Studio di fattibilità per la conversione di un motore SI ad alte prestazioni al funzionamento ad idrogeno = Feasibility study of the conversion of a high-performance SI engine to run on hydrogen

La forte necessità di ridurre le emissioni climalteranti e di sviluppare soluzioni energetiche sostenibili ha stimolato una crescente attenzione verso l’impiego dell’idrogeno come combustibile alternativo nei motori a combustione interna poiché si configura come una tecnologia ponte, in grado di sfruttare architetture motoristiche esistenti, riducendo i tempi e i costi di implementazione rispetto ad altre soluzioni a basso impatto ambientale. Il presente lavoro di tesi, sviluppato all’interno di un progetto congiunto tra il Politecnico di Torino e un’azienda leader nel settore automotive, ha come obiettivo l’analisi di fattibilità della conversione di un motore sportivo alimentato a benzina al funzionamento ad idrogeno. Lo studio è finalizzato al mantenimento o all’incremento delle performance in termini di potenza specifica, senza che vi siano particolari vincoli su efficienza ed emissioni. Il lavoro prevede una prima fase di analisi comparativa tra la combustione ad idrogeno e la combustione a benzina, con particolare attenzione alle anomalie di combustione, seguita dalla valutazione delle principali strategie hardware e di calibrazione finalizzate all’individuazione delle condizioni operative ottimali. Nella seconda fase, si è lavorato su un modello unidimensionale di un motore V6 da 3.4L DI sovralimentato, in ambiente GT-SUITE, testando l’impatto dei principali performance enablers nell’ottimizzazione del funzionamento ad idrogeno. Gli studi condotti hanno riguardato l’adeguamento della combustione ad idrogeno, la riconfigurazione della sovralimentazione, la ricerca della calibrazione ottimale e la valutazione della sensibilità del motore alla variazione dei principali parametri calibrativi. L’obiettivo è stato la massimizzazione della potenza specifica del motore, mantenendo valori ragionevoli di pressioni massime in camera di combustione e di temperature dei gas esausti in ingresso turbina. I risultati ottenuti mostrano la fattibilità della conversione, con prestazioni comparabili o superiori rispetto alla configurazione benzina e confermano il potenziale dell’idrogeno come combustibile per applicazioni ad alte prestazioni nel settore automotive.