Los ingenieros químicos que prueban métodos para mejorar la eficiencia de los motores diésel mientras se mantienen el rendimiento están recibiendo ayuda de un elemento básico del verano:las antorchas Tiki.

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Notre Dame está usando las antorchas del patio trasero como parte de un esfuerzo para imitar el proceso de oxidación del hollín en un motor diesel, cuando el hollín en los gases de escape de diesel se acumula en las paredes de un filtro de partículas y debe ser quemado —Según un estudio publicado recientemente en Catalizadores .

"Este estudio es parte de un esfuerzo durante muchos años en el que hemos descubierto y desarrollado catalizadores de bajo costo para la oxidación del hollín que se basan en vidrio de sílice, "dijo Paul McGinn, coautor principal del estudio y profesor en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de Notre Dame.

McGinn y el co-investigador principal Changsheng Su en Cummins Inc. desarrollaron un método para recubrir filtros de partículas diésel con un vidrio de sílice, que libera lentamente iones de potasio. El potasio actúa como catalizador, reducir las temperaturas necesarias para iniciar la regeneración del filtro, o la oxidación del hollín, para mejorar la eficiencia.

Lo que necesitaban era una forma sencilla de simular las condiciones de conducción del mundo real, incluido el flujo continuo de hollín a su paso por un filtro de partículas diésel.

"Podríamos hacerlo continuamente usando la antorcha Tiki, utilizando el hollín Tiki como sustituto del hollín de motor real, "McGinn dijo." Dependiendo de la configuración, realmente sale mucho hollín, que es lo que queremos ". El equipo construyó un reactor sofisticado equipado con generadores de hollín y sensores de contrapresión, lo que les permite controlar las condiciones, incluidas las tasas de oxígeno, proporciones aire-combustible y producción de hollín por hora.

Los nuevos métodos para reducir la oxidación del hollín son de especial interés para los fabricantes de motores diesel. El escape diesel contiene, entre otras cosas, partículas de hollín y óxidos de nitrógeno (NOx), siendo el hollín uno de los principales contribuyentes al calentamiento global y una causa de problemas respiratorios. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) ha estado trabajando para reducir las emisiones de los vehículos, vehículos industriales, locomotoras y barcos durante más de una década.

Para vehículos con motor diesel, La EPA requiere que tanto el hollín como los NOx se mantengan por debajo de ciertos niveles, pero persisten los desafíos para reducir esas emisiones de manera económica sin sacrificar el rendimiento. Cuando las condiciones de funcionamiento del motor se ajustan para emitir niveles bajos de NOx, aumentan los niveles de hollín, y viceversa.

Un filtro de partículas diésel estándar es un cilindro de cerámica con una estructura tipo panal y paredes porosas. Todos los demás canales, o aberturas, del filtro están cerrados. Cuando el escape entra en el filtro, el hollín se acumula a lo largo de las paredes interiores a medida que pasa el escape limpio.

Para quemar la acumulación de hollín a lo largo de las paredes del filtro, Las temperaturas de escape deben alcanzar los 600 grados Celsius (1, 112 F). "Cuando se encuentra en un entorno urbano en el que detiene y enciende el motor, la temperatura del escape no se calienta tanto, "Dijo McGinn.

En algunos casos, El combustible se usa para calentar el filtro y quemar el hollín, un proceso llamado regeneración activa, que afecta el consumo de combustible del vehículo y requiere un uso sustancial de metales nobles (como el platino).

"Todo el mundo busca una forma económica de bajar la temperatura, "Dijo McGinn." En nuestro caso, Hemos desarrollado un revestimiento de vidrio económico de uno a dos micrones de espesor y lo aplicamos a los filtros de partículas diésel. El vidrio entrega un catalizador de potasio lentamente por encima de 150, 000 millas de conducción y permite lo que se llama regeneración pasiva. Entonces, cuando estás en la autopista a alta velocidad, la temperatura del escape se eleva lo suficiente como para quemar la acumulación de hollín continuamente ".

Con las antorchas Tiki que proporcionan la acumulación de hollín necesaria para las pruebas, McGinn dijo que su equipo estudiará cómo adaptar aún más la composición del vidrio para reducir también los NOx.