Analisi diagnostica della combustione magra di idrogeno in un motore a combustione interna LD = Diagnostic analysis of lean hydrogen combustion in a LD IC engine

La riduzione delle emissioni inquinanti nel settore dei trasporti rappresenta una delle principali sfide per la transizione verso una mobilità sostenibile. Tra le varie soluzioni, l’idrogeno emerge come un'alternativa promettente grazie alla sua capacità di azzerare le emissioni di CO, HC e PM, oltre a ridurre sensibilmente gli NOx in condizioni di combustione magra. Questo lavoro si concentra sull’analisi della combustione magra di idrogeno in un motore a combustione interna. L’obiettivo principale è stato ampliare le funzionalità di un software diagnostico esistente integrando la possibilità di simulare la combustione interamente alimentata a idrogeno. In precedenza, lo strumento supportava unicamente combustibili convenzionali come benzina, metano e relative miscele con idrogeno. Per raggiungere tale scopo, sono state apportate modifiche al codice relativo al calcolo delle proprietà chimiche della miscela nelle fasi pre- e post-combustione, superando i vincoli del modello precedente che richiedeva la presenza di idrocarburi. Inoltre, è stata ottimizzata la gestione dei dati di input, in particolare la lettura dei valori di pressione in camera da file esterni, fondamentali per l’intero processo di simulazione. Il modello di combustione utilizzato è il Multizone Burning Rate Analysis, implementato all'interno di un software sviluppato dal gruppo di ricerca del DENERG PoliTo-Engine Research Center (Politecnico di Torino). Oltre ai parametri fondamentali come la temperatura in camera di combustione, la velocità di combustione e le emissioni di NOx, il modello è in grado di calcolare la Heat Release Rate (HRR) e la frazione di massa bruciata. La validazione del software è stata condotta tramite simulazioni su specifici punti operativi del motore, utilizzando segnali di pressione in camera precedentemente acquisiti da prove sperimentali. Lo sviluppo è stato realizzato sulla piattaforma di sviluppo NI LabVIEW in linguaggio C. Grazie a tali aggiornamenti, il programma è ora in grado di supportare simulazioni progettuali di motori alimentati a idrogeno, fornendo dati essenziali quali temperatura in camera, velocità di combustione ed emissioni di NOx.