Los nuevos diseños de motores con un alto rendimiento de combustible podrían reducir significativamente el impacto medioambiental de los vehículos. especialmente si los motores funcionan con combustibles renovables no derivados del petróleo. Asegurar que estos combustibles no convencionales sean compatibles con los motores de próxima generación fue el objetivo de un nuevo estudio computacional sobre el comportamiento de encendido del combustible en KAUST.

El equipo, dirigido por Hong Im en el KAUST Clean Combustion Center, investigó la ignición de formulaciones de combustible a base de metanol. "El metanol se considera un combustible prometedor tanto desde el punto de vista económico como medioambiental, "dice Wonsik Song, un doctorado estudiante en el equipo de Im. El metanol se puede producir de forma renovable como biocombustible o mediante una reacción electroquímica impulsada por el sol que produce metanol a partir de dióxido de carbono. Sin embargo, El combustible de metanol puro no es adecuado para los últimos diseños de motores.

Los motores de gasolina convencionales utilizan una chispa para encender el combustible. Algunos motores de gasolina modernos pueden cambiar al modo de encendido por compresión, operando como un motor diesel bajo ciertas condiciones para maximizar la eficiencia del combustible. Pero el metanol no es lo suficientemente reactivo para el encendido por compresión, dice Song. "Nuestro enfoque es mezclar un combustible más reactivo, éter dimetílico (DME), con metanol para hacer una mezcla de combustible utilizable en motores de encendido por compresión que proporcionan una mejor eficiencia de combustión que la contraparte de encendido por chispa ".

El equipo utilizó análisis computacional para investigar la química de combustión de metanol-DME. Debido a que la combustión es demasiado compleja para simularla de manera eficiente en su totalidad, los investigadores primero generaron un modelo esquelético del proceso en el que se han eliminado las reacciones periféricas.

"A partir del modelo detallado, incluyendo 253 especies químicas y 1542 reacciones, generamos un modelo esquelético que comprende 43 especies y 168 reacciones que describen con precisión las características de ignición y combustión del metanol y DME, "explica Efstathios Tingas, miembro postdoctoral del equipo de Im.

Los investigadores demostraron que el DME dominaba las vías de reacción durante la fase inicial de ignición y era un promotor de ignición muy eficaz. También examinaron el efecto de aumentar la temperatura inicial del aire para simular los puntos calientes que podrían desarrollarse dentro del motor. "A altas temperaturas, DME en realidad retarda ligeramente la ignición, porque la química del DME se basa en la formación de algunas moléculas altamente oxigenadas, que son inherentemente inestables a temperaturas más altas, "Dice Tingas. Sin embargo, a altas temperaturas, el propio metanol se vuelve altamente reactivo. También estudiaron los efectos de DME sobre el tiempo de encendido.

"Este estudio sirve como guía básica para estudiar el encendido de mezclas de metanol y DME en motores de combustión con modos de encendido por compresión, ", dice Song. El siguiente paso será realizar simulaciones más complejas que incorporen los efectos de la turbulencia en la ignición del combustible, él añade.