Analisi multifase-euleriana di un iniettore multiforo per motori GDI

Introduzione Introduzione Il mercato dell’automobile si divide in due grandi categorie per quanto riguarda la tipologia dei motori adottati: da una parte i motori ad accensione per compressione (o ad accensione spontanea, AC) e dall’altra i motori ad accensione a scintilla (o ad accensione comandata, AS). Negli ultimi anni i primi sono stati soggetti a numerosi sviluppi che si sono conclusi con l’adozione dell’iniezione diretta tramite sistemi common-rail: grazie a questo e ad altri miglioramenti, grazie all’assenza della valvola a farfalla e grazie ad un più elevato rapporto di compressione, i motori diesel hanno incrementato il loro rendimento distaccando ulteriormente il rivale a ciclo otto. In compenso, la recente disponibilità di raffinati sistemi di iniezione benzina a basso costo ha rinnovato l’interesse, da parte di molte case automobilistiche, verso l’adozione dell’iniezione diretta nei motori ad accensione comandata (GDI, Gasoline Direct Injecton). Il principale obiettivo che si vuole raggiungere adottando il sistema GDI è di eliminare ai carichi parziali l’uso della valvola a farfalla ed effettuare la regolazione del carico variando la quantità di combustibile iniettata per ciclo. Questo sviluppo, assieme ad un più efficace sfruttamento dell’aria aspirata e ad una più elevata potenza specifica, permetterebbe al motore a ciclo otto di competere in termini di rendimento termodinamico con il motore diesel. L’adozione dei sistemi ad iniezione diretta introduce una notevole serie di vantaggi che si traducono in una riduzione dei consumi e degli inquinanti il tutto grazie ad una maggiore precisione nella dosatura del combustibile, ad un migliore riempimento dei cilindri e alla possibilità di utilizzare molteplici strategie di iniezione. Una possibilità offerta dai motori GDI, infatti, è proprio quella di adottare differenti strategie in relazione al carico del motore. L’adozione dell’iniezione diretta comporta dunque lo sviluppo di una tipologia di iniettori in grado di soddisfare le richieste inerenti alle varie strategie di funzionamento.: l’iniettore deve essere in grado di creare uno spray che, in tutte le condizioni di funzionamento, produca una forte polverizzazione del combustibile per evitare la formazione di idrocarburi incombusti. Il ridotto tempo a disposizione per l’evaporazione e la miscelazione richiede, infatti, un diametro medio delle gocce del combustibile con un ordine di grandezza inferiore rispetto agli iniettori tradizionali: da un valore di 200µm a uno di 20µm. iv