Si tratta di attività fondamentali per il futuro della mobilità sostenibile, da cui dipende lo sviluppo di tecnologie chiave per il futuro del comparto automotive. Ringraziamo quindi sentitamente Giacomo Silvagni, PhD Assistant Professor alla Alma Mater Studiorum – Università di Bologna, responsabile per questi progetti presso il Dipartimento dell’ateneo, che ci ha raccontato in dettaglio due delle attività di ricerca in corso.

La prima immagine, nello schema qui sotto, mostra la realizzazione di un banco di flussaggio per iniettori common rail diesel e GDI (Gasoline Direct Injection) benzina sperimentali, finalizzato alla caratterizzazione idraulica del sistema di iniezione e la realizzazione dei modelli orientati al controllo.

Come spiega quindi Giacomo Silvagni, i sistemi di iniezione ad alta pressione sono tipicamente utilizzati in strategie di controllo con iniettate multiple molto ravvicinate. Queste strategie generano effetti dinamici di onde di pressione e interazioni elettromagnetiche che inducono deviazioni rispetto al normale funzionamento dell’iniettore, causando squilibri di coppia erogata dal motore cilindro per cilindro con conseguenti riduzioni di efficienza e aumento di inquinanti. Grazie al banco di flussaggio, realizzato all’interno dei laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Bologna, è stato possibile realizzare campagne sperimentali ad hoc per caratterizzare sperimentalmente i sistemi di iniezioni testati, sia diesel (fino a 1.800 bar) che a benzina (fino a 700 bar), e sviluppare modelli fisici orientati al controllo finalizzati alla compensazione in tempo reale di questi fenomeni dinamici compatibili con le centraline di controllo motore di serie.

Per questa prima applicazione, la centralina di termoregolazione Tempco ha rappresentato un elemento centrale del sistema di test in quanto viene utilizzata per condizionare la temperatura del combustibile all’interno dei sistemi di iniezione. Grazie alla centralina di termoregolazione quindi è stato possibile avere un controllo puntuale sulla temperatura del fluido, fattore chiave per garantire la ripetibilità delle prove sperimentali, e contestualmente verificare così l’impatto di diverse temperature del combustibile sulla dinamica idraulica del sistema.

Le altre due immagini sotto sono invece relative allo studio per la conversione di un motore 1.3 multijet diesel al funzionamento con benzina ad accensione per compressione, finalizzato allo studio di modalità di combustioni ad alta efficienza

Lo studio di modalità di combustione innovative ad alta efficienza e basse emissioni inquinanti rientra nell’ottica di un continuo sviluppo di motori a combustione interna verso applicazioni con alta efficienza e basse emissioni inquinanti: le combustioni innovative, infatti, rappresentano ancora una delle soluzioni più promettenti anche considerando l’avvento di combustibili sintetici e sostenibili. Per verificare i benefici di queste tecnologie, all’interno dei laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Bologna è stato convertito un motore a combustione interna di piccola taglia 1.3 multijet, nato per il funzionamento ad accensione per compressione alimentato a diesel, al funzionamento GCI (Gasoline Compression Ignition). Questa attività ha permesso di verificare il beneficio di questa modalità di combustione sia in termini di efficienze che di inquinanti prodotti rispetto al tradizionale funzionamento diesel, replicando l’intero campo di funzionamento del motore mantenendo tutti i componenti interni al motore in configurazione stock di produzione, verificando così la piena applicabilità ad hardware di serie già presenti sul mercato.

La centralina di termoregolazione Tempco, come spiega ancora Silvagni, ha rappresentato un elemento centrale del sistema di test in quanto utilizzato per condizionare la temperatura dell’aria aspirata dal motore durante le fasi di avviamento. Grazie alla centralina di termoregolazione Tempco e all’utilizzo di uno scambiatore di calore aria-olio dedicato, è stato possibile aumentare la temperatura dell’aria aspirata dal motore prima dell’ingresso nella camera di combustione e promuovere così l’accensione spontanea della benzina. Il controllo puntuale realizzato dal sistema Tempco ha inoltre consentito di verificare l’impatto di diverse temperature dell’aria comburente sulla stabilità della combustione e delle prestazioni del motore in termini di coppia/potenza erogata e di inquinanti prodotti.

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Per un’azienda leader produttrice di banchi prova, per settore automotive ma attiva anche in altri comparti, forniamo centraline di termoregolazione per il riscaldamento dell’olio motore e/o del combustibile e/o dei vari fluidi del motore. I banchi prova vengono impiegati per effettuare test di durata, delle prestazioni e test distruttivi su motori endotermici automotive di nuova generazione.

Le centraline sono sofisticate per garantire una termoregolazione di alto livello. L’applicazione per banchi prova richiede infatti tempi rapidi di reazione ai cambi di set-point imposti dal ciclo di test e dalle sollecitazioni, oltre a dover mantenere la temperatura necessaria con una precisione di +/- 1° C.

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Il potenziale per le soluzioni di cogenerazione in Italia è ancora molto grande e da sfruttare, e fa pertanto piacere vedere che la ricerca avanza anche in quest’ambito, che offre davvero grandi opportunità in termini di efficienza energetica sia per applicazioni industriali che su utenze medio-piccole, pmi o utenze domestiche grazie alla micro-cogenerazione e reti di teleriscaldamento.

La cogenerazione, o CHP, consiste nella generazione combinata di elettricità e di calore, tramite recupero di calore da acqua di raffreddamento nelle camicie del motore e da fumi esausti ad alta temperatura provenienti dalla combustione di una fonte primaria, mediante scambiatori di calore. I motori primari possono essere di vario tipo, motori a combustione interna, turbine a gas o a vapore, e nelle soluzioni più avanzate turbogeneratori ORC, microturbine, impianti con celle a combustibile o motori Stirling. Accanto ai combustibili di origine fossile, la cogenerazione sfrutta quindi biogas e biomasse, come anche l’idrogeno nelle tecnologie a celle a combustibile.

Tempco ha all’attivo numerose applicazioni e installazioni nel settore CHP, fornendo scambiatori/condensatori in materiali resistenti alla corrosione, tipicamente acciaio inox, radiatori di dissipazione ad alta efficienza e torri evaporative per il raffreddamento dei condensatori ad acqua. Le soluzioni Tempco trovano impiego in diverse fasi del ciclo di cogenerazione:

– Moduli di recupero termico (T RECOGEN)
– Sistemi di dissipazione (T FIN ENGINE)
– Trattamento del biogas (T RECOGEN BIO)
– Preriscaldamento biodiesel (T START ENGINE)

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• sistemi di raffreddamento
• servosistemi per lo sterzo
• servoassistenza per i freni
• climatizzazione
• sistemi start/stop

tutte queste funzionalità consentono di “vivere un viaggio” in modo più confortevole e sicuro e ovviamente devono funzionare in tutte le condizioni possibili, quindi vanno testate.

Come fare? solitamente i maggiori produttori di componenti per automotive, hanno sale prova e camere climatiche, dove effettuare i test dei componenti, sottoponendoli alle condizioni più severe che si potranno poi incontrare nella realtà.

Tempco da anni supporta questo settore applicativo, fornendo centrali di termoregolazione speciali che simulino le condizioni estreme che si ritrovano poi agli antipodi.

Temperature da -30°C a +300°C, consentono di simulare le condizioni di funzionamento ai produttori di

• pompe
• condizionatori
• apparati elettronici di bordo
• motori
• radiatori
• sistemi di condizionamento
• navigatori
• avionica

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I clienti che utilizzano motori per la produzione di energia hanno la necessità di avviamenti veloci ed affidabili e questo è quello che offrono i nostro sistemi TSTART.

Ospedali, aeroporti, data center, torri di trasmissione dati cellulari, tutte queste utenze si basano su gruppi elettrogeni di riserva o di emergenza per poter continuare ad operare in caso di mancanza di corrente elettrica dalla rete di distribuzione.

Di conseguenza è importante che il  motore possa partire immediatamente fornendo da subito le performance richieste.

I sistemi TSTART è quello che fanno e lo fanno al meglio ed in ogni condizione, offrendo una gamma completa:

• preriscaldamento olio motore
• preriscaldamento fluido motore
• esecuzione per atmosfera sicura
• esecuzione ATEX
• doppio riscaldamento olio/fluido motore

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