Testing di un sistema di misura del particolato basato su tecniche laser a basso costo

Le normative antinquinamento diventano sempre più stringenti e spingono non solo il settore dell’auto, ma anche altri settori coinvolti (industria della componentistica e petrolifera) a produrre soluzioni nuove ed alternative. Molto importante, dal punto di vista ambientale, è la riduzione del particolato, composto carbonioso multicomponente caratteristico dei motori Diesel. A partire dall’anno 2005 la Comunità Europea ha introdotto l’obbligatorietà di un sistema on-board, installato su vettura, capace di diagnosticare in tempo reale la concentrazione dei fumi. Ancora oggi la verifica della quantità di particolato emessa può essere effettuata solo con veicolo fermo, inserendo le sonde di un opacimetro al fine di determinare il massimo grado di oscuramento luminoso. Si associa poi, convenzionalmente, tale oscuramento alla massa carboniosa emessa dal sistema di scarico. Non è possibile utilizzare questo dispositivo come diagnostica on-board dato il suo ingombro e la sua natura intrusiva. In questo lavoro si è utilizzata una tecnica alternativa per la misura dell’opacità; oltre ad effettuare misure con opacimetro tradizionale si sono determinate contemporaneamente i gradi di estinzione luminosa ottenuti utilizzando sorgenti luminose diverse, come laser e diodi laser. Si sono sperimentate differenti lunghezze d’onda, e si è spostato il campo di indagine a valle del turbocompressore piuttosto che allo sbocco dell’apparato di scarico, dove invece opera in maniera più tradizionale l’opacimetro. Questa modalità operativa è stata ottenuta dotando il condotto di scarico di un accesso ottico, che ha consentito l’attraversamento luminoso del raggio laser trasversalmente al flusso gassoso. Tale soluzione consente, in future applicazioni, l’installazione di un semplice dispositivo diagnostico che possa consentire di sostituire l’opacimetro per misure in tempo reale non intrusive. A tale scopo sono state condotte misure a differenti regimi di funzionamento del motore, con diverse impostazioni dei parametri di iniezione, ed i dati di estinzione laser, ottenuti con lunghezze d’onda di 635 nm 785 nm e 1523 nm, sono stati correlati con i valori di opacità; un’analisi dettagliata di queste curve con le condizioni di funzionamento del motore è stata condotta con l’ausilio delle basi teoriche sull’interazione luce-particella.