I en förbränningsmotor fördelas bränslet i små droppar i insprutningsventiler för att förbränningen ska bli så hög som möjligt.
I motorn utsätts bränsledropparna för tryck som gör att det går över i gasform och förbränns. Vid gasbildningen bildas bubblor inne i dropparna och det är dessa som forskarna vid Göteborgs universitet studerat.
Bubblorna har en betydande inverkan på finfördelningen av biodiesel i motorer.
– Därför är vår forskning mycket viktig för att ta itu med grundläggande frågor om biodieselmotorns effektivitet, säger Yogeshwar Nath Mishra, som ledde studien vid Göteborgs universitet tillsammans med professor Dag Hanstorp.
Forskarna försöker förstå hur och när bubblorna bildas i bränsledropparna. På sikt kan den kunskapen leda till att man kan utveckla en effektivare motor där bränslet förbränns i högre grad än i dag, vilket ger mindre miljöskadliga utsläpp.
Forskningen på biodieslar är avgörande i vår övergång från fossila bränslen för att bekämpa klimatförändringarna.
– I motorerna påverkar bubbelbildningen bränsleförbränningen och bidrar till bildandet av större droppar som inte avdunstar och förbränns helt, vilket leder till ökade utsläpp, säger Yogeshwar Nath Mishra.
Det är svårt att studera bubbelbildningen i motorns insprutningsventiler på grund av deras uppbyggnad med trånga kanaler i gods av metall. Men med den senaste tekniken kan fysikerna sätta upp ett försök i labbet som gör det möjligt att studera processen i en millimeterstor droppe biodiesel. Först fås en droppe att sväva i luften, med hjälp av en stående ljudvåg.
Därefter tillförs energi till dieseldroppen med en femtosekundlaser som fokuserar ljusenergi i en punkt inne i droppen under en mycket kort tidsrymd, 100 femtosekunder, 10-13 sekunder. – Då bildas gasbubblorna vars antal, tillväxt och finfördelning studeras med hjälp av en höghastighetskamera, förklarar Dag Hanstorp, professor i fysik vid Göteborgs universitet.
Resultaten, som har publicerats i Nature Scientific Reports, har gett betydande insikter i fenomenet bubbelbildning som inte bara är användbart i utvecklingen av effektivare bränslen och förbränningsmotorer.
Bubbelbildning är viktigt i branscher som kemiteknik till exempel kolsyrade drycker, ultraljudsavbildning, kokningsprocesser för värmeöverföring och processer som gasutsläpp från vattendrag och molnbildning.
– Men det vi har åstadkommit är grundforskning. Det återstår mycket utveckling innan det kommer till användning, säger Dag Hanstorp.
Vill du läsa den publicerade artikeln, finner du den här.
