Motores con mezclas más pobres para un futuro más limpio
Los fabricantes de automóviles europeos deben aplicar nuevas tecnologías a largo plazo que puedan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030. Actualmente las cadenas cinemáticas híbridas son las precursoras tecnológicas para reducir esas emisiones al tiempo que se aumenta la eficiencia del motor. El proyecto EAGLE, financiado con fondos europeos, se propuso mejorar la eficacia energética de los vehículos de motor en Europa desarrollando un motor de gasolina realmente eficiente adaptado a las cadenas cinemáticas electrificadas del futuro. Sus investigadores se dedicaron a desarrollar un motor con una eficacia superior al 45 %, un avance frente al 40 % actual de los motores de combustión.
Diseñar un motor mejor
Los investigadores comenzaron desarrollando los planos de una cadena cinemática híbrida y los casos de uso que reflejaban mejor las condiciones de conducción reales. Seguidamente, el equipo desarrolló una serie de nuevas tecnologías para fabricar una cadena cinemática con una eficacia energética elevada y menos emisiones contaminantes. «Decidimos hacer funcionar el motor de combustión en condiciones ultrapobres, básicamente con un gran exceso de aire, lo cual requería el apoyo de tecnologías avanzadas», explica el coordinador del proyecto, Jean-Marc Zaccardi. El equipo creó un motor de demostración de múltiples cilindros con un sistema de turbocompresión de doble fase electrificado para optimizar la sinergia entre el motor de combustión interna y la cadena cinemática híbrida. Los investigadores del proyecto diseñaron un sistema de encendido con antecámara para contribuir a la combustión en condiciones extremadamente pobres. Además, desarrollaron un protocolo de control de la combustión de circuito cerrado para regular la cantidad de hidrógeno inyectada en la cámara y la cantidad de gasolina inyectada en la antecámara, dado que el control de la estabilidad de la combustión es esencial. A continuación, el equipo creó un catalizador de almacenamiento de óxido de nitrógeno (NOx) que convierte los gases de NOx perjudiciales en el gas inocuo dinitrógeno (N2). Los investigadores analizaron diferentes materiales y configuraciones, y los comprobaron en el demostrador de motor, un paso del postratamiento esencial para reducir las emisiones de NOx. «El motor de demostración de múltiples cilindros mostró que la calibración de la trayectoria del aire es la clave para maximizar la eficiencia y minimizar las emisiones contaminantes de los motores de mezcla pobre», afirma Zaccardi. EAGLE cree que esas tecnologías, combinadas con electrocombustibles, contribuirán a alcanzar una movilidad climáticamente neutra. «Dado que una parte considerable de la energía del combustible suele perderse en forma de calor, también se valoraron tecnologías de aislamiento innovadoras para reducir la transferencia de calor dentro de la cámara de combustión y en el escape del motor», añade Zaccardi. Los científicos desarrollaron un material de recubrimiento con rociado térmico resistente para mejorar la eficiencia térmica sin perjudicar a otros parámetros de combustión.
Poniendo en marcha planes comerciales
EAGLE demostró que utilizar hidrógeno como combustible complementario mejoraba la eficiencia del motor y reducía las emisiones contaminantes. Además probó la viabilidad del uso de la combustión de hidrógeno en motores de combustión interna para vehículos. Los investigadores seguirán trabajando para optimizar el sistema de encendido con antecámara para motores de combustión interna en las condiciones de todos los casos de uso, así como para seguir mejorando los motores de hidrógeno. Ahora que se ha definido el concepto de motor base, los investigadores de EAGLE están trabajando para seguir optimizándolo para su uso en los vehículos conectados híbridos del futuro en condiciones de conducción reales.
Palabras clave
EAGLE, motor de combustión, hidrógeno, cadena cinemática híbrida, combustible, pobre, catalizador de almacenamiento de NOx
