Descrizione del modulo "Metodologie di modellazione e controllo del processo di combustione e componentistica avanzata per il miglioramento dell'efficienza dei motori A.C. (ET.P02.002.001)"

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  • Descrizione del modulo "Metodologie di modellazione e controllo del processo di combustione e componentistica avanzata per il miglioramento dell'efficienza dei motori A.C. (ET.P02.002.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le ricerche effettuate sono orientate a contribuire alla messa a punto di motori ad accensione comandata innovativi in grado di contenere i consumi nel rispetto delle più stringenti normative riguardanti le emissioni. (literal)
Tematiche di ricerca
  • - Controllo di attuatori elettromeccanici ed elettroidraulici delle valvole di aspirazione/scarico - Sviluppo di strategie di controllo di motori ad accensione comandata PFI e DI - Messa a punto di sistemi di misura della corrente di ionizzazione per il controllo del knock e per la diagnostica della combustione in m.c.i.; - Simulazione numerica con codici di calcolo 1D e 3D; (literal)
Competenze
  • Meccanica delle macchine, cicli termodinamici, principi di funzionamento dei motori alternativi. Misura di pressioni, temperature, flussi, grandezze cinematiche. Messa a punto di modelli dinamici per controlli con set up di sistemi hardware/software per la prototipazione rapida dei controlli, e dei sottosistemi per l'elaborazione dei segnali dai sensori ed agli attuatori. Set-up di sistemi hardware, ed elaborazione di software dedicato, per l'acquisizione dati, con utilizzo di protocolli di comunicazione seriale standardizzati AK e ASAP3. Uso di strumenti di Computer Aided Design per la simulazione e la progettazione di dispositivi elettromeccanici ed elettroidraulici da impiegare nell'attuazione delle valvole ed in componentistica avanzata. Gestione di misure su banco prova motori ad alta dinamica per la simulazione delle condizioni di funzionamento del motore su strada. Analisi acustica ed analisi vibrazionale mediante catene di misura microfoniche ed accelerometriche (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • VVA, motori ad accensione comandata PFI e DI, controllo elettronico (literal)
Tecnologie
  • Le metodologie di intervento su sistemi riguardano essenzialmente la ricerca e l'applicazione di parametri di funzionamento che consentano l'ottimizzazione delle prestazioni dei sistemi stessi. (literal)
Obiettivi
  • Messa a punto di motori ad alta efficienza. Studio di sensori innovativi per la diagnostica ed il controllo del processo di combustione. Realizzazione di sistemi flessibili di attuazione delle valvole di aspirazione e scarico di MCI e dei relativi tools di controllo di basso ed alto livello (literal)
Stato dell'arte
  • Per soddisfare alle limitazioni sulle emissioni inquinanti e di anidride carbonica la ricerca si sta orientando ad ottenere un propulsore che abbia i consumi specifici dei motori ad accensione per compressione (CI) e le emissioni dei motori ad accensione comandata (SI) con catalizzatore 3 vie, con un processo di combustione che unisca caratteristiche di entrambi i tipi citati di propulsori. Nell'attesa dello sviluppo tecnologico di tale concetto, si tende a mettere a punto dei propulsori SI con alta densità di potenza ed elevata flessibilità, riducendo la cilindrata fino al 40% (downsizing) e mantenendo invariate coppia e potenza con la sovralimentazione (turbocharging). Essenziali sono l'iniezione diretta ed il comando flessibile delle valvole, per variarne nel modo più ampio possibile sia alzata che fasatura (sistemi VVA). I sistemi VVA consentirebbero di controllare, ciclo per ciclo: distribuzione della miscela in camera di combustione; EGR interno; rapporto di compressione reale; livelli di swirl e di microturbolenza. Ciò consentirebbe di evitare la detonazione nei motori sovralimentati ad alto rapporto di compressione e di realizzare processi di combustione innovativi. (literal)
Tecniche di indagine
  • Misura dei principali parametri motoristici sia in condizioni stazionarie che transitorie. Misura dell'evoluzione della pressione e di altre grandezze in camera di combustione. Analisi termodinamica del ciclo di pressione mediante codici di calcolo elaborati in proprio con linguaggi di programmazione ad alto livello. Uso di modellistica zero, mono e pluridimensionale, attraverso software quali WAVE (Ricardo), GT-POWER (Gamma Technologies) FIRE (AVL), KIVA e OpenFOAM orientati alla simulazione dei processi che avvengono nel ciclo motore, con validazione basata sulla sperimentazione su banco prova. Uso di ambienti di sviluppo Matlab/Simulink per l'elaborazione dati, per l'identificazione e la simulazione dei sistemi oggetto di indagine, per lo studio e la messa a punto di controlli. Simulazioni numeriche di fenomeni strutturali ed acustici attraverso tecniche di indagine FEM-BEM; stima del rumore di combustione mediante formulazioni semi-empiriche. (literal)
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