Analisi sperimentale delle prestazioni e delle emissioni di un motore ad accensione spontanea alimentato con miscele gasolio/olio di girasole in diverse concentrazioni

Gli idrocarburi incombusti (HC) sono essenzialmente dovuti a combustibile che non prende parte alla combustione. Ciò si verifica ad esempio a causa del riempimento del combustibile di cavità interne alla camera di combustione (come il gioco cilindro-pistone), all’assorbimento del combustibile da parte dell’olio, allo spegnimento della fiamma in vicinanza delle pareti della camera (più fredde), a combustioni non avvenute o incomplete in alcuni cicli.
I motori ad accensione per compressione operano con elevato eccesso d’aria perciò emettono circa un quinto degli HC di un motore ad accensione comandata. Le principali cause delle emissioni di idrocarburi allo scarico dei motori ad accensione per compressione sono:
· Il combustibile diesel mediamente contiene componenti di più alto peso molecolare rispetto a quelli presenti nella benzina, che portano a temperature di ebollizione e di condensazione più alte. Ciò provoca che alcune particelle di idrocarburi condensino sulla superficie della parte solida della fuliggine carboniosa generata durante il processo di combustione. Gran parte di questa brucia nuovamente durante il proseguirsi della combustione ma una minima parte viene comunque espulsa con i gas di scarico.
· La miscela aria-combustibile in un motore ad accensione per compressione è eterogenea e il combustibile continua ad essere iniettato anche durante il processo di combustione. Ciò porta alla formazione locale di zone aventi titolo variabile dal magro al ricco che possono sfociare in combustioni incomplete: nelle zone ricche, alcune particelle di combustibile non trovano abbastanza ossigeno per ossidarsi mentre nelle zone povere non vi è abbastanza combustibile per far iniziare una corretta combustione. Inoltre alcune particelle di combustibile possono venir mescolate con i gas combusti producendo una combustione incompleta.
· Una piccola quantità di combustibile liquido spesso viene intrappolata sulla punta dell’ugello dell’iniettore proprio quando termina l’iniezione. Questa piccola quantità di combustibile è chiamata “sac volume”. La sac volume è circondata da un ambiente prettamente ricco e perciò evapora con estrema lentezza causando così emissioni di idrocarburi allo scarico.
Il rapporto A/C ha un’importanza decisiva sulle emissioni di HC e PM. Nei motori diesel, il fatto che combustibile e aria debbano mescolarsi prima di bruciare significa che una sostanziale quantità di eccesso d’aria è necessaria per garantire la completa combustione del carburante entro il limitato tempo consentito dalla fase di combustione. Il minimo rapporto aria/combustibile per una completa combustione è circa λ= 1,5: questo rapporto è chiamato “limite di fumo” dal momento che il fumo aumenta considerevolmente per valori di l inferiori a tale valore. Per valori di λ molto alti, la temperatura nel cilindro dopo la combustione è troppo bassa per estinguere gli HC residui, così le emissioni di idrocarburi gassosi e della frazione organica solubile di particolato sono alte.