Analisi del processo di combusƟone in un motore heavy-duty a gas naturale mediante ion sensing e modelli di rilascio termico mulƟzona = Ion sensing and mulƟzone heat-release analysis of the combusƟon process in a HD natural-gas engine

Questa tesi di laurea magistrale si focalizza sulla modellazione avanzata della combusƟone e sull'analisi del segnale ion in motori endotermici alimentaƟ a gas naturale (NG) con un grado di ricircolo dei gas di scarico (EGR) fino al 15% per applicazione Heavy Duty. La ricerca è stata condoƩa in streƩa collaborazione con Eldor CorporaƟon, leader nel seƩore della diagnosƟca di combusƟone e sistemi di accensione, che ha fornito daƟ sperimentali cruciali e ha agevolato la validazione e l'applicazione praƟca dei risultaƟ oƩenuƟ. Questa ricerca è guidata dalla crescente importanza di ridurre le emissioni inquinanƟ e migliorare l'efficienza dei motori endotermici. Nel perimetro di questo lavoro di tesi si aƩenzionano i propulsori ad accensione comandata alimentaƟ a gas naturale. L'impiego del ricircolo dei gas di scarico è una praƟca sempre più diffusa per raggiungere tali obieƫvi, ma la sua interazione complessa con i processi di combusƟone e la diagnosƟca richiede una comprensione approfondita. Nella parte iniziale di questo elaborato si offre una panoramica della leƩeratura scienƟfica in merito ai principi fondamentali del sistema analizzato; viene descriƩa la tecnologia dell’Ion Sensing e la sua gesƟone all’interno delle logiche soŌware uƟlizzate da Eldor CorporaƟon e si impiega il modello di combusƟone sviluppato specificamente per motori S.I. con alimentazione a gas naturale e un grado di EGR fino al 15%. Questo modello è stato calibrato e validato uƟlizzando daƟ sperimentali raccolƟ in collaborazione con Eldor CorporaƟon, garantendo una rappresentazione accurata delle condizioni operaƟve dei motori in esame. Successivamente si descrive l’analisi del segnale Ion come strumento diagnosƟco avanzato per valutare la qualità della combusƟone in tempo reale. Eldor CorporaƟon ha sviluppato algoritmi specifici per analizzare questo segnale in motori ad accensione comandata con diverso grado di EGR, consentendo una valutazione deƩagliata della stabilità e dell'efficienza della combusƟone in situazioni operaƟve realisƟche. A seguire viene illustrato il modello di rilascio termico uƟlizzato per l’analisi dei daƟ sperimentali raccolƟ e si soƩolineano le ipotesi assunte per la modellazione della combusƟone. Nel capitolo conclusivo, vengono discusse le implicazioni praƟche dei risultaƟ oƩenuƟ e le possibili correlazioni tra le due tecnologie (modellazione mulƟ-zona e Ion Sensing), nonché lo stato di validazione globale del modello e le sue future possibili applicazioni. In sintesi, questa tesi offre un contributo sostanziale al campo della modellazione della combusƟone e dell'analisi del segnale ion in motori endotermici, dimostrando l'efficacia di una collaborazione streƩa tra industria e accademia per affrontare le sfide complesse e sviluppare soluzioni innovaƟve per il miglioramento delle prestazioni nei motori a combusƟone interna.