Validación de un modelo de tumble y turbulencia para un motor de cuatro válvulas de alto rendimiento

DAMIAN RAMAJO; ANGEL ZANOTTI; NORBERTO NIGRO

Buenos Aires, Argentina

Congreso; VIII Congreso Argentino de Mecánica Computacional MECOM; 2005

AMCA - UADE

Uno de los factores más relevantes sobre el funcionamiento de motores de combustión interna es el movimiento de la carga dentro del cilindro fomentando la homogeneidad de la mezcla aire-combustible y afectando los niveles de turbulencia al producirse la ignición. En motores de 4 válvulas, la configuración de las mismas origina un movimiento de la carga alrededor de un eje normal al eje del cilindro. Este movimiento, llamado tumble, es originado durante la carrera de admisión y continua a lo largo de la carrera de compresión, donde el movimiento del pistón produce la distorsión,  aceleración y posterior degradación del macro vórtice de tumble, resultando en un incremento en la energía cinética turbulenta. Benjamín5 introdujo un modelo cero dimensional intentando describir la evolución de este movimiento tridimensional durante la etapa de compresión, así como un esquema k-e para estimar los niveles de turbulencia. Posteriormente, este modelo fue modificado por Achuth y Mehta6 quienes incluyeron la generación de tumble y turbulencia durante el periodo de admisión. Ambos modelos se basan en considerar la existencia de un movimiento de tumble,  promediando espacialmente las características del flujo y estimando la turbulencia mediante un modelo k-e. El presente trabajo tiene el objetivo de validar el citado modelo  en motores de 4 válvulas por cilindro con cámaras de combustión tipo pentroof. Con ese fin, un motor mono cilindro fue simulado y se analizó la evolución del flujo durante las carreras de admisión y compresión. Los resultados de la simulación numérica fueron comparados con los obtenidos al simular el problema  mediante CFD utilizado  el programa comercial, ANSYS CFX 5.7.