Progetto H 2 Filiera Idrogeno

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Erica De Marco
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1 WP 4 MOTORI AD IDROGENO CON INIEZIONE DIRETTA A BASSA PRESSIONE

2 Un ostacolo all uso dell idrogeno negli autoveicoli è portarne a bordo la quantità necessaria per una ragionevole autonomia. La densità energetica dell idrogeno è infatti meno di un terzo di quella, già bassa, del metano (a pari volume e pressione) e le norme italiane non consentono di superare 200 bar. È quindi basilare utilizzare l idrogeno fino a basse pressioni residue e convertire la sua energia potenziale in energia meccanica con alto rendimento.

La densità energetica dell idrogeno è infatti meno di un terzo di quella, già bassa, del metano (a pari volume e

3 SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO IN DUE STADI Il sistema d iniezione d idrogeno studiato e brevettato unisce i vantaggi dell iniezione diretta (alta potenza specifica, nessun ritorno di fiamma nei condotti d aspirazione, alto rendimento) con quelli dell iniezione indiretta (economicità del sistema, sfruttamento della pressione residua nel serbatoio fino a 12 bar).

nessun ritorno di fiamma nei condotti d aspirazione, alto rendimento) con quelli dell

4 SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO IN DUE STADI Nel primo stadio l idrogeno viene immesso in una piccola precamera nella quantità voluta grazie ad un elettroiniettore convenzionale la cui portata è sufficiente perché può essere tenuto aperto anche per l intero ciclo motore. Nel secondo stadio l idrogeno viene iniettato con fase opportuna nel cilindro per mezzo di una valvola a fungo, la quale consente di far passare il relativamente alto volume in un tempo molto breve. Valvola Valvola d iniezione d iniezione Precamera Precamera Elettroiniettore

5 Progetto H2 Filiera Idrogeno SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO IN DUE STADI Dopo un approfondita attività di simulazione numerica è stato allestito un prototipo sperimentale modificando il motore motociclistico Aprilia-Rotax 650 cm3.

simulazione numerica è stato allestito un prototipo

6 Progetto H2 Filiera Idrogeno SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO IN DUE STADI La sperimentazione al banco ha dimostrato il funzionamento del tutto corretto del prototipo, che ha fornito una potenza massima superiore a quella ottenuta con alimentazione a benzina ed un rendimento massimo molto alto (36% all uscita del cambio).

prototipo, che ha fornito una potenza massima superiore a quella ottenuta con

7 SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO IN DUE STADI

8 Progetto H2 Filiera Idrogeno SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO AD UN SOLO STADIO È stato studiato e sperimentato anche un sistema d iniezione diretta a bassa pressione ad un solo stadio, soluzione resa possibile utilizzando elettroiniettori di nuova generazione in origine destinati all iniezione diretta di benzina assistita da aria.

pressione ad un solo stadio, soluzione resa possibile utilizzando elettroiniettori

9 SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO AD UN SOLO STADIO Il prototipo è stato realizzato modificando un motore Lombardini monocilindrico di 500 cm 3, che tra l altro si presta come range extender di un piccolo veicolo elettrico.

Lombardini monocilindrico di 500 cm 3, che tra l altro

10 Progetto H2 Filiera Idrogeno SISTEMA D INIEZIONE DIRETTA D IDROGENO AD UN SOLO STADIO Un sistema di ricircolo di gas combusti raffreddati ha consentito una riduzione fino al 98% della produzione di ossidi di azoto, confermando che un motore a combustione interna ad idrogeno può dar luogo ad emissioni inquinanti prossime allo zero.

riduzione fino al 98% della produzione di ossidi di azoto, confermando che un

11 ATTIVITÀ IN CORSO È in preparazione una seconda fase di attività sperimentale, volta ad un più approfondito studio dell influenza di alcuni parametri sul funzionamento dei motori ad idrogeno. Da qualche tempo è inoltre cominciato lo studio di una motorizzazione pluricilindrica ad idrogeno destinata ad un veicolo da trasporto urbano.

12 CONCLUSIONI Sono stati studiati, realizzati e sperimentati due motori prototipo con iniezione diretta d idrogeno a bassa pressione che consente lo sfruttamento pressoché totale del contenuto del serbatoio. I motori hanno dimostrato di funzionare in modo del tutto corretto fornendo risultati pari a quelli ottenuti da altri ricercatori con iniezione diretta d idrogeno ad alta pressione. Con l iniezione diretta d idrogeno si sono potuti ottenere ottenere una potenza massima superiore a quella ottenibile con la benzina ed un rendimento massimo molto elevato. Il maggior pregio di un motore a combustione interna alimentato con idrogeno consiste nel non emettere né anidride carbonica, né inquinanti, con l eccezione degli ossidi di azoto, dei quali è però stato possibile far scendere la produzione a valori molto modesti,.grazie al semplice ricircolo di gas combusti raffreddati.

Con l iniezione diretta d idrogeno si sono potuti ottenere ottenere una potenza massima superiore a quella ottenibile con la benzina ed un rendimento massimo molto elevato.

13 Grazie per l attenzione Progetto H 2 Filiera Idrogeno

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