Investigation through numerical simulation of innovative gasoline powertrains for a 48V Mild-Hybrid vehicle

Il quadro normativo per I veicoli commerciali leggeri, relativo sia alle emissioni di gas serra che di sostanze inquinanti, sta diventando sempre più esigente portando i produttori di automobili a sviluppare tecnologie innovative per rispettare i limiti imposti. Le normative Real Drive Emissions (RDE) richiedono l’adozione di una combustione stechiometrica nell’intera mappa motore anche per i motori a benzina sovralimentati downsized che, generalmente, sfruttano il ritardo di accensione e l’arricchimento della miscela per ridurre la probabilità di detonazione. Tuttavia, se non vengono prese opportune contromisure, passando ad un motore stechiometrico si verifica un grave deterioramento delle prestazioni del motore. In questo contesto il ricorso al ciclo Miller e/o l’elettrificazione del powertrain è in grado di migliorare le prestazioni del motore e del veicolo. Lo scopo del lavoro è quindi quello di valutare, attraverso simulazioni numeriche, il potenziale di diversi sistemi di propulsione elettrificati dotati di un motore stechiometrico. È stato analizzato, in particolare, un veicolo con architettura P0 Mild-Hybrid 48 Volt equipaggiato con un motore Millerizzato combinato all’adozione di un sistema di sovralimentazione elettrico (eSupercharger). In primo luogo, è stata effettuata un’analisi in stazionario su diversi scenari di motori al fine di valutare gli effetti di diverse tecnologie come la Millerizzazione del ciclo motore e/o l’adozione dell’eSupercharger. In secondo luogo, è stata condotta un’analisi in transitorio valutando diverse configurazioni di powertrain equipaggiati con i motori sviluppati. Le prestazioni del veicolo sono state valutate sia in termini di manovre di elasticità che di emissioni di CO2 su cicli guida omologativi e su cicli guida RDE. Per quanto riguarda la strategia di gestione dell'energia, lo studio è stato incentrato sull'implementazione e l'aggiornamento della tecnica Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS). L'ECMS attua la minimizzazione di una portata di combustibile equivalente che tiene conto della potenza del carburante e dell'energia elettrica proveniente dalla batteria. Per quanto riguarda l’eSupercharger, sono state studiate diverse strategie di controllo per valutare l'impatto di questo dispositivo sulle prestazioni del veicolo sia in termini di miglioramenti della risposta al transitorio che di riduzione del consumo di combustibile.