Ignizione di combustibili alternativi in un motore HCCI

The study of the ignition behavior of bio-fuel relevant compounds in HCCI engines is here presented. Also, a sub-mechanism for the low temperature oxidation of n-butanol is developed. The simulations of the engine are carried out using the multi-zone model proposed by Aceves and Flowers, embedded in the GASDYN code and coupled with the DSMOKE code which handles detailed kinetic schemes. The single-zone model was used for preliminary evaluations of the engine behavior. This activity revealed that the single-zone model can be used only for preliminary evaluation aimed to compare different kinetic schemes or for a sensitivity analysis. The multi-zone approach showed a good agreement with experimental data, highlighting a good predictive capacity. However, some difficulties persist in this model, because of the simplifications adopted to describe the interactions between the different zone.

Il presente lavoro di tesi si è concretizzato nello studio della combustione HCCI nei motori a combustione interna per autotrazione, con l’intenzione di valutarne il comportamento in presenza dei principali combustibili ossigenati tipici dei bio-carburanti; l’attenzione è ricaduta sulla possibilità di riprodurre i fenomeni di autoignizione caratteristici di questa combustione, utilizzando schemi cinetici dettagliati. Si è inoltre proceduto a sviluppare e convalidare un sub-meccanismo di bassa temperatura per il n-butanolo. Le simulazioni del motore sono state condotte utilizzando il modello multi-zona proposto da Aceves e Flowers, integrato nel codice di calcolo GASDYN, opportunamente accoppiato al software DSMOKE per la gestione di schemi cinetici dettagliati. Il modello nella sua configurazione mono-zona è stato utilizzato per effettuare una valutazione preliminare, la quale ha evidenziato l’incapacità predittiva di questo approccio, utile esclusivamente per stime di massima mirate a confrontare schemi cinetici o analisi di sensitività. Il modello multi-zona ha invece mostrato un buon accordo con i dati sperimentali, evidenziando un’ottima capacità predittiva. Restano comunque dei limiti nell’uso di un ridotto numero di zone, legati alle ipotesi semplificative adottate per descrivere le interazioni fra le diverse zone.