Optimización del combustible emulsionado de agua y diésel a base de SiO2 para el rendimiento del motor y las...

Área de la Ciencia:

• Tecnología de la combustión y los motores
• Combustibles sostenibles y energías alternativas
• Los nanomateriales en aplicaciones de ingeniería

Sus antecedentes:

• El aumento de la demanda mundial de energía y el cambio climático exigen combustibles alternativos sostenibles y ecológicos.
• Los motores diésel se enfrentan a desafíos con las emisiones (NOx, humo) y la eficiencia, impulsando la investigación en modificaciones de combustible.
• El combustible emulsionado de diésel de agua (WDEF) con aditivos de nanopartículas ofrece una solución potencial para una combustión más limpia.

Objetivo del estudio:

• Investigar las características de rendimiento y emisiones de un motor diésel que utilice una mezcla específica de WDEF (D94W5S1-Si50) que incorpore nanopartículas de silicio (SiNPs).
• Explorar los efectos simultáneos de la presión de inyección, el tiempo de inyección y la carga del motor sobre el rendimiento y las emisiones del motor.
• Optimizar los parámetros del motor para mejorar la eficiencia y reducir la formación de contaminantes sin modificar el motor.

Principales métodos:

• Investigación experimental utilizando un diseño de matriz Taguchi L9 para la variación sistemática de parámetros.
• Desarrollo de un modelo de sistema de inferencia neurofuzzy adaptativo (ANFIS) para predecir el rendimiento y las emisiones del motor.
• Aplicación de un algoritmo de optimización de perros de pradera multiobjetivo (MOPDO) para optimizar simultáneamente múltiples atributos de rendimiento y emisiones.

Principales resultados:

• Se logró la máxima eficiencia térmica de frenado (BTE) con una carga del 50%, una presión de inyección de 200 bares y un tiempo de inyección de 21°bTDC.
• Se observaron emisiones mínimas de NOx a una carga del 25%, a una presión de inyección de 180 bares y a un tiempo de inyección de 23°bTDC.
• Las emisiones mínimas de humo también se registraron con una carga del 25%, una presión de inyección de 180 bares y un tiempo de inyección de 23°bTDC, confirmado por el modelo ANFIS.

Conclusiones:

• El enfoque integrado del diseño de Taguchi, el modelado ANFIS y el algoritmo MOPDO proporcionan una estrategia efectiva para optimizar el rendimiento del motor diesel con WDEF basado en SiO2.
• Se identificaron condiciones de funcionamiento específicas para maximizar la eficiencia del motor y minimizar las emisiones nocivas (NOx, humo).
• Este estudio presenta un método novedoso, rentable e inteligente para el análisis y la optimización de la interacción motor-combustible.