STUDIO SPERIMENTALE E NUMERICO DI UN SISTEMA DI INIEZIONE DIRETTA D'IDROGENO IN UN MOTORE MONOCILINDRICO CON ACCESSO OTTICO AD ACCENSIONE PER COMPRESSIONE

Il presente lavoro di tesi riguarda lo studio sperimentale e numerico di un sistema di iniezione diretta d'idrogeno applicato a un motore monocilindrico di ricerca ad accesso ottico e ad accensione per compressione. L’attività nasce dall’interesse verso l’impiego dell’idrogeno nei motori a combustione interna come possibile soluzione per la riduzione delle emissioni di anidride carbonica di origine combustibile. Il sistema analizzato prevede l’introduzione dell’idrogeno direttamente in camera di combustione mediante un iniettore Bosch HDEV4 installato sulla testata tramite un adattatore dedicato, ricavato sfruttando il foro originariamente destinato alla candeletta. La parte sperimentale è stata finalizzata alla caratterizzazione del sistema iniettore-adattatore, attraverso l’analisi della pressione di alimentazione, della pressione all’interno dell’adattatore, della massa di idrogeno iniettata e del coefficiente di efflusso. È stata inoltre valutata l’influenza della fasatura di iniezione dell’idrogeno sulla dinamica di pressione e sulla stabilità del processo. Parallelamente, l’attività numerica è stata sviluppata mediante un modello zero-dimensionale e simulazioni CFD di tipo URANS, con l’obiettivo di interpretare i fenomeni fisici osservati sperimentalmente. I risultati ottenuti evidenziano il ruolo significativo degli effetti di comprimibilità, del raggiungimento di condizioni soniche, delle onde di pressione e della dinamica del getto di idrogeno all’interno dell’adattatore e della camera di combustione. L’integrazione tra analisi sperimentale, modello 0D e simulazioni CFD ha permesso di ottenere una descrizione più completa del comportamento del sistema di iniezione diretta, fornendo indicazioni utili per future ottimizzazioni del layout, delle condizioni operative e delle strategie di alimentazione dell’idrogeno nei motori ad accensione per compressione.