Riassunto analitico
Con il presente elaborato viene proposto il lavoro di tirocinio svolto nell’arco di sei mesi presso il dipartimento di Ricerca e Sviluppo - R&D Test Beds & Labs L/E-12 di Automobili Lamborghini S.p.A. in Sant’Agata Bolognese (BO). È stato sviluppato ed integrato nelle sale prova motori un sistema di analisi delle vibrazioni, atto a monitorare i motori di sviluppo in fase di test, capace di interagire con il banco prova interrompendo il test in caso di rilevamento anomalia e diagnosticando la singolarità attraverso il post processing dei dati.
In sala prova esperienza sono stati eseguiti numerosi test al banco per valutare sperimentalmente la caratteristica vibrazionale standard del motore V12 Lamborghini. Sono state eseguite misurazioni su differenti test bed e differenti motori appartenenti al medesimo progetto, per valutare la dispersione di misura dovuta a bench e motori, al fine di poter analizzarne in modo oggettivo e scientifico le deviazioni vibrazionali in caso di anomalie motore dalla caratteristica definita standard.
Le vibrazioni meccaniche derivanti dal funzionamento del motore sono state acquisite grazie a cinque accelerometri piezoelettrici IPC installati in posizioni prestabilite sul propulsore, i cui segnali analogici in tensione sono stati digitalizzati dal sistema Red Ant®. Acquisendo contemporaneamente il segnale vibrazionale di tutti gli accelerometri, unitamente al regime di rotazione del motore, la coppia motrice erogata e la temperatura dell’olio motore, è stato possibile discretizzare ogni punto di funzionamento del motore e definire le componenti di vibrazione standard per il motore V12 Lamborghini per definiti punti operativi.
Per ogni regime di giri prestabilito ed il corrispondente valore di coppia erogata e temperatura olio, la vibrazione complessiva generata e le sue componenti spettrali risultano differenti, sia in termini di ampiezze che di frequenze caratteristiche. Tali valori sono però caratteristici di quel punto di lavoro e del motore impiegato durante il test. Il confronto continuativo di tali grandezze calcolate continuativamente durante l’esecuzione di un test di sviluppo, con quelle individuate nelle fasi iniziali della prova, consente il monitoraggio della condizione di salute meccanica del motore. La definizione della vibrazione standard RMS per V12 ed il relativo spettro in frequenza caratteristico, è stata il punto di partenza per la definizione metodologica e costruzione di un sistema di limiti vibrazionali, basato su una matrice tridimensionale di limiti operativi spettrali, entro i quali ogni motore reputato sano, deve trovarsi durante il normale funzionamento attraverso punti operativi prestabiliti.
La metodologia impiegata ha consentito il confronto diretto del comportamento vibrazionale istantaneo di ogni motore testato rispetto alla vibrazione standard, evidenziandone le differenze e consentendo una rapida e precisa diagnosi della deviazione di comportamento. Lo studio approfondito di ogni superamento del limite imposto, con generazione di spettri in frequenza e indici statistici e differenziali, ha consentito l’individuazione delle componenti vibrazionali causa del superamento del limite e l’associazione diretta ti tale anomalia al gruppo di componenti o al singolo componente corrispondente a tale ordine vibrazionale.
Grazie al lavoro di caratterizzazione delle vibrazioni e definizione dei limiti è stato possibile identificare gli effetti in termini vibrazionali dovuti ad anomalie motore di differente tipologia e natura: dal normale deterioramento meccanico dovuto al prolungamento temporale del test, al malfunzionamento di un iniettore, malfunzionamento del drive by wire, la mancata accensione di uno o più cilindri, l’applicazione errata del sistema di aspirazione, sino alla diagnosi del cedimento di una valvola motore o di un componente del valvetrain.
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