Calibrazione dei modelli di stima della portata dell'aria in MCI attraverso l'interazione tra ambienti di simulazione ed ottimizzatori matematici

I limiti sempre più stringenti imposti in termini di emissioni e consumi, implicano una complessità sempre maggiore dei moderni motori a combustione interna; la calibrazione di un moderno motore SI è un processo che richiede una rilevante quantità di tempo e di misure al banco. In un contesto economico che richiede, per essere competitivi sul mercato, un tempo sempre minore tra la fase di concetto del prodotto e l’inizio della sua produzione, ogni passaggio non necessario deve essere eliminato. Inserire un modello 1-D del motore durante la fase di calibrazione, permette non solo di risparmiare dispendiose misure al banco prova, ma anche di esplorare zone solitamente non raggiungibili al banco a causa di problematiche nell’esecuzione dei test, legate al motore o alla cella, ad esempio: temperature e pressioni lontane da quella standard, pressioni in camera che porterebbero a una sicura detonazione e conseguente danneggiamento del pistone. Infine, il vantaggio forse più importante è la riduzione dei costi nel processo di calibrazione grazie alla riduzione delle tempistiche rispetto a quelle richieste da una calibrazione al banco prova motore. Il lavoro presentato offre i primi risultati di una calibrazione virtuale con focus sulla corretta stima della portata di aria in ingresso al motore: si utilizza il software di simulazione GT-Power per “sostituire” il motore al banco, eseguire un numero di punti operativi sufficiente a calibrare le mappe inerenti nella centralina motore e, infine, ottenere gli stessi punti prima simulati al banco, per confrontare le effettive differenze tra mondo virtuale e reale. L’aspirazione ultima è utilizzare come base di partenza un modello senza sotto-modelli predittivi, scarsamente correlato con i dati sperimentali, modificandolo per ricavarne un’affidabilità abbastanza elevata da permettere una pre-calibrazione della portata di aria in ingresso a un generico motore che non è stato ancora allestito al banco.