Preliminary study of the combustion control system

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Preliminary study of the combustion control system"

Adelmo Giorgi
8 anni fa
Visualizzazioni

1 Preliminarystudyofthecombustioncontrolsystem L Iveco Daily modello A50C31 GNC, è assistito dalla centralina ECU IAW1AF, che rileva i parametri utili per la combustione ed attiva gli attuatori al fine di ottenere la migliore condizione di combustione. L elettronica è abilitata dal commutatore di accensione tramite il pin 6 e pin 12. Sulla morsettiera il pin 55 e il pin 37, inviano la corrente alle bobine a quattro uscite per l attivazione delle 4 candele di accensione. Nella prima fase di studio abbiamo potuto constare che la IAW1AF non consente molte possibilità di modifica dei parametri di controllo. Testando la centralina con l ausilio del software specifico per DBW, si è evidenziato che la variazione dei parametri è effettuabile unicamente operando una riprogrammazione della EEPROM. Per l acquisizione dei parametri utili alla sperimentazione, utilizzeremo gli output disponibili tramite il connettore a 55 pin della ECU. Per il monitoraggio delle fasi di test dinamici verrà utilizzata la presa a 38 poli con interfaccia software (Check soket). I parametri principali di lavoro sono stati evidenziati in: Sensore del corpo farfallato Pin 23 Sensore si rilevamento PMS Pin 30 Sensore di giri volano Pin 49 Parametri Lambda Pin Sensore pressione in collettore aspirazione Pin 34 Termocoppia acqua di ricircolo Pin 47 Termocoppia temperatura aria aspirata Pin 29 Sensore di fase Pin 11 1

2 I controlli di output degli attuatori principali: Variatore angolo apertura corpo farfallato Temporizzatori degli elettroiniettori ECU IAW1AF Dal pin 23, abbiamo rilevato una variazione di tensione > 5V 3. Sensore apertura farfalla Dal Pin 49 della presa ECU ricaviamo la velocità dell albero motore 2

3 Dai pin otteniamo il segnale di feedback dalla sonda lambda che rileva la quantità di ossigeno prodotto dalla combustione. Strategiadiazione Il sistema di iniezione ed accensione nel caso del modello ECU IAW1AF, viene attivato per retroazione da: 1. Velocità angolare - pin 49, 2. Temperatura in collettore di aspirazione - pin Pressione di gas aspirato - pin 34 La valutazione del sistema è finalizzata all ottimizzazione della stechiometria di combustione. La stima viene effettuata in funzione del regime di coppia richiesta e della pressione/ temperatura (densità) del combustibile nel collettore di aspirazione. Il volume del comburente aspirato per ognuno dei cilindri è regolato in funzione dell efficienza volumetrica (EV) e dalla cilindrata unitaria. Il valore dell EV sarà acquisito tramite i test sperimentali che verranno eseguiti alle varie percentuali di idrometano, segnando il valore più prossimo al coefficiente di riempimento. La miscela di idrometano è iniettata nel collettore a pressione di circa 7b bar. I quattro iniettori sono attivati in fasatura dalla ECU IAW1AF in ordine da 1 a 4 tramite i pin: Pin etr.1 Piin etr. 2 Pin etr. 3 Pin etr. 4 3

4 Aumentodicoppia(accelerazioneepienocarico) L aumento di coppia richiesta in fase transitoria è data dal variatore resistivo del corpo farfallato (Ecu Pin 23). I sensori rilevati attivi sono : Riduzionedicoppia Pa --- pin14 ; PMS pin 30 ; Giri --- pin 49 La decelerazione innesca la sequenza come per la fase di aumento coppia, sino alla condizione di cut-off (no gas): decelerazione: Pin < 5V Pin >1600 rpm Cut-Off: Pin < 5V Pin Off Pin >4150 rpm Visione generale della ECU IAW1AF: 2 Candele accensione 3 Bobina 4 Sens. avaria 5 Sonda Lambda 6 Sens. Temp liquido 7 Sens. Temp.aspir. 8 Potenz. farfalla 9 Sens. Press. Ass. 10 Sens. PMS 11 Commutat. Accensione 12 Sens. fase 13 Telerutt. fase 14 Imm. 15 Contagiri 16 Att. Reg. di minimo 17 Elettroiniettori 18 Presa check test 4

5 Dettaglio ECU IAW1AF delle funzioni specifiche del sistema di accensione: Comandoelettrovalvoladiintercettazionecombustibilesulriduttore Pin rpm Pin Teleruttore in ON 1 Batteria 2 Teleruttore doppio 3 Fusibile da 25 A 4 Commutatore di accensione 5 Candele accensione 6 Bobina accensione a 4 uscite 7 Sensore PMS7giri 8 Volano a 58 fori 5

6 Analisidelcircuitodialimentazionegas Dislocazione serbatoi e circuito tubi mandata Le Bombole sono ubicate sul telaio. Sono in acciaio fasciato con fibra di vetro - alluminio con rivestimento in fibra di carbonio con valvola di soppressione. 1 Valvole 2 Bombole 3 Riduttori di pressione 4 Tubi di mandata 6

7 Attivazionedelsistemadialimentazionetramiteelettrovalvole 1.elettroiniettori 2.Tubo in acciaio 3. Elettrovalvola 4. Bombola da 54 litri 5. Bombola da 28 litri 6. Bombole da 28 litri 7. Bombola da 54 litri 8. Bombola da 54 litri 9. Raccordo a tre vie 10. Valvola di caricamento 11. Riduttore di pressione 12. Tubo flessibile in acciaio. Elettrovalvola di alimentazione Su ogni bombola è montata una valvola che integra i seguenti dispositivi: 1. Chiusura Manuale 2. Pastiglia fusibile a 103 C 3. Elettrovalvola unidirezionale asservita alla chiave di accensione. Non interrompe il flusso entrante nella bombola. Il Limitatore di efflusso. Interviene in caso improvviso di sbalzo di pressione, limita il flusso di gas verso l esterno in caso di rottura. 7

8 Il gas è spinto nel circuito alla pressione di 220 bar sino al rail di alimentazione con una pressione di 7 bar. La riduzione di pressione è attuata da due valvole di riduzione poste nel vano motore: 1.Riduttore di pressione 2. Tubo di alimentazione 3. Tubo di riscaldamento gas 4. Interruttore bassa pressione 5. Sensore pressione Le pressioni massime di esercizio previste dalle specifiche Iveco sono: PRESSIONE MAX DI ESERCIZIO 220 BAR PRESSIONE DI PRIMO SALTO 14 BAR PRESSIONE DI SECONDO SALTO 7 BAR PRESSIONE SCARICO VALVOLA DI SICUREZZA 18 BAR 8

9 Replacementofthecontrolunitandsettingup Il lavoro al banco motore, presso il laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell Università Degli Studi di Perugia, con la centralina ECU EFI Technology, è iniziato con l installazione della nuova sensoristica sul propulsore ed il cablaggio dei sensori (quali sonde lambda, termocoppie di tipo k, apertura farfalla, sensore PMF, ecc ). I parametri sono stati acquisiti tramite l apposito cavo dedicato (vedi foto in calce). La sensoristica installata è stata ampliata rispetto a quanto previsto nelle applicazioni di serie automotive, con l ausilio dei seguenti sensori distribuiti sul motore: Sonde di temperatura di tipo K per la misura della temperatura dei gas di scarico su ciascun ramo uscente dai cilindri e dell aria aspirata a monte e valle del corpo farfallato. Sonde Lambda di tipo lineare marca Bosch modello LSU 4.2 una sul collettore di scarico del cilindro1 e l altra sul collettore di raccolta dei singoli collettori di scarico. Sonde temperatura di tipo PT100 alla mandata e al ritorno del circuito di raffreddamento Sonde temperatura di tipo PT1000 per la misura della temperatura dell olio motore misuratore di portata massico ad effetto Coriolis, Siemens MASS2100 Sensore di posizione albero motore (pick-up su ruota fonica) Sensore di fase (su distribuzione) Sensore di posizione farfalla (TPS) Sensore di pressione combustibile, monte e valle del riduttore finale Tartarini Pressione al collettore di aspirazione (MAP Manifold Air Pressure) Pressione, temperatura e umidità in ambiente Analizzatore di gas combusti Fischer-Rosemount NGA 2000 (low CO, high CO, CO2, O2, NO, NOx, HC) Controllo apertuta valvola a farfalla 9

10 Centralina EFI Technology Cavo di connessione dedicato 10

11 Terminali di connessione Motore cablato 11

12 Banco Motore AdattamentosensorePMSgiri Nella maggior parte delle applicazioni questo sensore è di tipo induttivo. La variazione di campo magnetico, provocato dai denti del volano calettato sull albero motore, genera ai due terminali dell avvolgimento interno al sensore una tensione sinusoidale la cui frequenza permette alla centralina di determinare la velocità di rotazione. È inoltre presente un riferimento (un dente mancante sul volano) che informa la centralina riguardo alla posizione del PMS. 12

13 Sensore PMS Il sensore originariamente presente collegato alla ECU, è caratterizzato da due denti corti e da un dente lungo. L impulso elettrico generato è incompatibile con la codifica digitale della EFI. Per superare tale problema è stato necessario intervenire sul volano calettato, rimodellandone la conformazione dei denti al fine generare la corretta informazione di fase. 13

14 Foto modifica Sensore PMS Foto modifica Sensore PMS 14

15 Sondalambda La configurazione ottimale della nuova centralina, è stata conseguita prima ottimizzando la combustione con solo metano e successivamente con miscele di idrometano a vari valori di lambda e regimi di coppia. A tal fine le sonde lambda di tipo on/off presenti sul veicolo, che consentono di far lavorare il motore solo con valori unitari, sono state sostituite con delle sonde di tipo lineare in modo da poter variare i valori di lambda test. Il motore, inizialmente, presentava un comportamento differente con le due centraline, quindi la prima fase di lavoro è stata dedicata all ottimizzazione della combustione del metano con la EFI. Il problema principale emerso dai test si evidenziava ai bassi regimi con una combustione non omogenea sui cilindri. L introduzione di una seconda sonda Lambda ha permesso di poter apportare le giuste variazioni al setup del sistema Sonda lambda collettore di raccolta degli scarichi 15

16 Sonda lambda collettore scarico cilindro 1 16

Documenti analoghi

Aspetti tecnologici della sperimentazione

Aspetti tecnologici della sperimentazione I test realizzati dal team di ricerca H2Power in sinergia ai ricercatori del dipartimento di Ingegneria Industriale del prof. Carlo Grimaldi dell Università degli