Negli ultimi anni lo sviluppo di motori a combustione interna per applicazioni "automotive" è condizionato alle esigenze legislative europee in materia di emissioni di CO2 e quindi sulla limitazione del consumo di combustibile. Al fine di conseguire questo obiettivo i laboratori di ricerca e l'industria auto-motoristica sono focalizzati sullo sviluppo di nuove tecnologie e architetture del motore per ridurre i consumi e le emissioni gassose e di particolato. Con riferimento ai motori ad accensione comandata, il "downsizing" rappresenta una strategia che offre notevoli vantaggi nel consumo di combustibile, particolarmente ai carichi parziali. Ulteriori vantaggi ai carichi parziali sono raggiungibili attraverso l'impiego di dispositivi di attuazione variabile delle valvole di aspirazione (VVA) in grado di regolare la durata e l'alzata delle valvole per conseguire strategie di controllo del carico senza le limitazioni imposte dalla parzializzazione della valvola a farfalla [1]. Nonostante i vantaggi offerti ai carichi parziali dalla soluzione "downsized", le prestazioni ai carichi elevati risultano penalizzate in quanto l'utilizzo di elevati livelli di sovralimentazione,ottenuti mediante turbocompressori dei gas di scarico indispensabili per il raggiungimento di portate d'aria adeguate, si traducono in una maggiore probabilità di insorgenza della detonazione o di accensioni anomale [2]. Le strategie di controllo della detonazione che normalmente vengono adottate si basano sul ritardo dell'accensione ai bassi regimi e sull'arricchimento della miscela ad alti carichi-regimi motore per limitare la temperature dei gas di scarico all'ingresso turbina. Tali strategie penalizzano l'economia di combustibile e le prestazioni ai bassi regimi a causa della riduzione dell'efficienza di combustione con il baricentro (CA50) posticipato in fase avanzata di espansione [3]. Alla luce di quanto sopra esposto emerge l'importanza di individuare strategie di controllo per evitare l'insorgere della detonazione e consentire anticipi di accensione verso posizioni angolari (KLSA) che si tradurrebbero in incrementi di pressione media indicata (IMEP) con conseguenti riduzione dei consumi specifici di combustibile (ISFC).L'obiettivo delle presente relazione è l'illustrazione di una metodologia per individuare l'insorgere della detonazione e riportare alcuni esempi di un'indagine sperimentale,effettuata su un motore ad accensione comandata "downsized", per evidenziare le strategie di controllo adottate in prossimità della condizione di anticipo dell'accensione con l'insorgenza del knock. Come è ben noto dalla letteratura, le combustioni detonanti sono caratterizzatedalla presenza di oscillazioni di pressione, la cui ampiezza si attenua gradualmente, alle quali è dovuto il particolare battito metallico, causato dalla loro riflessione sulle pareti della camera di combustione [3]. Nella relazione si riporta la descrizione di una metodologia implementata in MATLAB idonea a stimare la presenza di detonazione dall'analisi dell'intensità del segnale della pressione di combustione mediante l'indice MAPO (Maximum Amplitude of Pressure Oscillations
Indagine sperimentale sull'insorgere della detonazione in un motore light duty turbocompresso e metoologie di identificazione
2016-01-01
Abstract
Negli ultimi anni lo sviluppo di motori a combustione interna per applicazioni "automotive" è condizionato alle esigenze legislative europee in materia di emissioni di CO2 e quindi sulla limitazione del consumo di combustibile. Al fine di conseguire questo obiettivo i laboratori di ricerca e l'industria auto-motoristica sono focalizzati sullo sviluppo di nuove tecnologie e architetture del motore per ridurre i consumi e le emissioni gassose e di particolato. Con riferimento ai motori ad accensione comandata, il "downsizing" rappresenta una strategia che offre notevoli vantaggi nel consumo di combustibile, particolarmente ai carichi parziali. Ulteriori vantaggi ai carichi parziali sono raggiungibili attraverso l'impiego di dispositivi di attuazione variabile delle valvole di aspirazione (VVA) in grado di regolare la durata e l'alzata delle valvole per conseguire strategie di controllo del carico senza le limitazioni imposte dalla parzializzazione della valvola a farfalla [1]. Nonostante i vantaggi offerti ai carichi parziali dalla soluzione "downsized", le prestazioni ai carichi elevati risultano penalizzate in quanto l'utilizzo di elevati livelli di sovralimentazione,ottenuti mediante turbocompressori dei gas di scarico indispensabili per il raggiungimento di portate d'aria adeguate, si traducono in una maggiore probabilità di insorgenza della detonazione o di accensioni anomale [2]. Le strategie di controllo della detonazione che normalmente vengono adottate si basano sul ritardo dell'accensione ai bassi regimi e sull'arricchimento della miscela ad alti carichi-regimi motore per limitare la temperature dei gas di scarico all'ingresso turbina. Tali strategie penalizzano l'economia di combustibile e le prestazioni ai bassi regimi a causa della riduzione dell'efficienza di combustione con il baricentro (CA50) posticipato in fase avanzata di espansione [3]. Alla luce di quanto sopra esposto emerge l'importanza di individuare strategie di controllo per evitare l'insorgere della detonazione e consentire anticipi di accensione verso posizioni angolari (KLSA) che si tradurrebbero in incrementi di pressione media indicata (IMEP) con conseguenti riduzione dei consumi specifici di combustibile (ISFC).L'obiettivo delle presente relazione è l'illustrazione di una metodologia per individuare l'insorgere della detonazione e riportare alcuni esempi di un'indagine sperimentale,effettuata su un motore ad accensione comandata "downsized", per evidenziare le strategie di controllo adottate in prossimità della condizione di anticipo dell'accensione con l'insorgenza del knock. Come è ben noto dalla letteratura, le combustioni detonanti sono caratterizzatedalla presenza di oscillazioni di pressione, la cui ampiezza si attenua gradualmente, alle quali è dovuto il particolare battito metallico, causato dalla loro riflessione sulle pareti della camera di combustione [3]. Nella relazione si riporta la descrizione di una metodologia implementata in MATLAB idonea a stimare la presenza di detonazione dall'analisi dell'intensità del segnale della pressione di combustione mediante l'indice MAPO (Maximum Amplitude of Pressure OscillationsI documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
