Experimental investigation about the use of kerosene fuels in reciprocating engines for aeronautical applications

Almost all internal combustion engines for light and ultra-light aviation aircrafts still work with aviation gasoline (Avgas) which contains tetraethyl lead, a toxic anti-knock additive which has been forbidden from several years in most of the countries for ground applications. The objective of the present experimental study is to test a different fuel, kerosene Jet-A1, which is already available in airports, less dangerous, safer to handle and cheaper. Jet-A1 has higher density and viscosity with respect to Avgas, which represent respectively a benefit for the storage point of view and a problem for the spray generation process. The lower volatility makes Jet-A1 safer to handle, but increases vaporization problems, while the lower auto-ignition temperature leads to important cold-start and knocking problems. The experimental part of the study is focused on in-cylinder pressure measurements in different working conditions, avoiding cold-starts, in order to have informations about the quality of the combustion and knocking phenomenon.

La maggior parte dei motori a combustione interna impiegati nell'aviazione leggera e ultraleggera utilizzano ancora una benzina (Avgas) contenente piombo tetraetile, un additivo antidetonante altamente tossico che è ormai vietato da alcuni anni nella maggior parte dei paesi per applicazioni terrestri. L'obiettivo del presente studio sperimentale è di testare un combustibile differente, il cherosene Jet-A1, già disponibile negli aeroporti, i cui prodotti di combustione sono meno pericolosi per la salute, più sicuro e più economico. Il Jet-A1 ha maggiore densità e viscosità della benzina, caratteristiche che rappresentano rispettivamente un beneficio per lo stoccaggio e un problema per l'iniezione e il processo di formazione dello spray di combustibile. La sua minor volatilità fa del Jet-A1 un combustibile più sicuro da gestire, ma più difficile da vaporizzare, mentre la sua minor temperatura di auto-ignizione può portare ad importanti problemi durante gli avviamenti a freddo e all'insorgere del fenomeno della detonazione. La parte sperimentale dello studio è focalizzata sulle misurazioni della pressione in camera di combustione in diverse condizioni di funzionamento, evitando gli avviamenti a freddo a cherosene, per raccogliere informazioni sulla qualità della combustione e sul fenomeno della detonazione.