Disposizione sperimentale per analisi di spray con Malvern Mastersizer. Si vede l'iniettore nelle due posizioni estreme e il volume di controllo individuato dall'intersezione fra il laser e lo spray.
Experimental setup for spray drop sizing with Malvern
Distribuzione di diametri delle gocce ricavata con Malvern Mastersizer. A tratto continuo è la densità di probabilità, mentre la cumulativa è riportata per punti.
Drop size distribution measured with Malvern Mastersizer.
CARATTERIZZAZIONE DI SPRAY DI INIETTORI PER MOTORI AD A.C
.La tematica in oggetto si collega a quella del controllo elettronico del motore, essendo l'iniezione uno degli aspetti essenziali in un modello fisicamente consistente finalizzato al progetto di sistemi di controllo. L'approccio seguito è eminentemente sperimentale, ferma restando ovviamente la necessaria ricognizione della letteratura sull'argomento.
La sperimentazione si articola su due filoni:
·
visualizzazione dello spray con endoscopia;·
analisi dimensionale delle gocce con diffrattometria laser.La prima tecnica mira alla caratterizzazione qualitativa dello spray, con individuazione dei parametri geometrici e della loro variabilità con le condizioni operative. Peraltro, con tecniche di analisi dell'immagine, è pensabile un'estensione quantitativa.
La seconda tecnica sfrutta l'analizzatore Malvern Mastersizer in dotazione alla Sezione, corredato da una camera di prova a flusso variabile. La camera permette di posizionare lo spray con ampia libertà rispetto al volume di controllo, muovendo ad esempio la zona di misura lungo l'asse di penetrazione. Si può così misurare la distribuzione dimensionale delle gocce in varie zone dello spray e in varie condizioni sperimentali. Poiché il Malvern compie una media spaziale delle dimensioni particellari, s'impiegano tecniche di de-convoluzione per ricostruirne l'andamento sul diametro dello spray. Si può variare anche l'angolo fra l'asse dello spray e il flusso d'aria.
La combinazione delle tecniche consente la completa caratterizzazione dello spray. Peraltro gli iniettori impiegati sono attualmente in sperimentazione nell'ambito di un progetto di ricerca europeo che coinvolge, fra gli altri, il Centro Ricerche Fiat. Operando in contatto con Fiat si è potuto attingere alla mole di dati disponibili su tali iniettori, in vista di un confronto sui risultati. La nostra sperimentazione ha però carattere più generale, avendo la camera di prova una geometria semplice, flessibile e facilmente parametrizzabile, mentre gli altri lavori afferenti al progetto riguardano tutti un condotto di aspirazione specifico. La sezione quadrata della camera di prova consente di studiare la formazione del film di carburante sulla parete investita dallo spray, misurandone lo spessore in funzione dei parametri di prova. L'attività sperimentale potrà così interfacciarsi con la modellistica già sviluppata sull'accumulo di benzina nei condotti d'aspirazione, nell'ambito generale del controllo elettronico dei motori.
FUEL SPRAY CHARACTERIZATION IN SPARK IGNITION ENGINES
This research activity is mainly an experimental one. It is strongly related with the other one concerning the engine electronic control, being the fuel injection a basic aspect in the design of such systems.
The experimental activity can be divided in two main courses:
·
spray visualisation with endoscopes;·
drop sizing with laser spectroscopy.The first technique is devoted to qualitative spray description. The spray geometry and its variation within a changing environment are estimated. By the way, if image analysis is employed, also quantitative evaluations are possible.
The second technique is based on the Malvern particle sizing instrument available at Sezione Macchine. A spray chamber has been fitted on the Malvern. This chamber can be fluxed with variable flow rate. The injector can be mounted in various positions, in order to explore with the laser different portions of the spray. As laser spectroscopy gives a space average of particle size distribution, numerical deconvolution techniques are employed to explore size variations within the spray. The angle between the spray axes and the air flow can be changed as well.
By combining these two techniques, a complete spray characterisation is attempted. By the way, the injector being analysed at Sezione Macchine is currently used in an E.U. research project which involves, among many others, the Centro Ricerche Fiat. Working in close connection with Fiat we gathered the huge amount of data available on this injector. Experimental results will be cross checked.
Co-operation with automotive industry doesn't change the basic character of our research. The research project on the way at Fiat is conducted on a specific engine head, while our spray chamber has a simple, more general shape. All geometric parameters are easily adaptable. The chamber has a square cross section, which allows easy measurement of the fuel film thickness on the wall facing the injector. Actually this measurement is one of the main objectives of this project, whereas it gives experimental validation to a numerical code developed at Sezione Macchine, which simulates the spray behaviour in an intake manifold and its impingement on the wall. Once validated and calibrated, this model will form a very important part of the general engine model for control system design.