Los ingenieros de la TUM también han desarrollado una sonda que les permite tomar muestras de la cámara de combustión durante el propio proceso de combustión. Con este método, los científicos esperan descubrir con precisión cómo se forma el hollín, con el objetivo de idear nuevos mecanismos de control de emisiones.
La norma Euro 6, que entrará en vigor en 2014, es más estricta que cualquier medida actual. La directiva establece niveles de emisión apenas mensurables. Un motor diésel, por ejemplo, puede emitir sólo 5 miligramos de partículas de hollín y 80 miligramos de óxidos de nitrógeno por kilómetro, que es una quinta parte del hollín y una cuarta de los óxidos de nitrógeno permitidos por la norma Euro 4 —en vigor hasta agosto—, y menos de la mitad de los óxidos de nitrógeno tolerado por la actual Euro 5.
Sin embargo, la reducción de las emisiones es complicado por el hecho de que los óxidos de nitrógeno y las partículas de hollín no se puede reducir de forma independiente el uno del otro. Para combatir este efecto, los motores diésel modernos recirculan parte de sus gases de escape en la cámara de combustión, tras un enfriamiento logrado por el contacto con el aire frío. En este proceso, el dióxido de carbono y el agua de los gases de escape moderan el proceso de combustión, manteniendo la temperatura bajo control. Como resultado, se forman menos óxidos de nitrógeno, aunque la desventaja es el incremento la producción de hollín. Aquí es donde los investigadores TUM se sacan el primer as de la manga: con el diseño del motor de prueba LVK, en el que la mezcla de aire y de escape se inyecta en la cámara de combustión a alta presión.
Comprimida de esta manera, la mezcla de aire de escape contiene suficiente oxígeno para que el combustible diésel pueda quemar completamente. Los ingenieros de TUM muestran su segunda carta en la boquilla que inyecta el gasóleo en la cámara de combustión. Se atomiza el combustible en forma de gotitas microscópicas, lo que permite quemar completamente. El inyector Nemo atomiza el combustible diésel con una presión de más de 3000 bar — el estándar es de 1800 bar, en la mayoría— para generar un vapor de combustible que quema el hollín muy rápido.
Más allá de Euro 6
Desafortunadamente, esto también da lugar a temperaturas crecientes y la búsqueda del equilibrio adecuado entre los tres parámetros, por los que el control de los gases de escape y la presión y la configuración del inyector resulta un verdadero desafío. Sin embargo, los ingenieros de la cátedra de Motores de Combustión Interna de la TUM no se conforman con el cumplimiento de la norma Euro 6. Quieren saber con precisión cómo se forma el hollín. Basta con colocar una sonda en la cámara de combustión, pero esto perturbaría el proceso. Para superar este problema, los investigadores han construido un tubo diminuto que se dispara en el centro de la cámara de combustión a la velocidad del rayo. El gas de la válvula de toma de muestras sólo necesita una milésima de segundo para tomar una muestra, antes de salir de la cámara de combustión de nuevo. Usando este método, se pueden tomar 13 muestras durante un encendido único, una situación ideal para estudiar el crecimiento de las partículas de hollín y el desarrollo de motores con emisiones aún más bajas.
