Novos projetos de motores altamente eficientes em termos de combustível podem reduzir significativamente o impacto ambiental dos veículos, especialmente se os motores funcionarem com combustíveis renováveis ​​não baseados no petróleo. Garantir que esses combustíveis não convencionais sejam compatíveis com os motores da próxima geração foi o objetivo de um novo estudo computacional sobre o comportamento de ignição do combustível na KAUST.

O time, liderado por Hong Im no KAUST Clean Combustion Center, investigou a ignição de formulações de combustível à base de metanol. “O metanol é considerado um combustível promissor do ponto de vista econômico e ambiental, "diz Wonsik Song, um Ph.D. aluno da equipe do Im. O metanol pode ser produzido de forma renovável como biocombustível ou por uma reação eletroquímica movida a energia solar que produz metanol a partir do dióxido de carbono. Contudo, O combustível metanol puro não é adequado para os designs de motor mais recentes.

Os motores convencionais a gasolina usam uma faísca para inflamar o combustível. Alguns motores a gasolina modernos podem mudar para o modo de ignição por compressão, operando como um motor a diesel sob certas condições para maximizar a eficiência do combustível. Mas o metanol não é reativo o suficiente para ignição por compressão, diz Song. "Nossa abordagem é misturar um combustível mais reativo, éter dimetílico (DME), com metanol para fazer uma mistura de combustível utilizável em motores de ignição por compressão que fornecem melhor eficiência de combustão do que sua contraparte de ignição por centelha. "

A equipe usou a análise computacional para investigar a química da combustão do metanol-DME. Como a combustão é muito complexa para simular com eficiência por completo, os pesquisadores primeiro geraram um modelo esquelético do processo no qual as reações periféricas foram eliminadas.

"A partir do modelo detalhado, incluindo 253 espécies químicas e 1542 reações, geramos um modelo esquelético compreendendo 43 espécies e 168 reações que descrevem com precisão as características de ignição e combustão do metanol e DME, "explica Efstathios Tingas, um membro de pós-doutorado da equipe do Im.

Os pesquisadores mostraram que o DME dominou as vias de reação durante a fase inicial de ignição e foi um promotor de ignição altamente eficaz. Eles também examinaram o efeito do aumento da temperatura inicial do ar para simular os pontos quentes que podem se desenvolver dentro do motor. "Em altas temperaturas, DME na verdade retarda ligeiramente a ignição, porque a química do DME depende da formação de algumas moléculas altamente oxigenadas, que são inerentemente instáveis ​​em temperaturas mais altas, "Tingas diz. No entanto, em altas temperaturas, o próprio metanol torna-se altamente reativo. Eles também estudaram os efeitos do DME no tempo de ignição.

"Este estudo serve como uma diretriz básica para estudar a ignição de metanol e misturas de DME em motores de combustão com modos de ignição por compressão, "diz Song. O próximo passo será realizar simulações mais complexas que incorporem os efeitos da turbulência na ignição do combustível, ele adiciona.