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| Aston Martin competirá con un automóvil híbrido impulsado por hidrógeno y nafta en las 24 horas de Nurburgring de este año. Será el primer automóvil impulsado por hidrógeno en competir en un evento internacional, así como el primer vehículo con cero emisiones de CO2 en completar una vuelta en la carrera de 24 horas de Nürburgring. El Hybrid Hydrogen se basa en el nuevo auto deportivo de cuatro puertas Rapide S. |
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| Trabajando en colaboración con los expertos en hidrógeno Alset Global, los ingenieros de Aston Martin han desarrollado un prototipo de motor V12 de 6.0 litros y doble turbocompresor que impulsará el automóvil Nürburgring. Capaz de funcionar con nafta pura, hidrógeno gaseoso puro o una combinación de ambos, el Hybrid Hydrogen muestra el compromiso de Aston Martin con la innovación en ingeniería. En modo de hidrógeno puro, Aston Martin y Alset Global pretenden mostrar que es posible una vuelta de cero emisiones de CO2 del Nordschleife mientras se emite prácticamente solo agua del tubo de escape. |
El exclusivo sistema de hidrógeno híbrido de Alset Global permite que un vehículo funcione con hidrógeno, gasolina o una combinación de ambos combustibles, según la solicitud de manejo, y garantiza un equilibrio óptimo entre potencia, aceleración y reducción de CO2. El sistema comprende el sistema de almacenamiento de hidrógeno, un sistema de suministro e inyección de hidrógeno, un sistema de seguridad y una unidad especial de control del motor (ECU). La ECU contiene el software operativo Alset Engine Operating (AEOS) que controla la composición de combustible y el proceso de combustión de acuerdo con cada situación particular de manejo. En circunstancias donde se requiere más potencia o par, el sistema puede mezclar automáticamente una pequeña cantidad de gasolina con el hidrógeno para ofrecer una función de "impulso".
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| El Aston Martin Rapide S está equipado con cuatro tanques de almacenamiento de hidrógeno de fibra de carbono, dos ubicados al lado del conductor y dos en el baúl , con un total de 3.2 kg, lo que equivale a 12 litros de nafta. El hidrógeno se almacena a una presión de 350 bar para un reabastecimiento simple y rápido. Sin embargo, en una versión de producción del vehículo, el almacenamiento a presión de 700 bar es posible y permite un tanque más pequeño o bien una mayor cantidad de combustible para almacenar. El auto de carrera Rapide S está equipado con un tanque de nafta de 100 litros especificado para el automovilismo en su posición regular, que proporciona un rango combinado total de nueve vueltas en el Nordschleife y no genera desventajas de rango durante la carrera. |
El sistema de hidrógeno, junto con las mejoras del motor , agrega aproximadamente 100 kg al peso del automóvil. Aproximadamente el 70 por ciento del peso adicional se debe a los tanques.
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Los cuatro tanques de hidrógeno de 350 bar son cilindros compuestos completamente envueltos con un revestimiento de aluminio con un espesor de 15 mm. El sistema de almacenamiento fue desarrollado junto con Magna Steyr. Todo el sistema pesa alrededor de 100 kg, incluidos todos los componentes y cilindros (dos de 21 kg y dos de 17 kg), válvulas, soportes de sujeción para la parte delantera y trasera, tubos y una unidad reguladora de presión. El embalaje fue especialmente diseñado para cumplir con todas las normas de seguridad y para evitar cualquier tipo de daño durante la carrera.
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Una ECU, desarrollada junto con nuestro socio Gigatronik, monitorea y administra el sistema de seguridad y tanque de hidrógeno híbrido en el automóvil.
La ECU de hidrógeno está conectada a cuatro sensores de hidrógeno que monitorean continuamente el sistema de gas y a sensores de choque. En el caso de que uno de los sensores detecte un rastro de hidrógeno, o si se produce un bloqueo, el suministro de hidrógeno se cerrará inmediatamente.
La seguridad de choque se ha garantizado mediante la realización de pruebas de choque del Rapide S convencional como parte del proceso de homologación estándar.
El sistema de hidrógeno híbrido de Alset Global no requiere cambios importantes en el motor de combustión interna.
Se rediseñó el sistema de formación de la mezcla y se integraron un riel de hidrógeno, inyectores y una unidad de turbocompresor, considerando las propiedades termodinámicas específicas del proceso de combustión de hidrógeno. Dado que las modificaciónes del motor base son bajas, es factible adaptar a cualquier motor el sistema, incluidos los motores de inyección directa. El desarrollo del Aston Martin Hybrid Hydrogen Rapide S se completó en menos de 12 meses.
Las adaptaciones mínimas son principalmente respuestas a una reducción en la potencia del motor cuando se opera en modo de hidrógeno puro, debido a la menor densidad de energía volumétrica del combustible de hidrógeno. Con 560 hp, el Aston Martin Hybrid Hydrogen Rapide S representa el automóvil de hidrógeno más potente que se haya construido.
Se usan dos pequeños turbocompresores impulsados por escape cuando el automóvil está quemando hidrógeno para mejorar el valor de calentamiento de la mezcla de la carga, forzando más mezcla de aire / combustible a la cámara de combustión. Para facilitar el intercooler, la parrilla frontal del nuevo Rapide S se ha adaptado ligeramente y presenta aberturas en el lado izquierdo y derecho.
Para facilitar la operación del turbocompresor, la relación de compresión se ha reducido de 11.5: 1 a 9.5: 1, lograda mediante una modificación en el diseño de la corona del pistón. La integración de los turbocompresores también condujo a una junta alternativa de culata.
Debido a la falta de propiedades de lubricación del combustible de hidrógeno, puede ser necesario usar diferentes materiales para las válvulas y / o los asientos de las válvulas. Las válvulas Aston Martin Hybrid Hydrogen Rapide S están hechas de aleación Inconel para mayor robustez y mayor resistencia a la temperatura.
Como se requería un software personalizado para este auto de carrera único, se utiliza el sistema flexible de gestión de motores Pectel de Cosworth. Sin embargo, para aplicaciones de vehículos de carretera, se utilizaría una ECU OEM estándar.
Los inyectores de hidrógeno, suministrados por AFS, son similares en diseño a los inyectores de gas natural que se encuentran en las aplicaciones de GNC.
En el caso del Aston Martin V12, esos inyectores, de tipo solenoide, están instalados en el colector de admisión, aguas arriba de los inyectores de nafta regulares. El hidrógeno se entrega al common riel de combustible en flujo constante, entre 4 y 5 bar.
El proceso de combustión es fundamental para aprovechar al máximo el combustible de hidrógeno, y es donde reside gran parte de la propiedad intelectual de Alset Global. Está controlado por las funcionalidades del software operativo Alset Engine (AEOS). El hidrógeno es un combustible muy efectivo en un motor de combustión interna mejorado. Tiene un amplio rango de ignición, que permite una combustión eficiente y muy eficiente. Se quema seis veces más rápido que la nafta, lo que, junto con la tecnología avanzada de inyección y control de combustión, significa que la combustión de hidrógeno puede ser hasta un 30 por ciento más eficiente que la combustión de gasolina.
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El sistema de operación del motor Alset controla la inyección de combustible para ajustar un compuesto de combustible óptimo para cada situación de manejo, y el proceso de combustión optimizado para cada compuesto de combustible. En este proceso, se pueden combinar las ventajas de un combustible líquido con una alta densidad de energía volumétrica y un combustible gaseoso sin carbono. Esto da como resultado una solución de movilidad con el mayor potencial de reducción de CO2 al menor costo, sin sacrificar el rendimiento o el rango de conducción.
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| El sistema de hidrógeno híbrido de Alset Global puede funcionar con hidrógeno puro, gasolina o una combinación de ambos. Para esta aplicación de autos de carrera, los cuatro pilotos de carreras del equipo seleccionarán manualmente el combustible a través de los botones en el tablero. Sin embargo, para un vehículo de producción en serie, dependiendo de la solicitud de potencia del conductor, el proceso se controlará automáticamente: se inyectará hidrógeno puro o una mezcla de hidrógeno con una baja cantidad de gasolina en el motor para garantizar un equilibrio óptimo de potencia , aceleración y reducción de CO2. |
El auto de competición Aston Martin Hybrid Hydrogen Rapide S podrá completar una vuelta completa de la pista de Nordschleife de 25 km de largo en hidrógeno puro. Durante la carrera, el equipo de carreras de Aston Martin planea correr variando la mezcla de hidrógeno y nafta.
El Rapide S se alimentará con hidrógeno a través de un camión de reabastecimiento de hidrógeno móvil TrailH2-gasTM de 35 toneladas y 14 metros de largo, suministrado por Linde que almacena el gas a 300 y 450 bar en paquetes de cilindros. El hidrógeno se comprime a bordo del auto hasta más de 700 bares, según los requisitos, en este caso 350 bares. El hidrógeno utilizado en las 24 horas de Nürburgring se obtendrá de la planta piloto de Linde en Leuna, Alemania, donde se fabrica a partir de glicerol crudo, un subproducto de la fabricación de biodiesel.
El automóvil deberá detenerse primero en el camión, estacionado en la entrada del pit lane, para recibir su recarga manual de hidrógeno, antes de continuar a su garaje en el pozo para repostar nafta, neumáticos, cambios de conductor y otras actividades de mantenimiento. El reabastecimiento de combustible en 350 bar tomará aproximadamente un minuto.
fuente racecar-engineering.com/
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