Eni Diesel+: gli studi sperimentali di Eni e CNR

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1 Eni Diesel+: gli studi sperimentali di Eni e CNR C. Beatrice, M. V. Prati, C. Guido, M.A. Costagliola, N. Del Giacomo, P. Napolitano - Istituto Motori CNR E. Rebesco, S. Florio, C. Fittavolini - Eni SpA Workshop ENI, Roma, 7 Aprile

2 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetti del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 2

3 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetto del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 3

4 Qualità del gasolio e prestazioni del motore La combustione diesel è un processo molto complesso la cui «non-perfezione» produce emissioni inquinanti che devono essere opportunamente controllati CO HC NOx Particolato Per la tipologia del processo di combustione, il motore diesel è più sensibile alla qualità del carburante rispetto al motore a benzina 4

5 Qualità del gasolio e prestazioni del motore I principali parametri che impattano su prestazioni, emissioni e durabilità del motore: Densità Viscosità Volatilità Numero di cetano Contenuto di zolfo Contenuto di aromatici 5

6 Qualità del gasolio e prestazioni del motore Effetti dei principali parametri del gasolio sui motori diesel moderni Consumi Emissioni Durabilità Densità Viscosità Volatilità N. di cetano Zolfo Aromatici *Trend consolidati su oltre trent anni di studi internazionali 6

7 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetto del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 7

8 POWER DENSITY Engine class Evoluzione del motore diesel e del gasolio negli anni +LNT/SCR Specific power output [kw/l] IDI NA +OxyCAT IDI TC Waste gate + CAT+EGR DI 4V TC - VGT DI TC - VGT Intercooler +CAT+Cooled EGR 1 gen. CR EU1 DPF Intercooler +CAT+Cooled EGR+DPF EU2 2 gen. CR EU3 Two-Stage Charging +CAT+EGR+ 3 gen. CR Diesel fuel regulation Three-Stage charging 5% BIODIESEL 7% BIODIESEL EU4/5 4 gen. CR EN High-end market 2- and 3-Stage trendline Premium market 1-Stage VGT trendline Core FGT & VGT market trendline S<0.2%, CN>49 S<0.001%, CN>51, PAH<8% w. Emission limits EU1 EU2 EU3 EU4 EU5a EU5b EU YEARS 8

9 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetto del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 9

10 Eni e CNR: più di trent anni di collaborazione Anno 10 Progetti Progetto bilaterale su prestazione gasoli in motori IDI Progetto bilaterale su emulsione gasoli in motori DI JOULE I Project: 1 progetto in EU su formulazioni avanzate di gasoli Progetto Min. Ambiente su analisi benzine in motori di piccola cilindrata JOULE II Project: 1 progetto in EU su analisi di correlazioni parametri gasolio-qualità combustione EU JOULE III Program: Progetto FLOLEV su gasoli estremamente innovativi 1999 Progetto bilaterale su analisi benzine innovative Progetto PRNA Min. Ambiente su gasoli a basso impatto ambientale per motori CR Progetto bilaterale su gasoli ossigenati a basso impatto ambientale Progetto bilaterale su gasoli premium per motori a basse emissioni Progetto bilaterale su gasoli premium con biocombustibile HVO Progetto bilaterale su analisi prestazioni di Eni Diesel+

11 La collaborazione Eni e CNR per la formulazione dell Eni Diesel+ L Istituto Motori del CNR ha condotto uno studio per la valutazione del miglior rapporto di miscela tra gasolio fossile a norma EN590 e HVO; Lo studio ha riguardato l impiego di motori prototipi da ricerca e motori multicilindrici di serie, allo stato dell arte della tecnologia, installati su banchi prova; I test sono stati opportunamente definiti al fine di accertare con la maggior accuratezza possibile, tramite tecnologie diagnostiche avanzate, gli effetti dell uso dell HVO sul processo di combustione, sulla produzione/emissione di inquinanti, e sull efficienza complessiva del motore. 11

12 Impianti ed attrezzature impegnate in CNR ed Eni Motore monocilindrico da ricerca Motore pluricilindrico di produzione Banco a rulli Banco a rulli 12

13 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetto del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 13

14 Effetti dell HVO sulla combustione diesel Test CNR L aumento del numero di cetano riduce le emissioni gassose (HC e CO), migliora il comfort di marcia ed il rendimento motore ai carichi parziali. Oltre certi livelli aumenta l emissione di PM EN590 + HVO + Numero di cetano; - Aromatici; - Zolfo; - Carbonio nel combustibile La riduzione di zolfo abbassa PM e solfati La riduzione del contenuto di carbonio abbassa la CO 2 La riduzione degli aromatici abbassa PM, PAH 14

15 Effetti del blending EN590+15%HVO: minori consumi in lunga percorrenza Test CNR Valori misurati in Istituto Motori con test di durata (equivalenti ad una percorrenza di 1000 km) con motore 2.0L Eu5 al banco prova eseguendo cicli NEDC ed ARTEMIS. Percorrenza 1000 km Percorrenza 1000 km EN % HVO + 1.2% di potere calorifico relativamente ai combustibili testati 15

16 Range dba Effetti del blending EN590+15%HVO: minore rumorosità del motore Variazioni di dba con l aggiunta del 15%HVO rispetto al gasolio EN590 Test CNR Zona di maggiore rumorosità 16

17 Sintesi dei risultati della ricerca preliminare Sono stati individuati i parametri chiave per una migliore risposta motoristica e ambientale per gasoli addizionati con HVO in varie %; L aggiunta di HVO al combustibile standard tende a migliorare complessivamente l efficienza, la rumorosità e le emissioni di incombusti. Tuttavia, oltre certe percentuali, un eccessivo aumento del numero di cetano può vanificare gli effetti positivi sulla riduzione di PM riscontrati nei range di miscelazione testati; La ricerca ha indicato che il 15% di HVO è un valore ottimale che coniuga efficienza motoristica ed ambientale; In base a questi risultati Eni e CNR hanno collaborato per la messa a punto del nuovo gasolio Eni diesel+; Il nuovo Eni diesel+ è stato quindi oggetto di sperimentazione su veicoli sia presso i laboratori Eni di S.Donato Milanese che quelli dell Istituto Motori del CNR, comparandolo con gasoli rappresentativi della migliore e peggiore qualità di prodotto riscontrabile sul mercato 17

18 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetto del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 18

19 Eni d+ Eni d+ Eni d+ Eni d+ Eni Diesel+ EN590 Eni 15% HVO ENI diesel+ Alcune delle principali caratteristiche dell eni diesel+ rispetto al mercato 19

20 Effetti Eni Diesel+ sulle emissioni di motori auto Eu4 ed Eu5 Test su ciclo NEDC Worst case Worst case Eu4 Eni D+ Best case - 30% - 15% Eni D+ Worst case Eni D+ Best case Best case - 1% - 10% Eu5 Eni D+ Worst case Best case - 40% - 10% Worst case Best case Eni D+ - 1% - 10% Uscita motore Test Eni Emissioni NOx non influenzate dalla qualità del gasolio. Emissioni PM e PN valle DPF al di sotto della soglia di normativa e non influenzate dalla qualità del gasolio 20

21 LCV Auto Effetti Eni Diesel+ sulle emissioni di motori auto e LCV Eu6 Test su ciclo NEDC EN590* Test Eni Eu6 Eni D+ - 45% Eni D+ EN590* EN590* Eu6 Eni D+ - 10% Eni D+ EN590* Un unico gasolio di riferimento EN590 rappresentativo della qualità media del mercato Emissioni NOx non influenzate dalla qualità del gasolio 21

22 Effetti Eni Diesel+ sulle emissioni di LCV Eu5 Test su cicli NEDC & WLTC Eu5 Eni diesel+ Best case - 20% Worst case - 10% Test CNR Fase urbana ECE Worst case Fase WLTC_low Worst case Eu5-40% Eni diesel+ - 30% Best case Eni diesel+ - 40% - 42% Best case Riduzioni significative soprattutto in partenza a freddo nelle fasi dei cicli rappresentativi dell uso urbano Emissioni di NOx PM e PN non influenzate dalla qualità del gasolio. 22

23 Effetti dell Eni diesel+ sulle emissioni di CO 2 Test su ciclo NEDC Test eni Worst case Worst case Eu4 Eni D+ Best case - 1.5% - 1% Eu5 Eni D+ Best case - 1.5% - 1% Test su ciclo NEDC Test su ciclo URBAN ARTEMIS Test CNR Worst case Worst case Eu5 Eni D+ Best case - 1% - 1.5% Eu5 Eni D+ Best case - 1.5% - 1% 23

24 Contenuti Qualità del gasolio e prestazioni del motore Evoluzione tecnologica dei motori e dei gasoli Le attività di Eni e CNR Effetti dell HVO sulla combustione diesel Effetto del nuovo gasolio Eni Diesel+ sulle prestazioni dei motori Conclusioni e prospettive 24

25 Sintesi dei risultati 1/2 Il 15% di HVO nel nuovo gasolio Eni Diesel+ è il valore ottimale e di equilibrio tra prestazioni motoristiche ed ambientali. Rispetto alla qualità dei gasoli standard (EN 590) attualmente in commercio, la formulazione testata al 15% di HVO migliora le caratteristiche prestazionali ed ambientali, (- aromatici e poli, - zolfo, + cetano, + componente rinnovabile idrogenato, + potere calorifico). Con eni diesel+, riduzione di HC e CO significativa con valori fino a - 40% rispetto al gasolio worst case (decarbonizzazione del combustibile e + accendibilità); Riduzione dell emissione di particelle su motori EU4 fino al 10% rispetto al worst case; 25

26 Sintesi dei risultati 2/2 Riduzione delle emissioni di CO 2 fino a -1.5% sul ciclo NEDC e WLTC rispetto al worst case (+ efficienza di combustione e decarbonizzazione del gasolio), a parte quella generata dal prodotto di origine vegetale; Miglioramento del comfort di marcia, soprattutto nelle fasi di accelerazione (- rumorosità di combustione); Riduzione consumi dell ordine dell 1% on top effetto additivi detergenti; Sebbene il livello di risposta ambientale sia funzione della tipologia del motore, per tutte le tecnologie testate, anche quelle più complesse (Euro 6) vi è un generale miglioramento delle emissione di incombusti gassosi (HC & CO) soprattutto nell impiego urbano e nelle partenze a freddo. 26

27 Prospettive I risultati presentati possono considerarsi solo parte dei benefici ambientali e prestazionali ottenibili dal propulsore mediante l uso dell HVO e della riformulazione del gasolio diesel+; Ulteriori benefici sono attesi relativamente alla maggior efficienza a lungo termine del sistema di post-trattamento dei gas di scarico (sia per il FAP che per i catalizzatori NOx), soprattutto grazie alla riduzione del contenuto di zolfo; Tali items sono già oggetto di indagine per l ulteriore miglioramento dell interazione motore-combustibile. 27

28 GRAZIE PER L ATTENZIONE 28