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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA; DOWNSIZING; SOVRALIMENTAZIONE

La riduzione della cilindrata nei motori alternativi a combustione interna.

Università degli Studi de L'Aquila
Abstract
Il programma di ricerca proposto intende supportare lo studio teorico e sperimentale del sottodimensionamento (downsizing) dei motori alternativi a combustione interna (MCI) per autotrazione, quale strumento per diminuire le emissioni di CO2 del parco circolante, senza pregiudizio per le prestazioni e le emissioni regolamentate dei motori.

L'indagine riguarderà sia MCI ad accensione comandata, sia MCI ad accensione spontanea. Per quanto riguarda i MCI ad accensione comandata, il programma si propone di valutare i limiti di applicabilità e le prestazioni di motori sottodimensionati, i quali saranno potenziati (aumento della pressione media effettiva a parità di potenza, boosting) attraverso le tecnologie riconosciute più promettenti, quali: (a) variazione del rapporto di compressione (VCR) in relazione al carico, per consentire un miglior rendimento ai carichi parziali senza pregiudizio per la corretta combustione ai carichi più alti; (b) iniezione diretta di benzina, di per sè in grado di ridurre il limite di detonazione; (c) combustione magra, di per sè benefica rispetto alla detonazione e quindi all'aumento del rapporto di compressione, e comunque efficace ai fini di una riduzione del consumo ai bassi carichi; (d) sovralimentazione, secondo diversi concetti, (e) erogazione di coppia ai bassi regimi di rotazione assistita elettricamente (ibridi leggeri, mild hybrids); (f) controllo del carico attraverso ricircolo dei gas di scarico (EGR) raffreddati, ancora >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Roberto CIPOLLONE Università degli Studi de L'AQUILA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il dimensionamento dei motori a combustione interna per autotrazione viene eseguito per lo più in base alle prestazioni attese per il veicolo. L'accelerazione massima da fermo è una delle specifiche che maggiormente influenza la scelta della potenza massima installata e quindi delle dimensioni del motore. In base a questa specifica, la potenza del motore è inversamente proporzionale al tempo richiesto per una accelerazione da fermo ad una velocità prefissata e proporzionale alla massa totale del veicolo.
In realtà, durante il ciclo di vita dei veicoli, questi si trovano ben di rado ad operare in condizioni di massima potenza. Soprattutto in condizioni di funzionamento tipicamente urbane, il motore è per lo più chiamato ad erogare bassi livelli di potenza: durante il ciclo europeo ECE, ad esempio, la potenza media richiesta al motore assume valori tipici attorno al 5-7% della potenza massima. Anche durante il ciclo extra-urbano, caratterizzato da lunghi periodi a velocità costante ancorchè elevata, la potenza media tipicamente non supera il 20% della potenza massima.
Considerando che il rendimento dei MCI decresce al decrescere del carico, si comprende come i motori per autotrazione siano operativi per la maggior parte del loro ciclo di vita nelle condizioni più inefficienti.
L'adattamento del carico del motore alle varie richieste di potenza in modo tale da massimizzare il rendimento in ogni condizione richiederebbe un sistema di trasmissione ad infiniti >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'analisi della letteratura scientifica e del settore automotoristico rivela una prioritaria attenzione ai metodi per ridurre le emissioni di CO2 e quindi i consumi di combustibile da parte del parco circolante di autoveicoli, in particolare nel settore della trazione leggera [1, 8-9]. Varie tecnologie sono state individuate o già parzialmente introdotte. La seguente figura (fonte: Renault) riassume le potenzialità di tali tecnologie confrontandole inoltre in relazione alla effettiva possibilità di adozione su larga scala, quantificata dalla difficoltà di penetrazione nel mercato, o dai costi attesi, o dal fattore di rischio.

Fra i metodi per migliorare il rendimento ai bassi carichi, uno degli approcci più studiati è quello che prevede una certa variabilità nell'apertura delle valvole di aspirazione. Le realizzazioni più semplici e già realizzate in alcuni motori in produzione prevedono più profili di camma alternativi [2], o la fasatura variabile del profilo di camma [3,11]. Tali sistemi migliorano le prestazioni a pieno carico, ma si dimostrano poco efficienti ai carichi parziali. Una più decisiva riduzione dei consumi ai bassi carichi viene offerta da sistemi con attuazione variabile delle valvole, con i quali è possibile regolare la massa di miscela aspirata anticipando o ritardando la chiusura delle valvole di aspirazione. I vari sistemi meccanici, elettro-idraulici ed elettro-magnetici consentono riduzioni dei consumi del 5-10% rispetto >>>