Sommario - Abstract
I
SOMMARIO
Titolo: Modellazione numerica di motore ottico ad accensione spontanea con
miscele di combustibili
Le sempre più stringenti norme anti-inquinamento hanno portato le case automobilistiche a ricercare nuovi metodi di combustione per motori ad accensione spontanea, con l’obiettivo di abbattere contemporaneamente le emissioni di ossidi di azoto e particolato. Una soluzione di semplice attuazione è l’utilizzo di miscele di combustibili, dove insieme ad un combustibile ad alto numero di cetano viene miscelato un piccolo quantitativo di un combustibile con numero di cetano più basso. L’obiettivo è ottenere un combustibile che possieda caratteristiche di volatilità e
propensione alla autoaccensione diverse dai combustibili originari. L’Istituto Motori di Napoli ha realizzato esperimenti su un motore ottico con una miscela di gasolio (80%) e benzina (20%), chiamata G20. L’effetto della benzina è di aumentare il ritardo all’accensione e perciò di prolungare il tempo di miscelamento pre-combustione con conseguente riduzione simultanea di NOx e
particolato.
Gli obiettivi di questa tesi sono la modellazione numerica del motore ottico ad accensione spontanea presente al’Istituto Motori attraverso il codice CFD AVL FIRE e la simulazione di combustioni con miscele di combustibili. Tale lavoro ha richiesto uno studio preliminare dei modelli di spray e combustione presenti nel software ed una campagna di prove per la
determinazione dei parametri e delle costanti che intervengono direttamente nelle equazioni dei modelli. Sono state inoltre condotte simulazioni con un meccanismo di cinetica chimica sviluppato dai ricercatori dell’Università di Madison, utilizzabile attraverso un solutore (CHEMKIN)
Sommario - Abstract
II
ABSTRACT
Title: Numerical modelling of an optical compression-ignition engine through
fuel blends
The increasingly stringent pollutant emission and fuel consumption regulations have urged car companies to look for new methods of combustion for compression-ignition engines, with the aim of cutting down the emissions of nitrogen oxide and soot.
A solution of simple implementation is the use of a blend of fuels, where a high cetane number fuel is blended with a small amount of lower cetane number fuel. The aim is to obtain a fuel whose characteristics of volatility and propensity to self ignition are different from the ones of the original fuels.
The Istituto Motori of Napoli has carried out tests with an optical engine using a mixture of diesel fuel (80%) and gasoline (20%), called G20. The effect of gasoline is to increase the ignition delay and thus to protract the time of pre-combustion, with consequent simultaneous reduction of NOx and soot.
The aims of this thesis are numerical modelling, by means of the CFD AVL FIRE code, of the optical compression-ignition engine located at the Istituto Motori and numerical predictions of fuelmixture combustion. A preliminary study of the spray and combustion models embedded in the software, as well as an experimental test campaign were carried out, in order to determine the parameters and constants necessary to tune the models.
As well, numerical simulations have been carried out using a chemical-kinetics reduced mechanism developed by the researchers of the University of Madison, by means of a solver (CHEMKIN) coupled with the FIRE code.
