella anteriore e sul forcellone posteriore, per capire quando e in quali situazioni si innesca il chattering?
“Per l’analisi del chattering normalmente non si utilizzano sensori di vibrazione, ma semplicemente si applicano particolari filtri digitali di tipo passa banda con frequenze di taglio particolari. La strategia per localizzare il chattering parte dal presupposto che questo si manifesta tramite una vibrazione nel movimento delle sospensioni. Applicando un filtro digitale si riesce ad eliminare la parte continua e ad alta frequenza del segnale, mantenendo la sola componente alla frequenza caratteristica. Non sempre però la vibrazione si manifesta nelle sospensioni: la vibrazione si forma perché il complesso telaio-forcella-ruota è sottoposto a determinate sollecitazioni. A volte la vibrazione si scarica solamente sulla sospensione, altre volte solo sul pneumatico. In questo secondo caso la sospensione non presenta segnali distinguibili”.
Quali sono le “strategie” elettroniche su cui si può operare (mappature motore, ride by wire, freno motore, ecc)?
“Con le MotoGP con i motori da 990 cc l’impegno era rivolto esclusivamente a gestire la potenza: questa andava eliminata dove risultava eccessiva. Con le MotoGP 800 invece le strategie sono diventate molto più complicate: le 800 hanno un’erogazione meno lineare delle 1000 e allo stesso tempo sono meno potenti. Questo fa sì che l’ottimizzazione della potenza debba essere molto più sottile e precisa. Per quanto riguarda le mappature del motore, non si parla di ottimizzazione della ‘carburazione’ tramite sonde lambda, ma di ottimizzazione dei consumi. Tutte le motogp hanno sistemi che regolano i consumi di benzina in vista della gara. L’idea alla base è quella di fornire il massimo possibile in termini di potenza massima senza pregiudicare la guidabilità ai bassi e medi regimi.
Il ride by wire viene utilizzato in vari modi: come traction control, come gestione della potenza in fase di accelerazione e come gestione del freno motore. In accelerazione, in base al regime di rotazione del motore e della marcia inserita è possibile associare una mappa che renda non lineare la corrispondenza tra posizione della manopola e posizione della farfalla. In questo caso la diminuzione della potenza in fase di accelerazione migliora i consumi. In fase di frenata il ride by wire varia il ‘minimo’ e quindi il freno motore in relazione al bloccaggio del pneumatico posteriore. L’ausilio di questo sistema peggiora i consumi. In base a questi due aspetti del ride by wire, si capisce perché non è detto che i piloti che guidano la stessa moto possano disporre sempre della stessa potenza. Piloti sporchi nella guida tendono a mettere maggiormente in crisi il veicolo e a sfruttare in misura maggiore i sistemi di gestione elettronica”.
Quali di queste mappature vengono fatte ai box, e quali invece possono essere modificate in gara dal pilota?
“Tutte le mappature vengono fatte ai box, quando i tecnici hanno la possibilità di intervenire direttamente sulla centralina. In alcune moto la centralina ha la possibilità di contenere più di una mappatura, sia per quanto riguarda la gestione della potenza che per quanto riguarda il freno motore. Il pilota durante la gara può cambiare la mappa, passando da una all’altra in base alle necessità. Solitamente si parte dalla mappatura con più potenza, che viene sfruttata solo quando le gomme permettono di scaricare la potenza a terra, per poi passare a mappature più ‘dolci’ per compensare il calo di grip”.
Quali dati vengono scaricati ogni volta che la moto rientra ai box in un turno di prove?
“Ogni volta che il pilota si ferma al box vengono scaricati i dati relativi all’ultimo ‘run’. Dopo aver scaricato i dati, le prime cose che si verificano sono le temperature massime del motore e gli affondamenti delle sospensioni. Inizialmente si verificano anche i giri motore massimi e minimi, marcia per marcia, per cercare di ottimizzare la rapportatura del cambio. In seconda analisi si vanno ad analizzare alcuni punti precisi del tracciato, definiti in base al commento del pilota. Nella maggioranza dei casi si cerca comunque di focalizzare l’attenzione sulla messa a punto della ciclistica”.
Un team può intervenire sui software di gestione elettronica, per esempio, del motore, nel tentativo di migliorarli?
“Il team ha la possibilità di intervenire su tutti parametri che entrano in gioco nella gestione elettronica. Questo però lo si fa tramite i software di gestione preparati dalla Casa madre. Molte volte è successo che su richiesta vengano modificate le logiche secondo cui lavorano i software di gestione”.
A cosa serve il GPS in una MotoGP?
“Il sensore GPS serve per analizzare la linea della moto lungo il tracciato. Tramite questo segnale si possono confrontare diversi giri o diversi piloti. Un secondo utilizzo di questo sensore è quello di associare una determinata mappatura ad ogni sezione del tracciato (anche se non tutti i sistemi di questo tipo utilizzano il ricevitore GPS)”.