1D thermo-fluid dynamics of IC engines. Prediction of performance maps

The point of the postulation is the investigation of the engine maps of brake specific fuel consumption and emissions of an engine model created by Alfa Romeo. The examination has been completed utilizing the software Gasdyn, created by the Energy Department of Politecnico di Milano to study about the thermo-fluid dynamic 1-D conduct of the every one of the fluids engaged with the procedures of an internal combustion engine, combined with the MATLAB® code OptimICE. The engine model considered for analysis is a four-cylinders, spark-ignition, naturally aspirated ICE, alimented by fuel. When the engine has been demonstrated in detail in Gasdyn, the program can be run and, using the advancement code OptimICE, all the information expected to plot the engine maps are acquired. Specifically, the estimations of fuel utilization and NOx, CO, CO2 and unburned HC discharges are given in every engine working condition required. This information is gathered in iso-values interims and plotted as curves in engine speed-torque diagrams. Distinctive working conditions have been simulated and their outcomes have been collated and remarked. For the most part, the impacts of the varieties of air-fuel ratio and compression ratio have been examined, indicating how the engine conduct changes if there should be an occurrence of rich or lean mixtures and in presence of higher compression proportions. Besides, the idea of Atkinson cycle has been connected to the model and the states of the cold start of the engine have been simulated.

Il punto della postulazione è lo studio delle mappe del motore del consumo specifico di carburante e delle emissioni di un modello di motore creato da Alfa Romeo. L'esame è stato completato utilizzando il software Gasdyn, creato dal Dipartimento dell'Energia del Politecnico di Milano per studiare la condotta 1-D termo-fluidodinamica di ognuno dei fluidi impegnati con le procedure di un motore a combustione interna, in combinazione con il codice MATLAB® Optimice. Il modello del motore considerato per l'analisi è un quattro cilindri, accensione a scintilla, ICE aspirato naturalmente, alimentato a carburante. Quando il motore è stato dimostrato in dettaglio in Gasdyn, il programma può essere eseguito e, utilizzando il codice di avanzamento Optimice, vengono acquisite tutte le informazioni che si prevede di tracciare le mappe del motore. Nello specifico, le stime di utilizzo del carburante e di emissioni di NOx, CO, CO2 e HC incombusti sono indicate in tutte le condizioni di funzionamento del motore richieste. Queste informazioni sono raccolte in intervalli di valori iso e tracciate come curve nei diagrammi di coppia motore. Sono state simulate condizioni di lavoro distintive e i loro risultati sono stati raccolti e osservati. Per la maggior parte, gli impatti delle varietà di rapporto aria-carburante e rapporto di compressione sono stati esaminati, indicando come la condotta del motore cambia se ci dovrebbe essere un verificarsi di miscele ricche o magre e in presenza di proporzioni di compressione più elevate. Inoltre, l'idea del ciclo Atkinson è stata collegata al modello e gli stati della partenza a freddo del motore sono stati simulati.