Ingeniører bruger Tiki fakler til undersøgelse af sod, diesel filtre

Kemiske ingeniører testmetoder til forbedring af dieselmotorers effektivitet og samtidig opretholde ydeevnen får hjælp fra en sommerklammer:Tiki fakler.

Et team af ingeniører ved University of Notre Dame bruger faklerne i baghaven som en del af et forsøg på at efterligne sodoxidationsprocessen i en dieselmotor - når sod i dieseludstødning samler sig i væggene i et partikelfilter og skal brændes af - ifølge en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Katalysatorer .

"Denne undersøgelse er en del af en indsats over mange år, hvor vi har opdaget og udviklet billige katalysatorer til sodoxidation, der er baseret på silicaglas, "sagde Paul McGinn, en medlederforfatter af undersøgelsen og professor i Institut for Kemisk og Biomolekylær Teknik på Notre Dame.

McGinn og co-hovedforsker Changsheng Su hos Cummins Inc. udviklede en metode til at belægge dieselpartikelfiltre med et silicaglas, som langsomt frigiver kaliumioner. Kalium virker som en katalysator, reducere temperaturer, der kræves for at starte filterregenerering - eller sodoxidation - for forbedret effektivitet.

Hvad de havde brug for var en enkel måde at simulere virkelige kørselsforhold, herunder den kontinuerlige sodstrøm, når den passerer gennem et dieselpartikelfilter.

"Vi kunne gøre det kontinuerligt ved hjælp af Tiki -brænderen, ved hjælp af Tiki -soden som en surrogat til ægte motorsod, "Sagde McGinn." Afhængigt af indstillingen, du får virkelig meget sod af det, hvilket vi ønsker. "Teamet konstruerede en sofistikeret reaktor udstyret med sodgenerator og modtrykssensorer, som giver dem mulighed for at kontrollere forhold, herunder iltmængder, luft-til-brændstof-forhold og sodproduktion i timen.

Nye metoder til at reducere sodoxidation er af særlig interesse for producenter af dieselmotorer. Diesel udstødning indeholder, blandt andet, sodpartikler og nitrogenoxider (NOx), med sod som en stor bidragyder til global opvarmning og årsag til vejrtrækningsproblemer. Environmental Protection Agency (EPA) har arbejdet på at reducere emissioner fra køretøjer, industrielle køretøjer, lokomotiver og skibe i mere end et årti.

Til dieselmotorkøretøjer, EPA kræver, at både sod og NOx holdes under visse niveauer, men der er stadig udfordringer med at reducere disse emissioner økonomisk uden at gå på kompromis med ydeevnen. Når motorens driftsforhold justeres til at udsende lave NOx -niveauer, sodniveauet stiger, og omvendt.

Et standard dieselpartikelfilter er en keramisk cylinder med en struktur i honningkage og porøse vægge. Hver anden kanal - eller åbning - af filteret er lukket. Når udstødningen kommer ind i filteret, sod samler sig langs de indvendige vægge, når rengjort udstødning passerer igennem.

For at afbrænde sodopbygning langs filtervæggene, udstødningstemperaturer skal nå op på 600 grader Celsius (1, 112 F). "Når du er i et bymiljø, hvor du stopper og starter din motor, udstødningstemperaturen bliver ikke så varm, "Sagde McGinn.

I nogle tilfælde, brændstof bruges til at opvarme filtret og brænde soden af ​​- en proces kaldet aktiv regenerering - som giver et slag til køretøjets brændstofmængde og kræver betydelig ædelmetal (f.eks. platin).

"Alle leder efter en billig måde at få temperaturen ned, "Sagde McGinn." I vores tilfælde, Vi har udviklet en billig glasbelægning, der er en til to mikrometer tyk, og påfør den på dieselpartikelfiltrene. Glasset leverer en kaliumkatalysator langsomt over 150, 000 miles kørsel og giver mulighed for det, der kaldes passiv regenerering. Så når du er ude på motorvejen i høj hastighed, udstødningstemperaturen bliver høj nok til at afbrænde sodopbygning kontinuerligt. "

Med Tiki -fakler, der giver den sodopbygning, der er nødvendig til testning, McGinn sagde, at hans team vil se på, hvordan man yderligere kan skræddersy glassammensætningen til også at reducere NOx.