Analisi della velocità istantanea di rotazione per la regolazione ottimale dell’anticipo d’accensione nei motori a combustione interna

I moderni motori per trazione stradale devono soddisfare molteplici esigenze, a volte in contrasto fra di loro: le normative antinquinamento sempre più severe impongono limiti alla concentrazione di inquinanti allo scarico sempre più bassi, comportando l'adozione di sistemi di abbattimento di tali sostanze che possono pregiudicare consumi e prestazioni; i costi crescenti dei combustibili d'altro canto spingono verso la progettazione di motori con rendimenti più elevati, mentre la competitività nel mercato mondiale richiede un aumento delle prestazioni offerte. Riuscire a perseguire questi obbiettivi comporta la necessità di regolare e controllare il funzionamento del motore ad ogni istante, mantenendo il miglior compromesso fra prestazioni, consumi ed emissioni. I parametri motoristici su cui intervenire sono numerosi: tra questi gioca un ruolo fondamentale l'anticipo d'accensione nei motori ad accensione comandata, ovvero l'anticipo di iniezione nei motori ad accensione per compressione. La regolazione ottimale di tale parametro consente di ottenere le massime prestazioni, ovvero il minimo consumo specifico della potenza, oppure ancora permette un rapido raggiungimento delle condizioni di funzionamento ottimali del sistema di abbattimento di inquinanti. La regolazione più efficace risulta quella retroattiva, che interviene cioè sul parametro in questione in modo da ottenere il risultato migliore in qualsiasi condizione e per qualunque obbiettivo. Tale tipo di regolazione dell'anticipo d'accensione può essere effettuato, per esempio, per mezzo dell'analisi della pressione in camera di combustione. In tal modo è possibile mantenere il motore nelle condizioni ottimali di funzionamento, a prescindere dal valore assunto da tutte le variabili indipendenti interessate. Un sistema del genere richiede l'utilizzo di un sensore di pressione in camera di combustione, il che pone dei problemi di costo ed ingombro. L'obiettivo di questa ricerca consiste nella sostituzione di tale sensore costoso ed intrusivo con sensori di velocità di rotazione, non intrusivi, di gran lunga più economici e già impiegati a bordo dei moderni propulsori automobilistici. Si studierà pertanto, con metodi sia teorici che sperimentali, la possibilità di effettuare il controllo in loop-chiuso dell'anticipo d'accensione basandosi sulle informazioni ottenibili dall'analisi della velocità di rotazione istantanea del motore. Si intende mettere a punto e testare al banco prova motori un sistema di regolazione retroattivo dell'anticipo d'accensione, mettendolo a confronto, in termini di stabilità del controllo e rapidità di risposta, con sistemi già testati, di provata affidabilità e rapidità di intervento.

Analisi della velocità istantanea di rotazione per la regolazione ottimale dell’anticipo d’accensione nei motori a combustione interna