TAMAVS
Decarbonizzazione
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Partners coinvolti
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Ferrari S.p.A. Università degli Studi di Napoli “Federico II” Università di Pisa
Tribology analysis of different material for valve seats: an experimental and numerical investigation of several materials to further develop h2 engine application
La transizione verso la decarbonizzazione ha incentivato lo sviluppo di motori a combustione interna alimentati a idrogeno (H₂), aprendo nuove sfide legate alle elevate temperature e pressioni sviluppate in camera di combustione, in assenza di film lubrificanti generati dai residui della combustione convenzionale. Tali condizioni esasperano i fenomeni di usura, in particolare sulle sedi valvola.
Il progetto si propone di caratterizzare il comportamento tribologico di diversi materiali impiegati nelle sedi valvola, in condizioni operative estreme rappresentative di un motore ad alte prestazioni alimentato a idrogeno. Le prove sperimentali, condotte con tribometri multifunzione presso UniPi, permetteranno di valutare usura, coefficiente d’attrito e comportamento a temperature fino a 500 °C, in atmosfere controllate prive di contaminanti.
Sono stati selezionati materiali di tipo CUBE, COMO e CO, in grado di offrire caratteristiche differenziate in termini di conducibilità termica e durezza alle alte temperature. Le analisi tribologiche, che coinvolgono accoppiamenti reali tra sedi valvola lavorate e perni con deposito di stellite (come da applicazione su valvole di scarico), saranno condotte sia in modalità pin-on-disk sia in moto alternato, con possibilità di controllare temperatura e umidità relativa grazie a moduli riscaldati e sistemi closed-loop.
A supporto della campagna sperimentale, sarà sviluppato un modello FEM predittivo, in collaborazione tra Ferrari e UniNa, finalizzato a stimare il tasso di usura in funzione delle condizioni operative locali (pressione di contatto, velocità di scorrimento, deformazioni termiche). Il modello numerico, iterativo, sarà basato sull’evoluzione del prodotto pV e permetterà di prevedere la crescita dell’usura delle sedi valvola nel tempo, integrando i dati sperimentali ottenuti su monocilindro e su banco prova.
