Bosch trasforma un V6 a benzina in un motore alimentato ad idrogeno da oltre 650 CV che emette soltanto acqua dal tubo di scarico.
L’elettrificazione domina lo sviluppo dell’automobile, ma l’idrogeno apre anche nuove possibilità per i motori a combustione interna. Bosch lo ha appena dimostrato con uno dei progetti più ambiziosi realizzati fino ad oggi: trasformare un motore V6 biturbo a benzina in uno alimentato a idrogeno in grado di sviluppare 653 CV (480 kW) senza partire da un design completamente nuovo.
Il risultato si manifesta nel Ligier JS2 RH2, un prototipo da competizione sviluppato congiuntamente da Bosch Engineering, Ligier Automotive e Maserati, concepito per verificare il potenziale dell’idrogeno come combustibile in applicazioni ad alte prestazioni.
Un motore Maserati convertito all’idrogeno
Il cuore del progetto è il noto Maserati Nettuno, un motore V6 biturbo da 3,0 litri che equipaggia i modelli del marchio italiano. Invece di progettare un motore specifico da zero, gli ingegneri hanno utilizzato questa architettura come base per dimostrare che i motori attuali possono essere adattati a combustibili alternativi mantenendo gran parte della loro struttura.
Dopo la trasformazione, il motore sviluppa 480 kW (653 CV) e una coppia massima di 880 Nm, valori tipici di un superdeportivo moderno. Inoltre, il prototipo ha già percorso più di 8.000 chilometri su pista, uno degli ambienti più esigenti per verificare qualsiasi tecnologia di propulsione.
I motori a combustione interna ad idrogeno (da non confondere con le pile a combustibile, che emettono soltanto acqua) bruciano H2 mescolato con aria in un motore termico convenzionale, e attraverso gli scarichi emettono principalmente vapore d’acqua (H2O) e ossidi di azoto (NOx). Questi ultimi rappresentano l’inquinante più rilevante di questo tipo di motore, e infatti richiedono sistemi di riduzione dei NOx simili a quelli utilizzati nei motori diesel (o sistemi di miscelazione povera/EGR per controllarli).
In quantità molto piccole possono esserci tracce di CO2, CO e idrocarburi (HC) provenienti dall’olio lubrificante che viene bruciato parzialmente nel cilindro. Si tratta di quantità trascurabili rispetto a un motore a benzina o diesel. Inoltre, per la stessa ragione, possono esserci residui di particelle.
Gran parte del motore originale rimane intatta
Uno degli aspetti più importanti di questo progetto è il fatto che numerosi componenti del motore originale vengono mantenuti senza modifiche significative.
La testata, l’architettura generale del blocco motore e i turbocompressori rimangono quelli del Maserati Nettuno. Questa scelta dimostra che la transizione verso motori alimentati ad idrogeno può sfruttare una parte significativa delle conoscenze industriali e della tecnologia già esistenti.
Tuttavia, l’adattamento ha richiesto modifiche importanti nei sistemi direttamente legati alla combustione.
Bosch Engineering ha ridisegnato i pistoni, sviluppato un nuovo sistema di accensione, una gestione elettronica specifica e un sistema di alimentazione completamente diverso per rispondere alle caratteristiche particolari dell’idrogeno.
Iniezione diretta di idrogeno per massimizzare le prestazioni
La principale differenza rispetto al motore a benzina risiede nel sistema di alimentazione.
Il prototipo utilizza la tecnologia di iniezione diretta di idrogeno grazie ai nuovi iniettori Bosch HIDI LCV, sviluppati appositamente per questo tipo di applicazioni.
Iniettando l’idrogeno direttamente nella camera di combustione con grande precisione, il sistema migliora la stabilità del processo, aumenta le prestazioni del motore e contribuisce a ridurre le emissioni, in particolare quelle di ossidi di azoto, grazie a un controllo molto più preciso della combustione.
Una sfida tecnica oltre le 7.000 giri
Adattare un motore da competizione all’idrogeno richiede di affrontare problemi molto diversi rispetto a quelli di un motore convenzionale.
Uno dei principali ostacoli è stato garantire una combustione stabile quando il motore supera le 7.000 giri al minuto, evitando fenomeni come l’accensione prematura, che possono compromettere sia le prestazioni che l’affidabilità.
Per raggiungere questo obiettivo, Bosch ha ottimizzato la strategia di iniezione, la gestione della miscela e il controllo elettronico del motore, ottenendo un funzionamento stabile anche sotto le elevate sollecitazioni tipiche di un veicolo da competizione.
La trasformazione non si limita al motore
Il Ligier JS2 RH2 dispone di un sistema specifico di stoccaggio composto da tre serbatoi in fibra di carbonio, in grado di contenere idrogeno a una pressione di 700 bar.
Uno dei serbatoi si trova dietro l’abitacolo, mentre gli altri due sono integrati nei lati del veicolo per ottimizzare la distribuzione dei pesi e sfruttare al meglio lo spazio disponibile.
L’intero sistema è controllato dall’Hydrogen Storage Control Unit (HSCU), un’unità elettronica sviluppata da Bosch che monitora costantemente parametri come la pressione, la temperatura e lo stato del sistema.
In caso di rilevamento di qualsiasi anomalia, la centrale può attivare diversi livelli di protezione, che vanno da semplici avvisi al conducente fino all’isolamento di determinati circuiti o alla disconnessione completa del sistema. Inoltre, il veicolo è dotato di sensori specifici per rilevare possibili perdite, di condotti di ventilazione e di molteplici misure di sicurezza volte a evitare l’accumulo di idrogeno.
La competizione come laboratorio per la strada
Anche se il Ligier JS2 RH2 è stato progettato come veicolo da competizione, Bosch ritiene che le tecnologie sviluppate in questo progetto possano essere successivamente applicate a veicoli di serie.
Le gare di resistenza rappresentano uno dei test più impegnativi per verificare le soluzioni legate all’iniezione, alla gestione elettronica, allo stoccaggio dell’idrogeno e ai sistemi di sicurezza.
Questo sviluppo rientra inoltre nella strategia multitecnologica di Bosch, che punta a combinare diverse soluzioni per la decarbonizzazione dei trasporti. Oltre ai motori a combustione alimentati da idrogeno, l’azienda lavora anche a sistemi a pila a combustibile per veicoli pesanti, a tecnologie di elettrolisi e a soluzioni per l’intera catena di valore dell’idrogeno.
Con questo prototipo, Bosch dimostra che i motori a combustione interna hanno ancora spazio per evolversi. Adattare meccaniche esistenti per funzionare con l’idrogeno permette di sfruttare decenni di sviluppo industriale e di offrire un’alternativa ad alte prestazioni con un notevole potenziale per ridurre le emissioni, senza rinunciare alle caratteristiche tipiche dei motori termici.