Sviluppo di un modello zero-dimensionale per un motore monocilindrico 4t

Lo scopo di questo elaborato è creare un modello termodinamico zero-dimensionale in grado di riprodurre il funzionamento di un motore a combustione interna di tipo motociclistico nel dominio angolare ϑ. Con il modello in esame si è voluto replicare un motore preesistente, ovvero il motopropulsore TM Racing definito TM-GP3, monocilindrico ad accensione comandata, utilizzato nelle competizioni MOTO 3; si ricorda, inoltre, che la taratura e la validazione del modello sono state effettuate grazie ad una serie di acquisizioni sperimentali fornite dalla casa produttrice. Il modello sviluppato è di tipo termodinamico, perché è basato sul bilancio energetico, che consente di seguire, nei volumi ritenuti significativi, l’evoluzione di grandezze termodinamiche quali pressione, temperatura e massa in funzione dell’angolo di manovella nell’ambito del ciclo motore dopo aver determinato l’andamento della portata massica che attraversa i due condotti (runner) che collegano tali volumi significativi. Il modello è, inoltre, zerodimensionale, nel senso che rappresenta la geometria del motore in maniera semplificata e si è supposto che nei vari volumi le grandezze termodinamiche (p, T) siano distribuite uniformemente, al contrario della realtà: in altre parole si è ipotizzato che ogni variazione infinitesima di una grandezza avvenga istantaneamente in modo uniforme in tutto il volume di riferimento. Inizialmente si è considerato che all’interno del modello motore fluisca semplicemente aria, mentre nella realtà abbiamo aria e combustibile. Nella fase di combustione è stata simulata l’introduzione di calore dall’esterno, in seno all’aria, in maniera tale che andasse a recepire la stessa energia che avrebbe recepito con la combustione interna. Successivamente è stata implementata la presenza delle diverse specie chimiche nei volumi (N2, O2, CO2,H2O,HC), per avere una risposta quanto più realistica possibile dal nostro modello.