RICERCA ITALIANA     

Analisi di soluzioni innovative per la riduzione del particolato e delle emissioni gassose prodotte da motori diesel veloci alimentati con gasolio, biodiesel e loro miscele

Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Abstract

Il programma di ricerca è finalizzato all'analisi termofluidodinamica di motori Diesel veloci ad iniezione diretta alimentati con miscele a contenuto variabile di gasolio e biodiesel, con particolare attenzione alle emissioni di particolato ed alla loro caratterizzazione dimensionale, morfologica, chimico-fisica, genotossica ed ecotossicologica.
Tale analisi verrà condotta integrando in maniera complementare avanzate tecniche di misura in laboratorio (unità di ricerca di Roma, Torino, Perugia e Pisa) con i più progrediti modelli di simulazione numerica (unità di ricerca di Roma e Modena). Le attività previste dal programma possono essere accorpate secondo le seguenti aree tematiche:
- area sperimentale: le attività sono dedicate sia alla analisi comparativa delle prestazioni di un motore Diesel veloce alimentato con miscele a contenuto variabile di gasolio e biodiesel, sia al campionamento ed alla caratterizzazione dimensionale del particolato ed allo studio dei relativi effetti sulla salute dell'individuo;
- area numerica: le attività consistono nella simulazione del motore nella sua globalità o nei suoi componenti, con l'obiettivo di mettere a punto strumenti di progetto virtuale in grado di supportarne lo sviluppo.
Più specificamente, mediante le attività dell'area sperimentale, si approfondiranno i seguenti temi:
1. visualizzazione dell'evoluzione dello spray di combustibile, al variare della composizione >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Vittorio Rocco Università degli Studi di ROMA "Tor Vergata"

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo studio proposto in tale progetto di ricerca ha per obiettivo principale, oltre che l'analisi dei differenti processi di natura termofluidodinamica che interessano i motori Diesel veloci ad iniezione diretta, la definizione di protocolli di funzionamento del motore al variare della composizione della miscela di combustibile nonché di metodologie per la caratterizzazione chimico-fisica,morfologica, genotossica e ecotossicologica delle emissioni.
Nonostante il crescente impegno speso nello sviluppo del propulsore diesel, le norme volte al contenimento delle emissioni inquinanti da una parte e la ricerca di prestazioni sempre più efficienti dall'altra, certamente non consentono di considerare conclusa la fase di ricerca su questa tipologia di motore. In questo scenario, una metodologia di analisi non può prescindere, oltre che dalla messa a punto di strumenti di indagine sperimentale e numerica dei processi termofluidodinamici, anche dalla definizione di procedure di analisi delle emissioni di particolato e della loro variabilità con le condizioni operative e la tipologia di combustibile.
Secondo i criteri definiti si propongono dei rapporti di interazione tra le unità di ricerca come segue:
- è prevista una stretta interazione tra unità di ricerca della medesima area (sperimentale: Roma, Torino, Perugia, Pisa; numerica:Roma e Modena), mettendo in comune specifiche competenze dei gruppi con l'obiettivo di ottenere un effetto sinergico. In >>>

Risultati parziali attesi

Per ognuna delle fasi del progetto precedentemente descritte vengono di seguito schematizzati i risultati attesi maggiormente significativi:

Fase 1 - COORDINAMENTO DEL PROGETTO DI RICERCA
- Resoconti aggiornati ogni sei mesi sugli stati di avanzamento del programma
- Rendicontazione ed aggiornamento continuo della situazione finanziaria
- Incontri a cadenza semestrale
- Organizzazione di una giornata di studio alla fine di ogni anno di attività
- Pubblicazioni comuni su riviste e congressi nazionali ed internazionali

Fase 2 - SPERIMENTAZIONE MOTORE
- Definizione di metodologie per l'ottimizzazione del processo di combustione per l’impiego di miscele di gasolio/biodiesel negli attuali motori Diesel al fine di minimizzare le emissioni inquinanti;
- Definizione di un protocollo di funzionamento al variare della composizione della miscela di combustibile da mettere a disposizione di enti di ricerca ed industrie.
- Misura gravimetrica del particolato
- Definizione principali grandezze caratterizzanti il ciclo termodinamico(pressione media indicata, pressione massima e sua posizione angolare, legge di rilascio del calore, frazione di massa bruciata) ed il rumore di combustione

Fase 3 - CAMPIONAMENTO DELLE EMISSIONI E LORO CARATTERIZZAZIONE.
Risultati parziali attesi:
- Campionamento delle emissioni
- Caratterizzazione chimico-fisica delle e >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Negli ultimi anni, la crescente attenzione verso i problemi ambientali ha prodotto l'emanazione di norme sempre più stringenti che regolano i limiti delle emissioni di sostanze inquinanti. In particolare, l'entrata in vigore della normativa Euro IV ha segnato un momento fondamentale in quanto le emissioni inquinanti hanno subito un dimezzamento rispetto alla precedente normativa. La legislazione futura (EURO Ve VI) prevede per i prossimi anni il raggiungimento di obiettivi molto difficili da conseguire con la tecnologia attuale dei motori a combustione interna e con gli attuali combustibili. Le industrie automobilistiche stanno, dunque, investendo massicciamente in ricerca e sviluppo sia per adeguare i prodotti alle normative sia nella ricerca di combustibili alternativi. Inoltre, va anche tenuto conto dell'ambizioso obiettivo fissato dalla UE di conseguire entro il 2020 la sostituzione di almeno il 20% dei carburanti per autotrazione con carburanti alternativi, per contribuire al raggiungimento di obiettivi quali gli impegni in materia di cambiamenti climatici e concorrere alla sicurezza dell'approvvigionamento rispettando l'ambiente. In questo ambito, il biodiesel, combustibile alternativo al gasolio, sembra possa rappresentare una soluzione a breve termine, come dimostrato, ad esempio, in Brasile dove da anni l'alcool derivato dalle biomasse è utilizzato in luogo della benzina. Il biodiesel è ottenuto per trasformazione di oli vegetali ed >>>