PROJECT

                  Fasi di sviluppo del progetto

 

      A cura del coordinatore scientifico

       Eng. R. Burri

      renato.burri@h2power.it

Descrizione generale

La sperimentazione avviata dal team di H2Power , ha testato l’uso di una miscela di idrogeno e metano su un motore tradizionale, mettendo in evidenza la completa compatibilità ed adattabilità dell’innovativo mix di carburante.  Le prove sono state condotte al banco presso il laboratorio prove motori del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli studi di Perugia su un motore ciclo Otto di cilindrata 2800 cc funzionante a metano.  L’analisi ha previsto l’impiego di più miscele metano-idrogeno caratterizzate da diverse concentrazioni, con valore massimo di idrogeno pari al 35% in volume. Complessivamente si evidenzia una maggiore efficienza di conversione energetica del motore ed una riduzione significativa di combustibile utilizzato.

Ill Progetto europeo LIFE+ “H2 POWER – Hydrogen in fuel gas”, si è articolato in due fasi di lavoro: fase statica (Test Bench)  e fase dinamica (test su strada), con la finalità di verificare il comportamento dell’insieme sistema elettronico e meccanico del motore 2800 cc. dell’Iveco Daily , sia in test al banco che comparativamente su percorso tipico di strada urbana.

 Il metodo di lavoro ha utilizzato il tavolo tecnico composto da ingegneri e tecnici esperti come momento di progettualità e di proposte operative.  I briefing, hanno orientato le scelte tecniche verso le soluzioni che sono state realizzate e trasferite sul veicolo.

 Fase Statica

L’attività si è sviluppata secondo un piano di lavoro che ha previsto nella prima fase lo studio della centralina di comando ECU  e dei sensori che agiscono sul processo di combustione, e successivamente sulla modalità di iniezione del carburante.

Il progetto H2Power, indica nella descrizione della sua specificità, la possibilità di attuare un sistema di erogazione a doppio circuito separato in modo da modulare il mix dei due gas variabile a seconda delle necessità di potenza richiesta dal mezzo.

La soluzione operata ha individuato come sistema di miscelazione un dispositivo composto da un doppio array di iniettori applicato sul collettore di aspirazione carburante alimentato da un circuito separato di idrometano al 35% di idrogeno.

L’impianto ha comportato alcune modifiche rilevanti del sistema, due in particolari:

‐ a) sostituzione di una nuova centralina ECU e software di controllo custom;

‐ b) modifica del collettore di aspirazione gas.

Inoltre sono stati modificati alcuni sensori, la sostituzione dell’intero cablaggio elettronico a 60poli dell’impianto veicolo, l’installazione di un circuito tubi separato, l’inserimento della seconda valvola di riduzione di pressione idrometano.

Tutto l’impianto è stato testato in cicli standard e misurato tramite sensoristica applicata custom al banco motore del Lab dell’Università.

Il programma di lavoro è stato eseguito secondo gli schemi previsti dal progetto attraverso le actions 5 e 6 e cogliendo  gli obiettivi prefissati.

Fase dinamica

Il completamento della prima fase di lavoro in laboratorio ha consentito al team di H2Power il trasferimento delle tecnologie sviluppate, sul veicolo dimostratore.

La descrizione delle procedure sono tracciate nelle Actions 7 e 8 , e indicano le linee operative per l’adeguamento della scocca ad alloggiare la strumentazione e la sensoristica per il monitoraggio dei nuovi sensori, l’installazione dei condotti a serpentina del serbatoio supplementare di idrometano, l’array dei nuovi iniettori e la nuova ECU.

Le esperienze scientifiche e la letteratura a tal riguardo riportano la completa compatibilità dell’idrometano entro i limiti del 35 % in volume di H2 con le disposizioni di utilizzo del gas metano, pertanto non necessitano modifiche di rilievo, ( tubi, valvole e serbatoio) ma solo alcune precauzioni di tenuta sulle guarnizioni. Purtroppo l’accettazione di tali compatibilità non sono riportate sulle EC comunitarie e l’interpretazione scientifica non è ancora accettata come norma dello stato dell’arte. Per tali motivi sono stati preparati diversi allestimenti che possono essere impiegati in fase di utilizzo nei percorsi su strada.

 

Trasferimento dell’impianto motoristico dal banco al veicolo

Si suddivide in due sezioni di intervento: Elettronica e Meccanica

L’elettronica comporta il cablaggio ex novo del cavo multipolare per la connessione di tutti i punti sensori alla Ecu e da quest’ultima verso gli attuatori.  La stesura del cablaggio è una operazione che ha necessitato un team integrato dai tecnici esperti EFI.

Il setting up ha richiesto circa un mese di attività.

Il trasferimento della meccanica ha comportato la modifica al collettore di aspirazione come da disegni e progetto dalle relazioni finali delle actions 5 e 6. Il lavoro di trasferimento sul Daily ha impiegato il team al completo di H2Power oltre al supporto dei ricercatori dell’Università di Perugia. Il sistema ha evidenziato elevate performance, è tuttora in fase di sperimentazione, per potenziarlo in un dispositivo retrofit.

Il monitoraggio ha analizzato  le potenze di coppia espresse nei percorsi urbani a ripidi dislivelli e le emissioni di CO2, CO e HC  anche comparate con quelle registrate nella fase statica.  I sensori distribuiti su tutto l’impianto motoristico hanno acquisito i necessari parametri utili ad una ipotesi di fattibilità per una conversione a mix di idrometano di una intera flotta automezzi mezzi.

Rifornimento di Idrometano

Il rifornimento dell’idrometano si può effettuare seguendo due strategie di gestione:

1. Rifornimento tramite bombole con mix già preparato

  •      vantaggi: facilità di stoccaggio
  •      svantaggi: costo iperbolico delle bombole – ridotta quantità di gas contenuto

2. Rifornimento tramite generatore in situ

  •     vantaggi: produzione senza limiti – costo/litro economico
  •     svantaggi: costo di investimento iniziale

E’ evidente che per una gestione di una flotta di vari automezzi si propone la produzione in situ tramite un generatore di H2 ad idrolisi con un sistema di miscelazione con metano.

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*  nota:  
La scelta del mezzo Iveco Daily utilizzato per la sperimentazione  è  conseguente ad una valutazione del partner Umbria Mobilità.  Tutte le modifiche apportate alla meccanica ed elettronica del veicolo, non hanno impegnato il sostegno della casa costruttrice. 

 

Documentazione Tecnica: 

  • Intake Manifold Design

     
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    Si fa particolare menzione alle rimarchevoli e fondamentali  collaborazioni dei technical engineers: 
    Raffaele Confidati (Egenera)
     Adriano Magherini (Idea Meccanica)
    Alessandro Castagnetti (Castagnetti Engineering)
    Michele Battistoni (UNIPG)
    Fusco Calderini (UNIPG)
    Claudio Poggiani (UNIPG)
    Pietro Comandini (EFI Technology)
    Mario Dragoni ( H2Nitidor)
    Giorgio Iacuzzo ( Ecomont)
     
    Un particolare ringraziamento al Prof. Carlo N.Grimaldi, per aver reso attuabile il progetto e fornito la completa partecipazione alla sperimentazione.
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