Modello termico real-time multi-zona di un Catalizzatore Selettivo Riducente per sistema Hardware In-the Loop

Oggigiorno, il ruolo delle centraline elettroniche di controllo ਠdiventato fondamentale in moltissimi campi di applicazione. Esse si comportano come il nostro cervello: raccogliendo informazioni per mezzo di tatto, vista, udito, cosiddetti sensori; analizzando queste informazioni e, per mezzo di specifiche strategie di controllo, muovendo mani e gambe, cosiddetti attuatori. Soprattutto in campo automobilistico, l'innovazione e l'implementazione di nuove tecnologie costringe un rapido sviluppo dei software e delle strategie di controllo delle centraline. L'aumento della complessità  di funzioni interne delle centraline necessita di modalità  efficienti per testarle. A questo proposito, la tecnologia Hardware In-the Loop permette di realizzare simulazioni real-time dove la centralina non ਠpi๠connessa ad un sistema reale, ma ad un computer che lo simula attraverso un modello matematico. Nonostante gli elevati costi, questa tecnologia offre innumerevoli vantaggi, dando la possibilità  di un flusso di lavoro parallelo tra sviluppo e test delle centraline. Inoltre, permette di testare con molta flessibilità  diversi tipi di applicazioni. Perciಠrisulta essere molto importante creare un modello matematico del sistema controllato dalla centralina, che combini una realistica rappresentazione del sistema fisico ad un basso carico computazionale. Solo in questo modo ਠpossibile estrapolare tutti i vantaggi di questa tecnologia e svolgere attività  di sviluppo altrimenti eseguibili solo a bordo veicolo. Lo scopo principale del presente lavoro di tesi ਠlo sviluppo ed implementazione per un sistema Hardware In-the Loop di un modello termico zero-dimensionale multi-zona di un Catalizzatore Selettivo Riducente (SCR), per applicazione su motori Diesel. Nella prima parte del lavoro viene presentato un approfondimento sui sistemi SCR per riduzione degli ossidi di azoto nei gas esausti di motori Diesel, passando poi ad analizzare i nuovi regolamenti per le emissioni, concentrandosi sulla transizione dalla normativa Euro 6-d Temp ad Euro 6-d Final per motori Diesel. Questo passaggio ha reso necessarie soluzioni innovative per quanto riguarda la configurazione dei sistemi di trattamento gas esausti inquinanti e delle strategie di controllo: in questo caso considerando principalmente il problema della riduzione di ossidi di azoto. Viene presentata inoltre una panoramica sul sistema Hardware In-the Loop utilizzato per la presente attività  di tesi. La seconda parte descrive l'implementazione del modello su piattaforma Simulink®. Partendo da equazioni termodinamiche di bilancio energetico, queste vengono risolte analizzando le ipotesi e le soluzioni adottate per considerare le non idealità  del caso. Conclude questa parte del progetto una descrizione dell'evoluzione del modello in sistema a zone multiple, che ha lo scopo di emulare l'andamento della temperatura lungo la direzione longitudinale del catalizzatore. Successivamente, l'accuratezza del modello viene validata seguendo tre diversi step: innanzitutto alcune simulazioni off-line vengono effettuate per analizzare i fenomeni termodinamici emulati, poi viene svolto un confronto con un modello mono-dimensionale rimediato in letteratura in modo da mostrare le potenzialità  del modello a blocchi multipli, per finire con un confronto con dati ottenuti da acquisizioni durante un ciclo di omologazione a bordo veicolo.