Controllo in retroazione del rapporto aria-carburante in un motore a benzina con iniezione elettronica

In this thesis, a feedback control system for air-fuel ratio control in a 4-stroke gasoline combustion engine with EFI will be studied. Identifying such a controller is made non-trivial by the strong non-linearity of the exhaust gas oxygen sensor. Furthermore, the system to be controlled is characterized by relatively long delays between inputs and outputs, caused by the operation of the engine in study. The goal of this control system is to keep the air-fuel ratio as close as possible to the stoichiometric value of 14.7:1 in order to maximize the efficiency of the 3-way catalyst system used to reduce emissions and harmful gases produced by the combustion events. After such a controller is identified and validated under optimal conditions, the system will be altered by adding even more realistic delays and variations to test and verify the robustness of the chosen controller.

Nella presente tesi di laurea triennale si presenta un metodo di controllo in retroazione per il rapporto aria-carburante in un motore 4 tempi alimentato a benzina munito di iniezione elettronica. Il processo della determinazione di un controllore atto a tale scopo è reso non banale dalla forte non linearità del sensore di ossigeno nei gas di scarico. Inoltre si sta cercando di controllare un sistema caratterizzato da forti ritardi tra ingresso e uscita, dati dalla natura a eventi del processo di combustione nel motore in esame. Lo scopo ultimo del controllore è quello di mantenere il rapporto aria-carburante il quanto più vicino possibile al rapporto stechiometrico (14.7:1) per favorire il funzionamento del catalizzatore a 3 vie utilizzato per ridurre le emissioni di gas nocivi o dannosi per l'ambiente. In seguito all'individuazione di un tale controllore in condizioni di funzionamento ottime, si procederà alterando il sistema motore aggiungendo realistici ritardi e variazioni non previsti in fase di progettazione per verificare la robustezza del sistema di controllo utilizzato.