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Squish, Swirl e Tumble

Squish, Swirl e Tumble – Vediamo nello specifico in cosa consistono questi tre moti turbolenti della carica all’interno del cilindro.

SQUISH 

squish

Con questo termine si indica il movimento rotatorio organizzato della carica su di un piano assiale, che si genera verso la fine della fase di compressone, come conseguenza della diseguale variazione di volume a disposizione del fluido, quando la corona del pistone si avvicina sensibilmente alla testa del cilindro in alcune zone. In particolare, nei motori ad accensione comandata, è la particolare conformazione della testa del cilindro a generare lo squish, mentre nei motori ad accensione per compressione è la tazza ricavata nel pistone a produrre un doppio vortice di squish alla fine della fase di compressione. Si tratta insomma del movimento della miscela che, schiacciata tra pistone e testa, si sposta rapidamente dalla parte periferica verso il centro in corrispondenza della candela. E’ molto importante e ricercato in quanto riduce il pericolo di detonazione e autoaccensione, favorisce il mescolamento della carica attorno alla candela e migliora la successiva combustione.

SWIRL 

swirl

Con questo termine si intende il movimento rotatorio organizzato della carica su di un piano circonferenziale, derivato dalla componente tangenziale della velocità del fluido che entra nel cilindro. Esso è influenzato principalmente dalla geometria del gruppo condotto-valvola di aspirazione. Normalmente tale turbolenza può essere creata in due diversi modi: primo tramite l’interferenza del flusso entrante con la parete del cilindro o con uno schermo posto sulla valvola stessa; secondo imprimendo al flusso entrante un moto rotatorio attorno all’asse stesso della valvola prima del suo ingresso nel cilindro. Nel secondo caso specifico vengono utilizzati i condotti orientati o i condotti elicoidali. Con i condotti orientati la geometria è tale da conferire al getto uscente dalla valvola una distribuzione di velocità non uniforme sulla circonferenza, in modo da orientare il flusso verso la parete del cilindro, che gli impone a sua volta un moto tangenziale di Swirl. Con i condotti elicoidali il fluido arriva con una forte componente tangenziale nella zona sovrastante la luce scoperta dalla valvola e da qui poi discende con rapido movimento elicoidale verso il cilindro.

swirl

I condotti orientati, però, tendono ad essere poco efficaci come generatori di Swirl alle piccole alzate dal momento che la velocità del fluido nel condotto d’aspirazione risulta troppo bassa affinché la sua particolare geometria possa imporre una diseguale distribuzione del getto lungo la periferia della valvola. Alle maggiori alzate essi, invece, sono molto efficaci al fine di produrre Swirl ma presentano dei coefficienti di efflusso bassi poiché viene usata per smaltire portata solo una parte dell’area della luce scoperta dalla valvola. Un miglioramento da questo punto di vista si ottiene con i condotti elicoidali mediante i quali si possono avere dei coefficienti di efflusso sensibilmente migliori di quelli offerti da una valvola schermata e coefficienti di Swirl elevati anche alle basse alzate.

TUMBLE 

tumble

Con questo termine si indica un moto rotatorio organizzato su di un piano passante per l’asse del cilindro, che comincia a formarsi durante la fase di aspirazione ed è poi sostenuto ed amplificato verso la fine della fase di compressione.  Anche utilizzando un normalissimo condotto di tipo tradizionale si forma durante il processo di aspirazione un vortice su di un piano assiale nella zona sottostante il piattello della valvola. Esso è la conseguenza dell’interazione del flusso entrante con la parete del cilindro (dalla parte dello scarico) e la testa del pistone. Durante la fase di aspirazione si comincia a formare, infatti, un moto rotatorio organizzato in un unico vortice su un piano assiale. Durante la successiva fase di compressione, la risalita del pistone “schiaccia” il vortice, riducendone la dimensione e aumentandone l’intensità (energia cinetica).

tumble

Per accelerare il Tumble occorre quindi disegnare un condotto che non solo acceleri il flusso entrante, ma anche lo diriga prevalentemente verso la zona sottostante la valvola di scarico. Il principale vantaggio del Tumble consiste quindi nella capacità di generare turbolenza verso la fine della corsa di compressione in modo da accelerare e stabilizzare la parte iniziale del processo di combustione. Per contro bisogna tenere presente che l’energia spesa per incrementare il Tumble durante l’aspirazione, finisce con il penalizzare sempre più il riempimento del cilindro. Il tumble è importante soprattutto nei motori ad accensione comandata.

Archivio foto: Motori endotermici

Author

Matteo Di Lallo

http://www.matteodilallo.tech
Laureato in Ingegneria Meccanica e forte appassionato di motori. Collabora attualmente per alcune realtà del mondo dell'editoria automotive: Autotecnica, Trasporto Commerciale, Giornale del Meccanico, La Mia Auto, Omniauto, Quattroruote, Motori Agricoli, Evo Italia, Automobilismo ed EngBook.

4 Replies to “Squish, Swirl e Tumble”

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