L IDROGENO per la sostenibilità urbana Risultati della ricerca Dipartimento di Ingegneria Industriale
Allestimento test su motore Motore IVECO 2800 cc, 4 cilindri, 4T Motore al banco Alesaggio (mm) 94,4 Corsa (mm) 100 Rapporto di Compressione 12,2:1 Cilindrata (cc) 2800 Alimentazione Aria Alimentazione Carburante Aspirato Indiretta, Multi-Point, Sequenziale, Fasata Coppia max (Nm @ rpm) 220 @ 2200 Potenza max (kw @ rpm) 78 @ 3800
Allestimento test su motore Layout impianto
Allestimento test su motore Modifiche apportate al collettore di aspirazione Realizzazione: Sedi per iniettori; collegamenti a tenuta per adduzione combustibile; rail comune ai 4 iniettori addizionali
Allestimento test su motore Sostituzione ECU originale con ECU della EFI Technology Gestione 8 iniettori Combustione magra ed ultra-magra Variazione anticipo di accensione Calibrazione motore con "mappatura dinamica"
Metodologia di test Mapping motore in configurazione originale Utilizzo della centralina originale ed alimentazione a metano Pieno carico (λ=1) Curve full load Utilizzo della ECU modificata ed alimentazione a metano, idro-metano 20% e idro-metano 35% Punto fisso a carico parziale Motore funzionante ad un fissato regime di giri e carico Utilizzo della ECU modificata ed alimentazione a metano, idro-metano 20% e idro-metano 35% Verifica della stabilità della combustione al variare di λ Realizzazione mappatura dinamica
Mapping motore in conf. originale Combustibile: Metano Consumo specifico [g/kwh] NOx [ppm]
Risultati: pieno carico (λ=1) Valori nominali Potenza: 78 kw @ 3800 rpm; Coppia: 220 Nm @ 2200 rpm
Punto motore: 2000 rpm; 4 bar di pme Risultati: punto fisso 340 Potenziale Riduzione del 18 % Consumo speci ifico [g/kwh] 320 300 280 260 240 220 CH4 (MBT spark timing) H2-35% (MBT spark timing) 200 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 λ [-]
Risultati: punto fisso Punto motore: 2000 rpm; 4 bar di pme 5000 CH4 (MBT spark timing) H2-35% (MBT spark timing) 4000 Potenziale Riduzione del 85 % NOx [p ppm] 3000 2000 1000 0 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 λ [-]
Punto motore: 2000 rpm; 4 bar di pme 18 Limite max COV pm mi [%] Risultati: punto fisso 16 14 12 10 8 6 4 2 0 CH4 (MBT spark timing) H2-35% (MBT spark timing) 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 λ [-]
Mappatura dinamica pme 100% λ = 1 Metano 100% 4 iniettori originali (X) Metano 100% (1-X) Idro-metano 35% 8 iniettori λ = 2 Idro-metano 35% 4 iniettori addizionali 0% 1000 4000 rpm
H2 nella miscela [%] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Mappatura dinamica Strategia di iniezione combustibile H2 in fuel 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 TPS [deg] 10 8 C D λ [-] 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Andamento della pme 1250 rpm 2000 rpm Strategia per il lambda lambda (target) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 TPS [deg] A B pme [bar] 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 TPS [deg]
Mappatura dinamica 2000 rpm Consumo spe ecifico [g/kwh] 500 450 400 350 300 250 200 150 H2 blend (35% --> 0% variation) CH4 A B C D 0 2 4 6 8 10 pme [bar]
Mappatura dinamica 2000 rpm 6000 5000 H2 blend (35% --> 0% variation ) CH4 [ppm] NOx 4000 3000 2000 1000 0 0 2 4 6 8 10 pme [bar]
Conclusioni e sviluppi futuri A pieno carico si evidenzia una lieve diminuzione delle prestazioni massime (basse percentuali massiche di H 2 ) Condizioni stechiometriche e metano puro A carico parziale si ottengono vantaggi nell operare il motore in magro con funzionamento regolare fino a valori di λ 2 (Idro-metano 35%) Riduzione del consumo specifico Riduzione delle emissioni di CO 2 Riduzione NOx di due ordini di grandezza rispetto allo stechiometrico a metano puro ATTIVITA IN CORSO Completamento ed affinamento della calibrazione motore al banco prova e su veicolo per tutti i punti motore Calibrazione orientata verso la massima riduzione delle emissioni inquinanti a valle del CAT tenendo presente la diminuzione dell effetto riducente della catalitica lontano dalle condizioni stechiometriche
GRAZIE PER L ATTENZIONE!