Liebherr-Lösungen zur H2-Direkteinblasung für Heavy-Duty-Motoren

Die Mobilitätsindustrie setzt sich aktuell sehr intensiv mit der Reduktion von CO2-Emissionen auseinander. Für On-Highway-Fahrzeuge, vom Pkw bis zum Schwerlastkraftwagen, sind international bereits klare Ziele definiert. Bei Off-Highway-Anwendungen hingegen sind noch keine verbindlichen Pläne festgelegt. Die weltweite Dekarbonisierungsstrategie zeigt aber auch bei OEMs und Motorenherstellern aus dem Off-Highway-Bereich gestiegenes Interesse an Wasserstoff als Antriebsstoff. Als Entwicklungspartner und Systemlieferant für klimafreundliche Einspritztechnik bietet Liebherr Lösungen für Wasserstoffverbrennungsmotoren, die in On- und Off-Highway-Anwendungen eingesetzt werden können. Am Standort in Deggendorf (Deutschland) entwickelt Liebherr-Components bereits seit längerem klimafreundliche Einspritzkonzepte für Heavy-Duty-Motoren im Bereich von 6 - 16 Litern Hubraum bei 200 - 450 kW Leistung. Dabei steht das Liebherr-Team in engem Kontakt mit führenden OEMs.

Niederdruck-Direkteinblasung im Fokus

Im Fokus der Entwicklungsarbeiten im Produktbereich Einspritzsysteme von Liebherr steht das Niederdruck-Direkteinblasungsverfahren (LPDI - Low Pressure Direct Injection). „Die größten Herausforderungen stellen hierbei unterschiedliche Verbrennungsprozesse und das Verhalten des Mediums Wasserstoff dar,“ erklärt Richard Pirkl, technischer Geschäftsführer bei der Liebherr-Components Deggendorf GmbH. "Das Konzept des H2-Injektors muss eine stabile, präzise und leckagefreie Einblasung gewährleisten. Um dies zu erreichen legen unsere Experten in Deggendorf besonders großen Wert auf eine maximale Wasserstoffdichtheit,“ so Pirkl. Ein 2-Ventil-Konzept sorgt dafür, dass die H2-Leckage so gering wie möglich gehalten wird. Abhängig von der jeweiligen Konfiguration ist der LPDI-Injektor auf Systemdrücke von bis zu 60 bar ausgelegt. Typische Anwendungsfälle liegen meist im Bereich von 30 bar. Erste Testergebnisse zeigen ein vielversprechendes Verhalten des Injektors in Bezug auf Einspritzratenverläufe und Kleinstmengenfähigkeit. Damit deckt die Komponente eine hohe Bandbreite an Anwendungen ab. Die heutigen Prototypen ermöglichen kundenindividuelle Schraubeinsätze als Schnittstelle zum Wasserstoffanschluss. Sie sind auf die gängigsten Anschlusstypen ausgerichtet und erlauben dadurch größtmögliche Flexibilität bei der Motor-Entwicklung. Auch die Blaskappe verspricht ein flexibles Handling. Sie ist leicht auswechselbar, und ihre asymmetrische Geometrie sorgt für einen individuellen Einblasewinkel im Brennraum. Dies macht den Einsatz in unterschiedlichen Motoren mit teilweise stark unterschiedlichen Einbausituationen möglich. Mit seiner flexiblen Bauweise unterstützt der LPDI-Wasserstoffinjektor von Liebherr vielfältige kundenspezifische Anforderungen und Einbausituationen. Dabei kann er zentrisch, seitlich und in unterschiedlichem Winkel eingebaut werden.

Den Systemansatz weiterführen

Gespräche mit OEM's sowie die Entwicklungen des Marktes zeigen, dass verschiedenste Motorenhersteller komplett integrierte H2-Einblassysteme einer Einzelkomponentenlösung vorziehen. Diesen Ansatz verfolgt das Liebherr-Team im Produktbereich Einspritzsysteme bereits bei seinen Common-Rail-Lösungen für Dieselkraftstoffe und führt ihn auch bei den alternativen Kraftstoffen weiter. Liebherr legt hier seinen Schwerpunkt auf die Dimensionierung und das Design eines vollumfänglichen H2-Einblassystems inklusive Systemdruckregelung, wodurch der Kunde weiterhin die Vorteile einer integrierten Lösung genießt. Neben dem Injektor arbeiten die Experten in Deggendorf derzeit an der Entwicklung und Integration weiterer Komponenten, die in der Systemlösung zum Einsatz kommen.

Nutzungseigenschaften gleichen Dieselantrieb

Das Ziel der Wasserstoffeinblastechnik von Liebherr ist es, die Eignung des Gaseinblassystems (GIS) zu gewährleisten, mit dem die transienten Anforderungen des Motors erfüllt werden können. Dieser systemorientierte- Ansatz kombiniert verschiedene Komponenten zur Steuerung von Druck und Durchfluss und zwar so, dass die Nutzungseigenschaften nahezu einem Dieselantrieb kommen und zugleich ein robustes Systemdesign aufweisen.