10 1 Iniezione indiretta nel motore ad accensione comandata: soluzioni esistenti e studio di un nuovo sistema di iniezione pulsata

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Indice.

Sommario. 9

Introduzione. 10

1 Iniezione indiretta nel motore ad accensione comandata:

soluzioni esistenti e studio di un nuovo sistema di iniezione

pulsata. 11

1.1 Nozioni generali. 11

1.2 Caratteristiche generali dei sistemi PFI e differenze con

sistemi a carburazione. 13

1.3 Metodi diretti e indiretti di lettura dell’aria aspirata. 14

1.3.1 Debimetro a paletta. 15 1.3.2 Misuratori a filo e film caldo. 15

1.3.3 A vortici. 15

1.3.4 Speed-density. 16

1.3.5 Alfa-n. 17

1.3.6 Gas-by-wire e Learning-strategy. 19 1.4 Il sistema di iniezione MPI in dettaglio. 20

1.5 Iniezione pulsata. 24

1.5.1 Premessa. 24

1.5.2 Principi di funzionamento del sistema. 24 1.5.3 L’effetto stabilizzante del condotto di aspirazione. 26

2 Computational Fluid Dynamics. 28

2.1 Storia del CFD. 28

2.2 Criteri base per la simulazione numerica. 29

2.3 Programmi commerciali e liberi. 33

3 Il codice KIVA-3V. 34

3.1 Introduzione. 34

3.2 La struttura del KIVA-3V. 36

3.2.1 Procedura. 37

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Indice.

3.3 Organizzazione del codice KIVA-3V: main program. 38 3.4 I file di input e le routine input e setup. 39

3.4.1 Il file ‘itape 17’. 39

3.4.2 Il file ‘itape 18’. 39

3.4.3 La routine ‘rinput’. 39

3.4.4 La routine 'setup’. 39

3.5 Modifiche apportate al codice. 40

4 Modello numerico per la dinamica del Wall Film. 41

4.1 Introduzione. 41

4.2 Principi del modello. 42

4.3 Le equazioni del Wall Film. 44

4.3.1 Equazione di massa. 44

4.3.2 Equazione di quantità di moto. 45

4.3.3 Equazione dell’energia. 47

4.3.4 Accoppiamento alle Equazioni del gas. 48 4.3.5 Funzioni di parete per films vaporizzanti. 49

4.3.6 Principio di separazione. 51

4.4 Il metodo numerico di particella per il Wall Film. 54 4.4.1 Calcolo della velocità del film. 54 4.4.2 Aggiornamento della posizione della particella di

parete. 55

4.4.3 Aggiornamento del volume e della temperatura della

particella di parete. 57

4.5 Estensioni al modello applicate nella Release 2. 58 4.5.1 Risultati sperimentali e modello di splash. 58

• Il principio di splash 58

• Proprietà delle gocce secondarie. 62 4.5.2 Requisito di consistenza dell’energia. 64 4.5.3 Modifiche all’equazione della quantità di moto del film

per l’interazione Spray/Wall. 65

4.5.4 Modifiche alla procedura di soluzione numerica. 67 4.5.5 Conclusioni. 70

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Indice.

5 Impostazione dello studio di simulazione numerica. 71

5.1 Oggetto dello studio. 71

5.2 Sommario del lavoro svolto. 71

5.3 Creazione della mesh e del file ‘itape17’. 72

5.4 Creazione del file ‘itape18’. 76

5.5 Scelta e definizione delle condizioni operative e creazione del

file ‘itape5’. 77

5.6 Schema delle simulazioni. 78

5.7 Ottimizzazione del codice KIVA-3V. 80

6 Prima fase di simulazioni. 81

6.1 Affinamento del codice mediante scomposizione della corsa. 81 6.2 Calcolo della pressione a monte della valvola di aspirazione. 82

6.3 Calcolo della portata d’aria. 87

6.4 Simulazione con iniezione. 88

6.5 Conclusioni. 88

7 Analisi. 89

7.1 Introduzione 89

7.2 Modifiche al codice. 89

7.2.1 Modifiche alla routine ‘taperd’. 90 7.2.2 Modifiche alla routine ‘timestp’. 92 7.2.3 Modifiche alle sub-routines di iniezione. 92 7.3 Definizione delle condizioni di simulazione. 94

7.3.1 Tempistica di iniezione. 94

7.3.2 Caratteristiche del motore. 97

7.4 Riepilogo delle simulazioni. 98

7.5 Risultati ottenuti. 99

7.5.1 Il file ‘otape12’. 99

7.5.2 Grafici delle simulazioni. 99

7.6 Il post-processamento. 111

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Indice.

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8 Conclusioni. 130

8.1 Conclusioni 130

A La main-routine KIVAprogram. 131

B La routine inject. 134

Bibliografia. 142

Ringraziamenti. 144

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