Sviluppo e applicazione di un modello two-stage per la previsione della detonazione in motori a ciclo otto

Knock is an abnormal phenomenon of combustion of the mixture in the cylinder that restrain the efficiency of an internal combustion engine. It occurs due the autoignition of the charge in the combustion chamber, before it is hit by the flame front. It is governed by very complex chemical reactions and depend on the pressure and temperature conditions in the combustion chamber and also on anti-knock resistance of the fuels. For many years this phenomenon has been subject of study for many researchers due the structural, thermodynamic and ecological problems involved in engines. The purpose of this work is to implement a new method of knock determination in the one-dimensional Gasdyn code, developed by the Department of Energy of the Politecnico of Milano, referring to a more precise description of the ignition of the gasoline, which takes place in two-stages. First of all, is carried out the validation of the Alfa Romeo engine which will be used in the simulations, comparing the data returned by the code with the values obtained at the test bench, and then proceeding with the verification of the implemented model. Then we compare the new model with the previous, which describes a single-stage ignition of the charge.

La detonazione è un fenomeno anormale di combustione della miscela nel cilindro che limita l’efficienza di un motore a combustione interna. Si verifica per via dell’autoaccensione della carica nella camera di combustione, prima che essa venga investita dal fronte di fiamma. Essa è governata da reazioni chimiche molto complesse e dipende dalle condizioni di temperatura e pressione nei vari punti della camera di combustione e anche dalla proprietà di resistenza alla detonazione posseduta dai combustibili. Da molti anni questo fenomeno è oggetto di studio per molti ricercatori a causa dei problemi strutturali, termodinamici ed ecologici che comporta nei motori. Lo scopo del presente lavoro è di implementare un nuovo metodo di determinazione della detonazione nel codice mono-dimensionale Gasdyn, sviluppato dal Politecnico di Milano, Dipartimento di Energia, facendo riferimento ad una descrizione più precisa dell’accensione della benzina, che avviene in due stadi. Viene effettuata per prima cosa una validazione del motore Alfa Romeo che si userà nelle simulazioni, confrontando i dati restituiti dal codice con dei valori ottenuti al banco prova, per poi proseguire con la verifica del modello implementato. In seguito si confronta il nuovo modello con quello precedente non implementato, che descrive un’accensione a singolo stadio della carica.