Studio del ritardo di accensione di emulsioni kerosene acqua

Using an emulsified fuel it is possible to achieve lower emissions of particulate matters and NOx and a more e fficient combustion with a consequent reduction of UHC. In Diesel engines ignition delay is the main parameter that influences combustion efficiency and emissions production. Within this work it was defined a method to determine the ignition delay from the pressure curve of the combustion chamber. During an extended experimental campaign it was investigated the dependancy of ignition delay on: (a) combustion chamber ambient gas temperature, (b) type of fuel (kerosene - W/O emulsion), (c) type of injector nozzle (singlehole - multihole). The main objective of the study was to compare the results for the two type of fuels and to analyze the differences in their combustion process. Also spray penetration curves were obtained by means of imaging analysis. The results presented here show that ignition delay times shortens when increasing combustion chamber ambient gas temperature. The presence of water in the emulsion lengthens the ignition delay time compared to kerosene. The combustion process is also affcted by ignition delay: the longer ignition delay is the more sudden and marked is the combustion phase right after the instant of ignition. The analysis of the Arrhenius plots highlighted a transition to a di fferent chemical kinetic at low temperatures (NTC).

L'utilizzo di combustibili tradizionali emulsionati con acqua permette di ottenere ridotte emissioni di particolato e NOx ed una combustione più e fficiente con una conseguente riduzione di incombusti. Nei motori a ciclo Diesel con autoaccensione un parametro fondamentale che influenza l'efficienza di combustione e le emissioni inquinanti è il ritardo di accensione. Nell'ambito di questo lavoro di tesi è stato definito un metodo per la determinazione del ritardo di accensione di uno spray dal tracciato di pressione della camera di combustione. Inoltre tramite un'estesa campagna sperimentale è stata indagata la dipendenza del ritardo da: (a) temperatura della miscela comburente, (b) tipo di combustibile (kerosene - emulsione W/O), (c) tipo di iniettore (monoforo swirlato - multiforo). Il principale scopo è stato confrontare i risultati ottenuti per i due tipi di combustibile ed analizzare le differenze nel processo di combustione. Sono anche state ricavate le curve di penetrazione dello spray mediante l'analisi delle immagini acquisite. Secondo quanto ricavato il ritardo di accensione ha una forte dipendenza dalla temperatura della miscela comburente: maggiore è la temperatura, minore è il ritardo. La presenza di acqua nell'emulsione ritarda l'istante di accensione rispetto al caso con kerosene. Il processo di combustione risulta inoltre influenzato proprio dal ritardo: maggiore è il suo valore più repentina e marcata è la fase di combustione immediatamente successiva all'istante di innesco. L'analisi dei grafici di Arrhenius ha messo in evidenza che alle basse temperature si riscontra un cambiamento nel comportamento della cinetica chimica (NTC).