Riassunto analitico
Durante l'evoluzione dei motori a combustione interna, sono sempre state ricercate nuove soluzioni che permettessero di ottenere combustioni con dosature sempre più magre, per diversi motivi: riduzione del consumo di combustibile, possibilità di aprire maggiormente la farfalla (quindi riduzione delle perdite di pompaggio) e in alcuni casi di eliminarla regolando così il carico come nei motori ad accensione spontanea, riduzione delle emissioni in particolare per quanto concerne gli NOx. Le principali difficoltà nell'utilizzo di combustioni magre sono date dalla scarsa accendibilità di queste miscele (quando si raggiunge il limite di infiammabilità), bassa stabilit à di combustione, e maggiore formazione di idrocarburi incombusti HC (a causa della bassa velocità laminare di fiamma che comporta combustione parziale). Inoltre, combustioni magre sono scarsamente compatibili con il catalizzatore trivalente (NOx, CO, HC) il quale raggiunge la sua massima efficienza in condizioni pressoché stechiometriche. La necessità di avere elevata energia di accensione delle miscele magre, e di cercare di aumentare la velocità con cui queste miscele vengono bruciate, ha portato allo sviluppo dei motori a precamera. In questo lavoro verrà analizzata la conversione di un motore ad accensione comandata, non confidenziale, PFI, in motore TJI. L’obbiettivo principale sarà quello di dimostrare come con delle semplici modifiche alla camera di combustione, in quanto si tratterà di precamera di tipo passivo, sarebbe possibile ottenere prestazioni decisamente superiori, soprattutto grazie alla riduzione della knock tendency che questa tecnologia comporta. Verrà quindi modellata una precamera di forma semplificata, in modo da permettere una facile correlazione fra parametri geometrici e performance del motore, e tramite analisi CFD 3D verranno confrontati i parametri tipici di un motore ad accensione comandata, quali IMEP, MAPO e HRR nel caso SI eTJI. Saranno analizzate varie geometrie, in modo da comprendere più a fondo come i vari parametri geometrici influiscano sulle performance del motore. L’obbiettivo della tesi non sarà quello di un’ottimizzazione della geometria che permetta di ottenere le prestazioni massime dal motore preso in esame, ma uno studio su larga scala dei parametri geometrici che caratterizzano una precamera, cercando di comprendere a fondo come questi parametri possano influenzare il complesso fenomeno fisico della combustione e se questa tecnologia debba essere un possibile punto di partenza su cui sviluppare i motori del futuro.
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Abstract
Durante l'evoluzione dei motori a combustione interna, sono sempre state ricercate
nuove soluzioni che permettessero di ottenere combustioni con dosature sempre più magre, per
diversi motivi: riduzione del consumo di combustibile, possibilità di aprire maggiormente
la farfalla (quindi riduzione delle perdite di pompaggio) e in alcuni casi
di eliminarla regolando così il carico come nei motori ad accensione spontanea,
riduzione delle emissioni in particolare per quanto concerne gli NOx. Le principali
difficoltà nell'utilizzo di combustioni magre sono date dalla scarsa accendibilità
di queste miscele (quando si raggiunge il limite di infiammabilità), bassa stabilit
à di combustione, e maggiore formazione di idrocarburi incombusti HC (a causa
della bassa velocità laminare di fiamma che comporta combustione parziale). Inoltre,
combustioni magre sono scarsamente compatibili con il catalizzatore trivalente
(NOx, CO, HC) il quale raggiunge la sua massima efficienza in condizioni pressoché
stechiometriche. La necessità di avere elevata energia di accensione delle miscele
magre, e di cercare di aumentare la velocità con cui queste miscele vengono
bruciate, ha portato allo sviluppo dei motori a precamera.
In questo lavoro verrà analizzata la conversione di un motore ad accensione comandata, non confidenziale, PFI, in motore TJI.
L’obbiettivo principale sarà quello di dimostrare come con delle semplici modifiche alla camera di combustione, in quanto si tratterà di precamera di tipo passivo, sarebbe possibile ottenere prestazioni decisamente superiori, soprattutto grazie alla riduzione della knock tendency che questa tecnologia comporta.
Verrà quindi modellata una precamera di forma semplificata, in modo da permettere una facile correlazione fra parametri geometrici e performance del motore, e tramite analisi CFD 3D verranno confrontati i parametri tipici di un motore ad accensione comandata, quali IMEP, MAPO e HRR nel caso SI eTJI. Saranno analizzate varie geometrie, in modo da comprendere più a fondo come i vari parametri geometrici influiscano sulle performance del motore.
L’obbiettivo della tesi non sarà quello di un’ottimizzazione della geometria che permetta di ottenere le prestazioni massime dal motore preso in esame, ma uno studio su larga scala dei parametri geometrici che caratterizzano una precamera, cercando di comprendere a fondo come questi parametri possano influenzare il complesso fenomeno fisico della combustione e se questa tecnologia debba essere un possibile punto di partenza su cui sviluppare i motori del futuro.
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