Combustión a baja temperatura permite Cleaner motores más eficientes

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Combustión a baja temperatura permite Cleaner EnginesBusiness, más eficientePor: Palav sen (08/16/13) Visto: 29

El progreso diario en Energía y Combustion Science publicó un resumen de la investigación reciente sobre el gasóleo LTC en un artículo titulado "Los modelos conceptuales de premezcla parcial de combustión diesel de baja temperatura." El artículo, elaborado por investigadores de Sandia National Laboratories, proporciona lo que los autores dicen que es una base científica necesaria para los fabricantes de automóviles y de motores para construir la próxima generación de motores más limpios, más eficientes en combustible que utilizan LTC.

"Los motores diesel son generalmente más eficientes que los motores de gasolina", dijo el investigador Mark combustión Musculus, el autor principal del artículo, junto con investigadores de Sandia Paul Miles y Lyle Pickett. "Cuando los conductores de camiones de larga distancia están quemando miles de galones por año para carreras de mercancías entre países, o cuando los consumidores se enfrentan a altos precios del combustible, un motor más eficiente es muy importante." La mayor eficiencia se traduce también en el dióxido de carbono más bajo (CO2), que son un importante motor de cambio climático global.

Aunque los motores diesel son más eficientes, todavía tienen serios problemas de emisiones contaminantes.

Motores a gasolina se han convertido en cada vez más limpio mediante la inserción de más y mejores catalizadores entre el motor y el tubo de escape para limpiar contaminantes creados por el motor.

Pero el mismo catalizador que funciona tan bien para los motores de gasolina no funciona para los motores diesel. Otros sistemas de postratamiento de gases de escape más complejos se despliegan en los motores diesel modernos, pero los diseñadores y operadores de motores les gustaría evitar las sanciones de costos y eficiencia impuestos por esos sistemas.

"Sería muy bueno para encontrar alguna otra manera de limpiar el motor diesel si queremos disfrutar de sus ventajas de eficiencia completos", explicó Musculus ", y LTC podría ser la solución."

En gran parte debido al trabajo de la señal en los años 1980 y 1990 en el Centro de Investigación de Combustión de Sandia (IRC) en California, los investigadores ya entienden cómo se crean los contaminantes en la combustión diesel convencional. Los detalles de cómo funciona convencional de combustión diesel - investigación que se aprovechó de los motores ópticos especiales y diagnósticos con rayos láser y cámaras de científicos para investigar los procesos de combustión - se consolidaron en un modelo conceptual tanto con referencia desarrollado por Sandia del John diciembre de 1997.

Los diagnósticos basados ??en láser mostraron que un contaminante, partículas de humo, o PM, se formó en las regiones donde las concentraciones de combustible eran demasiado altos. Otro contaminante grave, óxidos de nitrógeno, o NOx, surgieron de una llama de alta temperatura en el interior del motor. Las emisiones de NOx no sólo son tóxicos, pero una vez que se libera en la atmósfera y se expone a la luz solar, reaccionan con otros contaminantes, creando ozono a nivel del suelo o smog.

LTC se ocupa de las emisiones de NOx mediante la recirculación de algunos de los gases de escape expulsados ??por un motor diesel de nuevo dentro del motor, donde absorben el calor de la combustión. Con este efecto de dilución, las temperaturas de combustión son más bajos para formación de NOx se reduce significativamente. La otra parte de la estrategia de LTC, Musculus dijo, es rociar en el combustible antes en el ciclo del motor para dar el combustible más tiempo para mezclarse con el aire antes de que se queme. LTC con ello evita gran parte de las regiones ricas en combustible que conducen a PM, así como las altas temperaturas que conducen a los NOx.

Mientras LTC ayuda a reducir la contaminación y NOx, que no es sin sus propios problemas. Mientras NOx y PM se reducen otros contaminantes suben, incluidos los hidrocarburos monóxido de carbono (CO) y no quemados (UHC) del combustible. Ambos son no sólo es tóxico, sino que también resultan en una pérdida de la eficiencia del combustible.

El equipo de investigación CRF identificó las fuentes de estas emisiones de los motores de LTC utilizando nuevas técnicas de diagnóstico óptico. En una medición de avance, los investigadores utilizaron fluorescencia inducida por láser de dos fotones para mapear CO en el cilindro, una medición difícil que nunca se había alcanzado en el interior de un motor diesel.

Detección de UHC también es problemático debido a que muchas especies químicas diferentes conforman la UHC general, y su composición evoluciona durante la combustión. Por lo tanto, lugar de detectar directamente UHC, los investigadores utilizaron fluorescencia inducida por láser de otros marcadores de la combustión, como el formaldehído y hidroxilo, para observar y entender los procesos químicos que conducen a la UHC. Las mediciones combinadas mostraron que el combustible que terminó cerca del inyector de combustible era "sobre-mixta" - no era demasiado aire y no lo suficiente de combustible, por lo que el combustible no puede quemar hasta su finalización, lo que lleva a la CO y UHC en el agotar.

Con esta nueva comprensión de UHC y las emisiones de CO, Musculus y Sandia postdoctoral investigadora Jacqueline O'Connor buscado una manera de aumentar la concentración de combustible en la zona. Una forma, descubrieron, es agregar post-inyecciones, que son más pequeños chorros de combustible después de la pulverización principal, que añaden más combustible en tan sólo el área de la derecha. Con la post-inyección, la zona de combustión completa se extiende sobre una región más grande, lo que lleva a reducir las emisiones de CO UHC y al tiempo que aumenta la eficiencia, asegurándose de que menos combustible se desperdicia ni quemarlo.

Musculus y sus colegas, a través de su más reciente trabajo de investigación, la esperanza de comunicar los detalles de cómo LTC trabaja para la comunidad de investigación más amplia de motores. "Este es el tipo de investigaciones y datos científicos que los diseñadores de motores, que ayudan a orientar nuestra investigación, nos dicen que necesitan para que puedan construir la clase de motores diesel de bajo consumo de combustible que los consumidores quieren", dijo. Palav sen

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