Modelo Predictivo para la Combustión con Fumigación de Hidrógeno en Motores de Encendido por Compresión
Autores: Cedillo Cornejo, Edgar Eduardo; González Oropeza, Rogelio; Samuel, Stephen; Vicente, William; Sosa Echeverría, Rodolfo; Granados Hernández, Elías; Fuentes García, Gilberto; Velasco-Herrera, Graciela; Álvarez, Sánchez Pablo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelo Predictivo para la Combustión con Fumigación de Hidrógeno en Motores de Encendido por Compresión
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hidrógeno
Emisiones
Combustión
Rendimiento
Tiempo de inyección
Oxihidrógeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El uso de hidrógeno en motores de combustión interna de encendido por compresión puede reducir las emisiones de contaminantes y mejorar el rendimiento al permitir una combustión más rápida y completa. Sin embargo, es esencial determinar el momento y la duración óptimos de inyección tanto para el hidrógeno como para los combustibles convencionales. Estos factores son críticos en el análisis de modelado del motor. Este estudio tuvo como objetivo analizar las emisiones de contaminantes, la combustión y el rendimiento del motor con la fumigación de oxihidrógeno aplicada a un motor Ricardo E6 instrumentado que funciona con combustible diésel. Este análisis, necesario para desarrollar un nuevo modelo de combustión predictivo, fue calibrado con datos experimentales en el simulador Gamma Technologies Suite (GTS). Los resultados muestran cuatro efectos principales al aumentar la tasa de flujo de oxihidrógeno de 0 a 2.8 L por minuto (LPM), a una presión media efectiva indicada (IMEP) de 5.3 bar y una velocidad de 1500 RPM: (I) los niveles de NOx aumentaron hasta un 6%, (II) los niveles de CO2 disminuyeron en un 8%, (III) las duraciones de combustión se mantuvieron relativamente estables, y (IV) el consumo específico de combustible por freno disminuyó en un 8%. En general, agregar hidrógeno al flujo de admisión del motor de encendido por compresión redujo las emisiones de CO2 y mejoró la eficiencia térmica indicada.
Descripción
El uso de hidrógeno en motores de combustión interna de encendido por compresión puede reducir las emisiones de contaminantes y mejorar el rendimiento al permitir una combustión más rápida y completa. Sin embargo, es esencial determinar el momento y la duración óptimos de inyección tanto para el hidrógeno como para los combustibles convencionales. Estos factores son críticos en el análisis de modelado del motor. Este estudio tuvo como objetivo analizar las emisiones de contaminantes, la combustión y el rendimiento del motor con la fumigación de oxihidrógeno aplicada a un motor Ricardo E6 instrumentado que funciona con combustible diésel. Este análisis, necesario para desarrollar un nuevo modelo de combustión predictivo, fue calibrado con datos experimentales en el simulador Gamma Technologies Suite (GTS). Los resultados muestran cuatro efectos principales al aumentar la tasa de flujo de oxihidrógeno de 0 a 2.8 L por minuto (LPM), a una presión media efectiva indicada (IMEP) de 5.3 bar y una velocidad de 1500 RPM: (I) los niveles de NOx aumentaron hasta un 6%, (II) los niveles de CO2 disminuyeron en un 8%, (III) las duraciones de combustión se mantuvieron relativamente estables, y (IV) el consumo específico de combustible por freno disminuyó en un 8%. En general, agregar hidrógeno al flujo de admisión del motor de encendido por compresión redujo las emisiones de CO2 y mejoró la eficiencia térmica indicada.