Applied Energy 113 (2014) 1068–1076
Estudio experimental del rendimiento y las características de emisión de un motor comercial de encendido por chispa de cuatro cilindros adaptado para funcionar con mezclas de hidrógeno y metano.
Resumen
El uso de mezclas de hidrógeno y metano con bajo contenido de metano como combustibles para motores de combustión interna (ICE) puede contribuir a acelerar el desarrollo del mercado energético del hidrógeno y favorecer la descarbonización del sector del transporte.
. En este trabajo, un motor comercial Volkswagen de encendido por chispa de cuatro cilindros y 1,4 L, previamente adaptado para funcionar con hidrógeno puro, fue alimentado con mezclas de hidrógeno y metano que contenían entre un 5 y un 20% en volumen de metano (29,6–66,7% en peso). Se llevó a cabo un programa experimental variando la composición del combustible, la relación aire-combustible (
, el avance de encendido y la velocidad del motor. Se presenta una discusión de los resultados en relación con el rendimiento del motor (
par motor al freno, presión media efectiva al freno y eficiencia térmica) y las emisiones (óxidos de nitrógeno, CO e hidrocarburos no quemados).
Los resultados revelan que es la variable más influyente en el comportamiento del motor debido a su marcado efecto sobre la temperatura de combustión. En cuanto a valores relativamente altos de deben emplearse para evitar la detonación, el efecto sobre el rendimiento del motor es negativo. En cambio, las emisiones específicas de óxidos de nitrógeno disminuyen debido a una menor formación térmica de NO x. Se observó un claro efecto positivo de la reducción del avance de encendido sobre las emisiones específicas de monóxido de nitrógeno NOx también se ha observado en las emisiones. En cuanto al monóxido de carbono (CO) y los hidrocarburos no quemados (HC), sus emisiones específicas aumentan con el contenido de metano en la mezcla de combustible, como era de esperar. Sin embargo, también aumentan a medida que aumenta, a pesar de la menor concentración de combustible, debido a una reducción proporcionalmente mayor de la potencia. Finalmente, el aumento de la velocidad del motor tiene un efecto positivo sobre las emisiones de CO y HC, pero negativo sobre las emisiones de monóxido de nitrógeno NO x debido a la mejor mezcla y a la mayor temperatura asociadas a la turbulencia intensificada dentro de los cilindros.
