Appunti Sperimentazione e Calibrazione Powertrain

FRENI

FRENI IDRAULICI

Sono i più semplici ed economici ma presentano notevoli circolazioni; funzionano col principio della carcassa oscillante.

Il rotore è collegato al motore girando e una sua massa in movimento inserisce acqua fredda che frena il sistema creando resistenza dissipando la potenza in calore → sfrutta la viscosità del fluido.

La coppia frenante dunque è una parabola con centro all'origine ed una dipendenza quadratica tra coppia e velocità (Macklin).

La regolazioni si attuano in due diversi modi, ma entrambi prevedono tempi molto lunghi.

• step by step: rubinetti
• regolale sarroinesca spostando stnome/poma

NB. Frenando 500 kW e dissipo tutto in calore, devo avere un ottima impianto di raffreddamento.

Limitazioni dal carico

• T_max = limite dato dal fondello della cella di carico
• T_max = limite strutturale del motore
• P_max = capacità di dissipare calore

Freni a Correnti Parassite

Usa lo stesso principio della carcassa oscillante, ma variano nel modo di scambiare la coppia:

T trasmessa da M motore B conferito sullo statore, conferito un avvolgimento, capace di generare il campo.

Il rotore è un manovratore indipendentico che, rispettivamente ad C

campo, genera correnti parassite che scaldano il manovratore.

N.B. La potenza frenante si dissipa tutta in calore

Per la regolazione posso variare la corrente I seguendo la relazione

di proporzionalità T ∝ B (μ₀I / 2πf), in maniera molto più rapida

I Limiti risultano gli stessi del freno idraulico,

dando la carcassa, oscillante, ma rispondono

molto il corso di funzionamento

La cella di carico ha degli estensimetri, da

questi vanno a: sfasamento E = D sforzi b(x)

(Non necessita di supporter)

Freni Elettrici

• Alto prezzo B
• Alto costo KW

Sono veri e propri EM utilizzati come freni: sono in grado di frenare e trascurare

Trascurare il motore è utilissimo, anziato fasi del ciclo (non testuali)

Con freni idraulici (CP) ottenendo una precisa rappresentazione

Posso variare trascurare, valutando la torcia di pressione passando

con encoder indicating

PFI / Diesel Common Rail

La pompa nel bang sostituisce la pompa immersa nel serbatoio (LP) che fornisce fuel a bassa pressione [2, 3, 4, 5 bar].

Se il motore ha bisogno di una iniezione ad alta pressione, si utilizza la pompa HP del motore: il bang non fornisce fuel 4500 bar del motore.

• PFI/C. Rail → Solo pompa alimentazione bang (LP)
• GDI/Diesel → Pompa alimentazione bang (LP) fornisce passa bar alto pompa motore (HP)

Pressione Alimentazione Common Rail: 1000 bar

M: Parametro forma → Indica velocità combustione

A: Parametro efficienza → Indica completato processo

Regolazione coppia sil.engine → Farfalla

Allineamento tracciato pressione al TDC (loss angles) → IMEP

Tabella riepilogativa del carico di ventilazione:

Se il mood è raffreddato ad aria, la quota da ventilare è più grande!

Freni elettrici sono più onerosi da ventilare ad aria (perché alcuni gruppi raggiungono potenzialità del raffreddamento liquido: 85%)

HW usati per ventilare calore

• Motore (raffr. acqua) 10%
• Motore (raffr. aria) 70% = 90%
• Tubo di scarico 30%
• Freno idraulico 5% (35% liquido)
• Freno tamburi 5%
• Freno elettrico 15%

Design condotti di ventilazione

Le perdite di carico sono date da due condotti principali:

• _^p dissipativo (_^moody) _{^{Δpc = λ · L/D · ρv²/2}} (Diagramma di Moody) Trascurabile
• _^p concentrato _{^{Δpc = kc · ρv²/2}} [[→ ↑ → ↑ →]]

Portata d'aria necessaria per la ventilazione di 40 kW

^{_{ṁa = P/Cpaaa ΔT}}

= ^{40 kW}/_{1.01 ^kj/kg K · 10 K}

= 3.96 kg/s

= 3.96 kg/s / ^{1.05 (kg/m³)}

= 3.34 m³/s

MISURATORI AD ULTRASUONI

Strumento si basa sulla emissione ed il rilevamento delle onde sonore propagate nell'aria.

Esse si propagano ad una data velocità (in funzione di T e gas)

_{T2, R4}

_{T4, R4}

Due emettitori diffondono due onde veloci e opposte alla velocità dell’onda. Q = 343 m/s (cui c’entra la velocità dell’aria)

L’onda si somma => Onda crescente

L’onda si sottrae => Onda decrescente

Se l’aria è ferma no la situazione iniziale, ma se ho cambiato di portata d’aria vado a calcolare lo sfasamento tra le due onde per misurare m_i (alta frequenza, flussi pulsanti; portata istantanea)

CONCLUSIONI

La portata è pulsante non stazionario, molte strument non sono in grado di fornire misurazioni accurate (posso inserire strumento per separare pulsazioni).

Essendo la misurazione generale, posso farla indiretta attraverso alcuni dei calci di scarto m_f

MECHANICAL SPEED COUPLING

ACCOUMINATO CON UN CAMBIO EPICICLOIDALE. L'EQUAZIONE SI RICAVA DALLE CONDIZIONI PRECEDENTI E DALLE REGOLE DI WILKES.

ω₃ = ω₁k₁ + ω₂k₂

{ ω₁=0: FULL ELECTRIC_ω ω₂=0: FULL ONLY

QUINDI OTTENIAMO I VALORI DELLE FORZE FISSATE:

PER LE TIPOLOGIE DI FUNZIONAMENTO DEVONO IMPOSTARE DEI BLOCCHI SULLE RUOTE

DATERO POSTE DUE SORGENTI DI POTENZA, IN MODO DA AZIONARE LA PROPULSIONE PER LO SCOPO DESIDERATO

• TRAZIONE IBRIDA: BLOCCCHI DISATTIVATI, ICE E EM FORNISCONO TW
• RICARICA BATTERIA: BLOCHHI DISATTIVATI... NEL VERSO OPPOSTO
• TRAZIONE ICE: BLOCCO GAMMA, HO UN MOMENTO VERSO TEORICO
• FULL ELECTRIC: BLOCCO SOUSEO IN UN VERSO RETTIVO
• FRENATA RIGENERATIVA: LASCIO GIRARE LE SOULARE

ESEMPIO: TOYOTA PRIUS 2010

LA PRIUS RISULTO ESSERE L'UNIONE TRA TORQUE COUPLING E SPEED COUPLING.

DIESEL

Punti particolari nel meccanismo di formazione degli inquinanti:

• (x) Particolato HC: fuel, l'aria
• (s₁) NOx, HC: alta densità di fuel, soprattutto ad alta swirl
• (t₁) NOx: medio contenuto di fuel
• (l) HC: basso contenuto di fuel

I moti di turbolenza sono fondamentali e evitano formazione di particolato:Questi si formano per presenza di O₂ data l'iniezione diretta(sufficiente per CI per la benzina).Insieme fuel C_nH_mO_r con poco O₂, c'era solo ad H

Nei moderni motori diesel si fanno numerose iniezioni, con lo scopo di accendersi più volte (soddisfacendo efficienza termodinamica) per:

• Ridurre NOx (abbassare temperatura)
• Ridurre formazione di particolato

Il rumore dei motori diesel è dato dal grande Δp dentro i cilindri durante le accensionispontanee per compressione.

• Sensore a ionizzatore di fiamma [NC]

• Misuro la quantità di C nei gas di scarico, ma non quanti/quali HC
• La fiamma viene inizialmente alimentata solo da idrogeno H (che non ionizza l’aria) ma bruciando il gas l’aria ionizzante è proporzionale al C presente

• Analizzatore a chemiluminescenza [NO_x]

• Misuro solamente NO, con un sistema composto da due strade:
• Non converto il gas e misuro la % di NO presente
• Converto NO_x in NO con un catalizzatore

Quando NO si lega con l’ozono, avviene una reazione che genera una luce; la chemiluminescenza sarà proporzionale alla quantità di NO presente nei gas di scarico

Analisi Strumenti Studiati

• Questi 4 strumenti sono sempre presenti (i misuratori di particolato sono solo sul diesel) e possono differire per il fondoscala in base alla tipologia di motori. Devo fare importanti accorgimenti:
• Pre-occupano bombole H₂, O₂
• Miniaturizzazione