Modellazione dell’iniezione dell’idrogeno in un motore a combustione interna = Mathematical modeling of hydrogen injection in an internal combustion engine

L’utilizzo di combustibili alternativi, nei motori a combustione interna, è una crescente necessità dovuta alla richiesta di rispettare le normative vigenti e proposte, nell’ambito del contrasto ai cambiamenti climatici e alla limitazione dell’inquinamento dovuto ai combustibili tradizionali. È pertanto necessario approfondire lo studio dell’utilizzo dei combustibili alternativi come, ad esempio, l’idrogeno che per via di alcune sue caratteristiche relative alla combustione quali velocità di propagazione del fronte di fiamma, potere calorifico, dosatura e limiti di infiammabilità, che lo rende uno dei favoriti nella sostituzione ai combustibili tradizionali. Occorre però ricordare che l’idrogeno è un vettore energetico che necessita la sua produzione a partire da altre molecole ed energia, in assenza di fonti estrattive che invece sono relativamente abbondanti nel caso dei combustibili tradizionali. L’ oggetto di questa tesi è, dunque, lo studio di come l’idrogeno sia utilizzato nell’alimentazione dei motori a combustione interna, in particolar modo quali sono le tipologie di alimentazione utilizzate attualmente e quali sono ancora oggetto di ricerca, e, come si possono modellare queste applicazioni per studiare i parametri caratteristici degli iniettori come la portata iniettata di combustibile e come la massa iniettata si diffonde e miscela con l’aria aspirata dal motore. Pertanto, verranno riportati e spiegati alcuni modelli di calcolo, trovati in letteratura, che risultano particolarmente interessanti per via della loro semplicità di applicazione, immediatezza d’uso e precisione dei risultati. Sono stati poi realizzati degli esempi applicativi di alcuni di questi modelli, attraverso script realizzati in Matlab®, per mostrare come questi possano essere utilizzati in modo pratico per confrontare diverse tipologie di combustibili e diversi iniettori.