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Relazione finale sull’attività di training-on-the-job – PON 2211_D

Sperimentazione tradizionale
e ottica su di un motore ad
accensione comandata GDI
otticamente accessibile
Formando: Maiullaro Tommaso
Ente ospitante: Istituto Motori - CNR
Tutor aziendale: Ing. Sementa Paolo
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

INDICE
•
•
•
•
•
•

ISTITUTO MOTORI - CNR
GASOLINE DIRECT INJECTION
MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE
STRUMENTI DI MISURA
CONDIZIONI OPERATIVE INVESTIGATE
RISULTATI SPERIMENTAZIONE
TRADIZIONALE
• RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA
• LINK TRA ANALISI OTTICA E
TRADIZIONALE
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

ISTITUTO MOTORI - CNR

•
•
•
•

VIALE MARCONI – NAPOLI
FONDATO NEL 1940
CIRCA 100 DIPENDENTI
NUMEROSE COLLABORAZIONI CON
AZIENDE ED ENTI UNIVERSITARI, DI
RICERCA E FORMAZIONE SIA NAZIONALI
CHE INTERNAZIONALI
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

ISTITUTO MOTORI - CNR
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

GASOLINE DIRECT INJECTION
• INIEZIONE AD ALTA PRESSIONE DEL
COMBUSTIBILE IN CAMERA DI COMBUSTIONE
• GESTIONE ELETTRONICA DELLA FASE E DELLA
DURATA DELL’INIEZIONE
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

GASOLINE DIRECT INJECTION
• CONTROLLO PRECISO DELLA DOSATURA NELLA
MISCELA
• POSSIBILITÀ DI DIVERSE MODALITÀ OPERATIVE
• MINORI PERDITE DI POMPAGGIO
• AUMENTO DELL’EFFICIENZA DEL MOTORE
• DIMINUZIONE DEI CONSUMI
• RIDUZIONE DELL’EMISSIONE DI HC E CO2
• AUMENTO DELL’EMISSIONE DI PARTICOLATO
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

GASOLINE DIRECT INJECTION
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE
tipologia di motore

ad accensione comandata, 4T

cilindrata

1740 cm3

numero di cilindri

4

cilindrata unitaria

437,5 cm3

alimentazione

diretta

alesaggio

83 mm

corsa

80,5 mm

note

TURBOCOMPRESSO
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE

TELECAMERA 1
ACCESSO OTTICO
LATERALE

CENTRALINA
MOTORE

TELECAMERA 2
ACCESSO OTTICO
NEL PISTONE
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE
Cyl.2
Bobina 1

Bobina 3

Bobina 2

MAIULLARO TOMMASO

Bobina 4

PON 2211_D

.

0,75
Massa
motore
[GND]

.

.

.

.

.

.

.

.
.
MOTORE GDI. OTTICAMENTE. ACCESSIBILE
.
.

2

1

1

3

2

1 2

3

.
Regolatore
pressione
benzina

P

Sensore
pressione
benzina

P

U

.
Sensore pressione
cassoncino
aspirazione

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

Iniettore
cyl.3

Iniettore
cyl.4

+ -

+ -

+ -

.

1
-

2
s

3
+

1
-

2
s

+

4
M+

M

U

.

Sensore pressione e
temperatura aria

2

2
1,5

1
1,5

1,5

1
1,5

1,5

2
1,5

1

1,5

1,5

3

S
Sensore
Int. Minima Sensore
Sensore
temperatura pressione
giri motore fase intake
acqua
olio

S
Sensore fase
exhaust

1
M-

2

IPM

6

3

IP1 UIP

5
IP2

1
2
+ -

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,75

0,75

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

2
-

0,75

0,75

1

0,5

0,75

0,75

1

2

0,5

0,75

0,5

0,5

0,5

2

. .

θ

θ
U

Iniettore
cyl.2

1

0,5

4

- +
P

3

2

1

+

3

1

Iniettore
cyl.1

0,5

0,5

0,5

0,5

.

0,5

3

0,5

.

3

2

+ 2

0,5

0,5
0,5

.

1

2
0,5

0,5

1

1

Sensore
livello olio

0,5

1

0,5

0,5

.

0,5

0,5

0,5

2

0,5

1,5

1,5

.

0,5

0,5

.

0,75

2

3

+ -

+ -

1

2

0,5

+ -

Valvola
canister

1

0,5

Variatore di Variatore di
fase exhaust fase intake

3

2

0,75

1

0,75

2,5

1
2
+ -

.
.
Farfalla motorizzata

Sensore
battito 1

Sensore
battito 2
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

STRUMENTI DI MISURA

Avl Indicom

Avl DiGas

Avl Smoke Meter

Avl Opacimeter

TSI EEPS

Princeton PIMAX II
I-CCD
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

CONDIZIONI OPERATIVE INVESTIGATE
Speed

Pinj

DOI

SOI

IMEP

COV

[rpm]

[MPa]

[ms]

[cad]

[bar]

IMEP [%]

pInj50

1500

5.0

3.04

-307

5.62

2.85

pInj100

1500

10.0

2.22

-307

5.63

2.81

Test label
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

RISULTATI SPERIMENTAZIONE TRADIZIONALE
CICLI DI PRESSIONE

RATE OF HEAT RELEASE
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

RISULTATI SPERIMENTAZIONE TRADIZIONALE
HC [ppm]

CO [%]

CO2 [%]
1,18

13,6

380

1,16

13,7

375

1,14

370

1,12

13,6

365

1,10
1,08

13,5
Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

360

1,06

355

1,04

Gasoline - pinj 50

1,02

Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

NOx [ppm]
1600

FSN

3,1

1550

3,05

1500

3

1450

2,95

1400

2,9

1350
Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

2,85
2,8

Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

Gasoline - pinj 100
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA
FASE DI INIEZIONE
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA
PENETRAZIONE DEI GETTI
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA
FASE DI COMBUSTIONE
Pinj
50
bar
Pinj
100
bar
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA
RAGGIO MEDIO DEL
FRONTE DI FIAMMA

VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE
DEL FRONTE DI FIAMMA
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

LINK TRA ANALISI OTTICA E TRADIZIONALE
FSN

3,1

impingement

3,05
3
2,95

2,9
2,85
2,8

Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

HC [ppm]
380

375
370

365

miglior
vaporizzazione

360

355
Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

NOx [ppm]
1600

temperature
più alte

1550
1500
1450
1400

1350
Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

LINK TRA ANALISI OTTICA E TRADIZIONALE
CO2 [%]

13,7

13,6
13,6
13,5
Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100

Combustione
più efficiente
CO [%]

1,18
1,16
1,14
1,12
1,10
1,08
1,06
1,04

1,02

Gasoline - pinj 50

Gasoline - pinj 100
MAIULLARO TOMMASO

PON 2211_D

Grazie per l’attenzione!

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  • 6. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D GASOLINE DIRECT INJECTION • CONTROLLO PRECISO DELLA DOSATURA NELLA MISCELA • POSSIBILITÀ DI DIVERSE MODALITÀ OPERATIVE • MINORI PERDITE DI POMPAGGIO • AUMENTO DELL’EFFICIENZA DEL MOTORE • DIMINUZIONE DEI CONSUMI • RIDUZIONE DELL’EMISSIONE DI HC E CO2 • AUMENTO DELL’EMISSIONE DI PARTICOLATO
  • 8. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE tipologia di motore ad accensione comandata, 4T cilindrata 1740 cm3 numero di cilindri 4 cilindrata unitaria 437,5 cm3 alimentazione diretta alesaggio 83 mm corsa 80,5 mm note TURBOCOMPRESSO
  • 9. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE TELECAMERA 1 ACCESSO OTTICO LATERALE CENTRALINA MOTORE TELECAMERA 2 ACCESSO OTTICO NEL PISTONE
  • 10. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D MOTORE GDI OTTICAMENTE ACCESSIBILE
  • 11. Cyl.2 Bobina 1 Bobina 3 Bobina 2 MAIULLARO TOMMASO Bobina 4 PON 2211_D . 0,75 Massa motore [GND] . . . . . . . . . MOTORE GDI. OTTICAMENTE. ACCESSIBILE . . 2 1 1 3 2 1 2 3 . Regolatore pressione benzina P Sensore pressione benzina P U . Sensore pressione cassoncino aspirazione 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 Iniettore cyl.3 Iniettore cyl.4 + - + - + - . 1 - 2 s 3 + 1 - 2 s + 4 M+ M U . Sensore pressione e temperatura aria 2 2 1,5 1 1,5 1,5 1 1,5 1,5 2 1,5 1 1,5 1,5 3 S Sensore Int. Minima Sensore Sensore temperatura pressione giri motore fase intake acqua olio S Sensore fase exhaust 1 M- 2 IPM 6 3 IP1 UIP 5 IP2 1 2 + - 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 0,75 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 2 - 0,75 0,75 1 0,5 0,75 0,75 1 2 0,5 0,75 0,5 0,5 0,5 2 . . θ θ U Iniettore cyl.2 1 0,5 4 - + P 3 2 1 + 3 1 Iniettore cyl.1 0,5 0,5 0,5 0,5 . 0,5 3 0,5 . 3 2 + 2 0,5 0,5 0,5 . 1 2 0,5 0,5 1 1 Sensore livello olio 0,5 1 0,5 0,5 . 0,5 0,5 0,5 2 0,5 1,5 1,5 . 0,5 0,5 . 0,75 2 3 + - + - 1 2 0,5 + - Valvola canister 1 0,5 Variatore di Variatore di fase exhaust fase intake 3 2 0,75 1 0,75 2,5 1 2 + - . . Farfalla motorizzata Sensore battito 1 Sensore battito 2
  • 12. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D STRUMENTI DI MISURA Avl Indicom Avl DiGas Avl Smoke Meter Avl Opacimeter TSI EEPS Princeton PIMAX II I-CCD
  • 13. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D CONDIZIONI OPERATIVE INVESTIGATE Speed Pinj DOI SOI IMEP COV [rpm] [MPa] [ms] [cad] [bar] IMEP [%] pInj50 1500 5.0 3.04 -307 5.62 2.85 pInj100 1500 10.0 2.22 -307 5.63 2.81 Test label
  • 14. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D RISULTATI SPERIMENTAZIONE TRADIZIONALE CICLI DI PRESSIONE RATE OF HEAT RELEASE
  • 15. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D RISULTATI SPERIMENTAZIONE TRADIZIONALE HC [ppm] CO [%] CO2 [%] 1,18 13,6 380 1,16 13,7 375 1,14 370 1,12 13,6 365 1,10 1,08 13,5 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 360 1,06 355 1,04 Gasoline - pinj 50 1,02 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 NOx [ppm] 1600 FSN 3,1 1550 3,05 1500 3 1450 2,95 1400 2,9 1350 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 2,85 2,8 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 Gasoline - pinj 100
  • 16. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA FASE DI INIEZIONE
  • 17. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA PENETRAZIONE DEI GETTI
  • 18. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA FASE DI COMBUSTIONE Pinj 50 bar Pinj 100 bar
  • 19. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D RISULTATI SPERIMENTAZIONE OTTICA RAGGIO MEDIO DEL FRONTE DI FIAMMA VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE DEL FRONTE DI FIAMMA
  • 20. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D LINK TRA ANALISI OTTICA E TRADIZIONALE FSN 3,1 impingement 3,05 3 2,95 2,9 2,85 2,8 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 HC [ppm] 380 375 370 365 miglior vaporizzazione 360 355 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 NOx [ppm] 1600 temperature più alte 1550 1500 1450 1400 1350 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100
  • 21. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D LINK TRA ANALISI OTTICA E TRADIZIONALE CO2 [%] 13,7 13,6 13,6 13,5 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100 Combustione più efficiente CO [%] 1,18 1,16 1,14 1,12 1,10 1,08 1,06 1,04 1,02 Gasoline - pinj 50 Gasoline - pinj 100
  • 22. MAIULLARO TOMMASO PON 2211_D Grazie per l’attenzione!