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L’acquisizione della pressione non è su¢ciente ad illustrare esaustivamente le caratteristiche termodinamiche del motore. E¤ettuando il campionamento in modo sincrono il risultato della misurazione è un array di n misure istantanee

2.3. ENCODER ANGOLARE 13 rilevate al tempo n  dt = fnc . Tuttavia nelle acquisizioni motoristiche è buona norma riferirsi non al tempo, bensì all’angolo di manovella # per descrivere l’andamento delle grandezze in gioco. Inoltre molte caratteristiche del mo- tore come l’anticipo, la fasatura delle valvole e molti parametri qualitativi della combustione sono espressi in angoli. La sola misura della pressione, si diceva, non è su¢ciente poichè la relazione # = !  t ha senso solo quando la velocità angolare ! si può ritenere costante ed è noto che nei motori la velocità angolare è ‡uttuante e il regime di rotazione è di fatto una velocità mediata sul giro. Serve pertanto una seconda misurazione che permetta il passaggio da p = f (t) a p = f (#) e tale misurazione si e¤ettua mediante l’encoder angolare.

Figura 2.3: L’encoder angolare e tutto il corredo necessario per il collega- mento all’albero motore ed all’apparecchiatura di acquisizione.

L’encoder angolare è uno strumento per misure di posizione costituito da un sensore solidale al motore che invia un segnale ottico che incide e si ri‡ette sulle tacche di disco rotante con l’albero del motore. Le tacche sono distribuite sul disco in modo che la distanza angolare fra di esse sia un r# pre…ssato che costituisce la risoluzione dello strumento. Il segnale ri‡esso è ricevuto nuovamente dal sensore ed è convertito in un segnale di tensione. Il risultato della misurazione è costituito da due segnali temporali: un onda

quadra i cui picchi corrispondono alle posizioni in cui il segnale ottico si ri- ‡ette sulle tacche ed una seconda onda quadra il cui unico picco si presenta solo quando il segnale ottico si ri‡ette su una tacca di riferimento. Il primo segnale si utilizza per determinare la posizione istantanea dell’albero motore; misurando con la stessa frequenza di campionamento i due segnali p = f (t) e # = g(t) si può legare univocamente la pressione all’angolo di manovella indipendentemente dalle ‡uttuazioni di velocità angolare dell’albero motore. Identi…cando quindi i picchi dell’onda quadra proveniente dall’encoder e se- lezionando solo i corrispondenti valori di pressione letti dal sensore piezoelet- trico è in…ne possibile ottenere un array di n pressioni ognuna di esse cor- rispondente alla posizione angolare n  r#.

Figura 2.4: L’encoder angolare correttamente posizionato sul motore studi- ato.

Appare dunque chiaro che grazie all’utilizzo del sensore di posizione si elimina l’aleatorietà dovuta alle ‡uttuazioni di regime ed operazioni quali la determinazione della pressione in corrispondenza di precisi eventi come l’apertura e la chiusura delle valvole, l’innesco della combustione o i punti morti diventano immediate. Inoltre è possibile confrontare cicli di¤erenti sulla stessa scala angolare indipendetemente dal regime del motore.

2.3. ENCODER ANGOLARE 15

Figura 2.5: L’encoder angolare correttamente posizionato sul motore studi- ato.

E’ tuttavia indispensabile fare una precisazione su questo metodo e su come sia stato utilizzato nel presente lavoro. Avendo un mezzo di confronto così potente si è tentati, e lo si è fatto proprio in questo lavoro, di ignorare i dati ’grezzi’ subito dopo che essi sono stati utilizzati per ricavare le curve di pressione in funzione dell’angolo di manovella. Le ragioni di tale com- portamento sono chiare: minore mole di dati da analizzare, minore spazio necessario per archiviare i dati, minore peso da elaborare (gli array di pres- sione acquisiti inizialmente sono molto grandi e condizionano le prestazioni delle macchine per l’analisi), inoltre le informazioni ottenibili dai soli cicli indicati sono spesso esaustive. Nel corso di questo lavoro ci si è chiesti in che caso questi dati possano essere ancora utili a dispetto degli svantaggi com- putazionali riscontrati. Si è giunti alla conclusione che essi possono ancora essere utili qualora si decidesse eseguire analisi in frequenza. Questi dati,

infatti, contengono ancora moltissime informazioni nel caso in cui si vogliano studiare più approfonditamente i fenomeni di detonazione. I fenomeni legati alla detonazione avvengono con frequenze elevate che vengono perse utiliz- zando il proccedimento sopra illustrato. Noto tutto questo si può scegliere di archiviare in toto tutto quello che si è acquisito e individuare la presenza della detonazione utilizzando il segnale di pressione nel tempo, alternativamente si può scegliere di studiare la detonazione mediante l’utilizzo di accelerometri che misurino le vibrazioni sul cilindro utilizzando, in pratica, lo stesso metodo che la centralina del motore utilizza per controllare e scongiurare l’insorgere dei fenomeni detonanti.

2.3.1

Misure di velocità

L’encoder angolare, utilizzato con le modalità di acquisizione del presente la- voro, può essere sfruttato anche per misurare con un’ottima approssimazione il regime angolare del motore. La velocità angolare media del motore è data dal rapporto r#

rt. La frazione angolare r# è misurata mediante l’encoder an-

golare ed il tempo è facilmente deducibile dal numero di campioni acquisiti nell’intervallo r# . Noto il numero di campioni, ed acquisendo a frequenza di campionamento costante, il tempo trascorso fra gli estremi dell’intervallo r# si ottiene come:

rt = n  1 fc

(2.1)

Pertanto è possibile calcolare la velocità istantanea del motore con un’approssimazione legata alla minima distanza misurabile dall’encoder. In questo lavoro si cal-

colerà il regime del motore considerando l’intervallo r# = 2, in questo modo si avrà un’indicazione della velocità media del motore utile per rego- lare in modo ottimale la frequenza di campionamento al variare del regime del motore.

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