RICERCA ITALIANA     

Sviluppo di strategie per il controllo, la diagnosi e la gestione di motori a combustione interna per ottemperare alla normativa EURO 6

Università degli Studi di Bologna

Abstract

La normativa EURO 6 prevede e definisce i metodi, le prove e i requisiti specifici per l’omologazione delle vetture a partire dal 2014 riferendosi, tra gli altri, ai seguenti elementi:

- emissioni dallo scarico, compresi i cicli di prova, emissioni
a bassa temperatura ambiente, emissioni a regime di minimo,
opacità del fumo, funzionamento e rigenerazione corretti dei
sistemi di post-trattamento;
- emissioni per evaporazione e del basamento motore;
- sistemi OBD e prestazione dei dispositivi di controllo dell’inquinamento
in condizioni d’uso;
- durata dei dispositivi di controllo dell’inquinamento, dispositivi
di ricambio di controllo dell’inquinamento, conformità
in servizio, conformità della produzione e controlli tecnici;

Mentre per i motori a benzina il rispetto delle future normative Euro6 sembra essere realizzabile con limitati miglioramenti, per i motori Diesel lo scenario è più complesso e richiede un grosso impegno sia nello sviluppo di componenti che nella loro gestione, che deve essere ottimamente integrata nell’insieme complessivo del sistema motore.

Si consideri che la diffusione delle motorizzazioni Diesel nel campo automobilistico ha raggiunto in Europa, ormai, la soglia del 60% delle autovetture vendute e che lo scenario futuro del mercato automobilistico richiede la risposta ad esigenze sempre crescenti quali:
- la riduzione del consumo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Davide Moro Università degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Per ottemperare alle limitazioni in campo automobilistico sulle emissioni inquinanti EURO6, che entreranno in vigore dal settembre 2014, è necessario una sinergia di azioni che interesseranno diversi aspetti di un autoveicolo (i materiali, la diminuzione degli attriti, l'aerodinamica del veicolo, il recupero dell'energia durante la frenata, ecc..) per finire al motore con tutte le misure rivolte a contenere alla fonte la formazione delle emissioni nocive oppure assicurandone il loro abbattimento prima di rilasciarne i prodotti in atmosfera. Compito dei ricercatori è di delineare le tecnologie idonee a raggiungere le prestazioni in termini di emissioni che sono richieste dalle normative, nei tempi utili per consentire il lancio della fase di industrializzazione e produzione dei motori che dal 2014 saranno immessi nel mercato dell'automobile. Tenendo conto dei tempi necessari a ingegnerizzare e avviare la produzione, la fase di ricerca deve definire le tecnologie che consentano di soddisfare i risultati richiesti dalle normative future almeno con due anni di anticipo rispetto alla data di inizio del lancio dei nuovi veicoli.
Considerando la diffusione delle motorizzazioni Diesel nel campo automobilistico che ha raggiunto in Europa, ormai, la soglia del 60% delle autovetture vendute, lo studio dei motori Diesel e il rispetto delle normative future sulla riduzione delle emissioni inquinanti rappresentano, quindi, alcuni tra i principali obiettivi di ricerca >>>

Risultati parziali attesi

I risultati attesi globalmente dal progetto di ricerca proposto dalle unità operative riguardano:
- gli aspetti progettuali dei sistemi di trattamento dei gas di scarico e il controllo delle fasi per la loro rigenerazione;
- lo sviluppo di procedure di modellizzazione del sistema d’aspirazione e di scarico
- l’integrazione ed ottimizzazione delle funzioni dell’unità di controllo del motore per la gestione del motore in coppia, per la diagnosi del corretto bilanciamento degli iniettori e per la verifica della fasatura dell’iniezione.

Per quanto riguarda l’unità operativa UNIBO i risultati attesi riguardano lo sviluppo dell'algoritmo di stima della coppia indicata che si basa sull'osservazione che la coppia dipende sia dall'andamento della pressione nei cilindri, che dalla geometria del manovellismo di spinta. La funzione che descrive il contributo del manovellismo di spinta nel realizzare la coppia indicata mostra che il suo contenuto armonico è ristretto a solo due specifiche armoniche e questo permette la realizzazione di un algoritmo di valutazione del solo valore medio della coppia indicata mediante la conoscenza della velocità di rotazione limitata a pochi campioni per ciclo motore, sufficienti a ottenere le informazioni racchiuse nelle due armoniche che permettono la stima del valore medio della coppia.
Un secondo risultato scaturirà dallo sviluppo di una procedura autoadattativa per l’equilibratura >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I motori a combustione interna (MCI) sono oggi largamente utilizzati nell'ambito delle applicazioni automobilistiche, soprattutto grazie alle loro caratteristiche di compattezza, affidabilità e versatilità [1]. In particolare l'evoluzione dei motori destinati ad applicazioni autoveicolistiche ha portato all'introduzione di numerosi componenti, tra cui i dispositivi per il post-trattamento dei gas di scarico, per la sovralimentazione e per il ricircolo ed il raffreddamento dei gas di scarico (EGR). Tuttavia, nell'ottica di ridurre ulteriormente i consumi e le emissioni inquinanti, appare evidente la duplice esigenza di ricercare sia soluzioni innovative da affiancare a quelle oggi esistenti, sia strategie di gestione e diagnostica che permettano di migliorare le prestazioni del motore. Allo stato dell'arte diverse tecniche sono state proposte per questi scopi: esse rappresentano soluzioni emergenti e, benché per alcune i principi di funzionamento siano già stati studiati in passato, la loro applicazione richiede l'utilizzazione di tecnologie specifiche e non tradizionali. Un aspetto importante riguarda il controllo delle caratteristiche della carica immessa nei cilindri, sia in termini di pressione e temperatura che di composizione: ciò richiede la gestione integrata di diversi componenti in modo tale da controllare le portate d'aria e di gas ricircolati e le condizioni termodinamiche nei collettori di aspirazione e scarico. Un secondo >>>