Conferenza del Dipartimento DIITET 26 e 27 maggio 2014
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Conferenza del Dipartimento DIITET 26 e 27 maggio 2014 Sabato Iannaccone Istituto Motori - Napoli INGAS Integrating GAS Powertrain. Low emissions, CO2 optimised and efficient CNG engines for passenger cars (PC) and light duty vehicles (LDV) CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE 26 e 27 Maggio, 2014 Convegno del Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i
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Consiglio Nazionale delle Ricerche. Sabato Iannaccone Istituto Motori - Napoli. INGAS Integrating GAS Powertrain. Low emissions, CO2 optimised and efficient CNG engines for passenger cars (PC) and light duty vehicles (LDV). 26 e 27 Maggio, 2014 Convegno del Dipartimento di Ingegneria, - PowerPoint PPT Presentation
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Conferenza del Dipartimento DIITET 26 e 27 maggio 2014
Sabato IannacconeIstituto Motori - Napoli
INGASIntegrating GAS Powertrain. Low emissions, CO2 optimised
and efficient CNG engines for passenger cars (PC)and light duty vehicles (LDV)
CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
26 e 27 Maggio, 2014Convegno del Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti
Conferenza del Dipartimento Roma, 26 e 27 maggio 2014
INGAS: informazioni generali
PartnersCRF, AVL, FEV, EON-RHUR, Daimler AG, General Motors Powertrain Sweden AB, General Motors Powertrain Germany-GmbH, GDF SUEZ, IFP, CNR-IM, TU-GRAZ, ECOCAT, Continental Automotive GmbH, SIEMENS, PoliTo, CHALMERS, Haldor Topsøe A/S, RWTH, MEMS, CVUT-JBRC, XPERION, VENTREX, BAM, WRUT, DELPHI, USTUTT, POLIMI, ICSC-PASCoordinator: CRFReferente scientifico CNR: Sabato IannacconeFinanziamento CNR: 200.000 Euro
FP7 TRANSPORT 2008–2012Collaborative Projects - Large scale integrating projects
Total budget/Funding 21,644 MEUR/12,284 MEUR
SCHEMA GENERALE DI INGASIl gas naturale per la mobilità a basso impatto ambientale
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Conferenza del Dipartimento Roma, 26 e 27 maggio 2014
Sub Project A1 “CNG technologies for passenger cars”
- Motore a GN 1.4 l PFI stechiometrico con controllo elettronico delle valvole;- Studio del Processo di combustione in presenza di H2 ed EGR;- Modellistica per definire la configurazione del motore;- Sistema after-treatment dei gas di scarico con componenti invecchiati rappresentativi di una percorrenza di 160.000 km;- Veicolo dimostratore rappresentativo del segmento C con 5 serbatoi Type IV integrati nella parte posteriore del pianale, per una capacità complessiva di 130 l, per il target di 500 km di autonomia e un peso complessivo del veicolo di 1444 kg
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Sub Project A2 “Turbo DI CNG engine”Motore a GN di 1.8 l, CR= 12:1 a iniezione diretta (20 bar nel cilindro) per applicazione stechiometrica e lean burn.
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Sub Project A3 “Boosted lean burn gas engine”Sviluppo di un veicolo a GN LD con motore 1.9 l con un sistema di sovralimentazione doppio stadio per funzionamento ultra-lean (lambda tra 1.35 e 1.6)
- Funzionamento LB per ridurre il consumo di combustibile (10-15%) rispetto allo stechiometrico;- Emissioni di NOx ridotte dell’85%, ma livelli di HC eccessivamente elevati
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Sub Project B0 “Fuels for advanced CNG engines”
Definizione delle miscele di gas di determinate qualità per gli altri sub-projects. Analisi e soluzioni per sistemi di stoccaggio, combustione e post-trattamento per veicoli a GN.
Identificazione di cinque composizioni limite di gas (L1 to L5) rilevanti per lo sviluppo del motore.L1: gas con basso potere calorifico (comune in Francia, Germania, Romania, Ungheria o Polonia);L2: un gas naturale tipico;L3 un gas naturale tipico, ma con un basso Numero di Metano che potrebbe dare luogo a problemi di detonazione;L4 ed L5: gas contenenti il 20% di idrogeno miscelato con un GN standard (L4) e con un gas con un basso potere calorifico (L5), per valutare l’effetto di infragilimento delle bombole in acciaio normalmente adoperate per il GNC
Sviluppo di un sensori per la qualità del gas
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Sub Project B1 “Gas storage for passenger car CNG engine”Sviluppo di sistemi ibridi avanzati per lo stoccaggio e riempimento, inclusi componenti specifici e sensori di gas per un target di oltre 500 km di autonomia.
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Sub Project B2 “Aftertreatment for passenger car CNG engine”
Sviluppo di un sistema di post-trattamento dei gas di scarico con particolare riferimento all’efficienza di conversione del CH4 ed NOx in condizioni magre. Il target di progetto (temperatura di light-off per il metano inferiore a 350° è stato praticamente raggiunto).
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Naturally aspirated 4-cylinder in line, stoichiometric spark ignited
Bore x stroke 80.5 mm x 78.4 mm
Total displacement 1596 cm3
Volumetric compression ratio
10.5:1
Rated power 76 kW @ 5750 rpm
Rated torque 144 Nm @ 4000 rpm
NG feeding system Electronic timed multi-point injection
Engine main characteristics Sub Project A1 - IM
Effetto dell’impiego di H2 e ricircolo dei gas di scarico su combustione, emissioni e prestazioni rispetto al GN
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1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 500020
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Ignition Delay (HR10-SA), [ms]
Speed, [rpm]
Torq
ue, [
Nm
]
0.5
1.1
1.8
2.5
3.1
Experimental points
NG
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
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Ignition Delay (HR10-SA), [ms]
Speed, [rpm]
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Experimental points
NG/H2 20%
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Ignition Delay (HR10-SA), [ms]
Speed, [rpm]
Tor
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Experimental points
NG/H2 40%
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 500020
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Main Combustion Duration, [ms]
Speed, [rpm]
Torq
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Nm
]
0.5
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2.4
3
Experimental points
NG
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
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Main Combustion Duration, [ms]
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Experimental points
NG/H2 20%
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Main Combustion Duration, [ms]
Speed, [rpm]
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Experimental points
NG/H2 40%
Effetto dell’idrogeno sulla combustione
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1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 500020
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NGup, [%]
Speed, [rpm]
Tor
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]
0.2
0.7
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2.2
Experimental Points
NG
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 500020
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Experimental Points
NG/H2 20%
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 500020
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Experimental Points
NG/H2 40%
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THC, upstream catalyst, [g/kWh]
Speed, [rpm]
Tor
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]
0.8
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8.4
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Experimental Points
NG
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THC, upstream catalyst, [g/kWh]
Speed, [rpm]
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Experimental Points
NG/H2 20%
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THC, upstream catalyst, [g/kWh]
Speed, [rpm]
Tor
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Experimental Points
NG/H2 40%
Effetto dell’idrogeno sugli idrocarburi incombusti
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Sistema EGR realizzato in Istituto Motori
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0 5 10 15 20 25 30
EGR, [%]
TWC
THC
oxida
tion,
[%]
NGH2 15%
H2 40%
2000 rpmTP=14.4°
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EGR, [%]
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THC
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tion,
[%]
NG
H2 15%
H2 40%
2000 rpmTP=26.8°
0.0
0.5
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EGR, [%]
THC
down
TW
C, [g
/kWh]
NG
H2 15%
H2 40%
2000 rpmTP=14.4°
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0 5 10 15 20 25 30
EGR, [%]
THC
down
TW
C, [g
/kWh]
NG
H2 15%
H2 40%
2000 rpmTP=26.8°
THC emissions downstream the catalyst at different load and EGR rate (from 0 to 30%)
Conferenza del Dipartimento Roma, 26 e 27 maggio 2014
OUTPUT from Sub Project A1 (CRF & CNR-IM)
The advances from research activities will enable to conceive new flexible CNG engine platforms able not only to run with different NGComposition, including NG/H2 blends.
Moving to the engine technologies, the concept developed within the CNG stoichiometric dedicated engine will be adopted for theFuture application on the FIAT Natural Power brand: the next generation of the A/B segment CNG vehicles will be equipped with a strong Downsized engine (2 cylinder – 0,9 liter displacement – turbocharged) integrating the variable valve actuation system first applied on CNG during the INGAS project.
This application is scheduled for end of 2012 with a production volume potential up to 50 000 units/year.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
