Descrizione del modulo "Diagnostica avanzata di spray e combustione per motori termici (ET.P02.004.003)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Diagnostica avanzata di spray e combustione per motori termici (ET.P02.004.003)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Studio dei processi fluidodinamici fondamentali di evoluzione, vaporizzazione e combustione occorrenti all'atto dell'iniezione di combustibili in motori termici: comando e controllo del processo di iniezione, studio dell'interazione dei getti con l'aria e pareti della camera di combustione, formazione della miscela, combustione, produzione di inquinanti. Applicazioni a motori diesel CR (light e heavy duty) e ad accensione comandata (GDI) con combustibili minerali, bio, gassosi e innovativi. a) Processi di iniezione, vaporizzazione, combustione e produzione di inquinanti in condizioni esemplificate: applicazioni a combustibili minerali, bio, oli crudi tal quali c) Iniezione diretta GDI: evoluzione spazio-temporali dei getti in differenti condizioni operative, flash-boiling, impatto su parete termostata, assorbimeno/tomografia con raggi-X d) modellistica dei motori a combustione interna ad iniezione diretta per la simulazione di breakup del getto ed evaporazione di combustibile, formazione della miscela e combustione e) Sensoristica per controllo del processo di iniezione con attuatori smart (magnetostrittivi) e dispositivi magnetici a film sottile per sensoristica. (literal)
Competenze
  • Per il raggiungimento degli obiettivi prefissati, il Modulo si avvale di competenze tecniche e scientifiche multidisciplinari sviluppate nei laboratori dell'Istituto nonché di collaborazioni con campagne di misure presso qualificati laboratori internazionali equipollenti. Le competenze sono principalmente di natura sperimentale ma con strette interazione con gruppi di modellistica numerica previsionale. Esse investono campi di ricerca di base nella formazione della miscela in motori termici prevalentemente alimentati con apparati CR elettronicamente controllati. Le investigazioni sono effettuate sia su componentistica singola, quali apparati di iniezione a centralina aperta per le diverse taglie di propulsori coinvolti, sia al banco prova per la verifica dei parametri di potenza e consumo. I risultati costituiscono tra l'altro una data base per la calibrazione di modelli numerici di simulazione. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Il processo di iniezione per motori diesel e motori ad accensione comandata nonché l'uso di biocombustibili e gas naturale tende a ottimizzare la fase di formazione della miscela per una più alta efficienza di combustione, risparmio energetico e riduzione delle emissioni per cui trova naturale potenziale impiego nell'industria motoristica e più dettagliatamente nella componentistica hardware dei sistemi di iniezione di combustibili. A tale obiettivo concorre anche la potenziale possibilità di gestione in-cycle del processo di iniezione mediante sensoristica basata su dispositivi magnetici. (literal)
Tecnologie
  • Unità Elettroniche di Controllo (ECU) a software aperto con strategie di iniezione complesse per apparati Common Rail su propulsori di diversificato impiego e taglia. Iniettori e combustibili controllati in temperatura. Tecniche spettroscopiche e di scattering elastico-anelastico per visualizzazione dell'evoluzione spazio-temporale dei getti in ambienti quiescenti a condizioni simil-motoristiche, tecniche tomografiche con sorgenti non-convenzionali. Dispositivi ad elevata pressione per lo studio della combustione basati su pre-combustione di una carica di gas, omogeneizzazione della temperatura, sistemi di controllo e sincronizzazione. Deposizione di film sottili di materiale ferromagnetico su substrato metallico e plastico per applicazioni di sensoristica dei sistemi di iniezione Uso di codici numerici di simulazione dei processi di iniezione, combustione ed emissioni. (literal)
Obiettivi
  • Per motori diesel: risparmio energetico, ottimizzazione del processo di combustione, riduzione dei consumi e delle emissioni gassose. Determinazione delle strategie di iniezione ottimali per differenti condizioni operative e taglia dei propulsori. Aumento della vita media del motore per ridotta usura delle parti meccaniche e riduzione dei costi di manutenzione quando ottimizzato per ridotti regimi di funzionamento. Per motori ad accensione comandata: controllo del processo di iniezione e combustione per differenti condizioni operative, verifica del fuel injection rate per condizioni di flash-boiling, formazione della miscela e combustione per strategie single e multinjection. Ottimizzazione del funzionamento nella cosiddetta modalità mista, ovvero con carica omogenea o stratificata, a seconda del carico e della velocità di rotazione. (literal)
Stato dell'arte
  • L'iniezione del combustibile in un motore a combustione interna, qualunque sia il ciclo o natura del combustibile, costituisce un elemento determinante per il successivo processo di combustione ed è teso all'ottimizzazione del propulsore sia in termini di efficienza energetica che di emissioni allo scarico. Il timing di iniezione (single- multinjection, dwell-time, rate-shaping, ...), il rate di immissione di combustibile e l'interazione con il gas in camera in presenza o meno di moto, costituiscono elementi determinanti per la formazione della miscela. Concorrono a una sua completa ed efficace preparazione da un lato il corretto funzionamento del sistema di iniezione, con dosaggio di combustibile iniettato alle condizioni di regime motoristico e con la possibilità di feedback, e dall'altro una completa e più fine atomizzazione delle gocce, loro interazione con l'aria per la vaporizzazione/preparazione della miscela. (literal)
Tecniche di indagine
  • - Misure di portata istantanea di combustibile per differenti strategie e condizioni di iniezione, e valutazioni su affidabilità del sistema per condizioni estreme; uso di strumentazione basata sul principio del Tubo di Bosch e sul rilievo momento dei getti tramite sensori di forza; - acquisizione di immagini di getti e loro elaborazione, Mie scattering/schlieren-shadowgraph di getti in ambienti simil-motoristici, LII/PLIF; - estinzione/tomografia di raggi X da sorgenti incapsulate attraverso getti di combustibile; - valutazione di affidabilità di apparati GDI in modalità multinjection ad elevate pressioni di iniezioni; - simulazione numerica 3D della formazione della miscela e della combustione con codici tridimensionali. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it