En busca de un motor diésel más limpio
Los motores diésel ofrecen un alto rendimiento térmico y eficiencia de combustible que se traducen en menos emisiones de dióxido de carbono. Su único inconveniente son las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y de partículas finas, que requieren soluciones opuestas en muchos aspectos del diseño del motor. Por ejemplo, las temperaturas elevadas en la cámara de combustión contribuyen a la reducción de las emisiones de hollín, pero aumentan los niveles de óxidos de nitrógeno. El proyecto MINNOX se propuso identificar el sistema más eficaz para lograr la reducción drástica en las emisiones de NOx de los motores diésel que exigen los legisladores a corto y medio plazo. Está demostrado que las herramientas de modelado ayudan a reducir los ensayos necesarios para predecir con exactitud la formación de la mezcla de combustible y el consiguiente rendimiento de los motores de combustión interna. Los estudios realizados en los laboratorios de Ford-Werke AG en Alemania se centraron en el perfeccionamiento del modelado mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) de la fricción en las paredes y la transferencia de calor dentro del cilindro del motor. Para ello, también se tuvo en cuenta la circulación del refrigerante que extrae el calor de las piezas del motor y evita que se alcancen altas temperaturas que resultarían perjudiciales para el aceite lubricante. Se realizaron pruebas con el modelo mejorado de transferencia de calor para lograr las configuraciones de flujo ideales contrastando datos empíricos y procedentes de la simulación de grandes torbellinos (LES). Para calcular el flujo de gas y agua se generaron mallas computacionales a partir de modelos diseñados por ordenador (CAD) de las piezas de la cámara de combustión y la envoltura de agua refrigerante que rodea el cilindro del motor. La precisión del nuevo modelo basado en la dinámica de fluidos computacional y los métodos de elementos finitos (EF) quedó claramente demostrada cuando tal modelo se utilizó para calcular las temperaturas del metal de un moderno motor de gasolina de última generación.
