Suplementación de Hidrógeno en Motores de Encendido por Chispa: Mejorando la Eficiencia y Reduciendo las Emisiones con un Enfoque en los Fenómenos de Golpeteo
Autores: Pukalskas, Saugirdas; Rimkus, Alfredas; Vipartas, Tadas; Stravinskas, Saulius; Kriauinas, Donatas; Mejeras, Gabrielius; Uinskas, Andrius
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Suplementación de Hidrógeno en Motores de Encendido por Chispa: Mejorando la Eficiencia y Reduciendo las Emisiones con un Enfoque en los Fenómenos de Golpeteo
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Estudio
Suplementación de hidrógeno
Motor de combustión interna de encendido por chispa
Fenómenos de detonación
Control de combustión
Emisiones de gases de efecto invernadero
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el impacto de la suplementación con hidrógeno en el rendimiento, la eficiencia y las emisiones de un motor de combustión interna de encendido por chispa, con un enfoque específico en los fenómenos de detonación. Se modificó un motor Nissan HR16DE para operar en modo de combustible dual utilizando gasolina (E95) y hidrógeno de alta pureza. El hidrógeno se inyectó a través de inyectores de colector secundario y se gestionó mediante una ECU MoTeC reprogramable, lo que permitió un control preciso del tiempo de encendido y la entrega de combustible. Se realizaron experimentos a diversas velocidades y cargas del motor, con fracciones de masa de hidrógeno que variaban del 0% al 30%. Los resultados mostraron que el aumento del contenido de hidrógeno mejoró la intensidad de la combustión, la eficiencia térmica y la estabilidad. El consumo específico de combustible en el freno disminuyó hasta un 43.4%, mientras que la eficiencia térmica en el freno mejoró entre un 2-3%. Las emisiones de CO, HC y CO se redujeron significativamente. Sin embargo, las emisiones de NO aumentaron con concentraciones más altas de hidrógeno debido a las temperaturas de combustión elevadas. La tendencia a la detonación se mitigó eficazmente al retrasar el tiempo de encendido, asegurando que la presión máxima en el cilindro ocurriera a 14-15 grados CAD aTDC. Estos hallazgos demuestran el potencial de la suplementación con hidrógeno para reducir el uso de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero en motores de encendido por chispa, al tiempo que destacan la importancia de un control preciso de la combustión para abordar desafíos como la detonación y la formación de NO.
Descripción
Este estudio investiga el impacto de la suplementación con hidrógeno en el rendimiento, la eficiencia y las emisiones de un motor de combustión interna de encendido por chispa, con un enfoque específico en los fenómenos de detonación. Se modificó un motor Nissan HR16DE para operar en modo de combustible dual utilizando gasolina (E95) y hidrógeno de alta pureza. El hidrógeno se inyectó a través de inyectores de colector secundario y se gestionó mediante una ECU MoTeC reprogramable, lo que permitió un control preciso del tiempo de encendido y la entrega de combustible. Se realizaron experimentos a diversas velocidades y cargas del motor, con fracciones de masa de hidrógeno que variaban del 0% al 30%. Los resultados mostraron que el aumento del contenido de hidrógeno mejoró la intensidad de la combustión, la eficiencia térmica y la estabilidad. El consumo específico de combustible en el freno disminuyó hasta un 43.4%, mientras que la eficiencia térmica en el freno mejoró entre un 2-3%. Las emisiones de CO, HC y CO se redujeron significativamente. Sin embargo, las emisiones de NO aumentaron con concentraciones más altas de hidrógeno debido a las temperaturas de combustión elevadas. La tendencia a la detonación se mitigó eficazmente al retrasar el tiempo de encendido, asegurando que la presión máxima en el cilindro ocurriera a 14-15 grados CAD aTDC. Estos hallazgos demuestran el potencial de la suplementación con hidrógeno para reducir el uso de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero en motores de encendido por chispa, al tiempo que destacan la importancia de un control preciso de la combustión para abordar desafíos como la detonación y la formación de NO.