Tecnica: Fiat 500L

Sono in arrivo alcune novità  per i motori della 500L: oltre a quelli noti come il  1400 Fire, il 900 Twinair turbo e il 1300 Multijet 2, la gamma si amplierà presto con le versioni 1600 Multijet2 105 cv (versione high performance sui motori diesel) e 1300 Multijet Dualogic (cambio robotizzato) da 85 cv. E una versione CNG con motore Twinair e a breve anche una versione LPG. Abbiamo detto che 500L è una vettura globale e partiamo dalle motorizzazioni che andranno nel mondo: la versione USA equipaggiata con 1400 Multiair turbo 165 cv con cambio automatico Dual Clutch .Da questa versione per gli USA verrà derivata la versione per l’Europa.Tutte le nuove motorizzazioni saranno disponibili entro il 2013.

Sempre nel 2013 la famiglia si amplia con un' altra variante: la 500L Trekking dotata della Tecnologia Traction Plus, per un utilizzo spigliato ma sicuro, fuori strada. La trazione anteriore intelligente consente di ripartire la coppia motrice sulle ruote anteriori, un comportamento che la avvicina ad un vero 4X4.

Ma la 500L è davvero migliore delle principali rivali? In Fiat sono convinti di sì, tanto da confrontare direttamente molti dati tecnici con quelli delle tre, da loro,  più accreditate concorrenti: MINI Countryman 1.6 diesel 112cv, Citroen C3 Picasso 1.6 diesel da 90 cv e Opel Meriva.  Vediamo un po’ più nel dettaglio dunque tutte le caratteristiche tecniche del nuovo modello.... 

La Fiat 500L è stata sviluppata su di una architettura modulare la cui versatilità è notevole.Questa piattaforma permette di sviluppare veicoli con diverse lunghezze di passo e diverse larghezze di carreggiata, permette di ospitare trasmissioni a trazione anteriore ma anche trasmissioni a 4 ruote motrici, permette di installare una ampia gamma di motori e cambi, anche quelli più ingombranti, questa versatilità della struttura è stata sviluppata garantendo i massimi livelli di sicurezza, questo vuol dire che in tutte le configurazioni in cui si potrà presentare, questa piattaforma garantirà il rispetto di tutti gli standard di sicurezza passiva proposti attualmente in tutto il mondo, siano prove omologative piuttosto che di rating.

Un elemento distintivo di questa architettura, quindi presente anche sulla 500L è la TERZA LINEA DI CARICO

Questa è una linea di carico aggiuntiva rispetto alle configurazioni più tradizionali di struttura frontale. La Terza linea di carico garantisce un miglior assorbimento di energia negli urti frontali permettendo così di ridurre il livello di intrusioni e di decelerazione in abitacolo favorendo quindi notevolmente la protezione degli occupanti.Analizzando più nel dettaglio questa soluzione è evidente che le presenze dei due collegamenti strutturali verticali tra le terze linea di carico e i puntoni principali più la presenza della traversa di collegamento tra le due terze linee di carico, creino una struttura frontale che è in grado di distribuire in maniera omogenea i carichi derivanti da un urto. 

Il front-end strutturale è stato studiato quindi per migliorare l’interazione in urto reale su strada della 500L contro veicoli opponenti indipendentemente dal tipo di ostacolo/veicolo impattato (che può essere più o meno aggressivo e può avere strutture più o meno omogenee). 

Tipico è il comportamento con deformazioni non attese e poco efficaci in urto su strada (o in urto car to car in laboratorio) del puntone per architetture senza terza linea di carico che di fronte ad un ostacolo differente da una barriera fissa non ha lo stesso comportamento sviluppato per gli urti contro barriera, il comportamento della soluzione con front-end strutturale e terza linea di carico tipicamente in urto reale (o in urto car to car) replica molto bene il comportamento ottenuto nel test contro barriera.

Scocca

 Parlando invece della scocca della 500L vogliamo sottolineare il largo impiego di acciai alto resistenziali, che copre oltre il 70% dei materiali utilizzati, questi acciai si distinguono per avere i carichi di rottura e di snervamento decisamente maggiori rispetto ai tradizionali acciai al carbonio e quindi garantiscono alti livelli di integrità all’abitacolo anche negli urti ad alta velocità.

Fiat negli ultimi anni ha progressivamente aumentato le percentuali di utilizzo di questi materiali sulle sue vetture inseguendo l’obiettivo di aumentare il livello di sicurezza senza andare a penalizzare il peso del veicolo. L’ampio utilizzo di acciai alto resistenziali si accompagnerà nei futuri modelli all’introduzione di materiali innovativi per poter continuare a inseguire questo trend di miglioramento di sicurezza e di contenimento dei pesi. Per il momento con la 500L abbiamo comunque raggiunto una percentuale di utilizzo di acciai alto resistenziali superiore alla media dei veicoli della concorrenza e di conseguenza anche il valore della rigidezza torsionale della scocca (valore rappresentativo della robustezza e solidità della scocca) è di tutto rilievo se paragonato con i valori a noi noti della concorrenza.

Tra gli elementi innovativi in ottica sicurezza della 500L vogliamo sottolineare inoltre l’applicazione di una soluzione ibrida (plastica-acciaio) al traversino frontale inferiore. Questa soluzione ha il vantaggio di sfruttare al meglio i due materiali di cui è composta per le due principali missioni che deve rispettare ovvero l’urto assicuratori e l’urto pedone. Per il crash-box si utilizza una sofisticata struttura di componenti plastici a nido d’ape ad alta efficienza nell’assorbimento di energia e di basso impatto in termini di peso.

Materiali

Questo assorbimento di energia viene sfruttato a pieno nell’ urto assicuratore nel quale non si vuole che la deformazione raggiunga il front-end strutturale e i puntoni in modo da limitare i danni e i costi di riparazione per il cliente. Il materiale utilizzato è lo Xenoy CL101 che tra le altre cose si evidenzia per il mantenimento delle sue caratteristiche meccaniche anche alle bassissime temperature. Questo è un materiale non caricato, una lega di PC (policarbonato)/PBT (polibutilentereftalato) appositamente sviluppato per le applicazioni crash. Su questi elementi in plastica è montato un traversino in acciaio che li collega e garantisce il livello progressivo di forza di reazione che il paraurti deve offrire nella sua zona inferiore nelle condizioni dell’impatto della gamba del pedone. Coerentemente con quanto si diceva prima sul livello di sicurezza della sua piattaforma, la Fiat 500L è stata progettata per superare tutti gli standard omologativi e di rating internazionali, questo è garanzia assoluta di sicurezza su strada in caso di urto.

Esempi di prove più intrusive che 500L è in grado di superare: urto frontale EuroNcap : urto a 64 kmh contro barriera deformabile con 40% di overlap del veicolo, il risultato che la 500L ottiene in questa prova è garanzia di sicurezza per gli occupanti negli urti frontali, basti pensare che in un urto di questa severità le intrusioni su montante A sono dell’ordine di 10 mm, allo stesso tempo si parla di poche decine di mm per le intrusioni del volante come pure le intrusioni su pavimento in zona piedi guidatore e passeggero. La stabilità dell’abitacolo è assolutamente garantita, le porte dopo l’urto si riescono ad aprire senza necessità di ricorrere a strumenti particolari ma semplicemente agendo sulle maniglie esterne con forze assolutamente ridotte.

Non compaiono cerniere plastiche su nessuna delle linee di carico della scocca (montante parabrezza, linea cintura della porta e longherone laterale del pavimento). Un abitacolo così stabile rappresenta le condizioni migliori per sfruttare a pieno il sistema di ritenuta degli occupanti che sul frontale è costituito da piantone collassabile, da doppio pretensionatore, bag guidatore e passeggero, è inoltre presente la pedaliera collassabile ed è disponibile su richiesta anche il bag per la protezione delle ginocchia. schiacciamento tetto secondo protocollo IIHS (Rating USA) : questa prova garantisce l’integrità dell’abitacolo in caso di ribaltamento, a fronte di un carico applicato al tetto del veicolo pari a 4 volte il suo peso , il tetto raggiunge deformazioni inferiori ai 100 mm, garantendo così ampio spazio di sopravvivenza agli occupanti.

Urto posteriore secondo sdt.301 (omologativo USA): urto a 80 kmh di una barriera deformabile lanciata contro il veicolo fermo con un overlap del 70% del veicolo, gli standard FIAT, superiori ai requisiti della norma, richiedono l’ integrità dell’impianto combustile tale da garantire nessun tipo di perdita di carburante a garanzia della prevenzione del rischio incendio. FIAT applica Il requisito di non avere nessuna perdita combustibile a tutti i propri veicoli su ogni di tipo di urto ad alta velocità attualmente riconosciuto come standard internazionali omologativo o di rating .

Il risultato di questa prova, evidenzia anche l’elevata capacità di 500L di assorbire urti posteriori ad alta velocità, garantendo la stabilità dell’abitacolo, come si vede dalle immagini post prova ci sono bassissime intrusioni a livello dell’ anello porta posteriore.

Per il mercato USA si sono inoltre sviluppate prestazioni specifiche non richieste dal mercato EU, ad esempio per rispettare lo std.208 (urto frontale) si è sviluppata la protezione occupanti non cinturati che richiede delle specificità al sistema di ritenuta rispetto allo sviluppo EU, oltre alla protezione dell’ occupante 50%le e 5%le donna, che in USA viene valutato in situazione di urto frontale ad alto livello di decelerazione (urto contro barriera rigida fulloverlap a 56 kmh).

Passando a parlare di sicurezza attiva troviamo sul veicolo dei seguenti dispositivi : ABS con EBD (Electronic Bracking force Distribution): evita, con qualsiasi fondo stradale il bloccaggio delle ruote e ripartisce l’azione frenante nella maniera ottimale.

- ESC (Electronic Stability Control) con ASR (Anti Slip Regulation): aiuta a mantenere il controllo direzionale in caso di perdita di aderenza. Interviene sui freni in modo differenziato o riduce la potenza del motore per stabilizzare il veicolo in caso di situazioni potenzialmente pericolose.

- DST (Dynamic Steering Torque): tramite l’interazione con l’ESC comanda allo sterzo l’attuazione di un contributo addizionale di coppia sul volante volto a suggerire al guidatore la manovra più corretta. SISTEMA ELETTRONICO ANTI RIBALTAMENTO (Elecronic Rollover Mitigation): Il sistema monitora la tendenza al sollevamento delle ruote in caso di manovre estreme del guidatore, intervenendo su freni e potenza motore, limitando il sollevamento dal suolo. Handling.

Per quanto riguarda il comportamento dinamico, grazie al contenuto gradiente di rollio e al guadagno di imbardata, 500L è una piacevole sorpresa in termini di agilità e piacere di guida in percorsi cittadini e misti. Da questo punto di vista … non sembra un MPV.

Freni: 500L adotta un impianto frenante a 4 dischi che garantiscono prestazioni di tutto rilievo DST (Dynamic Steering Torque): Su 500L si è sviluppata un’interazione funzionale spinta tra l’ ESC e l’ ESP, gestendo un contributo addizionale di coppia sul volante volta a suggerire al guidatore la manovra più corretta in caso di:

- Frenata su aderenza differenziale

- Condizioni di imminente limite della vettura durante manovre dinamiche d’ emergenza e con scarse condizioni di aderenza.

In questo modo tutti i nostri clienti possono comportarsi come il BEST DRIVER in condizioni di emergenza.

City Brake Control

Il sistema riconosce i veicoli/ostacoli di fronte alla vettura e invia un comando di frenata quando si manifesta un forte rischio di collisione. La frenata automatica può essere comandata solo al di sotto dei 30 km/h, il range di velocità di funzionamento del sistema è tra 5-30 kmh (c’è un limite inferiore per evitare fastidiose attivazioni in condizioni di manovra/parcheggio).

La frenata automatica può determinare una completa collision avoidance (evita l’urto) oppure una collision mitigation (riduzione delle conseguenze dell’urto).

I principali fattori discriminanti affinché si verifichi una condizione o l’altra sono : dinamica/traiettoria dei veicoli, scenario degli ostacoli, stato dei pneumatici e/o dell’asfalto.

La parte principale di questo sistema, oltre alla centralina che dialoga con ESC e quadro strumenti è ll sensore di rilevamento ostacoli che è posizionato al centro della parte superiore del parabrezza ed opera nel raggio di circa 10-12 m.

Il sistema City Brake Control si avvale della funzionalità Prefill per il precondizionamento del sistema frenante consentendo una risposta più pronta in caso di attivazione , d’altro canto la funzionalita Brake Assist permette di ottimizzare la pressione dell’impianto in caso di frenata di emergenza attivata dal guidatore.

In caso di temperature esterne inferiori a 3 gradi il sistema applica una calibrazione diversa per rendere il sistema meno brusco in condizioni di possibile presenza ghiaccio. Inoltre il sistema City Brake Control può richiedere un taglio di coppia al motore nel caso il pedale acceleratore non sia stato rilasciato in fase di frenata generata dal sistema stesso. I parametri monitorati dalla logica del sistema per decidere se comandare una frenata sono :

• posizione e velocità relativa degli ostacoli

• velocità del veicolo

• accelerazione laterale

• angolo sterzo

• pressione su pedale acceleratore City Brake Control ha la massima prestazione nelle seguenti condizioni :

• condizione standard (diurna, notturna, luce naturale, luce artificiale, assenza pioggia-neve e nebbia)

• pioggia moderata

• precipitazione nevosa moderata

• nebbia poco densa

• scalfitture/sporco su parabrezza comunque di limitate dimensioni (in ogni caso quando si presenta la situazione di sensore occluso viene segnalato da apposita spia su quadro)

Passiamo ora al tema del comfort di 500L, declinato in due dei suoi aspetti più rilevanti: il comfort dinamico (acustico e vibrazionale) e il comfort termico.

 Faremo riferimento al confronto sulla motorizzazione diesel, ovvero il 1.3 Mjet 85hp nel caso di 500L.

Per quanto riguarda il tema del comfort acustico, i risultati ottenuti da 500L sono di rilievo su tutte le tipologie di sorgenti acustiche primarie: motore, aerodinamica, rotolamento.

Garantendo un mix omogeneo e perfettamente equilibrato di sonorità nelle diverse condizioni di esercizio. Nella immagine  relativa al rumore motore vedete rappresentato il livello di comfort acustico in una accelerata a pieno carico.

Questo livello è descritto in una forma che evidenzia la facilità della comunicazione fra i passeggeri, e in cui si enfatizza l?assenza di rumore proprio nelle zone in frequenza di interferenza con il parlato.L?unità di misura notoriamente utilizzata anche in campo giornalistico per descrivere questa attitudine positiva è l?articulation index.

Come si può vedere, 500L presenta livelli al top del segmento e posizionati nella fascia alta delle vetture di segmento superiore.Il livello generale di comfort acustico su manovre di prevalenza motore è dovuto principalmente a:

• un controllo sofisticato dello spegnimento delle iniezioni – abilitato dalla tecnologia Mjet – ed un conseguente controllo delle variazioni di timbrica in ottica di massimo comfort

• una cura delle sensibilità acustiche della scocca supportata da un uso estensivo di strumenti di simulazione numerica applicati sia per le basse che per le alte frequenze

• L?utilizzo di materiali acustici di segmento superiore

 • La presenza di retroschiumatura su tutte le superfici fonoisolanti consente un accoppiamento perfetto alla lamiera anche nelle zone di pieghe e bugne in cui altri materiali „disaccoppianti?non possono seguirne la geometria, sommando quindi alla loro missione principale di decoupler anche una funzione di smorzamento agli irraggiamenti della lamiera. 

• La contestuale attitudine di questa tecnologia di fonoisolamento a chiudere in modo più robusto i fori della lamiera grazie alla capacità di raggiungere il minimo spessore tecnologico e garantendo così la massima cura nella chiusura delle interfacce e la massima percentuale di copertura della lamiera.

• La presenza di un padiglione traspirante con uno strato di pellicola a spessore ottimizzato in grado di consentire la dissipazione dell?onda acustica nell?intercapedine impedendo il rientro in abitacolo. Infatti la traspirazione del componente permette di sfruttare l?azione fonossorbente „naturale?dello strato di aria presente tra la lamiera e il rivestimento.

• Avvalendoci della simulazione numerica, è stato possibile concentrare il contributo massivo degli isolamenti ove necessario (zona frontale, 5Kg/m2) alleggerendo il peso dei restanti componenti (zona pianale, 2Kg/m2). 

• Uno studio virtuale equivalente è stato effettuato anche per il layout smorzanti (non presenti sul simulacro) il cui peso è stato ridotto del 20%. Il raggiungimento di questo obiettivo di peso è stato anche possibile grazie alla riformulazione dei materiali smorzanti light weight di ultima generazione. 

Comfort autostradale

Anche in questo caso l?interferenza con il parlato è estremamente bassa, garantendo livelli di eccellenza anche a velocità sostenute.

A questo scopo sono state predisposte azioni capillari di controllo delle vie di propagazione, gestendo in modo accurato ogni accoppiamento, le superfici vetrate, la chiusura di ogni microcavità, in particolare sui tagli porta e sui vetri laterali.Ma l?azione più importante è stata effettuata nella realizzazione di un nuovo specchio laterale, specifico per 5ooL, in cui l?ottimizzazione combinata di gambo e calotta ha consentito di ridurre in modo importante il livello globale del rumore e, soprattutto, la sua localizzazione.

Anche sul tema del rumore di rotolamento, sorgente dominante quando si percorrono pavimentazioni sconnesse a bassa velocità, i risultati di 500L costituiscono un riferimento di segmento con livelli acustici allineati alle migliori vetture di segmento superiore.

Nel grafico sono rappresentati i livelli acustici misurati durante una manovra a velocità costante (50 km/h) su una pavimentazione particolarmente sconnessa come quella dei cubetti di porfido, presenti in molte strade delle nostre città.

Tale comportamento di 5ooL è stato ottenuto attraverso:

• Anche qui il controllo delle rigidezze dinamiche della scocca che hanno consentito un ottimo isolamento acustico rispetto alle forze in ingresso dalla sospensione

• La progettazione di una nuova traversa di meccanica anteriore per la riduzione della rumorosità proveniente dall?assale anteriore

• L?adozione di una boccola idraulica a basso irrigidimento dinamico sul ponte torcente posteriore che ha consentito di ottenere risultati di eccellenza sia nella riduzione del rumore, sia sulle manovre di comfort vibrazionale che vedremo nelle pagine successive

Passando al tema del comfort vibrazionale, affrontiamo le manovre che tipicamente connotano la qualità di una vettura: le vibrazioni al minimo e le vibrazioni in marcia su fondi accidentati.

Sul comfort vibrazionale, le accelerazioni rilevate sulle principali interfacce uomo-macchina (volante e sedile), denotano un comportamento allineato ad una buona vettura con motorizzazione benzina, con i migliori livelli di vibrazione al minimo di un motore diesel mai ottenuti nella storia della Fiat, indipendentemente dal segmento.

Tutto ciò ottenuto attraverso:

• il miglioramento dei livelli di insonorizzazione del motopropulsore nel vano mediante rivisitazione della geometria del cover e la scelta di materiali ad alto potere fonoassorbente.

• La minimizzazione dei fenomeni di battito fra gli ingranaggi della distribuzione attraverso gestione ottimizzata del precarico mediante recuperatore di giochi (cam to cam)

• la riprogettazione di un sistema traversa e sterzo che complessivamente ha incrementato del 20% la rigidezza dinamica

• la definizione di una nuova architettura di sospensione modulo clima per la gestione robusta del comportamento vibrazionale della ventola e delle sue interazioni dinamiche con l?abitacolo

Dal punto di vista del comfort vibrazionale in marcia su superfici accidentate, abbiamo rappresentato due grandezze accelerometriche indicative di manovre estremamente diffuse nella marcia convenzionale:

• il passaggio su pista sconnessa, utile per la valutazione del comfort verticale, e rappresentato sotto forma di energia vibrazionale media

• il superamento di traversini, in cui il filtraggio longitudinale e la capacita di smorzamento dei moti di sospensione (rapido azzeramento delle code) distinguono una vettura buona da una scarsa.

Come si può notare dai grafici, sul filtraggio verticale il comportamento di 5ooL è allineato ad un competitor notoriamente molto orientato al comfort vibrazionale dei passeggeri e identificato come obiettivo.

Sul comfort longitudinale, il livello di picco dell?accelerazione risulta quasi dimezzato rispetto a Citroen C3 Picasso e grazie all?introduzione della boccola idraulica si è ottenuto un ulteriore importante vantaggio, ovvero quello di smorzare le oscillazioni del ponte praticamente azzerando gli effetti vibrazionali successivi al primo impatto.

A queste grandezze classiche di connotazione del comfort vibrazionale in marcia, va aggiunto il grosso lavoro di taratura sospensione orientato al contenimento dei moti di cassa e alla sensazione di compattezza della vettura.

Passando al comfort termico, 500L ha raggiunto livelli interessanti sia sugli aspetti di raffreddamento abitacolo che di warm-up invernale e disappannamento/sbrinamento.

Sul raffreddamento abitacolo si sono raggiunti livelli molto interessanti.

Nel grafico è rappresentata la velocità di raffreddamento alle bocchette in cui nota un?evoluzione più rapida dei competitor nella riduzione della temperatura, nonostante le volumetrie dell?abitacolo richiedano poi una portata aria superiore.Ad esempio raggiungiamo la temperatura di 10 gradi alle bocchette in un tempo di quasi 5 minuti inferiore rispetto a Picasso. Ma, attraverso l?ottimizzazione complessiva dell?impianto di climatizzazione, questa prestazione è ottenuta con pressioni di lavoro significativamente più basse rispetto alla media del segmento.

Pressioni di lavoro più basse significano minor emissione di CO2 e minore rumorosità in esercizio, contribuendo ulteriormente all?incremento dei livelli di comfort acustico.

Tutto questo grazie a:

• incremento della cilindrata del compressore

• incremento del 7% della potenza refrigerante attraverso ottimizzazione alla struttura interna dell?evaporatore

• miglioramento dell?efficacia del condensatore attraverso un aumento di spessore e un miglioramento delle condizioni ventilazione

In termini di prestazione di warm-up si sono ottenuti livelli di eccellenza nella capacità di sbrinamento/disappannamento.

Nel grafico è rappresentata la percentuale di parabrezza sbrinato e la sua evoluzione nel tempo. Che per 500L è un valore ottimo in assoluto, ma ancor più se si considera l?estensione della superficie vetrata, in particolare rispetto alla concorrente Mini Countryman.

Tutto ciò è ottenuto attraverso l?introduzione di un riscaldatore addizionale (PTC) di serie sulle motorizzazioni diesel e turbo benzina e l?ottimizzazione dei flussi interni con una alta percentuale di ricambio d?aria (pari al 60% dell?aria immessa) e conseguente “lavaggio” ottimizzato delle superfici vetrate.