E’ stato sviluppato un innovativo controllo in retroazione per ridurre l’errore nella massa iniettata. La tecnologia si basa sulla predizione della quantità di combustibile iniettato grazie ad un misuratore installato a monte dell’iniettore.
Stato del brevetto
CONCESSO
Numero di priorità
ITUB20160530
Data di priorità
27/01/2016
Licenza
INTERNAZIONALE
Mercato
I miglioramenti stimati, in termini di emissioni inquinanti e di CO2, di rumore di combustione e di consumo di carburante risultano notevoli.
I potenziali utilizzatori sono i car-makers, i produttori di veicoli pesanti e i suppliers di sistemi di iniezione. Il mercato di riferimento consiste nelle compagnie che operano nel campo dei veicoli diesel. Va inoltre considerato che tale tecnologia può essere adottata anche in sistemi di iniezione diretta recentemente applicati nei motori a benzina, che rappresentano al momento l’unica vera alternativa ai veicoli diesel nel mercato delle passenger car a combustione.
Problema
I motori diesel si sono largamente diffusi nel mercato automobilistico, soprattutto dal 1997, anno di introduzione del Sistema Common Rail. Questo Sistema di iniezione ha permesso l’aumento della massima velocità del motore, fino a raggiungere valori comparabili a quelli di un motore benzina, inoltre, ha contribuito alla riduzione delle emissioni inquinanti, del rumore e del consumo di combustibile.
L’adozione, nel 2017, del Worldwide harmonized Light vehicle Test Procedure (WLTP), test in laboratorio associabile a un test su strada (Real Driving Emission, RDE), ha comportato un aumento delle emissioni inquinanti e di CO2 misurate in fase di omologazione. Quindi, risulta più difficile soddisfare i limiti in termini di emissioni, soprattutto quelli assai stringenti che verranno introdotti con la nuova normativa EURO 7, a partire dal 2025. Ciò rappresenta un problema soprattutto per i motori diesel, che possono essere un ottimo strumento, insieme all’elettrificazione dei veicoli, per ridurre le emissioni di CO2 prodotte dall’intera flotta di veicoli.
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
Le attuali tecnologia sono basate su modelli di combustione o funzioni di trasferimento tra quantità non omogenee (in termini di unità di misura): l’alzata spillo e la portata iniettata, la pressione del rail e la portata iniettata, la pressione nella control chamber e la portata iniettata. Per questo motivo è difficile realizzare un controllo accurato della massa iniettata che sia efficace per diverse condizioni di lavoro.
Le complicate funzioni di trasferimento fanno sì che tali controlli possano in realtà essere considerati delle strategie di compensazione in grado di controllare accuratamente la massa iniettata lì dove le correlazioni empiriche risultano valide, in caso contrario le performance del sistema possono addirittura peggiorare se confrontate a un sistema standard senza alcun particolare controllo. Inoltre, alcune delle attuali tecnologie presenti sul mercato richiedono modifiche importanti del layout dell’iniettore.
Killer Application
L’applicazione più rilevante della tecnologia è il controllo della massa iniettata sia per sistemi diesel Common Rail sia per sistemi benzina GDI.
Tecnologia e nostra soluzione
Per ogni ciclo motore viene misurata la massa di combustibile entrante nell’iniettore. Attraverso una correlazione, preventivamente determinata e basata sulla legge di conservazione della massa, si stima la massa iniettata partendo dalla misura della massa entrante nell’iniettore. Questo rappresenta un segnale utilizzabile come feedback per il controllo della massa iniettata, sia per iniezioni singole, sia per iniezioni pilota-main. La differenza tra la massa target (salvata in centralina) e la massa iniettata predetta è utilizzata come input di un controllore PID. L’output del PID è il segnale elettrico mandato all’iniettore, opportunamente corretto, così da ridurre l’errore sulla massa iniettata nel ciclo successivo. Se si considera una iniezione pilota-main, la massa target è data dalla somma di massa pilota e massa main, quindi il controllo, agendo sul segnale dell’iniezione main, sarà in grado di controllare la massa totale iniettata.
Vantaggi
Importanti miglioramenti sono stati stimati in termini di emissioni inquinanti (fino al 3-6%), CO2 (fino al 2-3%), rumore di combustione (fino a 0.5 dBA) e consumo di combustibile, senza nessun apprezzabile aumento dei costi di produzione rispetto a un sistema standard.
Si è osservata una migliore accuratezza della massa iniettata quando la temperatura del combustibile varia rispetto a quella di calibrazione, ottenendo un errore minore di 1 mg.
E’ possibile controllare la massa totale iniettata durante una pilota main con un errore minore di 2 mg, ciò può rappresentare una soluzione ai problemi dovuti agli elevati valori di COVimep misurati su motore con test nello short dwell time range.
Roadmap
TRL
Il team
