Al observar las partículas de hollín formadas en una llama simple, los investigadores de KAUST han desarrollado un modelo computacional capaz de simular la producción de hollín dentro de los últimos motores de automóviles de gasolina.
Aunque los motores de los vehículos de pasajeros de hoy en día están más limpios que nunca, su escape aún puede contener un número significativo de partículas de hollín nanoscópicas que son lo suficientemente pequeñas como para penetrar en los pulmones y el torrente sanguíneo. Este nuevo modelo de computadora debería ayudar a los fabricantes de automóviles a mejorar sus motores para reducir la formación de hollín.
Los motores de gasolina no se asocian tradicionalmente con el hollín; generalmente es un problema relacionado con los vehículos diésel. Pero en la última década, para aumentar la eficiencia del combustible, los fabricantes han hecho que sus motores de gasolina sean más parecidos al diésel, adoptando tecnología de "inyección directa" querocía combustible directamente en el cilindro del motor.
"A veces obtienes bolsas ricas en combustible donde no hay suficiente aire para la combustión completa o, a veces, el combustible golpea la pared del cilindro y forma un incendio en la piscina", dijo S. Mani Sarathy, del Centro de Combustión Limpia KAUST, quien co-dirigió eltrabajo. Ambos escenarios generan hollín.
Resolver cómo minimizar el hollín es un desafío porque es difícil ver dentro del cilindro del motor mientras se produce la combustión del combustible. Sarathy y sus compañeros de trabajo abordaron el problema quemando una mezcla químicamente simplificada de "sustituto de gasolina" en una configuración experimental llamadallama de difusión de contraflujo. Al hacer brillar los láseres en esta llama abierta, podrían monitorear el hollín y sus precursores a medida que se quema el combustible. "Estos experimentos se han realizado previamente con combustibles gaseosos, pero esta es la primera vez que se hacen con líquidos relevantes para la gasolinacombustibles ", dijo Sarathy.
El equipo varió la composición del combustible y observó la producción de partículas para construir un modelo de las reacciones químicas básicas a través de las cuales se forman y crecen las partículas de hollín. "Una vez que tenemos este modelo cinético básico que funciona bien en llamas simples, podemos utilizar elmodelo en una simulación de motor ", explicó Sarathy. Una simulación de combustión de motor es esencialmente un conjunto de muchos pequeños flautas, que se combinan para dar una imagen completa de cómo se forma el hollín en un motor.
Los fabricantes de automóviles podrían usar el modelo de Sarathy en sus propias simulaciones para probar si los cambios, como la alteración de la geometría del motor o el momento de la inyección de combustible, podrían reducir la producción de hollín ". También tenemos socios industriales que utilizan el modelo para ver qué tan diferentes son los combustibles yLas estrategias de combustión del motor afectan la producción de hollín ", dijo Sarathy.
Para futuros diseños de motores, el modelo ayudará a los fabricantes a minimizar el hollín antes de que el motor salga de la línea de producción.
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Materiales proporcionado por KAUST - Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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