Analisi della Cinetica Chimica di Ossidazione di una Miscela PRF-Etanolo per Applicazioni Motoristiche

Scopo di questo lavoro è l’analisi della cinetica chimica di ossidazione di una miscela composta da iso-ottano e n-eptano, comunemente indicata come Primary Reference Fuel (PRF), additivata con etanolo, per applicazioni prevalentemente di natura motoristica. L’etanolo è un combustibile rinnovabile ricavato da prodotti vegetali ed il suo utilizzo, nelle miscele con PRF, presenta numerosi vantaggi [1]; infatti si verifica una riduzione delle emissioni di monossido di carbonio, grazie alla presenza, nella molecola dell’etanolo, dell’atomo di ossigeno ed un aumento del numero di ottano della miscela. In letteratura sono disponibili diversi meccanismi cinetici dettagliati di ossidazione sia del PRF che dell’etanolo. In questo lavoro, è stato sviluppato un meccanismo dettagliato per l’ossidazione della miscela PRF-etanolo utilizzando il meccanismo per il PRF proposto da Curran et al. [2, 3], che prevede 1034 specie chimiche coinvolte in 4227 reazioni elementari, e il meccanismo per l’etanolo proposto da Saxena e Williams [4], con 235 reazioni reversibili e 46 specie chimiche. In questo lavoro, sono state effettuate diverse simulazioni numeriche dell’accensione, in un tubo d’urto, di miscele iso-ottano e n-eptano e miscele PRFetanolo, utilizzando diverse condizioni iniziali, in termini di temperatura, pressione e composizione, analoghe a quelle tipiche del funzionamento dei motori a combustione interna. Dal confronto si evince un buon accordo tra i risultati numerici e quelli sperimentali in termini di tempo di ritardo di accensione, sia per diverse miscele di PRF sia in presenza di etanolo come additivo. Inoltre, è stato confermato un incremento del tempo di ritardo di accensione per la miscela PRF-etanolo rispetto alla sola miscela PRF, con una modesta riduzione delle emissioni di CO. Si attende che quest’ultimo effetto sia ben più evidente nel funzionamento dei motori soprattutto in prossimità delle pareti, laddove si instaurano temperature considerevolmente più basse rispetto a quelle della miscela combusta.