Sviluppo e applicazione di un algoritmo di controllo della pressione di boost in un codice 1D per la simulazione di motori endotermici

Today, turbocharged engines are commonly used in vehicles because of the reduction in fuel consumption and emissions without affecting the performance. A new turbo solution is developing in hybrid engines such that the turbocharger can be easily coupled to an electrical machine. The control of the boost pressure is very important when it’s necessary to simulate turbocharged engines because it’s strictly connected to performances. The aim of this work is to develop a boost pressure controller in Gasdyn code, a fluid dynamics one-dimensional modelling software that simulates the behavior of internal combustion engines. The controller has been tested on a variety of engine models wich differs from combustion, turbine geometry and number of turbo groups. In this way, it is possible to make the controller reliable for most vehicle engines. The final validation of the controller has been achieved through the modelling of a Same-Deutz turbodiesel engine determined by experimental data.

La turbosovralimentazione è pratica sempre più diffusa nei motori endotermici poichè permette di ridurre consumi ed emissioni senza perdere in termini di prestazioni. Il suo utilizzo si sta espandendo anche nei motori ibridi in quanto il turbocompressore, per sua natura di macchina rotante, può essere accoppiato ad un moto-alternatore. La rappresentazione corretta della sovralimentazione è quindi di fondamentale importanza quando si ha neccesità di simulare motori turbocompressi poichè da essa dipendono fortemente le prestazioni. Lo scopo del presente lavoro è stato lo sviluppo di un controllore della pressione di boost nel codice Gasdyn, un modello di termo-fluidodinamica computazionale 1D capace di simulare il funzionamento dei motori a combustione interna. Il controllore è stato testato su modelli di motori che differivano per modalità di avvio della combustione, geometria della turbina e numero di gruppi turbo. L’intento è stato quello di renderlo affidabile per la maggior parte dei motori disponibili al giorno d’oggi. Il controllore è stato infine validato su un turbodiesel Same-Deutz per la trazione agricola, di cui si è avuta disponibilità di dati sperimentali.