Блог

Jan 15, 2024

Новая форсунка повышает эффективность системы впрыска газа в двигателях внутреннего сгорания

February 9, 2023 This article has been reviewed according to Science X's editorial process and policies. Editors have highlighted the following attributes while ensuring the content's credibility:

9 февраля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

Аннетт Силлер, Отдел технологических лицензий (TLB) Университета Баден-Вюртемберга GmbH

Водородные двигатели с нулевым уровнем выбросов, как и все двигатели внутреннего сгорания, требуют системы смесеобразования, то есть системы дозирования топлива, в данном случае газообразного водорода. Наиболее перспективным подходом является система прямого впрыска низкого давления (LP-DI), то есть впрыск непосредственно в камеру сгорания.

Если впрыск разрешен только после закрытия впускных клапанов, можно избежать нежелательного эффекта вытеснения воздуха. В результате крутящий момент может быть увеличен примерно на 20% при том же давлении наддува по сравнению с простым впрыском в воздуховод, а обратная вспышка во впускном канале надежно исключена. Благодаря разработке системы для низкого давления впрыска (около 20 бар) напорный бак может работать практически полностью пустым без потери производительности.

Однако низкая плотность водорода требует сравнительно больших поперечных сечений отверстий для вдувания газа в камеру сгорания в доступное временное окно. Кроме того, сухой газ не имеет никаких смазочных свойств. В настоящее время не существует серийных форсунок LP-DI, которые могли бы соответствовать техническим характеристикам в долгосрочной перспективе.

Ученые из Хайльбронна под руководством профессора Карстена Виттека разработали новую систему LP-DI для газообразного топлива. В его основе лежит насадка, открывающаяся внутрь, с уплотнением седла. Уплотнительный элемент приводится в действие сервопневматически и использует энергию давления входящего горючего газа. Конструкция седла в сочетании с высокоизносостойкими керамическими материалами также гарантирует соответствие строгим требованиям срока службы промышленного применения.

Система особенно подходит для больших двигателей, таких как двигатели тяжелых коммерческих автомобилей, строительной техники, локомотивов и генераторных установок.

Концепция была реализована в виде прототипа, и была проведена обширная серия испытаний на стенде для испытания форсунок и на стенде для испытаний двигателя. Все соответствующие функциональные свойства могут быть подтверждены экспериментально.

Исследование опубликовано в Международном журнале водородной энергетики.

Больше информации: Карстен Виттек и др., Разработка газовой форсунки прямого впрыска низкого давления с пневматическим приводом для двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде, Международный журнал водородной энергетики (2022). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.023