Particolato
L’Environmental Protection Agency (EPA) e l’Unione Europea (UE) hanno evidenziato la necessità di regolamentare le dimensioni delle particelle emesse allo scarico dei motori a c.i. perché nel campo medico è stata accertata la pericolosità delle particelle di dimensioni piccolissime (<10nm) sull’apparato respiratorio e in particolare, la futura normativa Euro VI (2015) prevederà la misura del numero di particelle allo scarico dei motori diesel.
Recentemente misure effettuate in Istituto Motori, con sistemi ottici e SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer) ed ELPI (Electrical Low Pressure Impactor), hanno fornito distribuzioni bidimensionali della fuliggine allo scarico di motori ad accensione comandata e per compressione operanti con strategie di combustione innovative con valori massimi intorno a 3-5 nm e 40 nm.
Poiché i modelli concettuali sulla formazione del particolato sono basati sui fenomeni chimico-fisici che avvengono in camera di combustione ed al fine di approfondire questo argomento, si stanno effettuando misure spettroscopiche per la rivelazione dei precursori e delle dimensioni del particolato con l’obiettivo di identificare il legame funzionale tra il processo di formazione in camera e i prodotti allo scarico.
Un altro insieme di attività riguarda l’approfondimento delle conoscenze sul meccanismo di ossidazione della fuliggine. L’insufficienza dei dati sperimentali disponibili, soprattutto ad alta pressione, per la verifica dei modelli teorici di formazione/ossidazione della fuliggine può essere colmata da una campagna condotta mediante il sistema del tubo d’urto. La sperimentazione in tubo d’urto consente inoltre di studiare, in dettaglio e in condizioni controllate, la formazione di particolato carbonioso ad alta temperatura e pressione.
Il grande progresso tecnologico dei moderni motori diesel ha comportato una sensibile riduzione delle emissioni di particolato: le innovative strategie di iniezione, rese possibile dall’avvento dei sistemi common-rail, e l’adozione di modalità alternative di combustione (PCCI, HCCI, etc.) hanno ridotto la formazione di particolato in camera di combustione, ulteriormente limitata dall’adozione dei dispositivi di post-trattamento (DPF). Pertanto, anche considerando il basso valore degli attuali e futuri limiti di emissione, la misura della concentrazione in massa del particolato con le tecniche finora adoperate risulta problematica. Di conseguenza in Istituto è stato sviluppato ed implementato un sistema diagnostico ottico, basato sulla tecnica di CRDS (Cavity Ring Down Spectroscopy), per la misura del coefficiente di estinzione del particolato emesso allo scarico. La tecnica mostra un’elevata sensibilità (Kext fino 10-5 m-1), consentendo di misurare bassissime concentrazioni di particolato (fino a 1μg/m3), ed un’elevata risoluzione temporale.
