Análisis del rendimiento de la combustión de hidrógeno en condiciones ultradelgadas en un motor de investigación de encendido por chispa utilizando un encendedor de descarga de barrera

El impulso mundial por minimizar las emisiones de carbono y la imposición de regulaciones más rigurosas sobre emisiones están fomentando una mayor exploración de sistemas de propulsión más limpios para el transporte. Las aplicaciones de combustible de hidrógeno en motores de combustión interna están ganando prominencia debido a sus emisiones cero de carbono y características de combustión favorables, particularmente en términos de eficiencia térmica. Sin embargo, los motores de Encendido por Chispa (SI) convencionales enfrentan desafíos para cumplir con las expectativas de rendimiento mientras se ajustan a estrictas regulaciones sobre emisiones contaminantes. Estos desafíos surgen de la dificultad del motor para manejar estrategias de combustión avanzadas, como mezclas delgadas, atribuidas a factores como la baja energía de ignición y eventos de combustión anormales. Para abordar estas cuestiones, el Encendedor de Descarga de Barrera (BDI) se destaca por su capacidad de generar Plasma de Baja Temperatura (LTP) fuera de equilibrio, un fuerte promotor de ignición a través de efectos cinéticos, térmicos y de transporte. Su descarga superficial también facilita la promoción de la combustión en un área amplia, superando las limitaciones de los sistemas de chispa convencionales. La investigación descrita en este estudio implica la realización de experimentos que integran hidrógeno (H2) con descarga de LTP. Se realizaron pruebas utilizando un motor de investigación de un solo cilindro variando la mezcla de aire-combustible y manteniendo la misma condición de carga y la misma velocidad del motor. Los resultados de la aplicación de BDI revelaron una aceleración en la evolución del frente de la llama en comparación con los métodos de chispa convencionales. Este efecto extendió el límite estable del motor en condiciones delgadas, lo que llevó a una reducción en el consumo de combustible y emisiones, y mejoras en la potencia entregada cerca del límite estable del motor en condiciones delgadas. Además, el ajuste de los parámetros de control de BDI jugó un papel crucial en la mejora del rendimiento del encendedor, contribuyendo significativamente a una comprensión más integral del enfoque innovador presentado en este estudio.