Automobili performanti e sostenibili: sono queste le caratteristiche dei veicoli del futuro e gli ambiziosi obiettivi del progetto Horizon 2020 UPGRADE, a cui partecipa il Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano. Il progetto UPGRADE (High Efficient Particulate Free Gasoline Engines) mira allo studio e realizzazione dei veicoli del futuro, che saranno alimentati a benzina mediante iniezione diretta e non produrranno l’inquinante a maggiore impatto ambientale nelle aree urbane: il particolato!
Per soddisfare gli obiettivi dell’UE, che chiedono il miglioramento del 15% sulle emissioni di CO2 e la conformità con gli standard Real Drive Emission (RDE) post-Euro 6, UPGRADE si basa sulla tecnica dell’iniezione diretta di benzina nel cilindro, ottimizzata per ottenere elevate prestazioni nelle applicazioni automobilistiche. Il progetto prevede un’analisi approfondita del fenomeno della formazione delle nano-particelle nei gas combusti, in relazione al design del motore e alle sue condizioni operative, nonché lo studio e lo sviluppo di nuove tecnologie per il filtro delle particelle solide lungo il sistema di scarico. Sono ora in fase di realizzazione due veicoli dimostrativi che saranno completamente calibrati e valutati grazie a test indipendenti, svolti secondo le procedure di prova stradale, utilizzando la migliore tecnologia PEMS (Portable Emission Measurement System) disponibile e considerando anche la misura del particolato (PN) inferiore ai 23 nm di diametro.
In particolare, il team di ricercatori del Dipartimento di Energia del Politecnico si occuperà dello sviluppo ed applicazione di avanzati codici numerici CFD per l’analisi dei moti turbolenti all’interno del cilindro e l’ottimizzazione della formazione della miscela aria-combustibile nei motori ad iniezione diretta, step necessari per raggiungere i target prefissi di riduzione di formazione di particolato e consumi di combustibile. Oggetto di studio saranno due differenti motori: il 3 cilindri FCA, che implementa lo stato dell’arte dei sistemi MULTIAIR per il controllo del movimento delle valvole di aspirazione e scarico, e un motore monocilindrico ad accesso ottico che permetterà una verifica sperimentale dei risultati numerici in termini di formazione di particolato in camera di combustione.
Il progetto prenderà in considerazione la migliore combinazione delle nuove tecnologie, seguendo in parallelo due differenti modalità per il processo di combustione: miscela stechiometrica su un nuovo motore a 3 cilindri da 1 litro e miscela magra su un motore a 4 cilindri da 2 litri. È prevista infine l’analisi e l’implementazione di filtri GPF (Gasoline Particulate Filter) per ridurre ulteriormente, in fase di post-trattamento dei gas di scarico, la concentrazione di nano-particelle solide emesse dalla vettura. UPGRADE ha una durata tre anni (2016-2018) e vede la collaborazione di 11 partner tra istituti di ricerca, università e aziende: Centro Ricerche Fiat, Volvo Car, AVL, Chalmers University, IFP Energies Nouvelle, Johnson Mattey, Politecnico di Milano, Schaeffler Technologies, Aristotele University of Thessaloniki, Valeo. The UPGRADE project has been funded by the Horizon 2020 EU Research and Innovation programme, under Grant Agreement no. 724036
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