Motori a Combustione Interna - Appunti parte 4

Sistema VVT (Variable Valve Timing) Alfa Romeo

L'albero a camme ₍₁₎ presenta alla sua estremità una dentatura. Questa è collegata alla puleggia di trascinamento ₍₂₎ tramite un mozzo ₍₃₎ capace di scorrere anulamente all'albero a camme. Il mozzo presenta una dentatura interna dritta ed una esterna elicoidale. Ad un certo regime la puleggia trasmette il moto al mozzo e quindi all'albero a camme. Aumentando il regime, varia la pressione dell'olio motore che spinge axialmente il mozzo, costringendolo a scorrere anulamente e contemporaneamente di ruotare, trasmettendo questa rotazione all'albero a camme. Riducendo il regime, riduce la pressione dell'olio e una molla lo terna in posizione il mozzo.

Honda VTEC

Sono presenti: 2 valvole di aspirazione, 2 camme "lente" e 2 alte. Ai bassi regimi l'apertura delle valvole viene comandata dalla due camme basse (rosse). Ad un certo regime un pistone blocca i tre bilanceri e l'apertura delle valvole viene comandata dalla camma alta (blu) che prima faceva muovere il bilancere centrale a vuoto.

Sistema VVT (Variable Valve Timing) Alfa Romeo

L'albero a camme ₍₁₎ presenta alla sua estremità una dentatura. Questa è collegata alla puleggia di trascinamento ₍₂₎ tramite un mozzo ₍₅₎ capace di scorrere assialmente sull'albero a camme. Il mozzo presenta una dentatura interna dritta ed una esterna elicoidale. Ad un certo regime la puleggia trasmette il moto al mozzo e quindi all'albero a camme. Salendo il regime varia la pressione dell'olio motore che spinge assialmente il mozzo, costringendolo a scorrere assialmente e contemporaneamente di ruotare trasmettendo questa rotazione all'albero a camme. Riducendo il regime riduce la pressione dell'olio e una molla lo terrea in posizione il mozzo.

Honda VTEC

Sono previsti: 2 valvole di aspirazione, 2 camme "lame" e 2 alti. Ai bassi regimi l'apertura della valvola viene comandata dalle due camme basse (torn). Ad un alto regime un giunto blocca i tre bilanceri e l'apertura delle valvole viene comandata dalla camma alta (blue) che prima fa entrare il bilanceri centrale a vuoto.

Squish

Si ha sia nei motori a AC sia in quelli AS. Nasce dalla compressione del fluido tra testa del cilindro e cielo del pistone, che non sono piatti. Vengono quindi usati radiali della camera. In compressione il moto radiale è (con l'asse del cilindro), in espansione verso l'esterno. La velocità del flusso può raggiungere circa 4-5 volte la Tip della turbolenza maggiore e ha in prossimità del TDC. Quando si riforma serve a rendere il combustibile non ancora combusto innesca rieliminato dalla cavità sopra l'esterno del cilindro, favorendone la combinazione. In prossimità del TDC lo squish favorisce la turistica. Ipotesi è che il flusso di squish che forma durante la compressione occupa quasi tutto il volume del cilindro, ritornando al TDC nella cavità. (più piccola) aumenta la sua velocità, sviluppando andorilo squish lo viene adito anche meno spazio, il flusso dello squish aumentato ancora di più la sua w. Nei motori ad AC questo fenomeno è meno intenso a causa della diversa forma della camera di combustione (bowl) all'interno della cavità che però non può essere mai in testa al cilindro.

Studio analitico

X: Altezza tra il cielo del pistone e testa del cilindro.

1. hg₁

Y:

1. dbowl

h_qc: Altezza bowl, influenza il rapporto di compressione.

Vcc = \frac{T_{2.5}}{2.5} h2=Vtore/π c t2

Suddivisione dei volumi

1. V₁: Volume compreso tra x_t e h+x.
2. V₂: Volume della corona circolare rimanente.

V1=π c t2(h+x)   V2=π(x2t-x2)x

A cui associamo le rispettive masse m₁, m₂. Supponiamo che la massa totale m₁+m₂ non cambi. Supponiamo che la T sia uniforme nei due stadi, quindi ρ₁=ρ₂. Da queste due ipotesi possiamo ricavare la velocità del fluido e la radial entrante. Dalla prima ipotesi scriviamo dm₁=-dm₂=dm. Dalla seconda ipotesi scriviamo m₁=\frac{m₂}{V₂} = ρ Se ρ₁=ρ₂ allora dρ= d ρ e quindi:

\frac{dm1}{V1}-\rho \frac{dm2}{V22} \frac{dm1}{V1}=\frac{dm2}{V2} dm \frac{1}{V1}-\rho\frac{dm}{V2} dV1 (\rho\frac{dV2}{V2}\frac{dV1}{V1}) \frac{dm}{ρ}=-V1dV2-V2dV1

dV₁: Varia perché varia x, quindi:

dV1= π c t2 ξ dx= V1 \frac{dx}{h+x} dV2= π (ξ c t2 - ξ2)dx= V2 \frac{dx}{x}

Quindi:

\frac{dm}{ρ}= V1 V2 (1/x) dx \left(\frac{1}{x}t x  dx

Considerazioni

Espansione: dx > 0 ⇒ ₁/_x - ₁/_xh < 0 ∀ x ⇒ dm < 0 quindi abbiamo una riduzione di massa tra V_h e V_x quindi si crea un moto radiale centrifugo.

Compressione: dx < 0 ⇒ ₁/_x - ₁/_xh > 0 ∀ x ⇒ dm > 0 si crea un moto radiale centripeto.

Possiamo calcolare la velocità CC = _{V1 + x2}/_{2Π t1 xh} ⇒ C = ₁/_{2 t1 xh} ∫ ₀^t dm.

Parametro del tempo all'angolo di manovra:

W = z ⋅ m ⋅ ∫ dΦ - dΦ/dt = dΘ/dt ⇒ C = dm ⋅ ∫ r ⋅ m/x1 x C = 1/t ∫ 0t dm = m/x1 x

Intensità del moto di squish

Area di equilibrio: A_s = ₂/_{t1 l ⋅ xs2}. Così superfici esterne ad aree di bowl fatto: t'area del plenume. A parità di V_ce si riduce x_s (raggio di bowl) la cavità deve essere più profonda. Se A_s ↑ ⇒ ↑ C perché maggiore è A_s maggiore sarà il moto di volume da V₁ a V₂. Se h₁ ↑ ⇒ ↓ t_c. Se V_p ↑ ⇔ ↑ C.

Quest'ultima relazione garantisce che in un motore ad AC il fronte di fiamma si propaghi più velocemente al crescere di m_h. Calcoliamo il flusso ṁ_i.g.m.. Prendiamo un'area infinitesima del radiatore, una corona circolare di raggio dx. N.I. flusso ṁ_i.g.m. Portata ṁ_i.g.m.∫ Flusso ṁ_i.g.m. = ∫∫ ṁ_i.g.m. dA = ∫^R_A ρ v_∞ (2πr dr) =→→→ T = ρ V_∞ ω₃ π(∫^R_A r² dr) = → T = π/2 ρ r_∞ ω₃ R³. Sapendo che ṁ = ρ v_∞ πR² otteniamo T = 1/2 v_∞ ṁ R². Scrivendo tutto in funzione dell'assorbio otteniamo T = ṁ ω₃ B² →→ ω₃ = 8Tṁ B². Notiamo che T ∝ ω₃. Massimizzando T otteniamo il valore di ω₃.

Se valore misurato, risolvendo ω₃ non è confrontabile con il valore ottenuto dall'analisi CFD poiché in questo ultimo caso non è necessario fare assunzioni semplificative. È possibile quindi trovare un parametro che permette di confrontare i valori ricavati sperimentalmente con le turbolente di anali reali. Questo è il parametro R_s: swirl ratio.

R_s = ω₃ V_∞ C₂(c_s)2πr_∞ C₂(b_s) alla WFC.

Considerazioni sulle ipotesi semplificatrici

• Flusso incomprimibile, ρ = costante.
• Durante tutte le condizioni di operazione a cavallo della sarac ΔP = costante = ΔP base eff. m₁².
• Non c'è scambio termico tra gas e pareti.
• Conservazione del ṁ_i.g.m..

Dall'ultima ipotesi possiamo scrivere:

v̇fc ṁi.g.m./8 = (∫Flusso ṁi.g.m. dt) quindi non viene dissipata energia