Liebherr presenta la inyección directa de H2 para motores de combustión
Liebherr presenta la inyección directa de H2 para motores de combustión de servicio pesado.
Liebherr presenta en Bauma 2022 una solución de inyección directa de hidrógeno para motores de combustión de trabajo pesado. Con esta tecnología, el Grupo pretende conseguir la máxima densidad de potencia igual a la de un motor de combustión convencional. Los sistemas de propulsión basados en hidrógeno son una parte importante del enfoque abierto a la tecnología de Liebherr para los conceptos de propulsión alternativos.
Liebherr desarrolla sistemas de inyección para motores de combustión de hidrógeno utilizados en aplicaciones de carretera y fuera de carretera. La solidez contra el polvo, la suciedad y las vibraciones, así como otras condiciones ambientales adversas, son solo algunos de los requisitos clave. La potencia máxima y la alternancia de carga dinámica se encuentran entre los otros desafíos para los motores de combustión de H2. Acercarse al motor diésel en términos de rendimiento y conducción, en todas las aplicaciones, es uno de los mayores desafíos hasta el momento. El enfoque orientado al sistema de Liebherr para la inyección de hidrógeno combina varios componentes para regular la presión y el flujo. Esto permite las mismas características de manejo que un diésel, mientras mantiene una arquitectura del sistema robusta.
El objetivo de igualar el rendimiento de un motor de ID de H2 con el de un motor diésel requiere que el sistema sea capaz de garantizar caudales elevados. Debido a la baja densidad del gas hidrógeno, el inyector necesita secciones transversales de válvulas grandes. Para permitir un control preciso incluso de las cantidades más pequeñas, la presión del sistema debe regularse con precisión milimétrica. En el sistema de inyección de H2 de Liebherr, esto se logra mediante una válvula de control de volumen de gas. Se presta especial atención a las fugas mínimas de la boquilla del inyector. En el mejor de los casos, el inyector debería ser hermético al gas.
El sistema de inyección de H2 de Liebherr está diseñado para proporcionar un control de presión extremadamente rápido y preciso, independientemente de la posición del depósito de combustible, el tamaño de la máquina, el diseño o la instalación del motor. Este diseño proporciona una regulación de la presión de dos etapas. Mientras que la primera etapa inicialmente estabiliza la presión variable del depósito de combustible, la segunda etapa afina dicha presión. La presión de inyección se regula activando la válvula dosificadora de gas a través de la unidad de control electrónico (ECU). La ECU controla la válvula dosificadora de gas mediante un controlador por alimentación anticipada de circuito cerrado. Los módulos de software específicos para hidrógeno desarrollados a medida se pueden integrar en software de aplicaciones o unidades de control externos.
En la etapa de muestra actual, el inyector puede equiparse con varias conexiones de hidrógeno por medio de un inserto roscado. Dos variantes básicas del cabezal del inyector (entrada H2 radial y axial) permiten adaptarse a diferentes situaciones de instalación. Para garantizar el patrón de pulverización y la dirección del chorro correctos, la boquilla del inyector está equipada con un tapón difusor. «Es intercambiable en la etapa de muestra y permite realizar pruebas rentables de diferentes variaciones para definir la mejor configuración. Usando una solución con tornillos, el tapón del difusor se puede reemplazar fácilmente», dice Richard Pirkl.
El inyector se abre y se cierra mediante una aguja que se activa directamente con el imán. Para cumplir con las dimensiones objetivo de la carcasa, el imán ha aumentado mucho de tamaño. Por lo tanto, el reto consistía en lograr una fuerza magnética suficiente para la activación directa, al mismo tiempo que era necesario ajustar las dimensiones externas críticas en el área del imán a los requisitos del fabricante del motor. Múltiples simulaciones de diferentes conceptos de imanes, materiales y situaciones de montaje acompañaron el proceso. La fuerza del imán ahora está ajustada de tal manera que, por un lado, es posible la apertura adecuada del inyector y, por otro lado, el retraso en el cierre se reduce al mínimo.
Liebherr ha realizado todas las pruebas con un inyector completamente en seco sin adición de aceite lubricante. Dado que el inyector se desarrolló exclusivamente para hidrógeno y, por lo tanto, no se utilizaron conceptos ni partes de una plataforma de inyector de gas natural o gasolina, la atención se centró en la capacidad de funcionamiento en seco de los componentes móviles. El equipo de Liebherr en Deggendorf está efectuando actualmente pruebas de resistencia.
La inyección directa de hidrógeno es particularmente adecuada para aplicaciones con altas demandas de dinámica y densidad de potencia dentro de un espacio de instalación limitado. Las pruebas iniciales han demostrado que la ID de hidrógeno es un concepto factible, que Liebherr en Deggendorf planea llevar adelante.
Paralelamente, Liebherr está trabajando en inyectores PFI. Los enfoques del sistema para el colector de admisión y la inyección directa utilizan como base una plataforma de inyector escalable común. Con este amplio catálogo de productos, Liebherr cumple con una amplia gama de requisitos de motores y permite un gran espectro de aplicaciones para motores de servicio medios y pesados, así como para motores grandes
