Pesado optimizado

Aug 01, 2023

Un equipo de Empa (Laboratorio Federal Suizo de Ciencia y Tecnología de Materiales) y FPT Motorenforschung informa en un artículo de acceso abierto en la revista Fuel sobre las características de rendimiento y emisiones de un motor de encendido por compresión de servicio pesado de 11 litros optimizado específicamente para DME. (dimetil éter) combustión. El motor DME se basó en un motor de producción en serie FPT Cursor 11.

Eficiencia térmica del freno del motor DME. El mapa BTE tiene el aspecto que cabría esperar de un motor de encendido por compresión: mejores niveles de eficiencia a velocidad de crucero y carga media a alta y una reducción de la eficiencia en condiciones de carga más bajas. Por encima de aproximadamente 6-7 bar bmep, la eficiencia del motor está por encima del 40% y la eficiencia máxima está ligeramente por encima del 45%. Sin embargo, el motor de prueba no tenía el paquete de reducción de fricción más reciente. Con el diseño más reciente, se puede esperar un aumento del nivel de eficiencia de alrededor de 1 a 2 puntos porcentuales. Soltic et al.

Las modificaciones incluyeron una bomba de riel común de alta presión adaptada al DME, inyectores adaptados y un sistema de suministro de combustible de baja presión capaz de suministrar DME a 10 bar y devolver el reflujo de los inyectores, así como de la bomba de riel común, en consecuencia. La bomba common rail fue lubricada externamente con aceite de motor para que pueda soportar la baja lubricidad del combustible.

El motor también estaba equipado con una bomba volumétrica accionada eléctricamente en la ruta de recirculación de gases de escape (EGR), que brinda la libertad de establecer cualquier tasa de EGR deseada, independientemente de las relaciones de presión en el turbocompresor.

Sistema EGR que consta de un refrigerador EGR, una bomba EGR accionada eléctricamente y sus respectivas tuberías. Soltic et al.

Los investigadores también optimizaron la geometría de la cámara de combustión y la relación de compresión (de 16,5 a 20,5) para DME.

Los resultados experimentales mostraron que la operación DME conserva el rendimiento del motor diésel base (potencia máxima de 338 kW) al tiempo que reduce significativamente las emisiones del motor.

Configuración del motor, montado en el banco de pruebas. Soltic et al.

El equilibrio NOx-hollín, típico de las aplicaciones diésel, básicamente ya no existe, por lo que básicamente se puede establecer un nivel deseado de NOx sin las restricciones de la combustión del hollín. Además, la combustión es muy completa y se pueden detectar niveles muy bajos de emisiones contaminantes reguladas y no reguladas (por ejemplo, monóxido de carbono, DME, metano, benceno, tolueno, acetaldehído, formaldehído, ácido fórmico).

El funcionamiento transitorio no presenta problemas y se pueden conseguir emisiones muy bajas utilizando el mismo sistema de tratamiento de gases de escape que para el diésel. Los niveles totales de emisiones de hidrocarburos, monóxido de carbono y partículas del actual Euro VI y posiblemente incluso de la legislación vial propuesta Euro VII podrían alcanzarse sin ninguna purificación de los gases de escape.

Esquema de la configuración experimental (no se muestra: medición de amoníaco después de ATS). Soltic et al.

En términos de emisiones de CO2 del tubo de escape, es posible una reducción de alrededor del 11% en comparación con un motor diésel.

La justa densidad energética del DME, en combinación con las numerosas vías para una producción sostenible, la alta eficiencia de conversión similar a la del diésel, junto con la posibilidad de cumplir normas de emisiones extremadamente estrictas con un esfuerzo técnico comparativamente bajo para la purificación de los gases de escape, hacen del DME un combustible muy atractivo para una serie de aplicaciones en el futuro.

Por lo tanto, los autores recomiendan que el DME se considere seriamente como un futuro combustible sostenible para el sector pesado dentro y fuera de la carretera. DME tiene el potencial técnico, económico y ecológico para complementar idealmente otros combustibles sostenibles como el hidrógeno, el metanol, el metano o el amoníaco.

Durante los experimentos descritos en este artículo, no se encontraron problemas con la bomba DME lubricada externamente. Sin embargo, es necesario realizar una evaluación exhaustiva de la durabilidad de dicha bomba durante la vida útil deseada antes de que se pueda industrializar esta tecnología.

Recursos

Patrik Soltic, Thomas Hilfiker, Yuri Wright, Gilles Hardy, Benjamin Fröhlich, Daniel Klein (2023) “El potencial del dimetiléter (DME) para cumplir con los estándares de emisiones actuales y futuros en motores de encendido por compresión de servicio pesado”, Fuel, Volumen 355 ,doi: 10.1016/j.combustible.2023.129357

Publicado el 14 de agosto de 2023 en DME, Emisiones, Motores, Servicio pesado, Antecedentes del mercado | Enlace permanente | Comentarios (1)