Precisione del movimento della valvola a farfalla

[Johnn]

La mia tesi continua e ora vorrei sapere quanto può essere preciso il movimento della valvola a farfalla in un motore di una utilitaria a benzina.

L'intervallo di movimento consentito è da 0 a 15 gradi. Secondo voi quante cifre dopo la virgola sono necessarie nel mondo reale? Voglio dire, avere una precisione del miliardesimo di grado nel calcolatore non penso avrebbe senso se poi il motorino che comanda la valvola ha un movimento al max di un millesimo di grado.

Se ruscite anche a darmi una qualche documentazione, magari una specifica di una valvola reale, ve ne sarei grato. Ma mi accontento anche di informazioni "ufficiose" .

Grazie mille!

[bjt2]

Originariamente inviato da Johnn

La mia tesi continua e ora vorrei sapere quanto può essere preciso il movimento della valvola a farfalla in un motore di una utilitaria a benzina.

L'intervallo di movimento consentito è da 0 a 15 gradi. Secondo voi quante cifre dopo la virgola sono necessarie nel mondo reale? Voglio dire, avere una precisione del miliardesimo di grado nel calcolatore non penso avrebbe senso se poi il motorino che comanda la valvola ha un movimento al max di un millesimo di grado.

Se ruscite anche a darmi una qualche documentazione, magari una specifica di una valvola reale, ve ne sarei grato. Ma mi accontento anche di informazioni "ufficiose" .

Grazie mille!

Nella mia auto la valvola a farfalla è ruotata dal cavo... Poi c'è un "commutatore" coassiale con l'asse della farfalla, che dice alla centralina la posizione. Ma non credo sia un semplice commutatore. E' più un potenziometro. Perchè sono andato tempo fa dall'elettrauto a farmi tarare lo zero. Con il quadro acceso e l'apparato di misurazione che si collega alla centralina (che tra l'altro indicava anche le temperature di acqua, aria ed olio con una precisione di 0.1 gradi centigradi ), muovendo il "commutatore" a mano, accelerando, l'apparato segnava l'apertura in gradi, con una cifra decimale di precisione. Così ha tarato lo zero con quella precisione.

La mia auto è quella in avatar (Dedra Integrale, del '91)

[Athlon]

Di solito le mappature delle centraline sono fatte leggendo da sensori al decimo di grado.


In alcuni casi si usano anche letture NON lineari dove la massima precisione e' fatta per le piccole aperture (dove un decimo di grado puo' essere una precisione insufficiente se il motore e' scorbutico ai bassi regimi) mentre alle grandi aperture non e' necessario avere una buona precisione.


Di solito per avere questa non-linearita' si usa un semplice leveraggio tra il perno della farfalla ed il perno del sensore.


qui trovi alcuni esempi nel mondo reale di quanto sono precisi i potenziometri di rilevamento

http://www.guzzisti.it/page_builder....enziometro.htm


P.S. ma come mai nel tuo caso la farfalla si muove di solo 15° .. di solito sono 90°

[Johnn]

Intanto grazie mille a tutti e due per le info!

Per me la precisione di poche cifre decimali è un'ottima notizia in quanto allegerisce di parecchio le simulazioni che dovrò lanciare.

Originariamente inviato da Athlon

Di solito le mappature delle centraline sono fatte leggendo da sensori al decimo di grado.


In alcuni casi si usano anche letture NON lineari dove la massima precisione e' fatta per le piccole aperture (dove un decimo di grado puo' essere una precisione insufficiente se il motore e' scorbutico ai bassi regimi) mentre alle grandi aperture non e' necessario avere una buona precisione.


Di solito per avere questa non-linearita' si usa un semplice leveraggio tra il perno della farfalla ed il perno del sensore.


qui trovi alcuni esempi nel mondo reale di quanto sono precisi i potenziometri di rilevamento

http://www.guzzisti.it/page_builder....enziometro.htm


P.S. ma come mai nel tuo caso la farfalla si muove di solo 15° .. di solito sono 90°

Il mio obiettivo è di controllare il motore al minimo, quindi, da quanto dici potrebbe non essere sufficiente una sola cifra decimale: ma basta aggiungerne un'altra o si ottengono precisioni più esasperate?

L'intervallo da 0 a 15° è uno dei vincoli del modello del motore su cui sto lavorando. Immagino che sia al massimo 15° perché l'obiettivo è di controllare il minimo.

[energy+]

anche nella mia macchina la farfalla è non lineare anche se ha l'apertura meccanica invece che elettronica...
Il tutto è affidato ad 1 tagliola che invece di essere curva tende a stringere nella parte bassa,facendo così in modo che nella prima parte il pedale del gas sia molto + sensibile dato che a parità di affondamento la farfalla apre meno

Quindi diciamo che teoricamente che 1 tipo progressivo hai 1 scelta molto vasta, mentre se è a scatto fisso dipende dal motorino.....
cmq concordo con athlon, 15° è 1 inezia, ci arriverai giusto a 2000giri in 1 motore da auto....

ciao

[Athlon]

Originariamente inviato da Johnn

L'intervallo da 0 a 15° è uno dei vincoli del modello del motore su cui sto lavorando. Immagino che sia al massimo 15° perché l'obiettivo è di controllare il minimo.

Se devi controllare il minimo (la fase piu' critica per le iniezioni) di sicuro usa almeno 2 cifre decimali .. ma soprattutto ti consiglio di tenere d'occhio non solo l'apertura della farfalla ma anche la sua derivata , nel senso che se la farfalla si sta APRENDO devi ragionare in maniera diversa da quando si sta CHIUDENDO ... soprattutto devi stare attento a non far smagrire la miscela in caso di apertura della farfalla , grosso carico al motore e motore freddo.


Questa e' la tippica situazione che sia ad Honda che a Suzuki e' costata parecchie grane nei motori bicilindrici.

Normalmente avviene che si e' parcheggiati su un lato della strada e si deve andare dall' altro ... si accende la moto e si cerca di fare inversione in fretta perche' c'e' trafffico ... solo che con il motore freddo (moto appena accesa) , un grosso carico resistente (curva stretta) e apertura rapida della farfalla (voglia di levarsi rapidamente da in mezzo alla strada) smagriscono eccessivamente la miscela .. il motore fa CIUFFFFfff e si spegne facendo cadere moto e motociclista in mezzo alla strada..


Oramai una semplice mappatura Alfa/N e' praticamente obsoleta come concetto.

[energy+]

Originariamente inviato da Athlon

Se devi controllare il minimo (la fase piu' critica per le iniezioni) di sicuro usa almeno 2 cifre decimali .. ma soprattutto ti consiglio di tenere d'occhio non solo l'apertura della farfalla ma anche la sua derivata , nel senso che se la farfalla si sta APRENDO devi ragionare in maniera diversa da quando si sta CHIUDENDO ... soprattutto devi stare attento a non far smagrire la miscela in caso di apertura della farfalla , grosso carico al motore e motore freddo.


Questa e' la tippica situazione che sia ad Honda che a Suzuki e' costata parecchie grane nei motori bicilindrici.

Normalmente avviene che si e' parcheggiati su un lato della strada e si deve andare dall' altro ... si accende la moto e si cerca di fare inversione in fretta perche' c'e' trafffico ... solo che con il motore freddo (moto appena accesa) , un grosso carico resistente (curva stretta) e apertura rapida della farfalla (voglia di levarsi rapidamente da in mezzo alla strada) smagriscono eccessivamente la miscela .. il motore fa CIUFFFFfff e si spegne facendo cadere moto e motociclista in mezzo alla strada..


Oramai una semplice mappatura Alfa/N e' praticamente obsoleta come concetto.

curiosità, ma il corpo farfallato controllato tramite motorino ha la molla di ritorno? oppure tipicamente si usa il motorino con polarità invertita?
No xchè se c'è la molla bisogna anche tenere conto della differenza che c'è tra apertura e chiusura....

ciao

[Johnn]

Puntualizzo che sto trattando un motore di una automobile (Il discorso di Athlon vale lo stesso, no?) e che la tesi è di informatica: devo realizzare il controllore per far rimanere il motore il più possibile vicino agli 800 rpm nonstante sforzi quali aria condizionata, luci, frizione, ma il cambio è sempre a folle.

Dal mio simulatore (su cui non ho garanzie assolute di corretto funzionamento) mettendo la valvola a 15° raggiungo circa 3500 rpm con un anticipo a 0°, esattamente nel punto morto superiore, e con il massimo anticipo possibile circa 4000 rpm.

Gli unici due parametri su cui può agire il controllore sono anticipo e valvola a farfalla.

[energy+]

Originariamente inviato da Johnn

Puntualizzo che sto trattando un motore di una automobile (Il discorso di Athlon vale lo stesso, no?) e che la tesi è di informatica: devo realizzare il controllore per far rimanere il motore il più possibile vicino agli 800 rpm nonstante sforzi quali aria condizionata, luci, frizione, ma il cambio è sempre a folle.

Dal mio simulatore (su cui non ho garanzie assolute di corretto funzionamento) mettendo la valvola a 15° raggiungo circa 3500 rpm con un anticipo a 0°, esattamente nel punto morto superiore, e con il massimo anticipo possibile circa 4000 rpm.

Gli unici due parametri su cui può agire il controllore sono anticipo e valvola a farfalla.

son pochino 800 giri, di solito il minimo delle macchine a benza è almeno 850giri +/- 50 giri
cmq a occhio mi sembrano tantini 3500 giri a 15° conta che è anche oltre metà della scala e quindi accelleratore.... boh
hai provato a fare qlche muisura su 1 macchina vera da tenere come riferimento x controllare che il simulatore e il modello siano fedeli?

[Johnn]

Originariamente inviato da energy+

son pochino 800 giri, di solito il minimo delle macchine a benza è almeno 850giri +/- 50 giri
cmq a occhio mi sembrano tantini 3500 giri a 15° conta che è anche oltre metà della scala e quindi accelleratore.... boh
hai provato a fare qlche muisura su 1 macchina vera da tenere come riferimento x controllare che il simulatore e il modello siano fedeli?

Dall'articolo che ho gli 800 (+/-50) rpm sono sicuri, viene detto proprio esplicitamente. Non si fa un riferimento ad un motore particolare (ad esempio fiat, o altro), ma si rimane abbastanza nel generale. L'obiettivo della mia tesi è quello di poter certificare che dato un modello di motore il comportamento della centralina è ottimo in ogni possibile situazione. A quanto detto nell'articolo, fin'ora le reazioni delle centraline al minimo erano frutto più dell'esperienza e della messa a punto che di uno studio formale.

P.S. Misure su macchine reali non ne ho fatte. Cosa vuoi dire con "15° è anche oltre metà della scala e quindi accelleratore"?

[Athlon]

anche in questo caso ti consiglio di lavorare con le derivate .. in pratica il tuo controllore deve reagire in maniera diversa a seconda del carico che viene applicato al motore (una luce non cambia nulla ... il condizionatore invece e' parecchio pesante)

in pratica presupponendo una situazione iniziale di 800 rpm se la caduta di giri dovuta al carico applicato e' rapida (carico pesante) devi reagire con una contromossa diversa rispetto a quando la caduta di giri e' molto lenta (carico piccolo )

anzi non capisco proprio perche' le luci siano considerate un carico motore .. l'unica cosa che puo' far cambiare il minimo sono carichi grosso come il condizionatore o (nel caso di fuoristrada) vericelli idraulici o meccanici

un altra cosa che devi tenere in considerazione sono le condizioni esterne del motore .. se il motore e' freddo , oppure respira male oppure la benzina e' scadente alcune contromisure potrebbero non funzionare .. ad esempio se il motore e' freddo e fai aprire la farfalla di colpo il motore si spegne.


e' molto importante sapere con che frequenza vengono campionati gli RPM del motore .. se ad esempio vengono campionati ogni 1/4 di giro di albero motore (leggendo i segnali candela) puoi calcolare il tempo necessario affinche l'apertura farfalla si propaghi dal corpo farfallato fino ai cilindri e fare in modo di intervenire subito con l'anticipo per compensare entro quela tempo e dopo quando l'effetto della farfalla si fa sentire riporti l'anticipo al valore corretto.

[energy+]

Originariamente inviato da Johnn

Dall'articolo che ho gli 800 (+/-50) rpm sono sicuri, viene detto proprio esplicitamente. Non si fa un riferimento ad un motore particolare (ad esempio fiat, o altro), ma si rimane abbastanza nel generale. L'obiettivo della mia tesi è quello di poter certificare che dato un modello di motore il comportamento della centralina è ottimo in ogni possibile situazione. A quanto detto nell'articolo, fin'ora le reazioni delle centraline al minimo erano frutto più dell'esperienza e della messa a punto che di uno studio formale.

capito

buon lavoro allora
ciao

[wheisback]

Originariamente inviato da Johnn

La mia tesi continua e ora vorrei sapere quanto può essere preciso il movimento della valvola a farfalla in un motore di una utilitaria a benzina.

L'intervallo di movimento consentito è da 0 a 15 gradi. Secondo voi quante cifre dopo la virgola sono necessarie nel mondo reale? Voglio dire, avere una precisione del miliardesimo di grado nel calcolatore non penso avrebbe senso se poi il motorino che comanda la valvola ha un movimento al max di un millesimo di grado.

Se ruscite anche a darmi una qualche documentazione, magari una specifica di una valvola reale, ve ne sarei grato. Ma mi accontento anche di informazioni "ufficiose" .

Grazie mille!

Solitamente l'apertura della valvola a farfalla la si da in percentuale, partendo da 0% (valvola chiusa) a 100% (valvola completamente aperta).
Considerando il problema di approssimazione che avresti nel passare dalle percentuali ai gradi, e viceversa, direi che non vale la pena andare oltre il decimo di grado.

Considera anche che se stai facendo riferimento a un motore a carburatore (abbastanza spartano) allora puoi usare le sole unità (1 grado, 2 gradi , etc), se invece consideri un sistema a iniezione allora può avere senso usare anche i decimi di grado.

Usare i centesimi mi sembra eccessivo, anche perchè li dovresti misurare in fase di taratura dell'attuatore, e ti assicuro che misurare i centesimi di grado non è affatto semplice, ricordo quando facevo la tesi che usavamo un inclinometro che aveva la risoluzione del centesimo di grado ma la lettura non rimaneva ferma un secondo.

E considera anche che un centesimo di grado su una farfalla di pochi centimetri non cambia l'area di passaggio, prova a farti un disegno con un qualunque programma cad.

[Johnn]

Originariamente inviato da Athlon

anche in questo caso ti consiglio di lavorare con le derivate .. in pratica il tuo controllore deve reagire in maniera diversa a seconda del carico che viene applicato al motore (una luce non cambia nulla ... il condizionatore invece e' parecchio pesante)

in pratica presupponendo una situazione iniziale di 800 rpm se la caduta di giri dovuta al carico applicato e' rapida (carico pesante) devi reagire con una contromossa diversa rispetto a quando la caduta di giri e' molto lenta (carico piccolo )

anzi non capisco proprio perche' le luci siano considerate un carico motore .. l'unica cosa che puo' far cambiare il minimo sono carichi grosso come il condizionatore o (nel caso di fuoristrada) vericelli idraulici o meccanici

un altra cosa che devi tenere in considerazione sono le condizioni esterne del motore .. se il motore e' freddo , oppure respira male oppure la benzina e' scadente alcune contromisure potrebbero non funzionare .. ad esempio se il motore e' freddo e fai aprire la farfalla di colpo il motore si spegne.


e' molto importante sapere con che frequenza vengono campionati gli RPM del motore .. se ad esempio vengono campionati ogni 1/4 di giro di albero motore (leggendo i segnali candela) puoi calcolare il tempo necessario affinche l'apertura farfalla si propaghi dal corpo farfallato fino ai cilindri e fare in modo di intervenire subito con l'anticipo per compensare entro quela tempo e dopo quando l'effetto della farfalla si fa sentire riporti l'anticipo al valore corretto.

Il controllore sarà generato automaticamente da un tool (a grandi linee per farvi capire va di forza bruta, per questo è fondamentale avere il minimo numero di possibili tentativi limitando la precisione dove non serve). Anche se una bozza del controllore l'ho tentata a mano per vedere se tutto il sistema funzionava e ho ragionato come consigli tu, però devo dire è stato parecchio difficile e i risultati sono stati scarsi (rimaneva nell'intorno degli 800, ma ben più di +/-50 rpm ).

Sul fatto delle luci, in effetti nell'articolo non c'è, ma non mi veniva in mente un altro esemipio oltre l'inflazionato condizionatore . Ufficialmente si parla di "servizi ausiliari".

Per la qualità della miscela ho l'assunzione che il rapporto aria carburante sia stechiometrico (spero di aver detto giusto).

Riguardo l'ultimo capoverso che hai scritto, hai toccato uno dei punti nevralgici del mio simulatore. Anche nell'articolo si afferma che l'anticipo porta ad una reazione più veloce rispetto alla valvola a farfalla.
Essendo un motore 4 cilindri e 4 tempi, praticamente scocca una scintilla (non importa per quale cilindro) ogni 180° di rotazione dell'albero motore. Quindi il controllore dovrà decidere ogni 180° un angolo di anticipo, ma può decidere "più spesso" come modificare la farfalla (per cui è prevista una velocità di reazione, nel senso che se il controllore decide un angolo della farfalla di 10° e attualemente è a 5°, il cambiamento non è istantaneo). Ora si deve capire quanto spesso decide e di conseguenza si dovrebbe arrivare al campionamento opportuno.

Attualmente il campionamento è pari ad un solo grado, ma ormai è evidente che è eccessivamente preciso.

P.S. Vi menzionerò nei ringraziamenti!

[wheisback]

Originariamente inviato da Athlon

e' molto importante sapere con che frequenza vengono campionati gli RPM del motore .. se ad esempio vengono campionati ogni 1/4 di giro di albero motore (leggendo i segnali candela) puoi calcolare il tempo necessario affinche l'apertura farfalla si propaghi dal corpo farfallato fino ai cilindri e fare in modo di intervenire subito con l'anticipo per compensare entro quela tempo e dopo quando l'effetto della farfalla si fa sentire riporti l'anticipo al valore corretto.

gli rpm vengono misurati con una ruota fonica

Sul fatto delle luci, in effetti nell'articolo non c'è, ma non mi veniva in mente un altro esemipio oltre l'inflazionato condizionatore . Ufficialmente si parla di "servizi ausiliari".

be, tutto ciò che assorbe potenza è un ausiliario, io cominicerei dalle pompe, del radiatore, del circuito di raffreddamento, dei freni, etc.

[Johnn]

Il sistema è ad iniezione.

P.S. I sistemi ausiliari si traducono nel modello in un carico possibile compreso tra 0 e 22.5 Nm.

[energy+]

Originariamente inviato da Johnn

Il controllore sarà generato automaticamente da un tool (a grandi linee per farvi capire va di forza bruta, per questo è fondamentale avere il minimo numero di possibili tentativi limitando la precisione dove non serve). Anche se una bozza del controllore l'ho tentata a mano per vedere se tutto il sistema funzionava e ho ragionato come consigli tu, però devo dire è stato parecchio difficile e i risultati sono stati scarsi (rimaneva nell'intorno degli 800, ma ben più di +/-50 rpm ).

Sul fatto delle luci, in effetti nell'articolo non c'è, ma non mi veniva in mente un altro esemipio oltre l'inflazionato condizionatore . Ufficialmente si parla di "servizi ausiliari".

Per la qualità della miscela ho l'assunzione che il rapporto aria carburante sia stechiometrico (spero di aver detto giusto).

Riguardo l'ultimo capoverso che hai scritto, hai toccato uno dei punti nevralgici del mio simulatore. Anche nell'articolo si afferma che l'anticipo porta ad una reazione più veloce rispetto alla valvola a farfalla.
Essendo un motore 4 cilindri e 4 tempi, praticamente scocca una scintilla (non importa per quale cilindro) ogni 180° di rotazione dell'albero motore. Quindi il controllore dovrà decidere ogni 180° un angolo di anticipo, ma può decidere "più spesso" come modificare la farfalla (per cui è prevista una velocità di reazione, nel senso che se il controllore decide un angolo della farfalla di 10° e attualemente è a 5°, il cambiamento non è istantaneo). Ora si deve capire quanto spesso decide e di conseguenza si dovrebbe arrivare al campionamento opportuno.

Attualmente il campionamento è pari ad un solo grado, ma ormai è evidente che è eccessivamente preciso.

P.S. Vi menzionerò nei ringraziamenti!

Pure io userei le derivate x cercare di ottimizzare anche la velocità di reazione è 1 ottima idea.....
ma il vero punto fondamentale è che devi partire dal presupposto di avere 1 motorino estremamente veloce se vuoi gestire certe falle.....
in pratica minore è la differenza di aperture e minore sarà la velocità di reazione e viceversa x non avere 1 risposta troppo fiacca e fare la fine del motore dell'honda....
poi andrà tenuto conto anche della differenza tra l'apertura precedente e quella successiva x determinarne la velocità, ovvero se spalanci da 5 a 15° di colpo il motore si ingolfa e così via..... insomma ce ne sono davvero tanti di parametri da tenere conto.....
l'accelleratore sarebbe elettronico quindi?

ciao

PS + che le luci devi contare l'alternatore, anche se pure le luci danno 1 carico che fa oscillare il sistema.....

[wheisback]

toglimi una curiosità, ma che controllore stai usando? PID?

[Johnn]

Originariamente inviato da energy+

Pure io userei le derivate x cercare di ottimizzare anche la velocità di reazione è 1 ottima idea.....
ma il vero punto fondamentale è che devi partire dal presupposto di avere 1 motorino estremamente veloce se vuoi gestire certe falle.....
in pratica minore è la differenza di aperture e minore sarà la velocità di reazione e viceversa x non avere 1 risposta troppo fiacca e fare la fine del motore dell'honda....
poi andrà tenuto conto anche della differenza tra l'apertura precedente e quella successiva x determinarne la velocità, ovvero se spalanci da 5 a 15° di colpo il motore si ingolfa e così via..... insomma ce ne sono davvero tanti di parametri da tenere conto.....
l'accelleratore sarebbe elettronico quindi?

ciao

PS + che le luci devi contare l'alternatore, anche se pure le luci danno 1 carico che fa oscillare il sistema.....

La generazione del controllore, anche se è la cosa che devo fare, in realtà non mi interessa!!! Nel senso che devo dare in pasto ad un tool lo stato iniziale del sitema (già in moto) e gli intervalli di valori per ogni variabile. Il tool prova tutte le possibili combinazioni dei valori di controllo per ogni combinazione valore di carico. Verranno salvati in una tabella solo i valori che portano il motore il più possibile vicino ai canonici 800 rpm, gli altri saranno scartati. Con questo sistema si ha la certezza in ogni momento di effettuare la scelta ottimale. Il prezzo da pagare è una elevata capacità di calcolo richiesta nella fase di generazione del controllore. Per minimizzarla, devo ridurre il più possibile la precisione delle variabili, senza tuttavia rendere il modello troppo distante dalla realtà o errato.

[Johnn]

Originariamente inviato da wheisback

toglimi una curiosità, ma che controllore stai usando? PID?

No, cos'è? Comunque per ora non sto usando nessun controllore "fisico".