Presentazione Carlo Beatrice

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 2016
www.eni.it
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
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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
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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
HC
NOx
CO Particolato
Per la tipologia del processo di combustione, il motore diesel è più sensibile alla
qualità del carburante rispetto al motore a benzina
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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
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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
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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
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Evoluzione del motore diesel e del gasolio negli anni
Specific power output
[kW/L]
100
POWER DENSITY
80
60
40
Three-Stage
charging
IDI TC Waste
gate
+ CAT+EGR
Two-Stage
Charging
+CAT+EGR+
DPF
DI 4V
TC - VGT
Intercooler
+CAT+Cooled
DI TC - VGT EGR+DPF
Intercooler
+CAT+Cooled EGR
4° gen. CR
3° gen. CR
1° gen. CR
Diesel fuel regulation
5% BIODIESEL
EU1
20
EU2 EU3
EU4/5
7% BIODIESEL
EN590 2009
S<0.001%, CN>51, PAH<8% w.
S<0.2%, CN>49
Emission limits
1970
1980
EU1
Premium market
1-Stage VGT
trendline
Core FGT &
VGT market
trendline
2° gen. CR
IDI NA
+OxyCAT
High-end market
2- and 3-Stage
trendline
EU2 EU3
1990
2000
YEARS
8
EU4 EU5a EU5b EU6
2010
2015
Engine class
+LNT/SCR
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
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Eni e CNR: più di trent’anni di collaborazione
Anno
Progetti
1986-88
Progetto bilaterale su prestazione gasoli in motori IDI
1990-92
Progetto bilaterale su emulsione gasoli in motori DI
1990-93
JOULE I Project: 1° progetto in EU su formulazioni avanzate di gasoli
1991-93
Progetto Min. Ambiente su analisi benzine in motori di piccola cilindrata
1993-95
JOULE II Project: 1° progetto in EU su analisi di correlazioni parametri
gasolio-qualità combustione
1995-98
EU JOULE III Program: Progetto FLOLEV su gasoli estremamente
innovativi
1999
Progetto bilaterale su analisi benzine innovative
1999-03
Progetto PRNA Min. Ambiente su gasoli a basso impatto ambientale per
motori CR
2002-03
Progetto bilaterale su gasoli ossigenati a basso impatto ambientale
2011-12
Progetto bilaterale su gasoli premium per motori a basse emissioni
2012-14
Progetto bilaterale su gasoli premium con biocombustibile HVO
2015-16
Progetto bilaterale su analisi prestazioni di Eni Diesel+
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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.
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Impianti ed attrezzature impegnate in CNR ed Eni
Motore monocilindrico da ricerca
Motore pluricilindrico di produzione
Banco a rulli
Banco a rulli
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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
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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
•
•
•
•
La riduzione del contenuto
di carbonio abbassa la CO2
+ Numero di cetano;
- Aromatici;
- Zolfo;
- Carbonio nel combustibile
La riduzione di zolfo abbassa
PM e solfati
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La riduzione degli aromatici
abbassa PM, PAH
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
EN590 + 15% HVO  + 1.2% di potere calorifico relativamente ai combustibili testati
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Effetti del blending EN590+15%HVO: minore rumorosità del
motore
Variazioni di dBA con l’aggiunta del 15%HVO rispetto al gasolio EN590
Zona di maggiore
rumorosità
Range 80÷90 dBA
Test CNR
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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
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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
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Eni Diesel+
EN590 Eni
15%
HVO
ENI diesel+
Eni d+
Eni d+
Eni d+
Eni d+
Alcune delle principali caratteristiche dell’eni diesel+ rispetto al mercato
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Effetti Eni Diesel+ sulle emissioni di motori auto Eu4 ed Eu5
Test su ciclo NEDC
Worst case
Worst case
Best case
Best case
Eu4
-15%
Eni D+
Eni D+
-30%

Worst case
Worst case
Worst case
Best case
Best case
-10%
Eu5
-40%

-1%
-10%
Eni D+
Eni D+
Test Eni
Uscita motore
•
•

-1%
-10%
Eni D+
Best case
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
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Effetti Eni Diesel+ sulle emissioni di motori auto e LCV Eu6
Test Eni
Test su ciclo NEDC
Auto
EN590*
Eu6
Eni D+ -45%
Eni D+

EN590*
Eni D+

EN590*
EN590*
LCV
Eni D+
•
•
-10%
Eu6
Un unico gasolio di riferimento EN590 rappresentativo della qualità media del mercato
Emissioni NOx non influenzate dalla qualità del gasolio
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Effetti Eni Diesel+ sulle emissioni di LCV Eu5
Test su cicli NEDC & WLTC
Test CNR
Worst case
Best case
-10%
Eu5
-20%
Eni diesel+
Fase urbana ECE
Eu5
Worst case
Worst case
-30%
-40%
-40%
Best case
Eni diesel+
•
•
Fase WLTC_low
-42%
Best case
Eni diesel+
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.
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Effetti dell’Eni diesel+ sulle emissioni di CO2
Test eni
Test su ciclo NEDC
Worst case
Worst case
Best case
Best case
-1%
Eu4
-1%
Eni D+
Eu5
-1.5%
Test su ciclo NEDC
Eni D+
-1.5%
Test su ciclo URBAN ARTEMIS
Worst case
Worst case
Best case
Eu5
Test CNR
Best case
-1%
Eni D+ -1.5%
Eu5
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-1%
Eni D+
-1.5%
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
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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;
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Sintesi dei risultati 2/2
 Riduzione delle emissioni di CO2 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.
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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.
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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