Studio sperimentale del comportamento di differenti miscele Diesel benzina in condizioni di motore Diesel

The increasingly ristrettive rules on pollution emissions related to internal combustion engine drive the manufacturers and the scientific community to investigate on solutions that may reduce the environmental impact that engines have. For these purpose, the use of Diesel-gasoline blends injected in compression ignition engines may be worthwhile. The present work reports a fundamental investigation on the injection , ignition and combustion behaviour of six binary blends of n-heptane and iso-octane, which are Primary Reference Fuels respectively of Diesel fuel and gasoline. Experiments have been conducted in a constant pressure vessel with optical access, where spray evolution can be observed in high ambient pressure and temperature conditions typical of Compression-Ignition engines. Visualization of Mie scattering, Schlieren, OH* radical chemiluminescence and soot incandescence have been used to compare different behavior of all fuels blends, under parametric variation of ambient temperature, oxygen concentration and injection pressure. The results allowed to evaluate the impact of the progressive increase in the concentration of iso-octane on the behavior of the spray, as the processes of mixture formation, ignition and combustion. The increase in the concentration of iso-octane causes a reduction of the reactivity of the spray, leading to more premixed combustion, characterized by a reduced soot formation.

Le sempre più ristrettive norme riguardanti le emissioni contaminanti dei motori a combustione interna spingono i costruttori e la comunità scientifica a studiare soluzioni in grado di ridurre l'impatto ambientale che questi presentano. A tal scopo può essere utile l'utilizzo di miscele Diesel-benzina iniettate in motori ad accensione spontanea. Il presente lavoro presenta una ricerca sul comportamento relativo ai processi di iniezione, accensione e combustione di sei differenti miscele binarie composte da n-eptano e iso-ottano, i quali costituiscono Primary Refernce Fuels rispettivamente di combustibili Diesel e benzina. Le misurazioni sono state effettuate in una camera di combustione a volume costante dotata di accessi ottici, dove è stato possibile osservare l'evoluzione dello spray in un ambiente ad elevata temperatura e pressione, che riproduce le condizioni termodinamiche presenti nei motori Diesel convenzionali. Metodi per la visualizzazione di Mie scattering, Schlieren, emissione di radiazione chemiluminescente emessa da radicale OH e emissione incandescente sono stati utilizzati per confrontare il distinto comportamento delle differenti miscele. Per ciascuna miscela, la sperimentazione ha previsto la variazione parametrica di temperatura in camera, concentrazione d'ossigeno e pressione di iniezione. I risultati hanno permesso valutare l'impatto del progressivo aumento della concentrazione di iso-ottano sul comportamento dello spray, in quanto ai processi di formazione della miscela, accensione spontanea e combustione. L'aumento della concentrazione di iso-ottano causa una riduzione della reattività degli spray, dando origine a combustioni dal carattere maggiormente premiscelato, caratterizzate da una minor formazione di particolato.