Блог

Feb 17, 2024

Liebherr применяет прямой подход к топливным системам H2

By Mike Brezonick22 November 2022 Liebherr Components AG, part of the Liebherr Group, has announced the development of new direct fuel injection systems for hydrogen (H2) combustion engines in

Майк Брезоник22 ноября 2022 г.

Компания Liebherr Components AG, входящая в группу Liebherr, объявила о разработке новых систем непосредственного впрыска топлива для двигателей внутреннего сгорания на водороде (H2) в тяжелых условиях эксплуатации. Текущие системы предназначены для двигателей мощностью до 75 кВт (100 л.с.) на цилиндр, но компания также разрабатывает версии, предназначенные для более крупных двигателей мощностью до 225 кВт (302 л.с.) на цилиндр.

Либхерр отметил несколько проблем, связанных с двигателями внутреннего сгорания H2, включая способность работать в условиях, далеких от оптимальных, сохраняя при этом пиковую мощность и приспосабливаясь к изменениям динамической нагрузки. По словам компании, возможность приблизиться к дизельным двигателям с точки зрения производительности и рабочих характеристик является, пожалуй, самым большим препятствием для двигателей H2.

Для решения подобных проблем компания Liebherr применила системно-ориентированный подход к впрыску водорода, который сочетает в себе различные компоненты для контроля давления и расхода. По словам представителей компании, это обеспечивает те же рабочие характеристики, что и дизель, сохраняя при этом прочную конструкцию системы.

Чтобы обеспечить соответствие характеристик двигателя H2-DI (направленный впрыск водорода) характеристикам дизельного двигателя, требуется, чтобы система была способна обеспечивать высокие скорости потока. Из-за низкой плотности газообразного водорода форсунка требует клапанов большого сечения. Чтобы обеспечить точный контроль даже самых малых количеств, давление в системе должно регулироваться с предельной точностью. В системе впрыска H2 компании Liebherr это достигается с помощью клапана регулировки объема газа. Дополнительное внимание уделяется минимальной утечке из сопла форсунки с целью сделать форсунку газонепроницаемой.

«Чтобы добиться такой же управляемости с помощью системы H2, как и с дизелем, система впрыска водорода должна быть оптимально согласована с крутящим моментом и мощностью двигателя», — объяснил Рихард Пиркл, управляющий директор по технологиям и разработкам Liebherr-Components Deggendorf GmbH. «Это означает, что при переходе от холостого хода к полной нагрузке необходимо как можно быстрее обеспечить необходимое количество топлива и соответствующее давление в системе».

Система впрыска H2 компании Liebherr разработана для обеспечения чрезвычайно быстрого и точного регулирования давления независимо от места хранения топлива, размера машины, компоновки или установки двигателя. В конструкции предусмотрен двухступенчатый регулятор давления. В то время как первая ступень первоначально стабилизирует переменное давление в топливном хранилище, вторая ступень точно настраивает давление топлива. Давление впрыска контролируется путем активации клапана дозирования газа через электронный блок управления (ЭБУ). ЭБУ управляет клапаном дозирования газа с помощью контроллера с прямой связью с обратной связью. Специально разработанные программные модули для водорода могут быть интегрированы в стороннее прикладное программное обеспечение и/или блоки управления.

«Система H2-DI предназначена для работы без электронного клапана сброса давления», — сказал Пиркл. «Идея заключается в том, чтобы сделать систему максимально простой, избегая при этом выброса водорода в атмосферу во время работы».

Наряду с клапаном дозирования газа и контроллером ключевым компонентом является сама топливная форсунка. «Инжектор — самый сложный и в то же время определяющий производительность компонент водородной топливной системы», — сказал Пиркл. Габаритные размеры форсунок Liebherr H2 LPDI очень схожи с размерами дизельных форсунок для двигателей большой мощности, в частности, критический максимальный наружный диаметр находится в том же диапазоне, что и у дизельных форсунок.

На текущей стадии разработки форсунка может быть оснащена различными водородными соединениями посредством ввинчивающейся вставки. Два основных варианта головки инжектора – радиальный или осевой вход H2 – учитывают различные требования к установке. Для обеспечения правильной формы распыла и направления струи форсунка оснащена колпачком-диффузором. «Он взаимозаменяем на этапе тестирования и позволяет экономически эффективно тестировать различные варианты для определения наилучшей конфигурации», — отметил Пиркл. «Используя винтовое решение, крышку диффузора можно легко заменить».