La predicción de eventos caprichosos de combustión previa al encendido podría permitir a los fabricantes de automóviles construir motores potentes pero más eficientes.

Un problema de combustión que ha preocupado a los fabricantes de motores desde que comenzó la industria todavía afecta a los diseñadores de motores de bajo consumo. Un equipo del Centro de Investigación de Combustión Limpia de KAUST, dirigido por Robert Dibble, se centra en comprender la preignición.

Una sola ocurrencia de pre-ignición, cuando el combustible se enciende prematuramente en el cilindro del motor para liberar una patada de energía inoportuna, puede causar daños importantes. La preignición es esporádica e impredecible. Es más frecuente en los reducidos, motores turboalimentados que los fabricantes de automóviles están produciendo ahora para mejorar la eficiencia del combustible y mantener la potencia de salida.

"El preencendido sigue siendo un cuello de botella para reducir aún más el tamaño y mejorar la eficiencia del motor, "explica Eshan Singh, un doctorado estudiante en el equipo de Dibble.

El equipo cambió sistemáticamente los parámetros del motor, incluida la temperatura de entrada de aire y la contrapresión de escape, estableciendo así las condiciones más probables para la preignición. Por ejemplo, el equipo observó más eventos de preencendido con una contrapresión de escape más alta:esto ocurre cuando el cilindro del motor tiene un vaciado menos efectivo del combustible quemado entre los ciclos de combustión.

Los investigadores combinaron todas sus observaciones para construir una imagen del fenómeno de preignición. "Nuestro trabajo desentraña el evento de preencendido se divide en varios pasos, "Dice Singh.

Un evento de preencendido se origina durante el ciclo de combustión de combustible anterior, cuando el combustible inyectado en el cilindro interactúa con el aceite de la camisa del cilindro formando una gota de aceite y combustible. Al final de cada ciclo de combustión, la gota de aceite-combustible suele ser expulsada del cilindro; sin embargo, de vez en cuando, la gota de aceite-combustible permanece y puede desencadenar la preignición en el ciclo siguiente, el equipo mostró. "Los fabricantes de automóviles deben romper esta cadena de eventos para suprimir el preencendido, "Dice Singh.

Evitar que el combustible y el aceite interactúen, o agotar completamente toda la mezcla quemada del motor, son dos puntos donde se puede romper la cadena de eventos. Evitar que el combustible inyectado golpee la camisa del cilindro recubierta de aceite es un enfoque. "Estamos buscando métodos prácticos para reducir la preignición cambiando la estrategia de inyección, Singh dice:"Hemos presentado una patente que utiliza estrategias de inyección para proporcionar un funcionamiento sin preencendido sin comprometer la potencia del motor".

Otras rutas para romper la cadena de eventos exigen una comprensión más profunda de la preignición, Singh agrega. "Nuestros emocionantes descubrimientos son gratificantes. De cara al futuro, estamos motivados para descubrir variables de control adicionales que permitan predicciones de pre-ignición más precisas ".

Debido a graduarse de KAUST en el otoño de 2019, Eshan está actualmente haciendo una pasantía en las instalaciones de investigación de combustión en Sandia National Laboratories, California. Allí, está explorando la combustión de modo mixto para futuros motores de combustión interna. "Esta experiencia ya me ha expuesto a una gran cantidad de herramientas que se utilizan con frecuencia en el diagnóstico de combustión del motor. Ahora se han abierto varias vías nuevas para mi carrera investigadora, que se dedica a abordar soluciones para combatir el cambio climático ".