Detrás de los coches eléctricos hay un problema de sostenibilidad que aún no se ha resuelto: los vehículos grandes, como los camiones de largo recorrido y los aviones, siguen siendo muy difíciles de electrificar.
Los combustibles alternativos pueden ser una solución viable, pero no es tan sencillo como rellenar los motores existentes con el último biocombustible. Los motores se diseñan pensando en un combustible concreto.
La profesora asociada del Instituto Tecnológico de Illinois Carrie Hall ha presentado una solución sencilla y rentable para facilitar la transición a la electrificación de los vehículos grandes. Ha desarrollado un nuevo modelo informático que puede ayudar a que los motores diésel funcionen con diferentes combustibles alternativos con sólo una actualización de software.
Como nos centramos en una actualización del software, alguien puede ponerlo en su vehículo sin incurrir en muchos costes adicionales. En realidad, no van a tener que cambiar el hardware de su vehículo.
Carrie Hall
Uno de los grandes obstáculos para hacer funcionar un motor diesel con gasolina es la diferencia de reactividad. El combustible de gasolina inyectado en el cilindro de un motor normalmente no arde hasta que el motor proporciona una chispa para iniciar el fuego, creando una explosión que viajará uniformemente lejos de la chispa a través del cilindro del motor.
El gasóleo, por el contrario, tiende a combustionar espontáneamente después de ser comprimido en el cilindro. Cuando se intenta hacer funcionar la gasolina en un motor diésel tradicional, la explosión del cilindro puede ser imprevisible, o puede no arder en absoluto. Por esta razón, la sincronización es esencial, ya que la eficiencia del motor depende de que varios cilindros funcionen en armonía.
Si el combustible se quema demasiado pronto o demasiado tarde, no se le saca todo el partido y la eficiencia es peor. Para sacar el máximo provecho de la combustión de la gasolina, los motores diesel necesitan información en tiempo real sobre el momento en que el combustible se ha encendido.
Las cosas que ocurren en el interior del cilindro del motor son muy difíciles de medir de forma económica. Así que lo que intentamos hacer es tomar la información que obtenemos de sensores más sencillos y baratos que están fuera del cilindro real del motor donde se produce la combustión, y a partir de ahí diagnosticar lo que está ocurriendo dentro del motor.
Carrie Hall
Todo esto tiene que ocurrir en una fracción de segundo, todo el tiempo. Algunos diseñadores de control de motores consiguen la velocidad de su modelo utilizando técnicas de aprendizaje automático o almacenando grandes tablas de datos para evitar los cálculos del modelo, pero Hall ha adoptado un enfoque diferente.
Hemos intentado crear modelos que se basen en la física y la química subyacentes, incluso cuando tenemos estos procesos tan complicados. Recientemente, ha habido interés en utilizar redes neuronales para modelar la combustión. El problema es que entonces es sólo una caja negra, y no se entiende realmente lo que está sucediendo por debajo, lo que es un reto para el control porque si te equivocas, puedes tener algo que va muy mal.
Carrie Hall
Hall empezó con la versión complicada de los cálculos y exploró formas de simplificarlos hasta que encontró la manera de describir la ciencia con ecuaciones que fueran más rápidas de resolver sin dejar de alcanzar el estándar de precisión de la industria para los modelos de control.
Hemos intentado captar todos los efectos subyacentes, aunque sea de forma más detallada de lo que sabemos que vamos a poder utilizar realmente para el control en tiempo real, y dejar que ese sea nuestro punto de referencia.
Luego lo simplificamos utilizando estratégicamente cosas como las redes neuronales, pero mantenemos esta estructura general para entender lo que significa cada pieza y lo que realmente hace ahí dentro.
Carrie Hall
El resultado es un modelo más sencillo y adaptable.
Mientras que un enfoque de aprendizaje automático puro tiene que volver a entrenarse completamente para un nuevo combustible, Hall puede simplemente actualizar algunos parámetros que corresponden a las propiedades medibles del combustible.
Trabajamos con estas empresas para ayudarles a entender los procesos de combustión subyacentes, pero también para crear herramientas que puedan incorporar a su propio software y permitir que su próxima generación de motores utilice estos combustibles y los utilice bien.
Carrie Hall
Vía www.iit.edu
