Inyección directa a baja presión (LPDI) de arquitectura del sistema
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.
"El sistema H2-DI está diseñado para funcionar sin una válvula electrónica de liberación de presión. La idea de fondo es mantener el sistema lo más simple posible, mientras se evita la liberación de gas hidrógeno a la atmósfera durante la operación", resume Richard Pirkl.
El inyector: un componente clave
"El inyector es el componente más sofisticado y, al mismo tiempo, el que más determina el rendimiento del sistema de combustible de hidrógeno", explica Pirkl. Las dimensiones generales del inyector H2 LPDI de Liebherr son muy similares a las de los inyectores diésel para motores de vehículos comerciales pesados. En concreto, el diámetro exterior máximo crítico está dentro del mismo rango que para los inyectores diésel.
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.
"Otro objetivo de desarrollo clave era controlar el inyector de hidrógeno con las unidades de control existentes de los motores diésel y con los perfiles estándar actuales ya conocidos de estas aplicaciones", explica Pirkl.
