L’anemometria basata sull’analisi delle caratteristiche di una scarica elettrica (scintilla) è applicata nel settore automotive attraverso la misura della tensione nel circuito secondario. L’efficacia di questo metodo è piuttosto limitata, visto che richiede hardware aggiuntivo che non è compatibile con i requisiti di spazio per l’effettiva applicazione su motori di serie (alimentati a benzina, GPL o metano); inoltre, l’implementazione della misura ad alta tensione è complessa e comporta costi elevati. Questo è il motivo principale per cui l’applicazione del metodo esistente (spark anemometry) è limitato al campo della ricerca. Noi proponiamo invece una nuova tecnologia che rappresenta una soluzione alternativa di minor costo ma di efficacia equivalente, che non richiede componenti aggiuntivi, dal momento che sfrutta il sistema di accensione di tipo induttivo, già presente nella stragrande maggioranza di motori ad accensione comandata.
Volendo entrare nel dettaglio, la metodologia proposta parte da una valutazione della velocità del fluido intorno alla candela attraverso la misura della corrente piuttosto che dell’alta tensione nel circuito secondario. Sebbene richieda una fase di calibrazione su banco prova con velocità del fluido controllata, la tecnologia è completamente non-invasiva per quanto riguarda l’applicazione successiva su propulsori (di ampia gamma di cilindrate e configurazioni). Infatti, una volta definite le caratteristiche del tipo di bobina e candela, l’implementazione della misura è relativamente semplice, mediante i parametri identificati in fase di calibrazione.
L’innovazione rispetto allo stato dell’arte è evidente se si considera che non è richiesto hardware addizionale e la semplicità dell’applicazione su sistemi reali, dal momento che tutta la complessità della metodologia è limitata alla calibrazione.
La ricaduta pratica della tecnologia consiste nella possibilità di definire strategie di controllo ottimizzate per varie condizioni di numero di giri e carico, con anticipo all’accensione dedicato per ogni cilindro a partire dall’analisi quantitativa del fluido nella regione della candela. Questo approccio permette di ottenere importanti incrementi dell’efficienza, con applicabilità su propulsori nuovi o già in uso. La potenziale riduzione del consumo di combustibile è ancora più importante in condizioni di funzionamento “estreme” come alti livelli di ricircolo gas di scarico (EGR), miscela ultra-magra e utilizzo di vettori di energia alternativi come l’idrogeno.
Caratteristiche innovative
- controllo dell'accensione ottimizzata rispetto alle condizioni effettive presenti in ogni cilindro del propulsore
- la tecnologia non richiede componenti aggiuntivi per motori equipaggiati con sistemi di accensione tradizionali (induttivi)
- possibilità di implementare l’algoritmo di controllo attraverso un aggiornamento del software della centralina motore, quindi offre un ampio mercato potenziale
- completamente compatibile con diagnostica standard della fase di accensione
- i vantaggi in termini di riduzione del consumo di combustibile sono ancora più importanti in condizioni estreme come alto livello di ricircolo gas di scarico, miscela ultra-magra e l’impiego di combustibili alternativi come l’idrogeno
Vantaggi competitivi
La tecnologia offre vantaggi importanti nel Il mercato di riferimento automotive; la spark anemometry può essere applicata anche su motori stazionari, anche se il mercato off-road è caratterizzato di alto grado di eterogeneità rispetto al metodo di controllo. Dato lo stato di tecnologia emergente, la valutazione delle criticità che possono limitare il trasferimento tecnologico è relativamente difficile e con un alto grado di incertezza. Ciò nonostante, sono state identificate due principali “bottlenecks” rispetto al mercato automotive. L’implementazione sui propulsori nuovi è limitata soltanto alla disponibilità del fornitore del modulo di controllo di includere la tecnologia. Dall’altro canto, per i motori già in uso la decisione del utente finale gioca un ruolo essenziale; una promozione mirata capace di comunicare il vantaggio principale di riduzione del consumo dovrebbe snellire l’implementazione anche in ambito della “legacy fleet”.
L’unica tecnologia concorrente identificata in questa fase è la spark anemometry basata sulla misura della tensione sul circuito secondario; l’applicabilità ridotta di questo metodo fa sì che non è presente sul mercato. I vantaggi della tecnologia proposta danno la possibilità di implementare su ampia scala la misura della velocità del fluido nel cilindro e di sviluppare strategie di controllo ottimizzate per la riduzione del consumo di carburante.