Nuevo encendido e hidrógeno logran motores de gasolina con eficiencia del 50%

Un innovador sistema de encendido, el uso de hidrógeno como combustible adicional, un revestimiento aislante y nuevos materiales para dispositivos de postratamiento se unen para el desarrollo de un nuevo modelo de gasolina que podría alcanzar un pico de eficiencia del 50 %.

Se trata del proyecto europeo Eagle (Efficient Additivated Gasoline Lean Engine) para el desarrollo de un motor de gasolina altamente eficiente, dirigido por las empresas Renault, Ifpen, FEV, Continental y Saint-Gobain en colaboración con las universidades politécnicas de Nápoles (Italia), Aachen (Alemania) y València.

Este sistema de combustión altamente eficiente incorpora tecnologías avanzadas como un innovador sistema de encendido, el uso de hidrógeno como combustible adicional para mantener combustiones ultrapobres, así como un revestimiento aislante para reducir las pérdidas de calor y nuevos materiales para los dispositivos de postratamiento.

Lograr un motor de gasolina hasta un 20 % más eficiente que los actuales es el principal objetivo del proyecto dirigido por el centro de investigación Ifpen, que además coordina la participación de ocho socios de Alemania, Francia, Italia y España.

El proyecto evalúa diferentes tecnologías avanzadas con el fin de desarrollar un innovador motor capaz de aumentar su eficiencia máxima desde el actual 40 % hasta un 50 % y, de este modo, alcanzar el objetivo de emisiones de 50g de CO2/kilómetro.

Para ello, se está trabajando en tres tipos de tecnologías diferentes: un aislamiento térmico en algunas partes del motor para reducir las pérdidas de calor, la inyección de hidrógeno y el desarrollo de un sistema de ignición altamente eficiente en mezcla ultrapobre que mejore la combustión, así como la utilización de nuevos materiales para dispositivos de postratamiento de NOx (óxidos de nitrógeno).

Se definió la arquitectura del vehículo híbrido, así como los ciclos de conducción que debían usarse, se desarrolló un modelo adaptado de arquitecturas híbridas para simular las condiciones de conducción más extremas en términos de emisiones de CO2 y se concluyó que un vehículo híbrido enchufable con un motor de combustión interna altamente eficiente podría alcanzar el objetivo de reducción de CO2.

Mediante un sistema inteligente de aislamiento térmico en varias partes del motor, es posible reducir la diferencia de temperatura entre el gas de la cámara de combustión y las paredes del motor durante un ciclo completo del mismo, minimizando así la pérdida de calor.

En el Centro de Motores de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) se han desarrollado estudios paramétricos para definir las características principales del revestimiento necesario y evaluar la posible ganancia en calor perdido.

A partir de los resultados obtenidos, el centro de Saint-Gobain ha elaborado un nuevo tipo de revestimiento con un material reforzado y una estructura basada en la técnica de inyección por plasma.

La relevancia y la eficiencia de este revestimiento se están evaluando en un motor de investigación de Ifpen, usando las técnicas más novedosas para medir la temperatura de la superficie de la cámara de combustión.

Se estudió qué efectos tiene mezclar pequeñas cantidades de hidrógeno con el flujo de entrada de aire y a realizar mediciones experimentales en un motor monocilíndrico para definir su eficiencia y las emisiones y se diseñó una pequeña precámara integrada en la culata en la que una pequeña cantidad de una mezcla de aire y combustible se enciende y el frente de llama turbulenta se inyecta en la cámara principal a través de unos pequeños orificios.

Teniendo en cuenta el reto que supone este nuevo sistema de combustión, se desarrolla un novedoso catalizador de almacenamiento de NOx, comenzando por un estudio experimental de varios materiales de base.

La idea es optimizar el rendimiento de la reducción de NOx en las fases de regeneración y también bajar la capacidad de almacenamiento de oxígeno, para así disminuir la producción de CO2 adicional.

El proyecto Eagle ha superado con éxito su evaluación intermedia y está previsto que este año 2019 se prepare y se teste una unidad de demostración con el motor final multicilindro de demostración fabricado por Renault.

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