Problematiche di accoppiamento motori-utilizzatore mediante trasmissioni CVT innovative per applicazioni in veicoli ibridi

Progetto: Research project

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Come è noto la parte più consistente delle emissioni gassose inquinanti immesse in atmosfera nei centri urbani sono imputabili al settore dei trasporti, il quale allo stato attuale si basa quasi integralmente su propulsori la cui sorgente di energia è rappresentata da combustibile fossile. La crescente esigenza di ridurre i livelli di emissioni inquinanti ha portato i grandi comuni a creare aree a traffico limitato sempre più vaste, rendendo sempre più forte la necessità di mezzi di trasporto a basso impatto ambientale (LEV, Low Emission Vehicle), in campo sia "automotive" sia "motorcycle". La soluzione più efficace, da questo punto di vista è costituita certamente dai veicoli elettrici i quali però risultano fortemente penalizzati dalla limitata autonomia, dovuta alla scarsa capacità degli attuali accumulatori di energia rispetto ai combustibili fossili. I motori a combustione interna, viceversa, presentano grande autonomia e potenza, ma hanno una bassa efficienza energetica nell'impiego urbano, per via dei frequenti transitori di accelerazione e frenata che compromettono l'efficienza globale del veicolo. Poiché i due tipi di propulsori, termico ed elettrico, presentano pregi e difetti che, in molti casi, risultano essere complementari, una promettente alternativa è allora costituita dai veicoli a propulsione ibrida, nei quali entrambi i motori sono presenti. I veicoli ibridi sono in genere dotati di un sistema per recuperare parte dell'energia cinetica che andrebbe persa durante la frenata (frenata rigenerativa). I motori elettrici inoltre, possiedono, rispetto ai motori termici, caratteristiche di coppia molto più adatte alla trazione, soprattutto a bassa velocità angolare. Esistono tre diverse tipologie di impianti per l'integrazione del motore termico alla macchina elettrica: ibrido serie, ibrido parallelo e ibrido misto.
A livello di sistema, un veicolo a propulsione ibrida può essere schematizzato mediante quattro elementi base: 1 l'utilizzatore (ruote-veicolo), 2 il motore termico, 3 il motore elettrico e 4 la trasmissione meccanica di potenza dai motori 2 e 3 alle ruote 1.
Ciascuno di questi quattro elementi base possiede una sua mappa caratteristica di funzionamento espressa in termini di Coppia-Velocità angolare, che, nel caso dei motori, è integrata da una corrispondente mappa collinare di rendimento.
L'attività di ricerca, così come previsto nel PRIN 2007 di riferimento, riguarderà principalmente gli elementi di base 2 e 4, ossia il motore termico e la trasmissione meccanica.
Per quanto riguarda l'elemento 2 (motore a c.i.) si studierà la possibilità di ampliare il più possibile la zona di impiego ad elevato rendimento del motore termico destinato all'utilizzo in un sistema di propulsione ibrido. Si impiegherà al tal proposito un motore ad accensione comandata bi-fuel (ossia alimentabile alternativamente con benzina o con gas naturale) già istallato al banco prova motori del Dipartimento. L’Unità di Ricerca (UR) svolge da qualche anno ricerche sull’impiego ottimale dei due combustibili ed ha di recente sperimentato la combustione simultanea di benzina e gas naturale, chiamata combustione Double Fuel. Tale modalità di alimentazione del motore sfrutta a pieno i pregi di entrambi i combustibili disponibili a bordo. L’attuazione della combustione Double-Fuel richiede l’iniezione di quantità ridotte di entrambi i combustibili, e dunque l’attuazione dei relativi iniettori con tempi di iniezione significativamente più bassi del normale. Limitatamente al gas naturale, l’impiego di tempi di iniezione così bassi ha mostrato l’insorgere di forti non linearità nella caratteristica di funzionamento dell’iniettore, pregiudicando il controllo della dosatura di funzionamento che la centralina elettronica riesce ad attuare, con ovvie conseguenze negative sia sulle emissioni inquinanti sia sul consumo di combustibile.
L’UR intende pertanto affrontare uno studio teorico e sper
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/12 → …

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