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Jan 15, 2024

Il nuovo iniettore rende più efficiente il sistema di iniezione del gas per i motori a combustione interna

9 febbraio 2023 Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

9 febbraio 2023

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pubblicazione sottoposta a revisione paritaria

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di Annette Siller, Technology License Office (TLB) dell'Università del Baden-Württemberg GmbH

I motori a idrogeno a zero emissioni, come tutti i motori a combustione interna, necessitano di un sistema di formazione della miscela, cioè di un sistema di dosaggio del carburante, in questo caso gas idrogeno. L’approccio più promettente è un sistema di iniezione diretta a bassa pressione (LP-DI), ovvero un’iniezione direttamente nella camera di combustione.

Se l'iniezione può iniziare solo dopo la chiusura delle valvole di aspirazione, è possibile evitare l'effetto indesiderato di spostamento d'aria. In questo modo, a parità di pressione di sovralimentazione, la coppia può essere aumentata di circa il 20% rispetto alla semplice iniezione nel condotto e si evitano in modo affidabile ritorni di fiamma nel condotto di aspirazione. Progettando il sistema per basse pressioni di iniezione di circa 20 bar, il serbatoio a pressione può funzionare quasi completamente vuoto senza alcuna perdita di prestazioni.

Tuttavia, la bassa densità dell'idrogeno richiede sezioni trasversali di apertura relativamente grandi per soffiare il gas nella camera di combustione nell'intervallo di tempo disponibile. Inoltre il gas secco non ha alcuna proprietà lubrificante. Al momento non esistono iniettori LP-DI prodotti in serie in grado di soddisfare le specifiche a lungo termine.

Gli scienziati di Heilbronn guidati dal prof. Karsten Wittek hanno sviluppato un nuovo sistema LP-DI per combustibili gassosi. Si basa su un ugello con apertura verso l'interno con guarnizione della sede. L'elemento di tenuta viene azionato servopneumaticamente e sfrutta l'energia di pressione del gas combustibile in entrata. Il design della geometria del sedile in combinazione con materiali ceramici altamente resistenti all'usura garantiscono inoltre il rispetto dei severi requisiti di durata delle applicazioni industriali.

Il sistema è particolarmente adatto per motori di grandi dimensioni come quelli di veicoli commerciali pesanti, macchine edili, locomotive e gruppi elettrogeni.

Il concetto è stato realizzato come prototipo e sono state completate numerose serie di test sul banco prova degli ugelli di iniezione e sul banco prova del motore. Tutte le proprietà funzionali rilevanti potrebbero essere confermate sperimentalmente.

Lo studio è pubblicato sull'International Journal of Hydrogen Energy.

Maggiori informazioni: Karsten Wittek et al, Sviluppo di un iniettore di gas a iniezione diretta a bassa pressione ad azionamento pneumatico per motori a combustione interna alimentati a idrogeno, International Journal of Hydrogen Energy (2022). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.023