Os engenheiros químicos que testam métodos para melhorar a eficiência dos motores a diesel e, ao mesmo tempo, manter o desempenho, estão obtendo ajuda de um produto básico do verão:as tochas Tiki.

Uma equipe de engenheiros da Universidade de Notre Dame está usando as tochas de quintal como parte de um esforço para imitar o processo de oxidação de fuligem em um motor a diesel - quando a fuligem no escapamento de diesel se acumula nas paredes de um filtro de partículas e precisa ser queimada —De acordo com um estudo publicado recentemente em Catalisadores .

"Este estudo é parte de um esforço de muitos anos em que descobrimos e desenvolvemos catalisadores de baixo custo para a oxidação de fuligem à base de vidro de sílica, "disse Paul McGinn, um co-autor principal do estudo e professor do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Notre Dame.

McGinn e o co-investigador principal Changsheng Su da Cummins Inc. desenvolveram um método para revestir filtros de partículas de diesel com um vidro de sílica, que libera íons de potássio lentamente. O potássio atua como um catalisador, reduzindo as temperaturas necessárias para iniciar a regeneração do filtro - ou oxidação de fuligem - para maior eficiência.

O que eles precisavam era de uma maneira simples de simular as condições de direção do mundo real, incluindo o fluxo contínuo de fuligem ao passar por um filtro de partículas de diesel.

"Poderíamos fazer isso continuamente usando a tocha Tiki, usando a fuligem Tiki como substituto da fuligem real do motor, "McGinn disse." Dependendo da configuração, você realmente tem muita fuligem saindo dele, que é o que queremos. "A equipe construiu um reator sofisticado equipado com gerador de fuligem e sensores de contrapressão, o que lhes permite controlar as condições, incluindo taxas de oxigênio, relações ar-combustível e produção de fuligem por hora.

Novos métodos de redução da oxidação da fuligem são de particular interesse para os fabricantes de motores a diesel. O escapamento de diesel contém, entre outras coisas, partículas de fuligem e óxidos de nitrogênio (NOx), com a fuligem sendo um dos principais contribuintes para o aquecimento global e uma causa de problemas respiratórios. A Agência de Proteção Ambiental (EPA) tem trabalhado para reduzir as emissões dos veículos, veículos industriais, locomotivas e navios por mais de uma década.

Para veículos com motor diesel, a EPA exige que a fuligem e o NOx sejam mantidos abaixo de certos níveis, mas os desafios permanecem para reduzir essas emissões economicamente sem sacrificar o desempenho. Quando as condições de operação do motor são ajustadas para emitir baixos níveis de NOx, os níveis de fuligem aumentam, e vice versa.

Um filtro de partículas diesel padrão é um cilindro de cerâmica com estrutura em forma de colmeia e paredes porosas. Todos os outros canais - ou aberturas - do filtro são fechados. Conforme a exaustão entra no filtro, A fuligem se acumula ao longo das paredes internas conforme a exaustão limpa passa.

Para queimar o acúmulo de fuligem ao longo das paredes do filtro, as temperaturas de exaustão precisam atingir 600 graus Celsius (1, 112 F). "Quando você está em um ambiente urbano onde você está parando e ligando o motor, a temperatura de exaustão não fica tão quente, "McGinn disse.

Em alguns casos, o combustível é usado para aquecer o filtro e queimar a fuligem - um processo chamado regeneração ativa - que acerta a milhagem de combustível do veículo e requer um uso substancial de metal nobre (como a platina).

"Todo mundo está procurando uma forma de baixo custo para baixar a temperatura, "McGinn disse." No nosso caso, desenvolvemos um revestimento de vidro barato com um a dois mícrons de espessura e o aplicamos aos filtros de partículas de diesel. O vidro fornece um catalisador de potássio lentamente acima de 150, 000 milhas de condução e permite o que é chamado de regeneração passiva. Então, quando você estiver na rodovia em alta velocidade, a temperatura de exaustão fica alta o suficiente para queimar o acúmulo de fuligem continuamente. "

Com as tochas Tiki fornecendo o acúmulo de fuligem necessário para o teste, McGinn disse que sua equipe vai estudar como adaptar ainda mais a composição do vidro para também reduzir o NOx.