Consumi di carburante inferiori, minori emissioni e costi di produzione ridotti sono alcuni dei vantaggi derivanti da un sofisticato sistema di gestione motore (CPEMS), sviluppato dal consorzio Aeneas (& pag. 250), che per la prima volta fa uso di sensori di pressione sui cilindri.

Il Consorzio Aenas, nato sulla base di un nuovo progetto per la gestione del motore (EMS, Engine Management System), è costituito da Ricardo, centro britannico di studi in campo automobilistico, dalla tedesca DaimlerChrysler e dalla svizzera Kistler, specializzata nella produzione di sensori. Si tratta di un progetto biennale che ha richiesto investimenti per 2,5 milioni di sterline, il 40% dei quali è stato finanziato dalla Commissione Europea e il 4% dal governo svizzero.
Ricardo coordina le ricerche, che per la prima volta fanno uso di sensori di pressione sui cilindri in modo da creare un sistema di gestione utilizzabile sui motori per veicoli di ogni genere, dalle vetture più compatte agli autotreni di maggiori dimensioni. I primi veicoli prodotti in serie ad usufruire della nuova tecnologia giungeranno probabilmente sul mercato nel giro di cinque anni. Per la nuova tecnologia è già stata inoltrata domanda di brevetto.

Il progetto
Grazie a sensori di pressione piezo-resistivi e all'elaborazione dati condotta con il nuovo sistema di gestione motore (CPEMS, Cylinder Pressure Engine Management System), si è dimostrato di poter migliorare in maniera evidente, rispetto ai sistemi di gestione motore convenzionali, le prestazioni dei propulsori. I risultati dei test indicano una riduzione media nei consumi di carburante dell'1,4% e un andamento più regolare ed efficiente del motore. Un miglioramento tra l'8 e il 2% dell'equilibratura dei cilindri ha permesso d'incrementare il comfort per conducenti e passeggeri. Inoltre, la nuova tecnologia genera meno emissioni e rende superfluo l'uso di altri tipi di sensori, con conseguente calo dei costi di produzione.
Ricardo e DaimlerChrysler hanno sviluppato insieme gli algoritmi di controllo e diagnostica, che poi sono stati testati con i sensori Kistler su un veicolo dimostrativo Mercedes-Benz a benzina. Gli algoritmi servono per controllare i tempi d'accensione delle candele, calcolare il volume d'aria, monitorare l'accensione, rilevare quando questa è difettosa e rimediare ed eventuali errori di rilevamento dei sensori.

Sistema convenzionale
La tecnologia CPEMS risulta particolarmente vantaggiosa rispetto alla tecnologia EMS dei sistemi convenzionali. Il monitoraggio diretto della pressione dei cilindri consente di controllare i tempi d'accensione delle candele. Questo permette al motore di funzionare a condizioni ottimali, con consumi ridotti e contemporaneamente il bilanciamento dei cilindri consente un andamento più morbido e regolare. Ulteriori benefici si possono ottenere ritardando l'avviamento del motore durante la fase di accensione, permettendo così al catalizzatore di entrare in funzione più velocemente, garantendo emissioni ridotte.
Il monitoraggio diretto delle condizioni del motore consente controlli mirati e una diagnostica più efficace. Inoltre, i sensori della pressione dei cilindri permettono di ottenere dei risultati più affidabili dall'auto-diagnosi (OBD) e allo stesso tempo compensano le diversità dovute a modelli e sistemi di alimentazione diversi dei vari veicoli. La pressione dei cilindri è un valore importante per determinare la massa d'aria. Così diventa possibile eliminare una serie di sensori convenzionali che controllano flusso d'aria, camma e battito in testa, ottenendo ulteriori benefici a livello di costi.

Sistema a corrente ionica
Rispetto alla tecnologia EMS basata sulla corrente ionica, il sistema CPEMS offre numerosi vantaggi. Uno dei maggiori benefici di questo sistema è la possibilità di misurare direttamente determinati valori, contrariamente a quanto succede con il sistema a corrente ionica, che richiede invece delle complesse trasformazioni per calcolare la pressione, che dipende anche dalle proprietà chimiche del carburante e dei gas indotti. Inoltre, il processo di raccolta delle informazioni risulta più veloce, in quanto nell'arco di un unico ciclo di funzionamento del motore, si possono già avere delle misurazioni della pressione molto affidabili. Ciò è fondamentale per la rilevazione dei dati necessari ai calcoli delle emissioni di calore durante la combustione.
I sensori forniscono informazioni significative con un ciclo completo di funzionamento del motore. Pertanto, i dati relativi alla pressione si possono rilevare durante il ciclo di compressione, così come durante quello di combustione, potendo così calcolare il flusso d'aria.
I controlli condotti su modelli trovano così maggior utilizzo, poiché è possibile realizzare dei modelli "fisici", e non solo teorici. Pertanto, il sistema CPEMS può più facilmente essere applicato a motori di nuova concezione, come il benzina a iniezione diretta (G-DI) o a controllo variabile dell'alzata delle valvole.

Sistema sensori del carico esterno
La tecnologia CPEMS offre ulteriori vantaggi per quanto riguarda il sistema di sensori per il carico. Questo sistema si basa su dei sensori posti nella guarnizione di testa del cilindro o nella rosetta delle candele, che forniscono informazioni sul carico di ciascun cilindro. Innanzitutto, il sistema CPEMS permette una misurazione diretta della pressione interna al cilindro. Ciò significa che i segnali del sensore sono meno sensibili al rumore meccanico, per esempio l'interazione dei cilindri e il movimento delle valvole, e pertanto assicurano un'autodiagnosi più affidabile e il rilevamento del battito in testa.
In secondo luogo, i sensori della pressione permettono due livelli di rilevazione: alle alte e basse pressioni. L'esatta pressione durante la fase di compressione è essenziale per una calcolo reale del flusso d'aria. E' pertanto possibile sostituire i sensori del flusso d'aria, ottenendo ulteriori riduzioni nei costi.