Fuel identification control strategy based on in-cylinder pressure sensor

Le crescenti richieste di sistemi di propulsione con una maggiore efficienza e le normative sempre più stringenti hanno portato a tecnologie avanzate che mirano ad un continuo miglioramento dell'efficienza termica del motore, pur mantenendo bassi i livelli di emissioni inquinanti. Inoltre, lo sviluppo di combustibili alternativi che garantiscano una migliore combustione e riducano le emissioni sta acquisendo sempre maggiore importanza. È quindi fondamentale capire come la combustione risponde alle variazioni delle proprietà del combustibile. Con l'introduzione di nuovi combustibili, come gli oli vegetali, e la differente qualità del Diesel nelle diverse nazioni è diventato necessario identificare la qualità del combustibile in uso all'interno del motore. Ciò è possibile attraverso l'uso di nuove tecnologie come i sensori in grado di identificare il combustibile oppure tramite una strategia alternativa che è quella di utilizzare un sensore di pressione all’interno della camera per ottimizzare il comportamento della combustione con un controllo a circuito chiuso. Questo studio analizza le strategie per identificare il combustibile attraverso le caratteristiche di combustione basate sui sensori di pressione della camera, come il ritardo di accensione, l'inizio della combustione, la fasatura, il gradiente di pressione. Prima di tutto viene studiata la correlazione tra le proprietà del combustibile, in particolare il numero di cetano, e la combustione. Il ritardo di accensione e l'inizio della combustione sono risultati dipendenti dal numero di cetano del combustibile: l'aumento del numero di cetano fa anticipare l'inizio della combustione e riduce il ritardo di accensione. Ciò è legato alla definizione di numero di cetano, che indica la misura della reattività del combustibile a bruciare (auto accensione). Successivamente è stata effettuata un'analisi di sensibilità: si è constatato che il ritardo di accensione è un indicatore più adatto rispetto all'inizio della combustione perché è meno sensibile rispetto all'inizio della combustione. Una volta trovata l'influenza delle proprietà del combustibile sulle caratteristiche della combustione, è stata analizzata la strategia più adatta per identificare il combustibile. Il numero di cetano derivato dal ritardo di accensione può essere ottenuto sia in specifici punti di funzionamento del motore che in determinate condizioni termodinamiche. Inoltre, per prevedere il ritardo di accensione è stato aggiunto un modello per fornire una maggiore precisione e ridurre gli sforzi di calibrazione. Ciò ha permesso di prevedere il ritardo di accensione in una gamma più ampia di condizioni. Il risultato è che l'utilizzo della velocità del motore e del carico come criterio per ottenere il ritardo di accensione potrebbe portare ad errori dovuti a diverse condizioni ambientali, mentre il criterio delle condizioni termodinamiche mostra una maggiore robustezza nel calcolo del ritardo di accensione e di conseguenza nella previsione del numero di cetano. I risultati ottenuti con l'algoritmo di identificazione del combustibile sono stati validati con una simulazione della deriva del sensore di pressione e un modello di rumore del segnale. Le simulazioni di disturbo sono state modellate sperimentalmente a partire da dati reali del comportamento del sensore di pressione. Si è scoperto che anche con la deriva del sensore in combinazione con il rumore del segnale in condizioni operative comuni la deviazione del numero