Maresca, Antonino (2010) Caratterizzazione Sperimentale di Elettroiniettori Common Rail EURO5 alimentati con Gasolio e Biodiesel. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Abstract

Nel corso degli ultimi anni la politica dei trasporti dell’UE ha inteso promuovere la sostenibilità e l’efficienza dei trasporti mediante l’adozione di specifiche misure normative, ha proseguito nell’attuazione e nel completamento delle reti transeuropee anche realizzando gli obiettivi in materia di sicurezza stradale. La necessità di assicurare la sostenibilità ambientale della politica comune dei trasporti si è affermata con sempre maggiore urgenza negli ultimi anni, soprattutto alla luce del grande suo impatto sull’ambiente e della necessità per l’UE di mantenere gli impegni relativi alla riduzione dei gas serra assunti nell’ambito del protocollo di Kyoto, nonché di contenere la propria dipendenza energetica dall’esterno. Le interrelazioni tra la politica dei trasporti e quelle in materia di ambiente e di energia sono state pertanto ribadite dalle istituzioni dell’UE in varie sedi in considerazione del notevole contributo che i trasporti possono dare al perseguimento di importanti obiettivi comunitari in materia. Le emissioni in atmosfera dovute alla mobilità di persone e merci su strada rappresentano una delle maggiori sorgenti di inquinamento dell’aria, consultando l’Inventario nazionale delle emissioni in atmosfera emerge che il settore “trasporti stradali” costituisce la principale fonte di inquinamento, soprattutto in corrispondenza delle aree urbane, per inquinanti come ossidi di azoto, composti organici volatili in particolare benzene, monossido di carbonio; inoltre il settore dei trasporti stradali è responsabile di una quota considerevole delle emissioni di particolato e di anidride carbonica, il principale gas serra. Il settore dell’automotive ha recepito e si fa carico delle responsabilità che l’opinione pubblica prima e le Istituzioni UE poi gli attribuisce come concorrente principale al cambiamento del microclima delle metropoli ed in generale al cambiamento climatico su scala mondiale. Esso si è assunto l’impegno di perseguire attraverso l’adozione delle tecnologie più innovative il rispetto delle normative comunitarie ed i principi di ecostenibilità nella produzione dei motori e dei veicoli in genere. L’industria motoristica, nell’intento di rispettare le normative sempre più stringenti sulle emissioni inquinanti, di ridurre i consumi di combustibile e di utilizzare combustibili alternativi a quelli minerali, sono impegnati nel riprogettare, sviluppare ed ottimizzare a costi contenuti i componenti costituenti il motore a combustione interna utilizzando le tecnologie innovative emergenti nel settore automotive senza penalizzare le prestazioni del motore e del veicolo quali sicurezza, guidabilità e comfort. E’ possibile contenere le emissioni attraverso un utilizzo di combustibili minerali e/o alternativi con caratteristiche chimico-fisiche migliori dei tradizionali combustibili minerali prevedendo in particolare, una drastica riduzione di zolfo, un restringimento del campo di tolleranza di densità e viscosità, una limitazione della temperatura di fine distillazione, ecc…; un’ottimizzazione dei condotti di aspirazione e della camera di combustione, per controllare i moti turbolenti dell’aria nel cilindro e favorirne un rapido rimescolamento con il combustibile; l’utilizzo di un sistema di iniezione ad elevata pressione di iniezione a controllo elettronico (l’odierno Common Rail) con l’utilizzo di iniettori multifori di diametro molto piccoli e volume “sac” ridotto al minimo. I vantaggi legati a questi interventi di tipo esclusivamente motoristici sono rappresentati dalla loro semplicità ed affidabilità anche se comportano, per contro, spesso una penalizzazione intermini di prestazioni e difficoltà di riuscire a scendere sotto i limiti delle incalzanti normative sulle emissioni da veicoli (EURO5, EURO6). A tal proposito ci si è orientati anche verso interventi a valle che prevedono il filtraggio dei gas di scarico attraverso trappole o il loro trattamento attraverso marmitte catalitiche. Risolvere, quindi il compromesso “prestazioni - consumi - emissioni”, con una opportuna tecnologia, è una sfida complessa. Questa necessità ha indotto l’industria motoristica a modificare l’assetto originario del motore a c.i., introducendo notevoli miglioramenti tecnici. Alcune fra le strade percorse sono state: il miglioramento del controllo del sistema di iniezione e lo sviluppo del sistema di distribuzione del motore. Appare evidente, pertanto, come un’approfondita conoscenza della struttura e dell’evoluzione dei getti di combustibile (spray) e della loro interazione con il campo di moto dell’aria e con superfici solide, possa fornire utili indicazioni in merito all’ottimizzazione del processo di introduzione del combustibile nel cilindro. Per cui lo studio dei parametri che determinano la l’evoluzione sia spaziale che temporale dello spray è di notevole interesse, considerando che solo una perfetta iniezione può garantire una corretta combustione all’interno del cilindro, ed attualmente coinvolge la maggior parte dei centri di ricerca motoristici nonché molte delle più grandi aziende produttrici di motori e sistemi d’iniezione. Proprio con l’obiettivo di approfondire il livello di conoscenze sul processo di iniezione nei motori ad accensione per compressione anche detti a ciclo Diesel, è stata intrapresa un’attività di ricerca presso il Laboratorio Spray dell’Istituto Motori – CNR di Napoli riguardante la caratterizzazione di 3 tipologie di elettroiniettori multiforo Common Rail EURO5 a diverso flussaggio, alimentati con gasolio e biodiesel (RME ed RME invecchiato). E’ stato allestito un banco di prova che consente la determinazione di parametri caratteristici dello “spray” (portata istantanea e totale per strategie d’iniezione, distribuzione spaziale e temporale del fluido iniettato, penetrazione e velocità del tip, angolo del cono del getto) in funzione di parametri d’iniezione pressione, durata e contropressione in camera quiescente (riempita con del gas inerte in condizioni di densità tipiche motoristiche). Per perseguire l’intento sono state eseguite delle prove a freddo in sistemi quiescenti e programmate prove a caldo tipicamente in motori sperimentali e/o commerciali. Fissato il combustibile per ciascun iniettore sono state eseguite le seguenti attività sperimentali: Rilevazione,al banco di prova,della legge di iniezione (fuel injection rate) a cui è seguito l’iter di misurazioni di Portate istantanee e quantità iniettate attraverso l’analisi off-line del fuel injection rate e Quantità iniettate medie attraverso la bilancia di precisione; Acquisizione immagini, al banco di prova, della distribuzione spazio-temporale dei getti di combustibile in camera, in modalità di iniezione “single shot”, a cui è seguito l’iter di Misurazioni di dispersione con curve di penetrazione e Angoli di cono per condizioni dei getti completamente sviluppati (t > 500 µs).

Item Type: Tesi di dottorato
Uncontrolled Keywords: Biodiesel, Caratterizzazione di Elettroiniettori, Imagine Processing, Fuel Injecton Rate
Depositing User: Francesca Migliorini
Date Deposited: 10 Dec 2010 22:04
Last Modified: 17 Jun 2014 06:02
URI: http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/8438

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