Progetto “MID2R”

FIRB2006_MUR “MID2R”

Studio, progettazione, sviluppo e sperimentazione di motorizzazioni
ad iniezione diretta per veicoli a 2 ruote a basso consumo e
a basso impatto ambientale

Settore/Ambito: ENERGIA/TRASPORTO

Periodo: 2008-2011

Applicazione di metodologie di base per lo sviluppo di motorizzazioni a basso consumo e a basso impatto ambientale con alimentazione a benzina ad iniezione diretta e da combustibile alternativo in fase gassosa per veicoli a 2 ruote.

Il principale obiettivo del progetto è stato lo studio dei processi termo-fluidodinamici che avvengono in presenza di un’iniezione diretta ad alta pressione in camera di combustione di combustibile liquido e/o gassoso. Nella prima fase dell’attività di ricerca si è messo a punto un motore otticamente accessibile con testa e sistema di iniezione forniti dai partner industriali del progetto. La seconda fase del progetto è stata focalizzata sulla caratterizzazione dei processi di iniezione, formazione della miscela, accensione e combustione nel cilindro motore. Le misure sono state realizzate in condizione di pieno carico e di carico parziale. Sono stati valutati gli effetti sul processo di combustione di un’iniezione diretta ad alta pressione in camera di combustione di combustibile liquido e/o combustibile alternativo in fase gassosa. L’uso di un motore trasparente con controllo della temperatura e della pressione dell’aria aspirata ha garantito condizioni di funzionamento del motore riproducibili che sono fondamentali per svincolare i risultati sperimentali dalla variabilità di condizioni iniziali e al contorno.

Nello specifico sono state analizzate differenti modalità di iniezione per valutare gli effetti di una distribuzione di carica omogenea e stratificata sul processo di combustione oltre che in termini di prestazioni consumi anche rispetto alla formazione degli inquinanti e alla caratteristiche di propagazione del fronte di fiamma (combustione normale e anomala). In particolare, l’applicazione di diagnostiche di visualizzazione basate sulla diffusione ed attenuazione di luce UV–visibile ha consentito un’analisi della morfologia (macroscopica) del getto, della distribuzione in camera della fase liquida e vapore, anche in presenza di un’elevata atomizzazione indotta dalle alte pressioni di iniezioni.

Le tecniche di visualizzazione sono state integrate con misure di chemiluminescenza e spettroscopia in emissione naturale di radiazione luminosa UV-visibile. Questo ha permesso l’analisi del fronte di fiamma con valutazioni della velocità di propagazione ed estensione della fiamma. Sono state rilevate spazialmente le specie radicali caratteristiche del processo di combustione per una valutazione del rapporto locale A/F. L’analisi del processo di combustione, realizzata con le diagnostiche ottiche avanzate, è stata completata da misure on-line dei parametri motoristici e con misure ad alta risoluzione temporale della pressione in camera. Durante l’analisi ottica dei processi di formazione delle specie inquinanti, con particolare riferimento al particolato carbonioso e all’ossido di azoto, sono state realizzate correlazione fra la strategia di iniezione investigata e i valori di opacità e NOx misurati allo scarico.

Le misure ottiche sono state realizzate su diversi cicli di combustione per un ampia statistica, svincolata dalle problematiche di dispersione ciclica. Questa caratterizzazione ha permesso di realizzare un database per la taratura dei codici 1-3D e controllo motore di tipo model based.