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Common Rail 2.0, il diesel non è morto

Mentre in Europa, ma in verità in tutto il mondo, ci si interroga sui destini delle motorizzazioni diesel, al Politecnico di Torino si lavora a un progetto di sviluppo che potrebbe essere chiamato Common Rail 2.0 e capace di ridurre le emissioni di CO2 ed il rumore di combustione.

L'obiettivo quindi è di rendere più efficiente una delle tipologie di motori per autoveicoli più diffusa e di successo al mondo. Per altro, concepita in Italia e poi germogliata grazie agli investimenti di Bosch.

Il professor Alessandro Ferrari del Dipartimento Energia in collaborazione con il professor Carlo Novara (Elettronica e TLC) e il professor Massimo Violante (Informatica) hanno ottenuto il secondo finanziamento dal Politecnico per un proof-of-concept che ha già destato l'interesse di grandi gruppi industriali.

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Il professor Alessandro Ferrari nel laboratorio

I vantaggi di questa tecnologia

Il tema centrale è quello del dosaggio preciso del carburante nelle camere di combustione al variare dei regimi del motore e quindi delle condizioni termiche. Sembra bizzarro eppure i comuni motori diesel montati sulla maggior parte delle auto si affidano a iniezioni approssimative, non controllate in retroazione, che sono piuttosto lontane dalla massima efficienza ottenibile.

"In generale per quanto attiene all'accuratezza del dosaggio di combustibile abbiamo ottenuto un margine di errore al di sotto del milligrammo su tutto il range di funzionamento delle iniezioni singole", spiega il professor Ferrari. "I benefici stimati possibili sono di una riduzione della CO2 di circa il 2%, di una riduzione del rumore di combustione di 0,5 decibel e di una riduzione degli ossidi di azoto (NOx) del 5%. Senza contare un abbattimento del particolato sino al 7%. Almeno secondo le nostre stime preliminari basate su modelli".

Il segreto del sistema è in un software che dovrebbe trovare posto nella centralina motore, abbinato a un apposito sensore. Da ricordare che in un moderno diesel quadricilindrico ne viene montato già una nel condotto da cui partono i 4 tubi dei 4 iniettori. La sfida del secondo proof of concept è cercare di semplificare ulteriormente il sistema senza peggiorarne le prestazioni.

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Il Common Rail tradizionale

In sintesi, progettato il prototipo finale sarà possibile applicarlo a ogni tipo di motorizzazione Common Rail a prescindere dal variare delle componenti. Ovviamente saranno poi le case automobilistiche a effettuare l'ingegnerizzazione e stabilire quale possa essere il miglior compromesso, ma resta il fatto che sarà comunque un passo in avanti nella ricerca di efficienza.

E questo è un nodo fondamentale che dà anche il senso dell'impegno delle istituzioni accademiche, come il Politecnico di Torino. "Si tratta di un problema complesso che richiede competenze complesse e interdisciplinari (meccanica, idraulica, termodinamica, calcolo scientifico avanzato, elettronica, informatica). Il modello fisico-matematico è determinante.  Esistono strategie compensative della massa iniettata, basate su algoritmi semi-empirici, ma non danno risposte soddisfacenti. Se un sistema è modellizzato riesce a fornire risposte precise in ogni condizione operativa del propulsore. E questo tipo di studi appartiene al mondo della ricerca più che a quello industriale", ha sottolineato il prof. Ferrari.

L'impegno del Politecnico di Torino

Il cosiddetto Proof of concept funding (PoC) del Politecnico, grazie anche alla collaborazione con la Compagnia di San Paolo, destina ogni anno risorse di massimo 50mila euro per ogni progetto affinché venga assicurato "il passaggio delle tecnologie da uno stadio iniziale di sviluppo ad uno sufficientemente evoluto da consentire di apprezzarne le potenzialità a livello industriale". Il bando è rivolto ai titolari di brevetti e software ottenuti dal Politecnico di Torino e ai giovani ricercatori. Successivamente si valuta anche l'opportunità di avviare imprese Spin-off del Politecnico di Torino.

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Il Politecnico di Torino

"Ad oggi sono stati stanziati 2,2 milioni di euro che hanno finanziato lo sviluppo di oltre 30  tecnologie", ha dichiarato Shiva Loccisano, Responsabile dell'Area TRIN (Trasferimento Tecnologico e Relazioni con l'Industria) del Politecnico di Torino. "Confermando quanto questo tipo di finanziamento sia strategico per la filiera dell'innovazione e colmare il gap tra Ricerca pubblica e mercato".

Il diesel ha ancora un futuro

A questo punto però viene da chiedersi se sia troppo tardi per "salvare" i diesel. Il professor Ferrari sottolinea che anche negli anni '90 queste motorizzazioni sembravano vicine al pensionamento, escludendo ovviamente l'ambito pesante. "Le previsioni a lungo termine sono complicate. Le invenzioni riscrivono tutto. Così è successo con l'avvento del Common Rail. Ma nella storia dei motori ci sono corsi e ricorsi. I primi esperimenti di motore elettrico risalgono agli inizi del '900. Il concetto di Common Rail stesso si deve a un'intuizione di Antonio Capetti negli anni '40, ma era basato su camme svirgolate che non assicuravano longevità. Poi con l'elettronica il tema è stato nuovamente affrontato e risolto".

In sintesi si tratta di governare la complessità, senza concentrarsi troppo sulla meta finale. I motori diesel hanno un elemento di inefficienza. Il progetto del professor Ferrari e del suo team punta a risolverlo. E "solo" con un elemento software aggiuntivo.

"I nostri interlocutori industriali si sono del resto sin dall'inizio dichiarati interessati e questo dimostra come gli studi sul diesel per autovettura abbiano ancora un futuro ", ha concluso Ferrari