Híbridos y Eléctricos

PARA MAQUINARIA PESADA

Así funciona el motor de combustión interna de hidrógeno de Mahle y Liebherr

Liebherr y Mahle colaborarán en la implantación de motores de combustión de hidrógeno en maquinaria pesada con la tecnología MJI de Mahle. Las primeras pruebas han demostrado que la mezcla de hidrógeno y aire puede encenderse y quemarse con una elevada relación de compresión, haciendo que la combustión sea muy eficiente y estable.

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Liebherr y Mahle apuestan por motores de combustión interna de hidrógeno

Mahle Powertrain es uno de los mayores proveedores de componentes de la industria automovilística, pero sus tentáculos llegan a casi cualquier tipo de vehículo, desde bicicletas eléctricas hasta grandes barcos, pasando por maquinaria industrial. En un comunicado reciente, Mahle ha anunciado su colaboración con Liebherr para desarrollar motores de combustión interna de hidrógeno con la tecnología MJI. ¿Pero cómo funciona esta tecnología?

Liebherr es otro auténtico gigante industrial presente en multitud de sectores. Entre ellos se incluye la fabricación de maquinaria pesada para construcción y obra civil, minería y grúas de todo tipo. También en este tipo de vehículos será necesaria una reducción de las emisiones de gases contaminantes y la vía que está investigando Liebherr es la del hidrógeno, pero no con pila de combustible sino con motores de combustión interna. Según Peter Wieske, Director de Ingeniería Avanzada de Mahle, «el uso del hidrógeno como combustible tiene el potencial de hacer que muchas aplicaciones pesadas sean climáticamente neutras rápidamente».

Mahle no es un recién llegado a la industria; tiene una gran experiencia en la gestión del aire, la filtración del mismo (quizá muchos de los que lean estas líneas tengan un filtro de aire Mahle instalado en su vehículo), la gestión térmica y la electrónica de potencia. A su dilatada experiencia en el campo de la combustión interna hay que añadir ahora la variable del hidrógeno, que ya ha empezado a desarrollar con una tecnología denominada MJI, las siglas de 'Mahle Jet Ignition'

¿Cómo funciona la tecnología MJI en un motor de combustión de hidrógeno?

En un motor de gasolina convencional, el combustible se puede inyectar en el cilindro de dos maneras. Si se trata de un motor de inyección indirecta, la gasolina se inyecta en el colector de admisión del motor, en el cual se empiezan a mezclar el aire y el combustible antes de pasar a la cámara de combustión del cilindro. Por el contrario, en un motor de inyección directa el combustible se introduce directamente en la cámara de combustión, donde se mezcla con el aire y posteriormente se prende la chispa que inicia la combustión.

En un motor de hidrógeno se necesita un gran exceso de aire (mezcla muy pobre) para conseguir un funcionamiento estable con una elevada relación de compresión y evitar la detonación y el preencendido (combustión prematura). La energía de una bujía convencional no es suficiente para encender esa mezcla, y es ahí donde entra en juego la tecnología MJI de encendido por chorro en la precámara.

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El sistema MJI consiste en una pequeña precámara (en color naranja) donde se quema una cantidad de mezcla antes de pasar a la cámara de combustión principal.

El sistema MJI consiste en una pequeña precámara, instalada justo por encima de la cámara de combustión principal del cilindro, que alberga una bujía convencional y un inyector. Esta pequeña precámara quema una pequeña cantidad de mezcla inflamable y el plasma de gas resultante pasa a la cámara de combustión principal a través de pequeños orificios, generando chorros calientes a gran velocidad. 

Los chorros generan múltiples puntos de ignición dentro de la cámara de combustión principal (en lugar de hacerlo en solo uno). Debido al alto contenido de energía de los chorros, la combustión es más rápida y uniforme, permitiendo una alta relación de compresión -y resolviendo así el problema mencionado anteriormente sobre la elevada relación de compresión necesaria en un motor de hidrógeno-.

Buenos resultados en las pruebas realizadas con motores Liebherr adaptados

«El reto es detener la detonación del motor y el encendido prematuro sin reducir la relación de compresión y, por tanto, la eficiencia y el rendimiento. Nuestras pruebas conjuntas sugieren que hemos encontrado la solución adecuada con Mahle Jet Ignition», señala Mike Bunce, responsable de investigación de Mahle Powertrain Estados Unidos. Y así parecen atestiguarlo las pruebas empíricas.

Las pruebas realizadas con los motores H966 y H964 de Liebherr (propulsores diésel adaptados para su funcionamiento con hidrógeno) han demostrado que, con esta tecnología, la mezcla de hidrógeno y aire puede encenderse y quemarse con una elevada relación de compresión, con «excelentes resultados» en cuanto a velocidad de combustión, rendimiento y emisiones. En las pruebas se ha medido hasta un 10% de reducción en el consumo de combustible.

El H966 es una adaptación del motor D966, un bloque de seis cilindros y 13,5 litros de cubicaje con 612 CV de potencia máxima y 2.800 Nm de par motor. Por su parte, el H964 deriva del motor D964, un bloque de cuatro cilindros y 9 litros de cilindrada con una potencia máxima de 408 CV a 1.900 rpm. Liebherr no ha anunciado las prestaciones máximas de las versiones de hidrógeno H966 y H964.

El buen resultado de esta tecnología allana el camino para que el hidrógeno generado en procesos climáticamente neutros pueda utilizarse en aplicaciones pesadas y todoterreno, como excavadoras, vehículos de oruga, palas cargadoras y otros vehículos de gran tonelaje de Liebherr. Según sus desarrolladores, los motores de hidrógeno son ideales para ciclos de alta carga con cambios bruscos de carga y soportan bien el calor, el polvo y las vibraciones (requisitos imprescindibles en maquinaria de construcción), donde las pilas de combustible alcanzan sus límites más rápidamente.

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