Capitolo 1: I motori a iniezione diretta di gas naturale 3

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Indice

Sommario 1

Introduzione 2

Capitolo 1: I motori a iniezione diretta di gas naturale ₃

1.1 Diffusione dei motori a gas naturale 4

1.2 Vantaggi dell’iniezione diretta 5

1.3 Sistemi ad iniezione diretta di gas a ciclo Diesel 6

1.3.1 Sistemi dual fuel 6

1.3.2 Sistemi mono fuel 9

1.4 Stratificazione della carica nei motori ad iniezione diretta di gas naturale 10

Capitolo 2: impostazione del lavoro 13

2.1 L’iniettore 13

2.2 Il motore Piaggio Beverly 250 GDI 14

2.3 Le fasi dell’analisi compiuta 16

2.3.1 L’analisi 2D 16

2.3.2 L’analisi 3D 18

2.4 Le griglie di calcolo 18

2.4.1 Griglie strutturate 19

2.4.2 Griglie strutturate a blocchi 21

2.4.3 Griglie non strutturate 22

2.5 La generazione delle griglie strutturate a blocchi con Ansys ICEM CFD 22 2.5.1 La creazione della griglia per le analisi 2D 23 2.5.2 La creazione della griglia per le analisi 3D 26 2.6 La preparazione delle simulazioni in AVL Fire v.2011 32

2.6.1 Condizioni al contorno 33

2.6.2 Condizioni iniziali 34

2.6.3 Formule per risultati 2D personalizzati dall’utente 34

2.6.4 Creazione delle griglie mobili 35

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Capitolo 3: Studio fluidodinamico 2D dell’iniettore originale

e modificato 37

3.1 Il getto under-expanded 37

3.2 Regime di rotazione 43

3.2.1 Simulazioni a 6000 rpm 45

3.2.2 Simulazioni a 2500 rpm 47

3.3 Simulazioni a diverse pressioni a parità di massa iniettata 49 3.4 Analisi dell’influenza dei dettagli geometrici 52 3.4.1 Protrusione della valvola: geometria “SENZA-PV” 53 3.4.2 Protrusione della sede della valvola: geometria “SENZA-PVS” 55

3.4.3 Modifica dello scalino tra la sede della valvola ed il piano dell’iniettore: geometria “RACCORDO-LUNGO” 59

3.4.4 Seconda modifica dello scalino tra la sede della valvola ed il piano

dell’iniettore: geometria “CORTO-97gradi” 61

3.4.5 Modifica del cono della valvola: geometria “CORTO-84gradi” 63 3.4.6 Modifica del fondo della valvola: geometria FONDO-80gradi 66

3.5 Iniezione a 18 bar ai carichi parziali: ricerca della stratificazione

della carica 69

3.6 Effetto del processo di iniezione sulla quantità di energia cinetica

turbolenta a fine compressione 71

Capitolo 4: simulazione 3D dell’iniettore installato nel motore

Piaggio Beverly ₇₅

4.1 L’effetto della pressione 78

4.2 Effetto del moto dell’aria nel cilindro 86

4.3 Effetto della quantità di metano iniettata 91

4.4 La simulazione completa della fase di aspirazione 96

4.4.1 La fase di aspirazione 98

4.4.2 La fase di compressione e iniezione 103

4.5 Conclusioni delle simulazioni 3D 108

Bibliografia