Idraulica del Veicolo - Prof. Massimo Borghi

Centro Interdipartimentale
per la Ricerca Applicata e i Servizi
nel Settore della Meccanica Avanzata e della Motoristica
Unità Operativa di Ricerca 1.1
AUREUM
Laboratorio di Idraulica del Veicolo
LAB.
IDRAULICA
DEL VEICOLO
Team Leader
Prof. Ing. Massimo Borghi
Team
Ing. Barbara Zardin
Ing. Francesco Pintore,
Ing. Emiliano Specchia,
Ing. Alessandro Benevelli.
AGENDA
• Team
• Off-Road Vehicles: Energy Saving, Fuel
Economy, Performances, Safety, Comfort
– Hydraulic Systems
alternative circuit architectures
electronic control integration
– Hydraulic Components
pumps and motors efficiency
variable displacement pumps
2
TEAM
Barbara Zardin
2010 - Ricercatore a tempo indeterminato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Civile di Modena,
Laboratorio di idraulica del Veicolo
2008 - Dottorato in Ingegneria delle Macchine e dei Sistemi Energetici, Università di Bologna
2003 - Laurea in Ingegneria Meccanica presso l’Università degli Studi di Modena
Francesco Pintore
2010 - Laurea in Ingegneria Meccanica presso Università degli Studi di Modena;
2011- Dottorando di Ricerca presso Scuola di Dottorato “High Mechanics and Automotive Design & Technology”,
indirizzo “Meccanica avanzata e tecniche del veicolo”.
Alessandro Benevelli
2010 - Laurea in Ingegneria Meccanica presso Università degli Studi di Modena
2011 - Assegno di ricerca presso Centro Interdipartimentale INTERMECH-MORE dell’Università degli Studi di Modena
e Reggio Emilia “Generazione e validazione sperimentale di modelli di componenti e di sistemi idraulici a basso
consumo energetico per impiego veicolistico”.
Emiliano Specchia
2008 - Laurea in Ingegneria Meccanica presso Università degli Studi di Modena
2009 - Dottorando Iscritto alla Scuola di Dottorato “High Mechanics and Automotive Design & Technology”, Metodi di
Simulazione e Progettazione Meccanica
3
Energy Saving in Mobile Hydraulics
alternative architectures vs. hydraulic load sensing
LAB.
IDRAULICA
DEL VEICOLO
Alternative architecture for lower
energy dissipation: 2
electronically controlled
independent proportional valves Test on auxiliary utilities circuit of a
for user, electronically controlled tractor , use of a front loader
As a result of the first energetic analysis:
variable displacement pump
36% Of Power Saved for Electronic Flow
PROS
Matching Independent Metering Arch.
ECU manages
25% Of Power Saved forAn
Electronic
Load with an
no local compensators, no multiple
the pump
Sensing Independentopportune
Metering strategy
Arch.
paths
CONS
and the valves
independent metering, flexible
management strategy
high number of sensors
response of valves and pump (damping, delay,
management of overruning loads oscillation)
Partners: CRF-CNH-EATON-CARER
4
Energy Saving in Mobile Hydraulics
alternative architectures vs. hydraulic load sensing
LAB.
IDRAULICA
DEL VEICOLO
ECU Strategy Evolution
Closed-loop pressure and
flow rate control
Partners: CRF-CNH-EATON-CARER
5
Energy Saving in Mobile Hydraulics
alternative architectures vs. hydraulic load sensing
LAB.
IDRAULICA
DEL VEICOLO
Test of the IM valve
Pressure Chart by Test Bench
150
Metering Performance
Pm
Pr
P1
P2
Ps
100
120
[bar]
Increasing Demand
Falling Demand
100
Commercial IM Valve
50
0
80
Q [l/min]
-50
0
10
20
30
60
40
50
t [s]
Piston Position
60
70
80
300
40
Pos
Pos.f
200
[mm]
20
100
0
0
-20
-100
0
500
1000
1500
2000
2500
LVDT [um]
3000
3500
4000
0
10
20
30
40
t [s]
50
60
70
80
Modelling of the IM valve
and integration
in the global architecture
Partners: CRF-CNH-EATON-CARER
6
Energy Saving in Mobile Hydraulics
Pumps/Motors Efficiency
LAB.
IDRAULICA
DEL VEICOLO
Analysis of the Lubrication
Mechanism within the Gaps
to determine volumetric and mechanical efficiency
to have a design tool for the optimization of efficiency
Axial Piston Swashplate
Pump/Motor
Numerical procedure to determine the
gaps height, tilt and the pressure distribution
in the gap  viscous forces, and leakages
Partners: POCLAIN
7
Energy Saving in Mobile Hydraulics
 Variable Displacement Pumps
Variable Displacement with
Pressure Compensator
LAB.
IDRAULICA
DEL VEICOLO
Step Response
Bode Diagram
20
1.8
0
1.6
-20
1.4
Magnitude (dB)
FFTCalcolata
-40
FFTManring
1.2
Amplitude
-60
-80
0
1
0.8
FFTCalcolata
FFTManring
Phase (deg)
-45
0.6
-90
0.4
-135
0.2
-180
0
10
1
2
10
10
Frequency (rad/sec)
3
10
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Time (sec)
Partners: CRF-CNH-EATON-CARER-POCLAIN
8