Sviluppo e calibrazione di un modello analitico di temperatura scarico per un motore ad accensione comandata ad alte prestazioni e comparazione con approccio basato su reti neurali

Negli ultimi anni le case automobilistiche si sono focalizzate nella ricerca di metodologie innovative che permettessero un aumento di efficienza dei motori a combustione interna ed una conseguente riduzione delle sostanze inquinanti. La spinta all’innovazione è arrivata dall’adozione di normative sempre più stringenti sulle emissioni e sui consumi. I moderni motori tramite l’utilizzo di turbocompressori raggiungono valori elevati di potenza specifica, permettendo una riduzione della cilindrata (downsizing), ma provocando un significativo aumento della temperatura dei gas di scarico. Tali parametri giocano un ruolo fondamentale sull’impatto che l’intero gruppo propulsore ha sia sull’efficienza del catalizzatore che sulla durata della turbina. Le tecniche, ad oggi, più comuni per gestire correttamente la temperatura del gas in ingresso alla turbina si basano sull’arricchimento della miscela (iniettando più carburante, la quota che non prenderà parte alla reazione di combustione fungerà da zavorra termica), che provoca un ripido aumento del consumo specifico di carburante e una diminuzione dell’efficienza del catalizzatore in quanto non riesce più a smaltire correttamente tutte le specie di inquinanti. Le temperature di scarico generalmente al banco prova vengono misurate tramite termocoppie, ma non essendo disponibili durante l’utilizzo su strada dei veicoli, diventa di fondamentale importanza lo sviluppo di modelli orientati al controllo adatti ad essere eseguiti dalla centralina di controllo motore, in grado di calcolare tali grandezze. Questo elaborato di tesi si pone l’obiettivo di sviluppare e validare sperimentalmente sia un nuovo approccio analitico che un modello basato su Artificial Neural Network (ANN), per il calcolo della temperatura dei gas di scarico. I due approcci saranno messi a confronto per arrivare a definire un modello accurato, e affidabile della temperatura di scarico che consenta di aumentare l’efficienza dei sistemi di controllo del motore.