Sistemi di controllo ibridi del minimo nei motori diesel ad iniezione diretta
Hybrid Command Governor for Idle Speed Control in Gasoline Direct Injection Engines


Riportiamo di seguito un abstract introduttivo dell'articolo scritto dal nostro autore Claudio Gambelli in collaborazione con un pool di ricerca, composto da Leonardo Albertoni, Edoardo Mosca, Claudio Gambelli (DSI -UniFi), Andrea Ballucchi, Alberto L.Sangiovanni-Vincentelli (Paredes-Roma) e Alessandro Casavola (DEIS-UniCal)

[15/06/2007]
Sistemi di controllo ibridi del minimo nei motori diesel ad iniezione diretta Il problema del controllo del minimo in un motore ad iniezione diretta alimentato a diesel è formalizzato come un problema di ottimizzazione vincolata di controllo per i modelli ibridi di questa tipologia di motore, dove il vincolo si esplicita tramite la funzione “costo”, che corrisponde al consumo di carburante, che va minimizzata.
Una funzione sub-ottimale, ma effettiva e facilmente implementabile è rappresentata dal riordino della metodologia del Governatore di comando ( Command Governor ) per una astrazione in tempi finiti per il modello ibrido. Sono di seguito presentati i risultati di simulazione per il loop chiuso ibrido.


Introduzione
I principali obiettivi di progettazione dei motori a quattro tempi per macchine da trasporto passeggeri sono:
- il miglioramento della sicurezza
- miglioramento della guidabilità e del comfort
- minimizzazione dei consumi di benzina
- allineamento con gli standard per le emissioni.
Oltre al beneficio economico diretto per gli acquirenti, la riduzione del combustibile implica una riduzione del prodotto di combustione CO2, il quale è un obiettivo critico, a causa dei noti effetti che l’anidride carbonica esercita sul riscaldamento globale.
Elevata economia dei consumi, come d’altra parte elevate performances di guida sono i traguardi dei moderni motori ad iniezione diretta, i quali operano con carica omogenea ( rapporto stechiometrico aria/carburante) oppure con carica stratificata (con miscele “povere” ad alto rapporto aria/carburante). L’iniezione diretta è caratterizzata da:
1) basse perdite di carico e di calore, conseguendo quindi una maggiore efficienza termica
2) bassa temperatura dell’aria di carica, che fornisce una elevata efficienza volumetrica nonché una migliorata sicurezza
3) elevata risposta e una maggiore guidabilità (dovuta all’iniezione diretta del carburante nel cilindro).
L’uso della carica stratificata a bassi carichi e velocità del motore permette di ridurre il consumo di carburante del 20-25%.
In questo articolo il controllo del numero minimo di giri motore è formalizzato come un problema di minimizzazione del consumo di carburante e come detto nell’incipit, Una funzione sub-ottimale, ma effettiva e facilmente implementabile è rappresentata dal riordino della metodologia Command Governor, che è un supporto non lineare che va implementato su un sistema di controllo pre-compensato; questi motori, in assenza di questo dispositivo, forniscono comunque risultati soddisfacenti, in assenza di violazione dei vincoli, ma in ogni caso la presenza del CG modifica il loop chiuso al fine di evitare violazioni dei vincoli.
Meriti specifici dell’approccio di questa metodologia si evidenziano nella sua capacità di gestire vincoli assoluti ed incrementali in input e variabili state-related e nella capacità di gestire il “fardello computazionale” in funzione della potenza di calcolo disponibile.

L'articolo integrale è disponibile al seguente link: articolo integrale.
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