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Autore: C. Beatrice, P. Belardini, C. Bertoli, N. Del Giacomo, M. Migliaccio

Collana: CA - 56 - Napoli 2001

Note:
L’adozione dell’apparato di iniezione “Common Rail” nei motori diesel ad iniezione diretta, ha modificato alcuni criteri consolidati per la scelta del “sistema di combustione” adatto a minimizzare le emissioni inquinanti per questo tipo di motori. Passando all’esame della letteratura specifica, in un interessante lavoro De Risi et al. (1999) hanno indagato sull’effetto della geometria della camera di combustione utilizzando il KIVA3V per simulare il funzionamento di un motore monocilindro 2 tempi equipaggiato con un apparato di iniezione Common Rail. I risultati numerici hanno mostrato i benefici che si possono ottenere sulle emissioni di soot adottando angoli di raccordo al cielo del pistone pronunciati. Inoltre questi autori hanno evidenziato che camere di combustione con forti “rientranze” risultano più insensibili, relativamente al comportamento in combustione, a variazioni della velocità di rotazione. Bianchi et al. (2000) hanno analizzato, sempre mediante il codice KIVA3V, le prestazioni di due camere di combustione di diverso disegno per un motore Common Rail 16 valvole da 2,5 l di cilindrata. Dalle analisi svolte si osserva che l’impiego di una camera di combustione di diametro più elevato e capacità di indurre swirl a fine compressione più bassa, può risultare favorevole nell’ottimizzare il trade-off NOx-Soot. A risultati molto diversi sono giunti Lisbona et al. (2000).
Anche in questo lavoro vengono analizzati i processi di combustione in un motore Common Rail 2 valvole per cilindro da circa mezzo litro di cilindrata unitaria equipaggiato sia con la camera di combustione rientrante classica (tipo AVL) che con una “allargata” con un più basso rapporto di squish. I calcoli, effettuati con il codice SPEED, hanno mostrato che l’adozione della camera di combustione di diametro maggiore penalizza l’ossidazione del soot durante la fase di espansione per l’insufficienza dei livelli di swirl presenti durante questa fase stessa.
Al fine di dare un ulteriore contributo alla tematica in oggetto, nel presente lavoro pertanto vengono analizzate, mediante l’uso del codice KIVA3V, diverse tipologie di camera di combustione, adatte all’impiego in motori common rail di cilindrata unitaria inferiore al mezzo litro. Gli elementi geometrici distintivi della camera di combustione sono stati preliminarmente parametrati al fine di dedurre trends robusti di disegno della stessa. I criteri per la scelta dei livelli ottimali di moto medio e turbolenza, da ottenere mediante il disegno appropriato della camera di combustione, sono stati definiti mediante l’analisi sperimentale di alcune configurazioni di sistema di combustione in punti del piano quotato in cui il motore è gestibile con l’adozione di iniezione multipla. Pertanto le diverse geometrie di camera di combustione sono state analizzate numericamente sia dal punto di vista fluidodinamico che dal punto di vista della successiva evoluzione della combustione. Sono state quindi selezionate alcune geometrie di camera particolarmente adatte all’impiego in motori common rail di II generazione.