Sviluppo di un tool diagnostico zero-dimensionale in ambiente Matlab per l'analisi della combustione e delle emissioni inquinanti in motori diesel = Development of a zero-dimensional diagnostic tool in Matlab environment for the analysis of combustion and pollutant emissions in diesel engines

La presente tesi si pone l’obiettivo di realizzare dei modelli diagnostici in ambiente Matlab in modo da ottenere un’analisi completa e basata su diversi livelli di accuratezza del processo di combustione. La validità è generale nell’ambito della motorizzazione diesel; nella fattispecie è esaminato un motore diesel sovralimentato di cilindrata pari a 2 dm3 per applicazioni “light duty” (A20DTR). Vengono presentati tre modelli con grado di precisione crescente: un modello a una zona semplificato (che prende come input solo le tracce del segnale di pressione e del comando elettrico dell’iniettore), un modello a una zona completo (che utilizza anche dati sperimentali acquisiti dalla sala prova, come le quantità iniettate, il grado di EGR, ecc…), un modello a tre zone (basato sulla risoluzione in forma chiusa delle equazioni fondamentali della termodinamica, come le leggi di conservazione dell’energia e della massa). Sono poi realizzati dei confronti per valutare se alcuni parametri possono efficacemente essere determinati con un modello meno accurato. Sono proposti quattro metodi di referenziazione del segnale di pressione e quattro approcci per la stima della massa intrappolata nel cilindro. Il modello a tre zone viene in seguito utilizzato per il calcolo delle emissioni di ossidi di azoto e di particolato in funzione dell’angolo di manovella e per ricavare un nuovo andamento del rapporto tra i calori specifici; quest’ultimo è sfruttato per affinare il modello a una zona. A tal proposito, sono estrapolate delle correlazioni in funzione della temperatura media in camera e della quantità iniettata. Ai fini della validazione della robustezza dei modelli, molte prove sono state effettuate considerando sei punti motore (da 1500x2 a 2750x12), tre strategie di iniezione multipla (pilota-pilota-main, pilota-main, pilota-main-after), la variazione del grado di EGR e le conseguenti analisi di sensitività sono state messe a punto.