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Motori a Combustione Interna

Controllo

Controllo dei motori a combustione interna

1. Perché? Quali sono gli obiettivi?

2. Motori ad accensione comandata: controllo iniezione

3. Motori ad accensione comandata: controllo accensione

4. Motori diesel: controllo iniezione

5. Motori diesel: controllo inquinanti

6. OBD: on board diagnosis


Controllo

ARIA

COMBUSTIBILE

P

INQUINAMENTO

1. Obiettivi:

2


Controllo1. Obiettivi:

� ridurre l’inquinamento;

� minimizzare il consumo di combustibile;

� aumentare la potenza sviluppata;

� aumentare l’efficienza globale;

� ecc.

ARIA

COMBUSTIBILE

P

INQUINAMENTO


Controllo1. Obiettivi: esempio di sistema

Volvo B5454T: 142 kW/5100 rpm, 270 Nm/1800 -5000 rpmSistema di controllo Bosch Motronic 4.4

INPUT OUTPUT

3


Controllo

1. MOTRONIC 4.4

INPUT(sensori)

OUTPUT(attuatori)

2. Velocità motore

3. Portata aria

4. Temperatura motore

5. Vibrazioni blocco motore

6. Concentrazione ossigeno – gas di scarico

7. Posizione albero a camme

8. Posizione valvola a farfalla

9. Accelerometro

10. Sistema climatizzazione

11. Pressione impianto aria condizionata

12. Pressione atmosferica

13. Pressione sistema lubrificazione

14. Temperatura esterna

15. Pressione serbatoio benzina

16. Relais sistema

17. Relais pompa combustibile

18. Pompa combustibile

19. Iniettori

20. By-pass valvola a farfalla

21. Turbocompressore

22. Accensione

23. Relais impianto aria condizionata

24. Compressore aria condizionata

25. Relais ventilatore sistema raffreddamento

26. Ventilatore sistema raffreddamento

27. Relais pompa aria secondaria (impianto

catalitico)

28. Pompa aria secondaria (impianto catalitico)

29. Pompa d’aria

30. Valvola spurgo canister

31. Valvola chiusura canister

1. Obiettivi: esempio di sistema


Controllo

6 funzioni principali

• iniezione (aliment.);• accensione• sovralimentazione• velocità al minimo• sistema canister• aria secondaria• (aria condizionata)

1. Obiettivi: esempio di sistema

Volvo B5454T: 142 kW/5100 rpm, 270 Nm/1800 -5000 rpmSistema di controllo Bosch Motronic 4.4

emissioni inquinanti

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Controllo

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

λ [-]

pi

ηi

2. Controllo sistema alimentazione (carburazione):

pi = pressione media indicata

ηi = rendimento indicato

λ = coefficiente di dosaggio


Controllo

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

λ [-]

pi

ηi


5


Controllo

potenza massima → miscela ricca

efficienza massima → miscela magra

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

λ [-]

pi

ηi



Controllo

potenza massima → miscela ricca

efficienza massima → miscela magra

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

λ [-]

pi

ηi


6


Controllo

HC

CO

NOx

2. Controllo sistema alimentazione:


Controllo

λλλλ = 1

NOx

HC

CO

N2 + O2

H20 + CO2

CO2

controllo iniezione

2. Controllo sistema iniezione:

7


Controllo

CO = prodotto derivato dalla

ossidazione parziale degli idrocarburi

(combustione incompleta)

HC = combustione incompleta,

irregolarità della

combustione/accensione, film d’olio,

spazi morti (ad esempio pistone –

cilindro)

NOX = ossidazione dell’azoto presente

nell’aria comburente in presenza delle

elevate temperature nella camera di

combustione


Controllo

Misure a monte della marmitta catalitica

8


Controllo

Misure a valle della marmitta catalitica


Controllo

quantità

anticipo


9


Controllo

m = f (ρ, A, p, τ)= ct = ct

ct

parametro di

controllo

INPUT



Controllo

ECU

catalizzatore

Sonda λ

FEEDBACKτ↑τ↑τ↑τ↑τ↓τ↓τ↓τ↓

misuratore

portata

FEEDFORWARD


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Controllo

compressione

Cil.1180 gradi

Cil.2

360 gradi

aspirazione espansione scarico

iniezione simultanea

360 gradi

iniezione sequenziale


PMS PMI


Controllo

INIEZIONE SEQUENZIALE

ECU

portata aria aspirata

segnale λλλλ

posizione angolare(albero motore)

Comando iniettori

(tempo apertura, anticipo)


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Controllo

a) portata aria anemometro filo caldo

film caldo



Controllo2. Controllo sistema iniezione:

a) portata aria

12


Controllo2. Controllo sistema iniezione:

a) portata aria


Controllo

Cp

pTKV +⋅⋅=

2

1log

Principio di Nernst


b) sensore lambda

13


Controllo

b) sensore lambda



Controllo

elettrodo esterno (gas di scarico);

supporto ceramico;

elettrodo interno (aria);

canale per l'aria di riferimento;

isolatore (supporto) ;

collegamenti elettrici.

b) sensore lambda


14


Controllo


supporto ceramico;





b) sensore lambda



Controllo


supporto ceramico;





b) sensore lambda


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Controllo

Sensore lambda “finger type”


supporto ceramico;





b) sensore lambda



Controllo

1. strato poroso protettivo;

2. elettrodo esterno (gas di scarico);

3. supporto ceramico;

4. elettrodo interno (aria);

5. canale per l'aria di riferimento;

6. isolatore;

7. resistenza per riscaldamento;

8. supporto;

9. collegamenti elettrici.

b) sensore lambda


16


Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda



Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda


17


Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda



Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda


18


Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda



Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda


19


Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


b) sensore lambda



Controllo






6. isolatore;


8. supporto;


Sensore lambda “planar type”

b) sensore lambda


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Controllo

1. Componente filettato;

2. Supporto ceramico;

3. Collegamenti;

4. Protezione;

5. Sensore;

6. Contatto elettrico;

7. Cilindro esterno;

8. Elemento riscaldante;

9. Connessione elastica;

10. Rondella elastica.

1. Protezione;

2. Tenuta;

3. Componente filettato;

4. Supporto ceramico;

5. Sensore planare;

6. Cilindro esterno;

7. Collegamenti;


b) sensore lambda


Controllo

1. cavo schermato2. magnete permanente3. sensore4. carter5. nucleo (ferro dolce)6. bobina7. traferro8. ruota dentata

sensore induttivoc) posizione angolare


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Controllo

b = f(traferro, materiali, geometria)

m = numero denti

ω = velocità angolare

t = tempo

Tensione in uscita:

posizione angolare

frequenza

velocità angolare

1. cavo schermato2. magnete permanente3. sensore4. carter5. nucleo (ferro dolce)6. bobina7. traferro8. ruota dentata




Controllo

n=750 rpm

n=3000 rpm



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Controllo

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

λ [-]

pi

ηi

λλλλ = 1iniezioneindiretta

CO

HC

NOx

miscela magra λ>1miscela rica λ<1

λ = 1

FINESTRA

LAMBDA

iniezionediretta

λλλλ = 1

Zona 1 = miscela magra stratificata λ>1

Zona 2 = miscela magra omogenea λ>1

Zona 3 = miscela stechiometrica omogenea λ=1



Controllo

iniezionediretta

λλλλ = 1




Controlloquantità iniettata

Controlloanticipo iniezione


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Controllo

iniezionediretta

λλλλ = 1




Controlloquantità iniettata

Controlloanticipo iniezione



Controllo

Anticipo grandeMiscela omogenea

Anticipo bassoMiscela stratificata


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Controllo

- anticipo accensione

- energia trasferita nella miscela

3. Controllo sistema accensione:


Controllo




25


Controllo



E



Controllo




26


Controllo





Controllo

BA

BO

I

CA

D

∆τ1 ∆τ2∆τ

0

0


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Controllo

BA

BO

I

CA

D

∆τ1 ∆τ2∆τ

0

0

2

2

max11 iLE

⋅=



Controllo

∆τ1 ∆τ2∆τ

0

0


28


Controllo

∆τ1 ∆τ2∆τ

0

0



Controllo

∆τ1 ∆τ2∆τ

0

0


29


Controllo

giri/min carico

anticipo

B

angolo

Imax

Dwell



Controllo

Sistema di controllo motore ad accensione comandata

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