Validazione di un modello di combustione predittivo per motori ad accensione comandata e sua applicazione allo studio della variabilità tra i cilindri. = Validation of a predictive combustion model for spark ignition engines and its application to the study of the variability between cylinders.

Il lavoro di tesi è incentrato sulla teoria della geometria frattale, utilizzata per la modellazione del processo di combustione di un motore 4 cilindri, 1.368L di cilindrata, alimentato a gas naturale con turbo sovralimentazione. L'analisi parte da un progetto già avviato, e si pone l'obiettivo di utilizzare un differente approccio al problema, così da ricavare delle soddisfacenti correlazioni che siano in grado di garantire un buon match con i dati sperimentali. In questo modo si realizza un modello predittivo 0D, rapido e poco dispendioso dal punto di vista computazionale, che consente di studiare in maniera dettagliata differenti esperimenti su motore, prescindendo dalla realizzazione degli stessi in laboratorio. Lo studio parte con la realizzazione di un'analisi TPA che, tramite l'utilizzo dei valori sperimentali di pressione nel plenum e dei cicli di pressione dei 4 cilindri, permette di creare un modello in GT-ISE che può essere usato per l’applicazione della teoria frattale. Il primo passo è quello di introdurre uno sbilanciamento tra le temperature dei due cilindri esterni e i due interni, con lo scopo, che è quello ultimo del lavoro di tesi, di evidenziare una variabilità tra i cicli di pressione e termici dei cilindri. La buona riuscita dei calcoli è valutata tramite il parametro LHV multiplier, che corregge il potere calorifico del combustibile per ottenere un buon riscontro tra il ciclo sperimentale e quello simulato: più il parametro è prossimo all’unità, più il risultato è corretto. Successivamente si introduce una differenziazione nello scambio termico dei 4 cilindri, adottando per ognuno di essi un diverso Heat Transfer Multiplier. Agendo manualmente su tale parametro si cercano i valori che più avvicinano l’LHV all’ unità. I valori di Heat Transfer Multiplier ricavati dall’analisi TPA, insieme a quelli di Δ𝜃0−1%, sono utilizzati come punto di partenza del modello frattale. Quest’ ultimo è calibrato agendo sui parametri Cl0 e cwc, posti uguali per tutti i cilindri. Ottenuti i valori di Cl0 per i diversi punti di funzionamento analizzati si ricava una regressione lineare, che evidenzia l’esistenza di una relazione funzionale tra Cl0, carico e numero di giri. In seguito il modello è valutato su punti di funzionamento esterni al range di calibrazione, per valutare l’accuratezza delle analisi effettuate. Come ultimo step si studia la variazione ciclo a ciclo dei principali parametri di combustione.