Motori più snelli per un futuro più pulito
I produttori automobilistici europei devono applicare nuove tecnologie a lungo termine che possano ridurre le emissioni di gas serra entro il 2030. Attualmente, i propulsori ibridi sono la tecnologia precorritrice che può conseguire una riduzione di queste emissioni pur aumentando l’efficienza del motore. Il progetto EAGLE, finanziato dall’UE, si propone di migliorare l’efficienza energetica dei veicoli a motore in Europa sviluppando un motore a benzina altamente efficiente adattato ai futuri propulsori elettrificati. I ricercatori intendono sviluppare un motore con un’efficienza superiore al 45 %, un miglioramento rispetto all’attuale 40 % dei motori a combustione.
Progettare un motore migliore
I ricercatori hanno iniziato definendo i progetti di un propulsore ibrido e i casi d’uso che meglio avrebbero imitato le condizioni di guida reali. Il gruppo ha poi elaborato una serie di nuove tecnologie volte a realizzare un propulsore ad alta efficienza energetica e basse emissioni inquinanti. «Si è deciso di far funzionare il motore a combustione in condizioni ultra-snelle, in sostanza con un grande eccesso d’aria, che richiederebbe il supporto di tecnologie avanzate», afferma il coordinatore del progetto Jean-Marc Zaccardi. Il gruppo responsabile del progetto ha ideato un motore dimostrativo multicilindrico che include un sistema di sovralimentazione a doppio stadio elettrificato per ottimizzare la sinergia fra il motore a combustione interna e il propulsore ibrido. I ricercatori hanno progettato un sistema di accensione precamera per sostenere la combustione in condizioni estremamente snelle. Hanno anche elaborato un protocollo di controllo della combustione a circuito chiuso per regolare la quantità di idrogeno iniettato nella camera e la quantità di benzina iniettata nella precamera, poiché il controllo della stabilità della combustione è fondamentale. Il gruppo ha poi progettato un catalizzatore di stoccaggio degli ossidi di azoto (NOx), che converte i dannosi gas NOx in un gas innocuo, l’azoto dinitrogeno (N2). I ricercatori hanno analizzato diversi materiali e configurazioni e li hanno testati sul motore dimostratore, una fase di post-lavorazione essenziale per ridurre le emissioni di NOx. «Il motore dimostratore multicilindrico ha dimostrato che la calibrazione del percorso dell’aria è la chiave per sfruttare al massimo l’efficienza e ridurre al minimo le emissioni inquinanti dei motori snelli», ha affermato Zaccardi. EAGLE prevede che tali soluzioni combinate con i carburanti elettronici contribuiscano a una mobilità neutrale per il clima. «Poiché una parte significativa dell’energia del carburante viene solitamente persa sotto forma di calore, sono state valutate anche tecnologie innovative di isolamento per ridurre i trasferimenti di calore all’interno della camera di combustione e a livello di scarico del motore», afferma Zaccardi. Gli scienziati hanno sviluppato un solido rivestimento a spruzzo termico per migliorare l’efficienza termica senza influenzare altri parametri della combustione.
Prepararsi per i piani commerciali
EAGLE ha dimostrato che l’utilizzo dell’idrogeno come combustibile supplementare ha migliorato l’efficienza del motore e ridotto le emissioni inquinanti. È stata inoltre dimostrata la fattibilità di utilizzare la combustione dell’idrogeno nei motori a combustione interna per i veicoli. I ricercatori continueranno a lavorare per ottimizzare il sistema di precamera di accensione per i motori a combustione interna in tutte le condizioni d’uso, oltre a ottimizzare ulteriormente i motori a idrogeno. Ora che il concetto di motore di base è stato definito, i ricercatori di EAGLE stanno lavorando per ottimizzarlo ulteriormente per l’uso nei futuri veicoli ibridi collegati in condizioni di guida reali.
Parole chiave
EAGLE, motore a combustione, idrogeno, propulsore ibrido, carburante, snello, catalizzatore di stoccaggio NOx
