MAHLE Powertrain и Liebherr разрабатывают топливную аппаратуру для водородных двигателей

Нуссбаумен (Швейцария), 14 октября 2021 г. ‒ «Применение водорода в качестве топлива снизит негативное воздействие тяжёлой строительной техники и внедорожных транспортных средств на окружающую среду», ‒ прокомментировал Майк Банс (Mike Bunce), руководитель отдела исследований в компании MAHLE Powertrain US: «Многие исследования, проведённые за последние десятилетия, подтвердили совместимость водорода с двигателями внутреннего сгорания. Для этого потребовалось создать стабильную систему сжигания газа без уменьшения его степени сжатия. Технология позволит избежать перебоев в работе двигателя и преждевременного воспламенения водорода. Вместе с компанией Liebherr мы нашли подходящее решение».

Водород является углеродно-нейтральным топливом. Растущий спрос на него обусловлен высокой доступностью и возможностью получения из возобновляемых источников энергии. Водород также подходит для работы ДВС в условиях бездорожья. Например, он пригоден для рабочих циклов с высокими перепадами нагрузки, работы при высоких температурах, запылённости и вибрациях. В противовес ему, техника, работающая от аккумуляторных батарей или топливных элементов, не создана для подобных условий эксплуатации.

Главная сложность заключается в том, что водород очень склонен к преждевременному воспламенению. Это приводит к детонации ДВС и перебоям в его работе. Чтобы этого избежать обычно требуется снизить степень сжатия двигателя, что негативно сказывается на его эффективности. Альтернативным решением является снижение температуры горения за счёт увеличения доли воздуха в двигателе. Это способствует стабильной работе агрегата, но требует источника зажигания с высокой энергией.

Технология форкамерного зажигания MAHLE изначально была разработана для бензиновых двигателей. Она позволяет использовать сильно разбавленные топливно-воздушные смеси, что делает её идеальной для водородных ДВС. Так, система подачи топлива MJI была адаптирована для двигателей Liebherr, в частности, с помощью модификации форкамеры в головке блока цилиндров. Форкамера содержит инжектор и свечу зажигания, которая заранее воспламеняет топливную смесь. Образовавшаяся плазма проходит через небольшие отверстия в основную камеру сгорания для быстрого и равномерного воспламенения остальной горючей смеси.

Предварительные испытания адаптированной форкамеры для двигателей Liebherr H966 и H964 выявили, что эта технология обеспечивает стабильное горение водорода за счёт значительно более высокого содержания воздуха в двигателе и расширяет пределы возможностей обычных систем зажигания. Таким образом, топливо сгорает гораздо быстрее, равномернее и эффективнее.

«Совместно с предприятием Liebherr Machines Bulle SA мы адаптировали конструкцию активной форкамеры к двигателям Liebherr. Это ускорило сгорание топлива, повысило производительность ДВС и сократило вредные выбросы. Кроме того, эта технология позволит упростить конструкцию двигателей», ‒ объяснил Майк Банс. «Нам удалось решить проблему степени сжатия, связанную с водородом, и сократить расход топлива. В работе над проектом помогли знания инженеров Liebherr в области ДВС и наработки компании по применению альтернативных видов топлива», ‒ добавил Бузид Себа (Bouzid Seba), руководитель отдела предварительных разработок на предприятии Liebherr Machines Bulle SA. Тем самым он подчеркнул открытость компании Liebherr к новым технологиям и её разработки в области преобразования энергии и альтернативных видов топлива.

Некоторые результаты сотрудничества уже были представлены на 8-ом «Международном конгрессе по двигателям» в феврале 2021 года. Обе компании продолжают работу над проектом и вносят свой вклад в разработку транспортных средств и спецтехники с нулевым уровнем выбросов.