Development, testing and potential benefits of a closed-loop combustion controller on a turbocharged GDI engine

Nei motori ad accensione comandata, la fase della combustione rappresenta uno dei principali parametri che influenzano l’efficienza di conversione dell’energia chimica del combustibile in lavoro meccanico. L’istante in cui viene dato il comando di accensione, detto ‘anticipo’, viene attualmente controllato in catena aperta per mezzo di mappe salvate nella centralina elettronica di controllo motore. Un’alternativa è costituita da un sistema di controllo dell’anticipo di accensione in catena chiusa su di una misura reale del processo di combustione, in modo da regolare l’anticipo per produrre sempre una corretta fasatura della combustione. Tuttavia, l’implementazione di un sistema basato su di una misura di pressione all’interno del cilindro, a causa di costi elevati e problemi di affidabilità dei sensori, non è per il momento perseguibile nell’ambito di applicazioni industriali. Un’alternativa al segnale di pressione è costituita dalla misura della corrente di ionizzazione, effettuata usando la candela stessa come sensore. Nell’ambito di questo lavoro di tesi è stata condotta una campagna di misure sperimentali per quantificare il livello di correlazione tra alcune caratteristiche del segnale di corrente di ionizzazione e gli indici impiegati per descrivere la fase di combustione derivati dal segnale di pressione. La fase di implementazione ha portato allo sviluppo e alla sperimentazione di un innovativo controllo in catena chiusa dell’anticipo di accensione. Il sistema è stato testato tramite un ambiente di simulazione appositamente sviluppato e successivamente implementato e collaudato su di un motore Ferrari sovralimentato, al banco prova ed in vettura. Il risultato principale è quindi un innovativo sistema di controllo dell’anticipo, cilindro per cilindro, che è in grado di adattare continuamente l’attuazione sia alla variazione dei parametri interni di funzionamento del motore, sia a quelli esterni.