Influenza di miscele gasolio – biocombustibile su parametri della combustione in un motore diesel

Abstract

Questo elaborato tiene conto delle problematiche legate ai combustibili fossili nei motori a combustione interna ad accensione spontanea indagando su alcuni vantaggi dell’utilizzo di biocombustibili alternativi. Lo scopo della tesi è di studiare, attraverso risultati sperimentali, l’influenza delle miscele a diversi tenori di biocombustibile UCOME (Used Cooking Oil Methyl Esters) sulle emissioni degli ossidi di azoto e del particolato carbonioso, dell’indice di rumorosità e del coefficiente massimo di variazione di pressione, valutando quindi l’impatto ambientale e la stabilità del processo combustivo. I dati sono stati raccolti e studiati all’interno del laboratorio Motori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica, Gestionale e dei Trasporti (DIME) dell’Università di Genova. Le prove sono state realizzate su un motore diesel turbo-sovralimentato con un sistema di controllo della pressione di iniezione common rail e un ricircolo dei gas combusti (EGR) a cui è stata aggiunta la sensoristica standard necessaria per la rilevazione delle grandezze di interesse di una prova sul banco dinamometrico. La centralina del motore è di tipo aperto per variare le strategie di controllo del motore e quindi per studiare il loro impatto sulla combustione al variare della percentuale di biocombustibile nella miscela iniettata. Il biocombustibile è quindi considerato in percentuali crescenti rispetto al gasolio commerciale (0%, 40%, 70%, 100%) e nelle due condizioni operative considerate sono stati applicati diversi valori di pressione al rail e frazione di EGR.

This thesis addresses current issues related to the use of fossil fuels in Diesel internal combustion engines by investigating chosen advantages of implementing alternative biofuels. The aim of the thesis is to study, through experimental data, the influence of blends with different contents of UCOME (Used Cooking Oil Methyl Esters) on nitrogen oxides and particulate matter emissions, noise index, and maximum pressure variation coefficient. Therefore, the environmental impact and combustion process stability are kept in consideration. The data were collected and studied in the engines laboratory of the Department of Mechanical, Energy, Management, and Transportation Engineering (DIME) at the Università di Genova. The tests were conducted on a turbocharged diesel engine with an injection pressure control system called common rail and a circuit for the recirculation of exhaust gases (EGR). Moreover, the use of measuring equipment with standard sensors has been done for detecting the relevant parameters of a dynamometer test. The open engine control unit (ECU) allowed to modify engine control variables and study their impact on the combustion process as the percentage of biofuel in the injected blend varied. The biofuel content was increased as a percentage relative to commercial diesel (0%, 40%, 70%, 100%), and the engine operating conditions were assessed by imposing different rail pressure values and EGR fractions.