Descrizione previsione attività della commessa "Motori e sistemi innovativi per la propulsione e la generazione di energia (ET.P02.003)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Motori e sistemi innovativi per la propulsione e la generazione di energia (ET.P02.003)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Le azioni pianificate per l'acquisizioni di ulteriori entrate oltre quelle già previste a bilancio per ciascun modulo sono riportate nella corrispondenti schede di ciascun modulo. In termini generali, si prevede che nuove entrate rispetto a quelle già previste a bilancio potranno provenire sia dall'avvio di nuovi progetti di ricerca con partner industriali già consolidati, sia con l'istituzione di nuove collaborazioni con altri enti e centri di ricerca sia pubblici che privati. In particolare, tutti i moduli della Commessa, ciascuno per il suo settore di competenza, operano una costante e capillare diffusione dei risultati ottenuti mediante pubblicazioni su riviste scientifiche con elevata visibilità, partecipazioni a congressi nazionali ed internazionali nonchè meeting di lavoro presso tutti i potenziali partners (nazionali ed internazionali). Particolare attenzione sarà rivolta alla possibilità di partecipazione a progetti comunitari (bandi H2020) e nazionali (bandi PON, MSE, MIPAAF, MATTM etc.), nonché extra UE (accordi bilaterali ecc.). In tal senso tutti i ricercatori della Commessa sono costantemente in contatto con i potenziali partners (accademici, pubblici e privati) al fine di sviluppare proposte comuni. Risultati, competenze ed attrezzature sono inoltre pubblicizzate attraverso una conferenza biennale internazionale alla cui organizzazione partecipano diversi ricercatori afferenti alla commessa. (literal)
Punti critici
  • In generale, il principale punto critico resta l'acquisizione delle risorse umane necessarie alla copertura delle attività dei moduli. Altro punto critico è l'impossibilità di accedere a finanziamenti strutturali significativi per il rinnovo di strumentazioni ed impianti obsoleti che possono inficiare l'adeguatezza dell'analisi sperimentale ai motori di moderna generazione. Il ritardo nell'entrare in disponibilità dei finanziamenti esterni programmati condiziona la possibilità di rinnovare una parte della strumentazione, che viene quasi sempre acquisita in unica gara. (literal)
Attività da svolgere
  • - Prosieguo dell'attività di ricerca su motori diesel per autotrazione alimentati con sistemi dual fuel diesel-metano. - Studio della combustione dual fuel e ottimizzazione dei parametri motoristici per l'ampliamento del campo di impiego. - Upgrade di un motore monocilindrico da ricerca come dimostratore per propulsori diesel con desnità di potenza da 100kW/l. - Prosieguo dell'attività di ricerca in collaborazione con CRF per lo sviluppo di tecnologie Euro 6 nell'ambito del progetto PON 02238 \"Elettronica di controllo, sistema d'iniezione, strategie di combustione\", - Applicazione di simulazione 1D per l'ottimizzazione di motori diesel off-road. - Attività di studio relative all'ottimizzazione della combustione in motori alimentati con combustibili alternativi quali bioetanolo, biometano etc. - Prosieguo delle attività di ottimizzazione di un motore diesel di un peschereccio innovativo nell'ambito del progetto \"TESEO\" coordinato dal DISTRETTO SICILIA NAVTEC. - Studio di metodologie innovative per la gestione dei sistemi di propulsione ibridi di tipo termico-elettrico. - Caratterizzazione di un motore heavy-duty alimentato a GPL per uso off-road. -Sviluppo di sistema di controllo motore basato su archiettura FPGA ed applicazione del combustion closed loop control con rilievo del ciclo di pressione. -Studio delle potenzialità di riduzione delle emissioni di combustibili bio-derivati. -Studio delle caratteristiche di combustione di combustibili alternativi e della formazione e/o ossidazione di particolato in condizioni controllate di alta temperatura e pressione. -Analisi dei segnali di chemiluminescenza dei radicali OH* e CH* per la valutazione puntuale del rapporto aria/combustibile (equivalence ratio) in condizioni \"engine-like\". -Studio dell'interazione getto di combustibile/parete calda in un reattore quiescente otticamente accessibile. Applicazione di tecniche di visualizzazione Schlieren e Mie Scattering. -Studi con imaging e spettroscopia UV-IR delle fasi della combustione in diversi punti operativi dei motori CI e DF, con analisi dettagliate della fase di spray e della combustione. Saranno inclusi combustibili commerciali ed alternativi. In particolare per tutte le modalità di funzionamento del motore CI si potrà investigare in dettaglio: • formazione della miscela mediante l'analisi della fase liquido (GM Powertrain Europe – Aged and Coked) • formazione di inquinanti quali soot, CO, e CO2 in camera di combustione mediante dettagliate analisi IR. • formazione del soot lungo la direzione del getto mediante misure laser tipo LII, LIF, in un motore dotato di anello di quarzo nel cilindro • funzioni di distribuzione dei diametri delle particelle direttamente in camera di combustione mediante l'impiego di valvole di campionamento rapido. -PSDF delle particelle nanometriche rilevate in camera di combustione al variare della qualità del combustibile. -Ulteriore sviluppo dell'impiego di accelerometri tipo MEMS per il controllo di motori CI e l'impiego di sensori a correnti ionizzanti per il monitoraggio della pressione di combustione. -Analisi sperimentali con motori SI alimentati con miscele di combustibili liquidi (benzina, etanolo) e gassosi (metano, GN e miscele CH4/H2). I motori reali saranno affiancati da motori ottici realizzati accoppiando le testate reali dei suddetti motori a basamenti appositamente progettati, per l'ottimizzazione della camera di combustione di motori GDI con carica stratificata. Tale studio sarà condotto anche attraverso l'utilizzo di tecniche ottiche innovative con elevata risoluzione spaziale (micron) e temporale (dal nano al micro-sec) applicabili a motori ad accesso ottico. -(progetto PLACIS) Studi di ottimizzazione di veicoli eletrici ad uso urbano mediante software: Modelica, SySML, Catià v.6. -(Progetto AMICO) Sperimentazione inerenti i sistemi di propulsione ibrida ed i sistemi di generazione di energia elettrica da fonti fonti rinnovabili di impiego a bordo delle imbarcazioni e nei porti. -(PON SMART POWER SYSTEM e Progetto MICCA) simulazione e sperimentazione di architetture in c.c. per la ricarica veloce di veicoli elettrici. -Sperimentazione per lo studio di sistemi di trazione elettrica per autobus urbani, alimentati con batterie al sodio liquido di tipo ZEBRA. -Caratterizzazione di nuove tecnologie di celle di accumulo di tipo LIC, che prevedono l'integrazione di elementi di acumulo al litio con elementi di tipo capacitivi. (literal)
Risultati attesi
  • - Ulteriore approfondimento delle problematiche di controllo della combustione nei motori a combustione interna in condizioni critiche per le emissioni di inquinanti allo scarico; - Caratterizzazione dell'interazione tra combustibili alternativi e motori ad accensione per compressione di tecnologia avanzata; - Identificazione delle linee guida per la risoluzione delle problematiche relative all'interazione tra qualità del combustibile e prestazioni del motore attraverso l'uso del controllo della combustione mediante misura diretta della pressione cilindro; - Approfondimento del comportamento di sistemi DF per motori diesel LD. - Ulteriore sviluppo di iniettori piezo di nuova generazione. - Ulteriore sviluppo di centraline di controllo elettronico prototipali per il controllo di iniettori piezo, sensori VR e di camma, iniezioni multiple, controlli di attuatori non sincroni, ecc. - Definizione dei parametri di controllo ottimali per motori marini di piccola potenza. -Realizzazione di un prototipo monocilindrico da 0.5L di cilindrata unitaria capace di operara con densità di potenza di 100kW/l. -Progettazione di un prototipo monocilindrico da 1.5L di cilindrata unitaria con alta densità di potenza e basse emissioni nocive. -Riproduzione di casi test sperimentali su motori monocilindrici funzionanti in modalità Dual-Fuel, in condizioni operative di interesse. -Riduzione dei tempi di calcolo per le simulazioni a maggior costo computazionale, mediante l'applicazione di tecniche di refinement adattativo della mesh. Possibile applicazione ai casi test con modelli cinetici per la formazione di PM. -Individuazione delle linee guida per lo sviluppo e l'ottimizzazione di soluzioni prototipali di polverizzatori nell'ambito del progetto PON Diesel Euro6. -Uso del codice OpenFOAM come strumento di validazione della dinamica di spray diesel nell'ambito di attività di collaborazione con Sandia National Laboratories ed altri moduli dell'IM. -Correlazioni fra il rapporto dei segnali di chemiluminescenza OH*/CH* dal fronte di fiamma e il rapporto aria/combustibile al variare del tipo di combustibile e delle condizioni operative. Test in tubo d'urto. Applicazioni su motore SI (PFI e GDI) otticamente accessibile. -Implementazione di un sistema integrato di visualizzazione Schlieren - Mie scattering. -Caratterizzazione dell'interazione getto di combustibile/parete calda in un reattore quiescente otticamente accessibile. -Realizzazione di un database delle caratteristiche degli spray che evolvono nei motori a combustione interna al variare delle strategie di iniezione e delle condizioni operative per la taratura di codici 3D e per l'ottimizzazione dei motori. -Analisi del fronte di fiamma in un motore SI attraverso la misura dei parametri geometrici della fiamma (raggio, area, velocità, centro di massa). -Misura della concentrazione di composti chimici e specie radicali caratteristiche dei processi di combustione normale e anomala. -Analisi dell'effetto delle caratteristiche chimico-fisiche dei biocombustibili sia liquidi che gassosi impiegati per combustioni DF sulla fase di iniezione e combustione. -Ottimizzazione di combustione innovative: Dual Fuel DI/PFI, con combustibili convenzionali (gasolio, benzina) e non (biodiesel, etanolo, CNG, metano ed idrogeno). -Caratterizzazione delle performance e delle emissioni di motori DF alimentati con combustibili convenzionali (gasolio, benzina) e non (biodiesel, etanolo, CNG, CH4, H2). -Caratterizzazione del funzionamento di DPF e GPF. -Ottimizzazione del processo di formazione della miscela con diversi sistemi di iniezione (wall-guided e spray-guided). -Database delle caratteristiche delle particelle (natura, caratteristiche geometriche e funzione di distribuzione) emesse dai motori a c.i. operanti con combustibili alternativi e nuove strategie di combustione a bassa temperatura per la taratura di codici 3D, per l'ottimizzazione e il controllo del motore e per la messa a punto e implementazione di DPF. -Applicazione di spettroscopia IR ed individuazione di specie e radicali caratteristici della combustione. -Implementazione di sistemi tipo MEMS per il controllo e la determinazione dell'evoluzione della pressione all'interno del cilindro motore. -Testing e messa a punto di sensoristica avanzata ed a basso costo per il controllo del ciclo di combustione e delle emissioni inquinanti. -(progetto PLACIS) Taratura dei codici di simulazione per sistemi di propulsione elettrici ed ibridi per uso stradale. -(Progetto EPICES) ottimizzazione della sitemazione a bordo di scooter elettrico di un diverso pacco batterie per l'alimentazione del propulsione e di tutta la strumentazione diagnostica. -(CNR-MISE) Analisi dell'impatto in rete durante le fasi di ricarica rapida, con e senza l'impiego di sistemi di accumulo dell'energia elettrica di tipo buffer, per veicoli elettrici. -Caratterizzazione sperimentale di un intero azionamento elettrico per autobus urbani con batterie ZEBRA. (literal)
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