Riassunto analitico
Il presente lavoro ha come obiettivo la modellazione a parametri concentrati e il dimensionamento del sistema d’iniezione di un motore V6 turbo a iniezione diretta di benzina. La modellazione è stata eseguita tramite il codice di calcolo 1D AMESim della LMS Imagine. Data la simmetria della geometria, si è deciso di modellare il circuito d’iniezione della bancata destra del motore.
Il modello in AMESim è composto di:
Circuito di bassa pressione
Pompa GDI HDP5 Bosch
Rail
Iniettori HDEV 5.2 Bosch
Il supercomponente dell’iniettore è stato aggiornato introducendo la “sticking force”, forza legata all’avvicinamento e allontanamento di due corpi immersi in un fluido, trascurata nel modello preesistente utilizzato come base di partenza. La pompa GDI HDP5 è invece un supercomponente blackbox. Dopo aver eseguito della sensibilità alla sticking force e aver calibrato l’iniettore grazie ai dati sperimentali in possesso si è passati alla calibrazione del sistema d’iniezione nella sua interezza. In parallelo alla calibrazione del modello, compiuta mediante confronto con i dati delle simulazioni forniti da Bosch, è stata eseguita l’analisi lineare e forzata del circuito d’iniezione al fine di valutare i modi propri di vibrare del sistema ed evitare possibili fenomeni di risonanza.
L’analisi lineare, eseguita attraverso un modello semplificato, include:
L’analisi modale con cui si sono determinati i modi propri di vibrare del sistema e le varie parti interessate dal modo in questione.
La risposta in frequenza dei modi determinati.
Per quanto riguarda l’analisi forzata è stato creato un modello che consentisse una spazzolata del regime motore dai 4000 ai 7000 rpm. Nel modello AMESim la pompa e gli iniettori sono stati sostituiti da sorgenti di portata costante rispettando le fasature delle pompate e delle iniettate al variare del regime motore. Obiettivo dell’analisi forzata è la creazione della mappa spettrale in cui sono visibili gli ordini motore.
Infine è stato compiuto un dimensionamento preliminare del circuito: si è dapprima verificato che la pompa GDI garantisse le richieste del motore in tutto il range di funzionamento di quest’ultimo.
Si è poi confrontato il tempo di riempimento del rail al regime di avviamento del motore che scaturisce dalle simulazioni con il tempo stimato di avviamento. Infine si sono valutate le pulsazioni di pressione nel tubo di alta pressione.
Con il presente lavoro è stato realizzato quindi un modello in AMESim che simula, nella maniera più realistica possibile, il comportamento del circuito d’iniezione.
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