Sviluppo di metodologie per l'analisi in tempo reale delle prestazioni di un motore automobilistico

Durante il periodo di dottorato, l’attività di ricerca di cui mi sono occupato è stata finalizzata allo sviluppo di metodologie per la diagnostica e l’analisi delle prestazioni di un motore automobilistico. Un primo filone di ricerca è relativo allo sviluppo di strategie per l’identificazione delle mancate combustioni (misfires) in un motore a benzina. La sperimentazione si è svolta nella sala prove della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna, nei quali è presente un motore Fiat 1.200 Fire, accoppiato ad un freno a correnti parassite, e comandato da una centralina virtuale, creata mediante un modello Simulink, ed interfacciata al motore tramite una scheda di input/output dSpace. Per quanto riguarda la campagna sperimentale, sono stati realizzati delle prove al banco in diverse condizioni di funzionamento (sia stazionarie, che transitorie), durante le quali sono stati indotti dei misfires, sia singoli che multipli. Durante tali test sono stati registrati i segnali provenienti sia dalla ruota fonica usata per il controllo motore (che, nel caso in esame, era affacciata al volano), sia da quella collegata al freno a correnti parassite. Partendo da tali segnali, ed utilizzando un modello torsionale del sistema motoregiunto-freno, è possibile ottenere una stima sia della coppia motrice erogata dal motore, sia della coppia resistente dissipata dal freno. La prontezza di risposta di tali osservatori è tale da garantirci la possibilità di effettuare una diagnosi misfire. In particolare, si è visto che l’indice meglio correlato ala mancata combustione risultaessere la differenza fra la coppia motrice e la coppia resistente; tale indice risulta inoltre essere quello più semplice da calibrare sperimentalmente, in quanto non dipende dalle caratteristiche del giunto, ma solamente dalle inerzie del sistema. Una seconda attività della quale mi sono occupato è relativa alla stima della coppia indicata in un motore diesel automobilistico. A tale scopo, è stata realizzata una campagna sperimentale presso i laboratori della Magneti Marelli Powertrain (Bologna), nella quale sono state effettuati test in molteplici punti motori, sia in condizioni di funzionamento “nominale”, sia variando artificiosamente alcuni dei fattori di controllo (quali Start of Injection, pressione nel rail e, nei punti ove è stato possibile, tasso di EGR e pressione di sovralimentazione), sia effettuando degli sbilanciamenti di combustibile fra un cilindro e l’altro. Utilizzando il solo segnale proveniente da una ruota fonica posta sul lato motore, e sfruttando un modello torsionale simile a quello utilizzato nella campagna di prove relativa alla diagnosi del misfire, è possibile correlare la componente armonica con frequenza di combustione della velocità all’armonica di pari ordine della coppia indicata; una volta stimata tale componente in frequenza, mediante un’analisi di tipo statistico, è possibile eseguire una stima della coppia indicata erogata dal motore. A completamento dell’algoritmo, sfruttando l’analisi delle altre componenti armoniche presenti nel segnale, è possibile avere una stima dello sbilanciamento di coppia fra i vari cilindri. Per la verifica dei risultati ottenuti, sono stati acquisiti i segnali di pressione provenienti da tutti e quattro i cilindri del motore in esame.

A high energy perspective of the co-evolution of black holes and their host galaxies

Thanks to the Chandra and XMM–Newton surveys, the hard X-ray sky is now probed down to a flux limit where the bulk of the X-ray background is almost completely resolved into discrete sources, at least in the 2–8 keV band. Extensive programs of multiwavelength follow-up observations showed that the large majority of hard X–ray selected sources are identified with Active Galactic Nuclei (AGN) spanning a broad range of redshifts, luminosities and optical properties. A sizable fraction of relatively luminous X-ray sources hosting an active, presumably obscured, nucleus would not have been easily recognized as such on the basis of optical observations because characterized by “peculiar” optical properties. In my PhD thesis, I will focus the attention on the nature of two classes of hard X-ray selected “elusive” sources: those characterized by high X-ray-to-optical flux ratios and red optical-to-near-infrared colors, a fraction of which associated with Type 2 quasars, and the X-ray bright optically normal galaxies, also known as XBONGs. In order to characterize the properties of these classes of elusive AGN, the datasets of several deep and large-area surveys have been fully exploited. The first class of “elusive” sources is characterized by X-ray-to-optical flux ratios (X/O) significantly higher than what is generally observed from unobscured quasars and Seyfert galaxies. The properties of well defined samples of high X/O sources detected at bright X–ray fluxes suggest that X/O selection is highly efficient in sampling high–redshift obscured quasars. At the limits of deep Chandra surveys (∼10−16 erg cm−2 s−1), high X/O sources are generally characterized by extremely faint optical magnitudes, hence their spectroscopic identification is hardly feasible even with the largest telescopes. In this framework, a detailed investigation of their X-ray properties may provide useful information on the nature of this important component of the X-ray source population. The X-ray data of the deepest X-ray observations ever performed, the Chandra deep fields, allows us to characterize the average X-ray properties of the high X/O population. The results of spectral analysis clearly indicate that the high X/O sources represent the most obscured component of the X–ray background. Their spectra are harder (G ∼ 1) than any other class of sources in the deep fields and also of the XRB spectrum (G ≈ 1.4). In order to better understand the AGN physics and evolution, a much better knowledge of the redshift, luminosity and spectral energy distributions (SEDs) of elusive AGN is of paramount importance. The recent COSMOS survey provides the necessary multiwavelength database to characterize the SEDs of a statistically robust sample of obscured sources. The combination of high X/O and red-colors offers a powerful tool to select obscured luminous objects at high redshift. A large sample of X-ray emitting extremely red objects (R−K >5) has been collected and their optical-infrared properties have been studied. In particular, using an appropriate SED fitting procedure, the nuclear and the host galaxy components have been deconvolved over a large range of wavelengths and ptical nuclear extinctions, black hole masses and Eddington ratios have been estimated. It is important to remark that the combination of hard X-ray selection and extreme red colors is highly efficient in picking up highly obscured, luminous sources at high redshift. Although the XBONGs do not present a new source population, the interest on the nature of these sources has gained a renewed attention after the discovery of several examples from recent Chandra and XMM–Newton surveys. Even though several possibilities were proposed in recent literature to explain why a relatively luminous (LX = 1042 − 1043erg s−1) hard X-ray source does not leave any significant signature of its presence in terms of optical emission lines, the very nature of XBONGs is still subject of debate. Good-quality photometric near-infrared data (ISAAC/VLT) of 4 low-redshift XBONGs from the HELLAS2XMMsurvey have been used to search for the presence of the putative nucleus, applying the surface-brightness decomposition technique. In two out of the four sources, the presence of a nuclear weak component hosted by a bright galaxy has been revealed. The results indicate that moderate amounts of gas and dust, covering a large solid angle (possibly 4p) at the nuclear source, may explain the lack of optical emission lines. A weak nucleus not able to produce suffcient UV photons may provide an alternative or additional explanation. On the basis of an admittedly small sample, we conclude that XBONGs constitute a mixed bag rather than a new source population. When the presence of a nucleus is revealed, it turns out to be mildly absorbed and hosted by a bright galaxy.