- Sviluppo di Modelli Zero-Dimensionali per la Simulazione di Componenti di Motori e Veicoli su Piattaforme HiL
- Development of Zero-Dimensional Models for Simulation of Engines and Vehicles Systems on HIL Platforms
- Zoffoli, Lorenzo <1990>
Subject
- ING-IND/08 Macchine a fluido
Description
- Negli ultimi anni si è assistito ad un aumento della complessità dei motori a combustione interna a causa dell’incremento di severità sulle leggi antiinquinamento. Di conseguenza, anche le centraline controllo motore e i relativi software implementati sono stati soggetti ad un forte sviluppo. Si sono diffusi sistemi innovativi per la gestione del software di controllo del motore, chiamati -SIL- e -HIL. Il cuore di questi sistemi sono modelli di simulazione numerica del veicolo e dei relativi componenti che permettono di testare le funzioni della centralina simulando il comportamento del sistema controllato. Il lavoro svolto si basa sulla creazione di modelli di simulazione per applicazione su sistemi HIL, con particolare attenzione al mondo racing e motorsport. La particolarità di questi sistemi è la necessità di essere risolti in tempo reale: a questo scopo si è deciso di utilizzare un approccio di tipo zero-dimensionale a parametri concentrati. Il punto di partenza è un modello di autoveicolo 4WD, sviluppato durante la tesi magistrale, che è stato completato simulando il layout di scarico. Dapprima si è convertito il precedente modello di veicolo in uno in grado di simulare il comportamento di un motociclo, per poi proseguire con il processo di modellazione su componenti specifici. Come primo componente si è considerata la modellazione di un materiale elastomerico, ampiamente utilizzato in ambito automotive, con particolare attenzione allo sviluppo di una procedura automatica per la calibrazione del modello. Sempre in ambito motorsport ci si è concentrati, successivamente, sulla creazione di un modello di detonazione da applicare in sistemi HIL nei quali è installata una ECU con controllo della combustione in closed-loop. Infine, si è simulato il circuito di raffreddamento di un motociclo in modo da completare il modello del veicolo sopra sviluppato e testare tutte le strategie ECU legate alla termica del motore.
- In recent years, an increase in the complexity of internal combustion engines has been observed due to stricter limits on pollutant gas emissions. Engine control units also became more complex in order to control new ICEs features and hardware, therefore ECU control strategies development and testing became crucial for all automotive manufacturers. In the automotive world innovative systems to support ECU software development have been introduced: software-in-the-loop -SIL- and hardware-in-the-loop -HIL- systems. Both are based on simulation models of vehicles and their components, to test the ECU simulating the actual vehicle behavior. Many simple models are available on literature: starting from the literature it is possible to develop new ones for HIL systems. The work illustrates models related to racing vehicles, focused on motorsport applications, to create a library usable in different HIL applications. All these models must be compatible with real-time computing, so a zero-dimensional approach with mean value parameters has been introduced. At first, a complete 4WD vehicle model has been completed, developing the work started during the master degree thesis, introducing a subsystem for the simulation of the exhaust components. The developed vehicle model has been adapted to a motorcycle and some specific systems have been considered in the simulation. A model for the simulation of elastomeric elements has been introduced with the development of an automatic parameters calibration procedure. Then, a knock model, dedicated to motorsport applications has been created to validate ECU closed-loop combustion strategies. Finally, the work has been focused on a simulation of the engine water cooling system, to test thermal management strategies related to thermal management of the ICE. All the presented models have been calibrated based on experimental data, while validation process has been performed on experimental test and evaluated in term of correlation between predicted results and experimental measures.
Date
- 2018-05-04
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-22791
Zoffoli, Lorenzo (2018) Sviluppo di Modelli Zero-Dimensionali per la Simulazione di Componenti di Motori e Veicoli su Piattaforme HiL, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Meccanica e scienze avanzate dell'ingegneria