Los investigadores de DLR presentan un motor de pistón opuesto como extensor de rango para EV

Los investigadores de DLR presentan un motor de pistón opuesto como extensor de rango para EV

Los científicos del Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) han desarrollado un tipo de concepto de propulsión completamente nuevo para ampliar la gama de vehículos eléctricos. El generador lineal de pistón libre (Freikolbenlineargenerator; FKLG) es un motor de combustión que genera electricidad. Esta energía eléctrica impulsa al coche eléctrico cuando su batería está descargada. A diferencia de los extensores de rango convencionales, se pueden usar diferentes combustibles en el generador lineal de pistón libre.

Investigadores del Instituto DLR de Conceptos de Vehículos en Stuttgart han demostrado la viabilidad de esta tecnología en un banco de pruebas desarrollado específicamente para este propósito. Esto los convierte en los primeros del mundo en tener éxito en la puesta en marcha de este tipo de convertidor de energía, compuesto por un Combustión interna componente, un generador lineal y un resorte de gas. 'Las soluciones innovadoras como el generador lineal de pistón libre ayudarán a hacer de la movilidad eléctrica una realidad cotidiana y demostrarán las fortalezas científicas de Baden-Württemberg como ubicación', dijo Rolf Schumacher, Director Ministerial del Ministerio de Finanzas y Economía en Baden. -Württemberg, en la ceremonia de inauguración oficial de este proyecto.

Nuevo enfoque estructural con un potente control de retroalimentación

Los ingenieros conocen el principio de esta unidad de accionamiento desde hace algún tiempo. A través de la instalación de un resorte de gas, los investigadores de DLR ahora han logrado, por primera vez, operar este sistema de manera estable. “El desafío aquí fue desarrollar un mecanismo particularmente poderoso con una unidad de control altamente dinámica que regula las complejas interacciones entre los componentes individuales”, dijo Ulrich Wagner, Director de Energía y Transporte de DLR, al describir esta innovación.

El generador lineal de pistón libre funciona de manera similar a un motor de combustión convencional. Pero en lugar de convertir el movimiento lineal del pistón en el movimiento de rotación del cigüeñal, genera electricidad directamente. Una mezcla de combustible y aire se enciende en la cámara de combustión. Esto se expande y empuja el pistón hacia los resortes de gas. Estos resortes desaceleran el movimiento del pistón y lo empujan hacia atrás. El generador lineal convierte la energía cinética del pistón en electricidad y ésta, a su vez, alimenta el motor eléctrico. El sistema de control ideado por los ingenieros de DLR es capaz, por ejemplo, de controlar el movimiento del pistón con una precisión de una décima de milímetro. Al mismo tiempo, reconoce las fluctuaciones en el proceso de combustión y las compensa.



Estrategia operativa óptima a través de propiedades variables

A diferencia de las tecnologías de accionamiento convencionales, el generador lineal de pistón libre permite que la relación de compresión, la velocidad del pistón y la capacidad cúbica se ajusten de manera flexible. Por este motivo, se pueden utilizar diferentes combustibles, desde gasolina, diésel y gas natural hasta etanol o hidrógeno. En virtud de sus propiedades versátiles y en función de la velocidad del vehículo y las características de conducción, los ajustes del extensor de rango DLR siempre se pueden adaptar para ofrecer la estrategia operativa óptima. 'Por lo tanto, podemos establecer el punto de funcionamiento del motor durante la conducción para garantizar que podamos conducir de la manera más eficiente posible y de la manera más respetuosa con el medio ambiente', resumió el Director del Instituto DLR de Conceptos de Vehículos, Horst E. Friedrich. Al mismo tiempo, el generador lineal de pistón libre funciona con menos componentes. Por ejemplo, se pueden prescindir por completo de ciertos componentes del cigüeñal y del árbol de levas normalmente esenciales en un motor de combustión convencional.

Hacer que los coches eléctricos sean más flexibles

Los extensores de rango excepcionalmente eficientes, como el generador lineal de pistón libre, son más que simples unidades de energía de emergencia. El generador lineal de pistón libre permite equipar los vehículos eléctricos con una batería mucho más pequeña y, al mismo tiempo, obtener un beneficio óptimo de la movilidad eléctrica. Las distancias cortas de hasta 50 kilómetros, en la ciudad, por ejemplo, se pueden cubrir usando solo energía eléctrica; para distancias más largas, el extensor de rango se hace cargo. Aporta la acostumbrada tranquilidad y autonomía de un motor de combustión. Como tecnología puente, convierte a los vehículos eléctricos en una opción atractiva para el público en general.

Transferencia de tecnología a la industria.

“Con nuestro demostrador funcional, hemos demostrado por primera vez que se puede implementar nuestro principio de generador lineal de pistón libre. En el próximo paso, debemos trabajar con la industria para desarrollar esta tecnología y construir un prototipo”, explicó Friedrich. Para lograr esto, DLR ha firmado un contrato de transferencia de tecnología con Universal Motor Corporation GmbH y brindará apoyo científico durante el trabajo futuro. Una de las tareas por delante es optimizar el peso y el tamaño del generador lineal de pistón libre de tal manera que uno o más de los conjuntos puedan ubicarse en la zona de los bajos de un vehículo. De esta forma, las estimaciones iniciales apuntan a que se podría conseguir una autonomía adicional de unos 600 kilómetros sin aumentar el peso del coche.