Vehicle testing
Vehicle
Data Logging: perché acquisire dati
| Traction and Slip figure |
| Power to the ground |
La misura delle prestazioni di un veicolo rappresenta il primo passo per la messa a punto e lo sviluppo.
La misura di tutti i parametri energetici (potenza, coppia, velocità, trazione, consumo, consumo specifico,..) eseguita con veicolo impegnato nella sua missione brevemente detta misura dinamica assume un valore diverso e più rilevante rispetto alle misure nelle sale prova che spesso sono stazionarie o quasi stazionarie; la differenza dei risultati si esplica nella diversa risposta del sistema veicolo ai transitori rispetto alle sollecitazioni stazionarie (costanti nel tempo).
Solo l'assoluta padronanza della catena strumentale è garanzia di affidabilità dei dati e pertanto rappresenta una solida base per lo sviluppo del prodotto partendo dalle condizioni di esercizio più fedeli alla realtà.
Comparative Vehicle Testing
| Few data to understand the analysis |
Una solida procedura di prova, esperienza e competenza nell'acquisizione dati permettono di confrontare più Competitors affrancando il risultato dalla inevitabile variabilità delle condizioni operative.
Obiettivo del test è fornire un bilancio energetico in campo determinando i principali flussi di potenza per ognuna delle applicazioni prese in esame (tipiche: Aratura, Erpice Rotante, Trasporto).
Analisi statistica e parametri adimensionali completano l'analisi dei risultati.
Un approccio alternativo, al bilancio energetico presentato precedentemente in cui si cerca di misurare o quantomeno stimare ogni contributo energetico con segno sulla catena cinematica, consiste nell'analisi statistica del solo parametro di interesse, considerando tutti gli altri contributi come variabili ma assumendo che l'andamento delle stesse sia ripetibile per tests condotti nelle medesime condizioni, questo genere di analisi è particolarmente indicata per risultati da rendere disponibili (come spesso accade) per ieri:
| Gaussian |
| Mean&StdDev |
Vehicle architecture
| Front Visibility |
| Control Ergonomy |
Misure di visibilità, che danno conto della bontà della definizione cabina/cofano, ergonomia (distanza carico sui comandi), Confort (rumore e vibrazioni), qualità controlli elettronici (es cambi marcia) , misure idrauliche...
Pto Test
| PTO Test |
Un potente e preciso freno dinamometrico mobile montato su un furgone è in grado di misurare potenze alla presa di forza fino a 450 hp, può essere utilizzato ovunque dall'officina al campo , pronto in pochi minuti, fornisce curve di coppia e potenza, con un errore inferiore al 2%, è possibile abbinare alla misura della potenza anche quella del consumo di combustibile (errore entro il 3%) rendendo disponibile dati quali consumo orario e consumo specifico che, da un lato, danno conto dell'efficienza del trattore, dall'atro, permettono di avviare un'indagine accurata in caso di prestazioni inferiori alle attese. L'analisi successiva alla misura permette di mettere in luce parametri semplici ma importanti come il rapporto tra la potenza misurata e quella commerciale (indice (<1) economico/qualitativo del veicolo in prova) e i relativi scostamenti che per il cliente sono elementi di valutazione di sicuro interesse e per l'officina/concessionario strumenti insostituibili per la messa a punto o semplicemente per fugare ogni dubbio sul prodotto.
Se richiesto si possono eseguire test dinamici: come tutti sanno un trattore lavora frequentemente a carico variabile e in molte occasioni è sottoposto a forti variazioni, così appare evidente che la prova precedentemente descritta (stazionaria) rappresenta una condizione particolare di impiego del trattore in cui coppia motrice e coppia di carico sono in equilibrio; la prova dinamica viene così eseguita a completamento di quella stazionaria e ne costituisce la naturale integrazione, i dati misurati in questo caso saranno i tempi di risposta ai transitori di salita e discesa del carico approssimato come impulso e i rispettivi consumi. Volendo ulteriormente approfondire l'analisi è possibile forzare il carico del freno a seguire una precisa forma d'onda che riproduce una specifica time history...
Lo strumento di misura e la competenza che lo supporta si indirizzano a:
- Aziende Agricole e Contoterzisti che intendano valutare tecnicamente l'investimento Trattore.
- Officine/Concessionari sia nell'attività di analisi e diagnosi di un problema tecnico che in quella ben più complessa della persuasione circa le reali proprietà di un prodotto, fiere e dimostrazioni.
- Engineering di Aziende del settore trattoristico che vogliano seguire un rigoroso programma di Sviluppo Prodotto, per queste ultime Esperienza, Competenza e Assoluta Serietà sarà in grado di soddisfare le richieste più esigenti
- Perizie tecnico
legali
- In generale chiunque ami il mondo agricolo e le sue espressioni (tra cui la Meccanica Agraria) e intenda eseguire misure oneste
Installazione Motore
Questa sezione dà un cenno delle verifiche installative e di sviluppo che normalmente ho svolto attorno al motore:, alcuni di questi test fanno parte di una verifica installativa richiesta dal fornitore del motore:
- Test di raffreddamento motore (liquido, aria, temperature, pressioni,..)
- Test linea gasolio (temperature pressioni,..
- Test raffreddamento trasmissione
- Test prestazioni
- Test sistema di scarico e after treatment
- Definizione delle curve di potenza del motore
- ,,,,,
| Few Transducers |
| Engine Coolant&Air |
| Transmission_cooling |
| Eng_performance & AT |
Il progetto delle curve motore risponde a tre necessità: 1)scalatura della potenza tra modelli della stessa famiglia, 2)differenziazione tra curva unboosted e curva boosted, 3)rispetto delle limitazioni di coppia imposte dalla trasmissione. Sono almeno due le modalità di maggiore interesse per far si che il veicolo disponga una potenza variabile:
- MulpleStateSwitch, ovvero il fornitore del motore imbarca in ECM fino a 4 curve omologate di diversa potenza, il VCM selezionerà quella più idonea secondo la logica impostata e le condizioni lavoro
- Controllo di giri e limitazione di coppia: su ECM è caricata una sola curva omologata, attraverso una richiesta di coppia da VCM a ECU si passa da una curva ad un'altra tra quelle precedentemente disegnate e mappate su VCM , questo metodo introduce la migliore flessibilità per adattare il motore alle esigenze esposte precedentemente:
| Engine_Curve_Design |
In qualche caso è richiesto di approfondire l'efficienza del motore in base alle condizioni di funzionamento e quando non erano disponibili i dati del fornitore ho dovuto ricavarli:
| BSFC_Map |
Prestazioni Trattore in lavoro
| Pannello delle prestazioni |
All'epoca, 12 anni fa, la sfida era poter misurare i flussi di potenza, stabilire cioè quanta parte di potenza andasse a terra, quanta andasse perduta (slittamento, rotolamento), quanta all'attrezzo e a che prezzo ovvero quale fosse il consumo.
Dopo aver preso visione di cosa avessero fatto i miei predecessori, iniziai poco per volta ad acquisire dati, a compiere errori e quel che peggio a non capire cosa non andava.
Il salto di qualità avvenne quando realizzai che la catena strumentale che stavo utilizzando era come una bicicletta sgangherata col manubrio storto: era inutile tenere il manubrio dritto per andar diritti ma piuttosto occorreva mantenere il manubrio inclinato quanto basta per mantenere la traiettoria diritta. Era il "quanto basta" che mi sfuggiva sia in termini quantitativi che metodologici. In altre parole era del tutto inutile affidarsi alle caratteristiche nominali dei sensori o ancor peggio al lavoro di taratura di un volonteroso tecnico di laboratorio, occorreva determinare il "quanto basta" ovvero l'errore, personalmente, capire la dipendenza dell'errore dalle apparenti insignificanti condizioni al contorno. Ho appreso sui comportamenti anomali della mia catena strumentale sino alla fine del mio rapporto con l'Azienda per cui lavoravo; grazie alla taratura diretta ho corretto offset, scarti dalla linearità e derive termiche, questo unito a librerie software sempre più evolute (autoprodotte) mi ha permesso di raggiungere una sbalorditiva precisione nella misura dei flussi potenza e nel bilancio energetico del trattore in campo con errori prossimi a quelli di un freno dinamometrico, anche se la misura è eseguita con ben altri strumenti. Ora all'ottimo livello sin qui raggiunto della misura dinamica , si affianca una telemetria (tipicamente posta su trattore) in grado di trasmettere dati provenienti dai sensori installati ad una distanza massima di circa 500 m ad una stazione di terra dove vengono elaborati e, a seconda del n° di canali attivi, della complessità del calcolo, della distanza, della potenza del computer in uso,.. viene prodotto un aggiornamento del pannello sovrastante ad una frequenza non inferiore a 20 Hz in altre parole i dati provenienti dai sensori vengono ricevuti e i parametri calcolati almeno 20 volte al secondo, il pannello poi permette una comprensione rapida rappresentando i dati in forma intuitiva, di ogni parametro viene visualizzato anche il valore numerico istantaneo e medio.
Caratteristica Trazione Slittamento
Questa caratteristica viene spesso utilizzata per valutare la capacità di trazione di un pneumatico o di un trattore.
Fissate le condizioni di prova in termini di caratteristiche del terreno, per i trattori la caratteristica Trazione slittamento dipende dal settaggio generale e dal progetto: massa totale, distribuzione dei pesi sugli assi, passo, posizione baricentro, altezza del gancio, pressione e disegno del pneumatico; nel caso siano presenti controlli elettronici (ad esempio bloccaggio differenziale e draft control) non va trascurata la loro influenza sulla trazione. Per i pneumatici i principali fattori che condizionano la trazione sono legati a caratteristiche di progetto quali passo costole, inclinazione, profilo, spessore, flessibilità della carcassa,.. Spesso a parità di trazione un pneumatico slitta qualche punto percentuale in meno di un altro, influenzando in modo decisivo l'efficienza della catena cinematica del veicolo (talvolta in modo più marcato di quanto contribuisca la meccanica), anche se non è ancora pienamente compreso dai costruttori.
La caratteristica Trazione_Slittamento mostra come, a partire da dati registrati a frequenza di 4 KHz (o superiore), i risultati vengano calcolati e mediati con un algoritmo a 20 Hz (nuvola di punti blue); l'interpolazione fornita da Excell (curva nera) è accettabile nella prima parte ma cade in difetto nella zona con slittamento superiore a 50% dove la nuvola di punti è più rarefatta, l'algoritmo a "Setaccio" fornisce invece un'interpolazione impeccabile.
Il grafico Rendimento di Trazione mostra in ordinata il rapporto tra trazione e carico dinamico sul pneumatico che tiene conto della coppia di ribaltamento attorno all'asse posteriore (un errore che spesso viene commesso dai test engineers è di considerare solo il carico statico); il grafico meglio di ogni altra considerazione dà un'idea della differenza di prestazione tra pneumatici.
| Caratteristica Trazione Slittamento |
| Efficienza di Trazione |
Segnalo la disponibilità di alcune facilities di grande utilità per test su pneumatici o veicolo operante in campo (Tests descritti nei capitoli precedenti) :
- Barra per misura forza di trazione e velocità al suolo
- Telai 3 punti di 3a e 4a categoria con celle di carico per misurare la forza all'attrezzo
- Flow meter per consumo veicolo stazionario
- Software in ambiente NI LabView per log dati da strumenti e analisi e risultato real time mentre il test è in corso
| Draw_Bar |
| Draw_Bar_NH |
| Draw_bar_video |
| Draw_Rar_Result_Real_Time |
| 3PH_Frame |
| 3PH_Frame&Plough |
| Fuel FlowMeter |
Sorry, still
