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Davide Moro

Professore ordinario

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/08 MACCHINE A FLUIDO

Presidente Scuola di Ingegneria

Temi di ricerca

Parole chiave: Controllo delle emissioni inquinanti in MCI Misura indiretta della velocità nei turbocompressori automobilistici Stima di coppia nei MCI Motori HCCI

1- Si propongono tre metodologie per la stima in tempo reale della coppia indicata in un motore Diesel, basate rispettivamente sulle armoniche del segnale di velocità, sull'analisi torsionale del volano a doppia massa e su un sensore accelerometrico.

2- Il rispetto dei limiti di consumi ed emissioni per il prossimo vicino futuro può essere raggiunto con la tecnologia di combustione per compressione di una carica omogenea, che richiede lo sviluppo di una metodologia sofisticata di controllo, obiettivo della ricerca.

3- La disponibilità della misura di velocità di rotazione del gruppo di sovralimentazione permette di monitorare il comportamento del gruppo e ricavarne informazioni che possono ottimizzare il comportamento complessivo del motore



1- Quest'attività prevede lo sviluppo e la validazione di tre metodologie finalizzate alla stima in tempo reale della coppia indicata, informazione che può avere molteplici ripercussioni negli ambiti di controllo e diagnosi motore. Un primo metodo, basato sul segnale di un sensore induttivo affacciato ad una ruota fonica, permette, attraverso un modello meccanico semplificato del motore e della vettura, di correlare fra loro le componenti armoniche della velocità e della coppia indicata. Attraverso una correlazione sperimentale fra la componente media della coppia indicata e la sua armonica con frequenza di combustione è possibile ottenere una stima della coppia indicata. Un secondo metodo si basa sull'analisi del comportamento del volano a doppia massa calettato sull'albero motore. Sfruttando le informazioni provenienti da due sensori induttivi, montati a monte ed a valle del volano, è possibile misurare la torsione relativa fra i due dischi del volano, e ricavare una stima della coppia indicata. Un ultimo metodo prevede l'utilizzo di un sensore accelerometrico montato sulla testata, il cui segnale presenta componenti armoniche con frequenza di combustione che possono essere correlate con la componente media della coppia indicata.

2- Nonostante i progressi che la tecnica ha compiuto nel controllo dei motori automobilistici. la richiesta della comunità internazionale è di proseguire nell'ulteriore abbattimento delle emissioni inquinanti, con la simultanea riduzione dei consumi: questi sono i termini che rappresentano la principale sfida per l'industria automotoristica nei prossimi anni. L'obiettivo della ricerca è di sviluppare strategie di controllo nell'ambito della combustione HCCI applicata ai motori Diesel. Il successo di questa tecnologia risiede nella capacità di assicurare il verificarsi delle condizioni necessarie per innescare la combustione nel momento angolare desiderato. Dovendo il sistema d'iniezione generare una miscela omogenea tra l'aria e il gasolio, per limitare gli NOx, l'iniezione viene anticipata all'inizio della fase di compressione, quando non vi sono le condizioni per attivare la combustione. Occorre un controllo molto raffinato per assicurare le condizioni termodinamiche e di composizione della carica perché vengano attivate, tenendo conto dei ritardi, le reazioni di combustione subito dopo il punto morto superiore. Per questa tecnologia il controllo è fondamentale perché consente di stabilizzare la combustione. Il risultato si può raggiungere con la sinergia tra la modellistica dei componenti, che influenzano la preparazione della carica nel cilindro, la modellistica della combustione collegata ai parametri di influenza e lo sviluppo della strategia di controllo, che permetta di verificare, cilindro per cilindro e ciclo per ciclo, il posizionamento della combustione ed intervenendo per riportarla nella posizione di set point.

3- Nei motori sovralimentati è sempre più diffuso l'utilizzo di turbine a geometria variabile, dove è presente una palettatura statorica mobile per regolare le condizioni di efflusso della portata dei prodotti di combustione scaricati dal motore e che confluiscono nella turbomacchina. Per il controllo del funzionamento del sovralimentatore e soprattutto per garantire una rapida risposta dinamica alle variazioni di carico, la conoscenza della velocità di rotazione è fondamentale, ma questa grandezza al momento non è ancora disponibile nella centralina di controllo motore, in quanto non sono ancora affidabili i sensori per la rilevazione diretta della grandezza a causa della vita richiesta e delle caratteristiche dell'ambiente in cui in sensore deve essere montato. La ricerca si pone come obiettivo la realizzazione di un sistema di misura indiretto della velocità basato sull'analisi dell'emissione acustica. Questo tipo di sistema ha il vantaggio di presentare costi bassi, non è a diretto contatto del sovralimentatore e sembra bene adattarsi anche alla vita media del veicolo ma richiede un particolare sviluppo del trattamento del segnale per poter rendere disponibile l'informazione in tempo reale.