Mejoras en motor de combustión interna a hidrógeno con turboalimentador

El Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) ha realizado una importante actualización en su motor de combustión interna a hidrógeno (H₂-ICE), incorporando un turboalimentador de última generación. Esta mejora ha permitido un aumento significativo en el rendimiento del motor, haciéndolo competitivo con los motores diésel de larga distancia, que se enfocan en la economía de combustible, mientras se mantienen emisiones cercanas a cero.

En el año 2023, SwRI convirtió un motor de combustión interna tradicional a gas natural para que funcionara exclusivamente con hidrógeno, realizando modificaciones mínimas. Este motor fue integrado en un camión de Clase 8 como parte del proyecto H₂-ICE del Instituto, con el objetivo de demostrar una opción de motor a hidrógeno rentable para el transporte pesado con cero emisiones de dióxido de carbono.

El nuevo turboalimentador incrementó el rendimiento del camión, aumentando el par motor máximo de 1,494 a 1,760 pies-libra (lb-ft) y la potencia máxima de 370 a 440 caballos de fuerza (hp). Los motores pesados de larga distancia modernos tienen un rango de 1,450 a 1,850 lb-ft y entre 400 y 500 hp.

"La actualización de este turboalimentador nos proporcionó el flujo de aire necesario para seguir mejorando el rendimiento del motor", comentó Chris Bitsis, director asistente del Departamento de Ingeniería de Sistemas de Transmisión de SwRI, quien supervisa los programas de investigación en combustión.

"Por ejemplo, además de los aumentos en par y potencia, la eficiencia máxima del motor también ha mejorado al 44.0%, lo que es líder en su clase para un motor de encendido por chispa. Las calificaciones de par y potencia son comparables a las de los camiones diésel enfocados en la economía de combustible que actualmente están en la carretera, con la ventaja adicional de emisiones cercanas a cero".

Los motores de hidrógeno a menudo enfrentan dificultades para mantener el flujo de aire necesario durante aceleraciones rápidas, lo que puede provocar preignición y aumentar las emisiones de NO_X. SwRI abordó este desafío trabajando con un proveedor comercial que diseñó el nuevo turboalimentador según las especificaciones del Instituto. El eje del turboalimentador está vinculado mecánicamente al cigüeñal a través de un accionamiento variable, lo que le permite proporcionar la presión de sobrealimentación necesaria bajo demanda.

"Este es un hito significativo en la historia del programa de motores de combustión a hidrógeno de SwRI y proporciona más evidencia de la preparación de la tecnología", afirmó Bitsis. "Estamos entusiasmados por seguir impulsando esta tecnología hacia un futuro sostenible".

El vehículo de demostración de Clase 8 fue desarrollado como parte del consorcio de motores de combustión interna de hidrógeno (H₂-ICE) de SwRI. El Instituto continúa ayudando a las industrias automotriz y de transporte a comprender y abordar los desafíos técnicos en el desarrollo de vehículos de hidrógeno limpios y eficientes. El vehículo de demostración de Clase 8 H₂-ICE completado ofrece al mercado de camiones de larga distancia otra opción de cero gases de efecto invernadero.

"Estoy orgulloso de nuestro equipo en SwRI por demostrar que existe una solución de transporte de alta eficiencia y cero emisiones disponible para ayudar a reducir el CO₂ y los contaminantes críticos", expresó Daniel Stewart, vicepresidente de la División de Ingeniería de Sistemas de Transmisión de SwRI. "Estados Unidos cuenta con las fábricas de motores y las cadenas de suministro necesarias para poner esta tecnología en producción hoy mismo".