CAPITOLO 8 – CONCLUSIONI E POSSIBILI SVILUPPI FUTURI
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CAPITOLO 8
CONCLUSIONI E POSSIBILI SVILUPPI FUTURI
In questa tesi, mediante tecniche di simulazione CFD, è stato condotto lo studio del processo di formazione della miscela e della combustione, con due tipi di camera di combustione di un motore a 4 valvole da 500 cm3 con sistema di stratificazione spray guided. La ricerca ha avuto come principali obbiettivi:
• La messa a punto di una versione modificata del codice KIVA 3V in modo da renderlo adatto a trattare geometrie di motori con elevato livello di complessità A tal fine è stato sviluppato un inedito algoritmo.
• La simulazione del processo di formazione della carica e della combustione per un motore avente una geometria tradizionale (pistone piatto).
• Il disegno di un nuovo tipo di camera di combustione che permetta di mantenere la stratificazione della carica anche in fase di combustione.
• La simulazione del processo di formazione della carica nella camera di combustione proposta con due diversi tipi di geometrie di condotti di aspirazione e la simulazione della fase di combustione.
Durante la fase di combustione è stato osservato che la geometria con il pistone piatto non mantiene la stratificazione, che si era creata durante la fase di compressione; in particolare l’espansione dei gas, a seguito della propagazione del fronte di fiamma, provoca uno sparpagliamento in tutta la camera della benzina e di conseguenza una combustione lenta ed incompleta.
La geometria ideata in questa tesi permette, grazie al particolare disegno della camera, di confinare durante la combustione la benzina all’interno dell’ incavo ricavato sul pistone. In questo modo il fronte di fiamma dovrà percorrere un tragitto più breve per interessare tutta la benzina. Inoltre, essendo il combustibile concentrato in un volume minore, il rapporto aria/benzina sarà mediamente più alto, aumentando così la velocità di combustione e diminuendo il rischio di estinzione della stessa.
E’ necessario sottolineare che le simulazioni della combustione sono in grado di fornire dei risultati attendibili solo dal punto di vista qualitativo, perché vi sono delle incertezze significative sui parametri che devono essere impostati. Per ottenere risultati il più accurati possibile, i parametri che
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129 determinano la cinetica chimica della combustione sono stati settati simulando le stesse condizioni di prove sperimentali di motori simili di cui si avevano a disposizione i dati. In particolare i parametri in questione sono stati ricavati simulando una prova a pieno carico a carica omogenea allo stesso regime di rotazione e tarandoli in modo tale da ottenere la stessa durata, in termini di ampiezza angolare, di quella ricavata sperimentalmente. Con gli stessi parametri si sono poi effettuate le prove di combustione con carica stratificata. A parità di parametri, si ottiene con la camera di combustione ideata una riduzione di inquinamento dovuto ad idrocarburi incombusti di oltre il 50% rispetto alla geometria tradizionale con il pistone piatto. Non si hanno garanzie che i dati numerici ottenuti mediante le simulazioni possano considerarsi veritieri in termini assoluti, quindi sarà necessario validare questi risultati sperimentalmente. Tuttavia è plausibile supporre, avendo fatto un confronto nelle stesse condizioni e con gli stessi parametri, che in termini relativi si possano ottenere nella realtà pressoché gli stessi risultati .
Allo stato attuale è in corso una tesi di laurea presso il dipartimento di energetica dell’università di Pisa, volta a stimare le condizioni al contorno tenendo conto di tutto l’impianto GDI tramite un codice monodimensionale. Tali condizioni verranno imposte nei modelli realizzati in questo lavoro che continuerà il suo corso di sviluppo possibilmente con la realizzazione di un prototipo.
