Sviluppo di metodologie per l'analisi in tempo reale delle prestazioni di un motore automobilistico

Durante il periodo di dottorato, l'attività  di ricerca di cui mi sono occupato ਠstata finalizzata allo sviluppo di metodologie per la diagnostica e l'analisi delle prestazioni di un motore automobilistico. Un primo filone di ricerca ਠrelativo allo sviluppo di strategie per l'identificazione delle mancate combustioni (misfires) in un motore a benzina. La sperimentazione si ਠsvolta nella sala prove della Facoltà  di Ingegneria dell'Università  di Bologna, nei quali ਠpresente un motore Fiat 1.200 Fire, accoppiato ad un freno a correnti parassite, e comandato da una centralina virtuale, creata mediante un modello Simulink, ed interfacciata al motore tramite una scheda di input/output dSpace. Per quanto riguarda la campagna sperimentale, sono stati realizzati delle prove al banco in diverse condizioni di funzionamento (sia stazionarie, che transitorie), durante le quali sono stati indotti dei misfires, sia singoli che multipli. Durante tali test sono stati registrati i segnali provenienti sia dalla ruota fonica usata per il controllo motore (che, nel caso in esame, era affacciata al volano), sia da quella collegata al freno a correnti parassite. Partendo da tali segnali, ed utilizzando un modello torsionale del sistema motoregiunto-freno, ਠpossibile ottenere una stima sia della coppia motrice erogata dal motore, sia della coppia resistente dissipata dal freno. La prontezza di risposta di tali osservatori ਠtale da garantirci la possibilità  di effettuare una diagnosi misfire. In particolare, si ਠvisto che l'indice meglio correlato ala mancata combustione risultaessere la differenza fra la coppia motrice e la coppia resistente; tale indice risulta inoltre essere quello pi๠semplice da calibrare sperimentalmente, in quanto non dipende dalle caratteristiche del giunto, ma solamente dalle inerzie del sistema. Una seconda attività  della quale mi sono occupato ਠrelativa alla stima della coppia indicata in un motore diesel automobilistico. A tale scopo, ਠstata realizzata una campagna sperimentale presso i laboratori della Magneti Marelli Powertrain (Bologna), nella quale sono state effettuati test in molteplici punti motori, sia in condizioni di funzionamento “nominale”, sia variando artificiosamente alcuni dei fattori di controllo (quali Start of Injection, pressione nel rail e, nei punti ove ਠstato possibile, tasso di EGR e pressione di sovralimentazione), sia effettuando degli sbilanciamenti di combustibile fra un cilindro e l'altro. Utilizzando il solo segnale proveniente da una ruota fonica posta sul lato motore, e sfruttando un modello torsionale simile a quello utilizzato nella campagna di prove relativa alla diagnosi del misfire, ਠpossibile correlare la componente armonica con frequenza di combustione della velocità  all'armonica di pari ordine della coppia indicata; una volta stimata tale componente in frequenza, mediante un'analisi di tipo statistico, ਠpossibile eseguire una stima della coppia indicata erogata dal motore. A completamento dell'algoritmo, sfruttando l'analisi delle altre componenti armoniche presenti nel segnale, ਠpossibile avere una stima dello sbilanciamento di coppia fra i vari cilindri. Per la verifica dei risultati ottenuti, sono stati acquisiti i segnali di pressione provenienti da tutti e quattro i cilindri del motore in esame.