Riassunto analitico
Il mondo del trasporto pesante (HD, Heavy-Duty), così come l’automotive in generale, necessita di soluzioni ingegneristiche nel breve-medio termine che vadano a ridurre i consumi di CO2 e la produzione di emissioni inquinanti in ottica emergenza climatica, come previsto dal piano europeo: Fit for 55.
In questo scenario globale di cambiamento e transizione, nella moltitudine delle soluzioni proposte, va a collocarsi il seguente lavoro di tesi, nato da una collaborazione tra il gruppo di ricerca motori DIEngineLAB dell’Università di Modena e Reggio Emilia e l’azienda Bresciana Streparava S.p.A: ormai nota come player di riferimento nel settore automotive per lo sviluppo e la produzione di sistemi legati al Powertrain. Lo studio proposto ha esplorato le potenzialità della tecnologia CDA (Cylinder De-Activation), la quale, mediante un’opportuna strategia di controllo funzione di carico motore e velocità di rotazione dello stesso, permette di garantire una riduzione nell’ordine del 5% del consumo specifico BSFC (Brake Specific Fuel Consumtion). Per poter industrializzare una strategia di tipo CDA, è opportuno chiudere le valvole (aspirazione e scarico) dei cilindri non-firing, riducendo le perdite di pompaggio associate alla fase di ricambio della carica, mantenendo ottimale la temperatura dei gas all’ingresso dei sistemi after-treatment.
Prendendo in considerazione questi vincoli e necessità progettuali, Streparava ha di recente sviluppato e brevettato un sistema, chiamato “E.A.Sy. Lift (Enhanced Active SYstem Lift), in grado di realizzare un’attuazione delle valvole di tipo VVA (Variable Valve Actuation), permettendo lo svincolo dall’alzata meccanica imposta dal profilo di camma. Mediante tale dispositivo si possono eseguire strategie di controllo volte all’ottimizzazione dei punti di funzionamento a carico parziale, mantenendo l’affidabilità e il layout degli attuali motori HD esistenti.
Il propulsore in esame è un motore alimentato da una miscela stechiometrica di aria e CNG (Compressed Natural Gas), 6-cilindri e cilindrata totale di 12.8 L, capace di erogare una potenza massima di 338 kW a 1900 RPM e una coppia massima di 2000 Nm a 1100 RPM.
Il motore è stato modellato tramite codice di calcolo numerico monodimensionale CFD: GT-Power della Gamma Technologies Inc, col supporto di complete misure sperimentali al banco prova dinamometrico.
Sulla base dei 13 punti (o modi) di funzionamento stazionari definiti dalla normativa di riferimento ESC, si confrontano i risultati, in termini di consumo specifico, del motore convenzionale e della sua versione ottimizzata mediante de-attivazione dei cilindri ai carichi parziali, attuando intelligentemente farfalla e waste-gate del turbo.
Infine, è stato proposto uno studio preliminare di conversione partendo dallo stesso motore in esame e andando a definire i nuovi vincoli motoristici per permettere, a pari prestazioni, il passaggio da CNG a un nuovo vettore energetico: l’idrogeno H2.
|
