A study on the effect of crevice flow in piston engines using a simple crevice model

The aim of this work is to investigate the effect of crevice volumes on the perfor- mances of internal combustion engines, in particular on the in-cylinder pressure. Different approaches to the problem can be found in literature but this work fo- cuses on the models derived from the work of Namazian and Heywood [10]. Two different models are analyzed, the model developed by Hessel et al. [6] and the one developed by Rakopoulos et al. [5]. These are implemented in the Open- FOAM CFD code or the MATLAB code in order to evaluate their capability to predict the in-cylinder pressure reduction due to crevice volumes for different en- gine configurations. The results obtained are then compared to the experimental measurements for the in-cylinder pressure of the TCC engine running under mo- toring conditions, for different engine speed and intake conditions. It is observed that the models considered allow to obtain a very good correspondance between the calculated pressure traces and the measured ones, thus making unnecessary to develop complicated precautions in the mesh construction to make the simulation sensible to the crevice volume effect.

Lo scopo di questo lavoro è comprendere l’effetto dei volumi di crevice sulle prestazioni dei motori a combustione interna, in particolare sulla pressione in cam- era di combustione. In letteratura è possibile trovare diversi approcci al problema, ma questa tesi si concentra sui modelli derivati dal lavoro di Namazian and Hey- wood [10]. Sono analizzati due modelli differenti, il modello sviluppato da Hessel et al. [6] e quello sviluppato da Rakopoulos et al. [5]. Questi sono implementati nel codice CFD OpenFOAM o in MATLAB così da valutare la loro capacità di predire la riduzione della pressione nella camera di combustione a causa dei volumi di crevice per diverse configurazioni del motore. I risultati ottenuti sono confrontati con le misure sperimentali della pressione in camera di combustione ottenuti nel TCC engine a motore trascinato, a diverse velocità di rotazione e condizioni di aspirazione. Si osserva che i modelli considerati permettono di ottenere una buona corrispondeza fra le curve di pressione calcolata e quelle delle misurazioni speri- mentali, rendendo perciò non necessaria l’adozione di complicati accorgimenti nella costruzione della mesh per rendere la simulazione sensibile all’effetto dei volumi di crevice.