Studio della combustione e modellazione di un motore a gas naturale per applicazioni heavy duty con precamera = Study of combustion and modeling of a natural gas engine for heavy duty applications with prechamber

Titolo Tesi: Studio della combustione e modellazione di un motore a gas naturale per applicazioni heavy duty con precamera Azienda: CNR - Istituto Motori La questione relativa alle emissioni inquinanti rilasciate dai motori a combustione interna costituisce oggi la sfida più grande che il settore del trasporto terrestre si trova a dovere affrontare e, con il passare del tempo, le normative sulle emissioni sono diventate sempre più stringenti; cosi l’industria automotive sta concentrando i propri sforzi nella ricerca e nello sviluppo di nuove strategie in grado di rispettare questi vincoli, con lo scopo di tutelare le condizioni ambientali e abbassare i costi di utilizzo del veicolo. Questo lavoro di tesi pone la sua attenzione sulla modellazione di un motore a precamera alimentato a gas naturale, per applicazioni heavy duty. L'utilizzo di una precamera abbinata ad un combustibile ''pulito'' come il gas naturale, che si miscelerà con l'aria per ottenere valori di dosatura poveri, si pone lungo questa direzione. La precamera è dotata sia di un iniettore che di una candela per accendere la miscela, in modo tale da generare dei prodotti di combustione parzialmente completi che andranno ad innescare la combustione nella camera principale, dopo essere stati espulsi attraverso una serie di ugelli. Questi getti fungono da sorgenti di accensione nella camera principale e aiutano a ridurre la durata della combustione contrastando cosi la lenta combustione caratteristica del gas naturale, estendendo in questo modo il funzionamento anche per dosature particolarmente povere. Il software utilizzato per modellare questa tipologia di motore è GT-Power. Il lavoro dapprima si è concentrato sulla raccolta dei dati sperimentali e successivamente sull'analisi dei cicli di pressione in trascinato al fine di calibrare il lay-out in aspirazione del motore, essendo questo parzialmente ignoto. Una volta sistemato il modello in aspirazione si è proceduto con la TPA, ovvero l'analisi dei cicli con combustione, dove è avvenuta una ulteriore calibrazione sugli iniettori, sia quello pfi nel condotto di aspirazione che quello presente in precamera. La TPA (Three pressure analysis) ha come obiettivo ultimo quello di determinare l’andamento della frazione di massa combusta richiedendo come input relativamente pochi dati sperimentali: la pressione nel condotto di aspirazione, la pressione nel condotto di scarico e la pressione in camera di combustione.