Real-Time Engine Diagnostic and Control Based on Acoustic Emissions Analysis

Negli ultimi anni, nel panorama automobilistico mondiale è stata introdotta una nuova generazione di motori, che rappresentano la ricerca della massima efficienza termica e meccanica. Numerose ricerche hanno dimostrato l'efficacia dei concetti di iniezione diretta, riduzione della cilindrata, sovralimentazione applicate a sistemi di combustione ad accensione comandata, per ridurre il consumo e rispettare i limiti di emissioni. Queste nuove tecnologie richiedono sistemi di gestione sempre più complessi. Il suono emesso da un sistema meccanico racchiude molte informazioni relative alla sua condizione operativa e attraverso una opportuna elaborazione può essere utilizzato con finalità di controllo e diagnostica. Nella tesi verrà mostrato come funzioni specifiche svolte da sensori differenti presenti in vettura, possono essere eseguite tramite un unico sensore multifunzione basato su una tecnologia microfonica a basso costo. Il primo capitolo introdurrà alcune nozioni di acustica e del trattamento dei segnali. Il capitolo 2 illustra lo sviluppo di indici di detonazione basati sull’elaborazione del segnale acustico applicati sia a motori automobilisti che motociclistici. Questa tecnica di identificazione è stata implementata in una reale centralina di produzione. Nel terzo capitolo viene analizzata la capacità di rilevamento di mancate accensioni mediante l’analisi sonora. Nel dominio delle basse frequenze sonore, è possibile individuare caratteristiche relative a ciascun ciclo di combustione di ogni cilindro. Il vantaggio presentato da questa metodologia di identificazione è di non essere influenzato dalle condizioni della linea di trasmissione e della strada, come invece accade per la tecnologia più largamente utilizzata, che è basata sull’analisi della velocità istantanea dell’albero motore. Nel capitolo 4 vengono mostrati i primi studi e risultati sperimentali nello sviluppo di una tecnica di identificazione di perdite del giro aria mediante analisi acustica. Nel capitolo 5 verrà descritta una metodologia di analisi innovativa del segnale accelerometrico in grado di fornire informazioni utili per la determinazione della fase di combustione.