Riassunto analitico
L’ottimizzazione del lavaggio nei motori due tempi a carica stratificata rappresenta una sfida cruciale per migliorare l’efficienza del motore e ridurre le emissioni inquinanti. A differenza dei motori a quattro tempi, nei quali le fasi di aspirazione e scarico sono ben distinte, nei motori due tempi il lavaggio avviene in un’unica fase, con il rischio di perdere miscela fresca allo scarico. Questo fenomeno incide direttamente sulla trapping efficiency, parametro chiave per determinare il rendimento del motore. L'obiettivo di questo studio è analizzare e ottimizzare il processo di lavaggio in un motore due tempi a carica stratificata operante a 6000 rpm, valutando l'effetto delle geometrie del condotto di lavaggio e dello scarico sulla ritenzione della carica fresca.
Per l’attività di ricerca, si è fatto uso di simulazioni fluidodinamiche combinate a dati sperimentali per l’operazione di taratura del modello. Le simulazioni sono state condotte utilizzando StarCCM+, un software di Computational Fluid Dynamics (CFD) che ha permesso di studiare il comportamento dei flussi interni al motore in condizioni di funzionamento realistiche. Sono state analizzate diverse configurazioni delle luci di travaso e di scarico, oltre all’inclinazione del travaso, con particolare attenzione agli effetti sulla distribuzione del flusso e sulla riduzione delle perdite di miscela.
I risultati evidenziano che una corretta progettazione dell’angolo di inclinazione dei travasi e dell’altezza delle luci può migliorare significativamente la trapping efficiency senza penalizzare troppo la delivery ratio. In particolare, si è osservato che un’inclinazione più marcata dei travasi consente una maggiore direzionalità del flusso, riducendo così le perdite per cortocircuito allo scarico.
Questo studio fornisce indicazioni utili per il miglioramento dell’efficienza dei motori due tempi a carica stratificata, contribuendo allo sviluppo di soluzioni più sostenibili e performanti.
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Abstract
The optimization of scavenging in the stratified-charge two-stroke engines represents a crucial challenge for improving engine efficiency and reducing pollutant emissions. Unlike four-stroke engines, where the intake and exhaust phases are distinct, in two-stroke engines, scavenging occurs in a single phase, posing the risk of fresh mixture loss through the exhaust. This phenomenon directly affects trapping efficiency, a key parameter in determining engine performance.
The objective of this study is to analyze and optimize the scavenging process in a stratified-charge two-stroke engine operating at 6000 rpm, evaluating the impact of the transfer and exhaust port geometries on fresh charge retention.
In order to perform this research, computational fluid dynamics (CFD) simulations were combined with experimental data to calibrate the model. The simulations were performed using StarCCM+, a CFD software that allowed us to study internal flow conduct under realistic operating conditions. Various configurations of the transfer and exhaust ports were analyzed, along with the inclination of the transfer channels, with a particular focus on their effects on the flow distribution and the reduction of mixture losses.
The results highlight that a proper design of the transfer port inclination and port height can significantly improve trapping efficiency without excessively penalizing the delivery ratio. Specifically, it was observed that a steeper inclination of the transfer ports enhances flow directionality, thus reducing the losses due to short circuits at the exhaust.
This study provides valuable insights for enhancing the efficiency of stratified-charge two-stroke engines, contributing to the development of more sustainable and high-performance solutions.
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