Laboratorul impinge motoarele pe benzina la noi extreme

Dupa cum stie oricine a pus accidental benzina in vehiculul lor diesel, este de obicei o experienta care trebuie evitata cu orice pret. Totusi, la un banc de lucru plin de cabluri colorate, conducte si afisaje de senzori, Steve Ciatti face exact asta. Ceea ce este o gafa scumpa pentru majoritatea soferilor este o oportunitate pentru Ciatti de a combina eficienta motorinei cu curatenia relativa a benzinei.

Pentru fanii Nissan Leaf, Tesla Model S si Vauxhall sau Opel Ampera (Chevrolet Volt din SUA), viitorul masinii este electric, iar zilele motorului cu ardere interna sunt numarate. Dar este departe de a fi o viziune universala si, deocamdata, cel putin motoarele care ard gaze vor continua sa domine vanzarile de masini pentru anii urmatori. Asadar, inginerii continua sa lucreze pentru a strange de la ei fiecare ultim kilometru pe galon.

La Laboratorul National Argonne al Departamentului Energiei al SUA, in afara orasului Chicago, Illinois, aceasta inseamna a duce motoarele la extreme noi, uneori in vehicule, uneori izolate in celule speciale de testare.

Array

De aici si experimentele ciudate de sunet ale lui Ciatti.

„Literal, nu incercati asta acasa!” el spune. „Cu siguranta nu este un gand firesc sa rulezi benzina intr-un motor diesel, dar atunci cand il controlezi corect, atunci nu numai ca se poate face, dar poti obtine cifre de eficienta foarte impresionante, peste tot. Semnatura emisiilor este semnificativ mai mica. ”

Atat motoarele pe benzina, cat si cele diesel utilizeaza o explozie controlata de combustibil in interiorul unui cilindru pentru a actiona un piston. Pistoanele din (de obicei patru sau sase) cilindri sunt conectate la un arbore cotit, ceea ce creeaza miscare circulara care, la randul sau, actioneaza rotile, prin cutia de viteze.

Totusi, modul in care cele doua tipuri de motoare declanseaza explozia este foarte diferit. Un motor pe benzina are bujii, care pot fi trase pentru a aprinde amestecul de combustibil si aer. Pe de alta parte, motoarele diesel nu au bujii. Combustibilul se aprinde din proprie initiativa atunci cand este injectat in aer comprimat (si, prin urmare, incalzit) din motor – un proces cunoscut sub numele de aprindere prin comprimare.

Motoarele diesel ofera soferilor mai multi kilometri pana la galon. O parte din motiv este ca nivelul de putere al unui motor pe benzina este determinat de o clapeta de acceleratie, care isi indeplineste rolul prin controlul fluxului de aer intrat. Mai putin aer inseamna mai putin oxigen pentru a alimenta explozia din cilindru. Cu toate acestea, motorul trebuie sa lucreze mai mult pentru a aspira aerul, rezultand o pierdere a eficientei.

Misiunea emisiilor

Acestea fiind spuse, motoarele diesel au limitarile lor, mai ales pentru ca arderea motorinei creeaza mai mult funingine si oxid de azot (NOx). Problema este ca motorina arde de fapt prea usor. Incepe sa arda imediat ce este injectat in aerul fierbinte din cilindru, inainte de a avea sansa de a se amesteca corect cu aerul. Chimia este complexa, dar rezultatul este un proces de ardere ineficient care genereaza funingine sau emisii de particule in jurul fluxului de combustibil ars intr-un mod similar cu o lumanare palpaitoare.

Ciatti considera ca este posibil sa se mentina cresterile de eficienta in timp ce scad semnificativ emisiile. „Pot adauga benzina mult mai devreme decat as putea adauga motorina, amestecand-o mai bine si contribuind la reducerea numarului de funingine”, spune el. Testele de la Argonne au aratat ca prin introducerea benzinei intr-un motor diesel se pot reduce emisiile de NOx cu 90% si funinginea la jumatate, potrivit Ciatt. El se concentreaza pe reducerea nivelurilor de funingine si mai departe.

Deoarece gazele din cilindru au mai mult timp sa se amestece, Ciatti poate arunca o alta strategie de reducere a emisiilor in amestec. Recircularea gazelor de esapament (EGR) implica pomparea inapoi a cilindrilor din gazele de esapament ale motorului. Acest lucru reduce nivelurile de oxigen si astfel reduce emisiile de NOx. Costul acestei reduceri a poluarii este o pierdere de eficienta.

„Pot reduce concentratia de oxigen din aerul inconjurator prin diluarea acestuia cu gaze de esapament”, spune Ciatti. „Deoarece il injectez devreme si nu am o problema de amestecare, asa cum o face motorina, pot rula EGR fara multa penalizare si imi pot aduce nivelurile de NOx la niveluri foarte scazute. In acelasi timp sunt capabil sa reduc particulele si NOx, deoarece folosesc un combustibil greu de aprins automat. ”

Deocamdata experimentele sunt limitate doar la laborator. „Daca as incerca sa fac asta sub capota unui vehicul, ar fi foarte greu de facut, deoarece nu am capacitatea de a instrumenta sau controla asa cum o fac aici”, spune Ciatti.

Cu toate acestea, echipa de la Argonne lucreaza cu mari producatori de automobile si companii petroliere, in speranta de a schimba acest lucru. Umilul motor cu ardere interna, care alimenteaza masinile inca din secolul al XIX-lea, ar putea sa aiba inca o viata.

Daca doriti sa comentati aceasta poveste sau orice altceva despre Future, accesati pagina noastra de Facebook sau trimiteti-ne un mesaj pe Twitter .