Verso lo sviluppo di motori diesel a bassissime emissioni inquinanti (post euro V)

L'attività  di ricerca svolta dal dottorando Giovanni Avolio presso i laboratori del Reparto “Motori Diesel e Combustibili” dell'Istituto Motori del C.N.R. di Napoli, rientra in un progetto integrato, svolto dall'Istituto Motori in collaborazione con il Centro Ricerche Fiat di Orbassano (TO), per la sperimentazione riguardante l'applicazione di nuovi sistemi di combustione (combustioni omogenee e premiscelate) a motori diesel veloci, nell'ottica del rispetto delle future normative europee (EURO VI) per la regolamentazione delle emissioni di agenti inquinanti allo scarico dei veicoli stradali leggeri destinati al trasporto passeggeri. L'attività  di ricerca puಠessere suddivisa in tre linee principali: †¢ Progettazione e allestimento di un monocilindrico da ricerca diesel 4T, 4V iniezione diretta “Common Rail”; †¢ Allestimento di un pluricilindrico prototipo Fiat 1.9 JTD 16V M-jet derivato dalla produzione di serie; †¢ Attività  di sperimentazione parallela sulle due unità  motrici. Il monocilindrico ਠstato concepito in modo da conferirgli una struttura modulare in cui ciascun modulo (testata, canna cilindro, manovellismo) fosse facilmente sostituibile in virt๠di una predefinita configurazione geometrica del motore; nella sua configurazione iniziale il monocilindrico rispecchia le caratteristiche geometriche del motore pluricilindrico Fiat 1.9 JTD 16V M-jet sopra menzionato. La scelta di disaccoppiare tutti i sistemi ausiliari (alimentazione combustibile, raffreddamento, lubrificazione, sovralimentazione) risponde alla volontà  di poter regolare i parametri in gioco indipendentemente dal regime di rotazione del motore. Il motore pluricilindrico, fornito dal Centro Ricerche Fiat, ਠderivato dalla produzione di serie rispetto alla quale presenta un rapporto di compressione leggermente pi๠basso e un collettore di aspirazione caratterizzato dalla possibilità  di variare l'indice di swirl in camera di combustione. Rispetto al mocilindrico esso presenta la stessa geometria (corsa, alesaggio, disegno della camera di combustione) e in pià¹, i sistemi di iniezione dei due motori sono identici nel senso che tutti gli iniettori presentano medesimo flussaggio. Durante l'ultimo anno di dottorato l'attività  di ricerca si ਠconcentrata sulla sperimentazione delle combustioni premiscelate sulle due unità  motrici. Sul motore monocilindrico sono stati effettuati test per valutare la risposta del sistema sia in condizioni di combustione convenzionale che in combustione a “bassa temperatura”; come punto operativo rappresentativo ਠstato scelto quello a 1500 giri/min come regime di rotazione e 2 bar di p.m.e.. L'analisi dei risultati conseguiti ha confermato la sensibilità  del sistema alle variazioni dei parametri termodinamici e inoltre ha mostrato, come atteso, tutte le differenze esistenti tra i due modelli di combustione. Infatti a fronte di una riduzione cospicua delle concentrazioni allo scarico delle concentrazioni di particolato e ossidi di azoto si ਠosservato un incremento dei consumi e delle concentrazioni di incombusti allo scarico. Sul motore pluricilindrico la sperimentazione ਠstata suddivisa in due fasi: la prima si ਠbasata sulla individuazione delle calibrazioni ottimali per la combustione convenzionale nel campo di funzionamento 1500, 2000, 2500 giri/min come regime di rotazione e 2,3,4,5 bar di p.m.e.. Tale fase si ਠresa necessaria per avere un termine di confronto in termini di prestazioni ed emissioni una volta affrontate le combustioni alternative. La seconda fase della sperimentazione ha riguardato la ricerca delle calibrazioni ottimali per l'applicabilità  delle combustioni alternative nel medesimo campo di funzionamento sopra menzionato. I risultati ottenuti evidenziano una notevole riduzione delle concentrazioni di ossidi di azoto e di particolato rispetto alle calibrazioni in combustione convenzionale. Si riscontrano perಠun incremento non accettabile dei consumi.