La tecnologia alimenta un nuovo futuro per i motori a combustione interna

Jul 31, 2023

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Secondo i dirigenti delle flotte e i responsabili della manutenzione delle flotte, la morte del motore a combustione interna potrebbe rivelarsi molto esagerata, nonostante l’entusiasmo per i propulsori elettrici. I leader del settore hanno lavorato per prolungare la durata del motore a pistoni di base.

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Il segreto di questa estensione della vita degli ICE risiede nell’uso di combustibili più ecologici in quanto consentono di ridurre i costi di carburante e manutenzione per le flotte riducendo allo stesso tempo i gas serra. Questi motori più recenti avranno anche molto più difficoltà a tenere il passo con i rigorosi standard di emissione imminenti per gli inquinanti primari come NOx, particolato e idrocarburi incombusti. Gli esperti ritengono che il probabile risultato finale della nuova tecnologia dei combustibili sarà un futuro molto più verde che, allo stesso tempo, somiglierà spesso al presente familiare.

"I problemi del motore diesel sono più legati al carburante che al motore stesso", ha affermato BJ Johnson, cofondatore e CEO di ClearFlame Engine Technologies.

I nuovi motori utilizzeranno tutti carburanti a basso contenuto di carbonio, molti dei quali derivati ​​da fonti non minerali che traggono la loro energia direttamente dal sole, riducendo così la CO2 nell’atmosfera. Il gas naturale rinnovabile catturerà il metano a basso contenuto di carbonio dalle fonti attuali come l’agricoltura e le discariche e brucerà il carburante nei motori. Anche se questi motori rilasciano CO2, la quantità è inferiore rispetto a quando funzionano con carburante diesel, con il risultato di un risultato “carbonio negativo”.

Un motore viene adattato con il sistema di combustione ClearFlame, incluso un modulo di controllo del motore ClearFlame. (FiammaChiara)

Cummins introdurrà l'X15N nel 2024, un motore a gas naturale con accensione a scintilla che sarà il primo dei motori dell'azienda basato sulla loro nuova piattaforma indipendente dal carburante che utilizza parti comuni sotto la testata. "Il motore a gas naturale avrà una testata unica per il raffreddamento necessario e un sistema di accensione a scintilla", ha affermato David King, product manager on-highway di Cummins per il Nord America, motori a gas naturale e rinnovabile, aggiungendo che il motore da 15 litri sarà un punto di svolta grazie al suo "alzati e vai".

Il motore a gas naturale avrà una coppia di 1.850 piedi-libbra disponibile a 1.100 giri al minuto e 1.800 piedi-libbra al picco di coppia del diesel X15 a 1.000 giri al minuto. King ha anche notato che è più silenzioso di un diesel sia al minimo che quando genera grugnito.

Johnson

David Johnson, CEO di Westport Fuel Systems, descrive un diverso tipo di motore a gas naturale basato sulla teoria originale di Rudolf Diesel. Alimentato tramite il sistema di iniezione diretta ad alta pressione sviluppato da Westport, il motore brucia gas naturale come combustibile principale con una piccola iniezione di diesel per l'accensione. L'iniettore HPDI brevettato fornisce entrambi i carburanti a pressione estrema tramite un design a doppio ago concentrico. Mantiene efficienza, potenza e coppia simili a quelle del diesel, ma deve utilizzare gas naturale liquefatto in modo che la pompa del carburante di bordo possa produrre l'elevata pressione di iniezione necessaria. Avrà bisogno anche di un sistema di riduzione catalitica selettiva per gli NOx e di un semplice filtro antiparticolato diesel. Westport e Volvo Group hanno recentemente firmato una lettera di intenti per utilizzare il sistema per ridurre le emissioni di CO2, soprattutto quando il gas naturale rinnovabile è il carburante.

Hyliion ha creato un modello ibrido, ERX Powertrain, che funziona con gas naturale rinnovabile. Combina un grande pacco batterie nella parte posteriore della cabina con un motore da 12 litri che funziona a RNG. Può essere caricato fuori dalla rete per produrre 75 miglia di funzionamento completamente elettrico. Il suo motore a gas naturale da 12 litri aziona solo un generatore, che carica le batterie e fornisce la trazione tramite assi elettrici tandem. Gli assi si rigenerano anche durante la frenata, il risultato è di circa 1.600 miglia di autonomia totale. Sono disponibili fino a 672 cavalli di potenza di picco e le batterie alimentano tutti i carichi dell'hotel durante le pause di riposo.