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Nov 09, 2023

Liebherr mette in evidenza i motori a iniezione diretta di idrogeno al CONEXPO 2023

Al CONEXPO 2023 Liebherr presenta una soluzione di iniezione diretta di idrogeno per motori a combustione pesanti. Con questa tecnologia si mira a raggiungere una densità di potenza massima pari a quella di un

Al CONEXPO 2023 Liebherr presenta una soluzione di iniezione diretta di idrogeno per motori a combustione pesanti. Con questa tecnologia si mira a raggiungere la massima densità di potenza pari a quella di un motore a combustione convenzionale. I propulsori basati sull'idrogeno rappresentano una parte importante dell'approccio tecnologico aperto di Liebherr ai concetti di propulsori alternativi.

L'obiettivo di eguagliare le prestazioni di un motore H2-DI a quelle di un motore diesel richiede che il sistema sia in grado di garantire portate elevate. A causa della bassa densità del gas idrogeno, l'iniettore deve avere un design a flusso elevato. Per consentire un controllo preciso anche delle quantità più piccole, la pressione del sistema deve essere regolata con precisione millimetrica. Nel sistema di iniezione di H2 Liebherr ciò avviene tramite una valvola di regolazione della quantità di gas. Inoltre, è importante garantire che l'iniettore non abbia perdite e sia a tenuta di gas.

"Per ottenere con un sistema H2 la stessa guidabilità di un diesel, il sistema di iniezione dell'idrogeno deve essere adattato in modo ottimale alla coppia e alla potenza del motore", spiega Richard Pirkl, amministratore delegato della tecnologia e dello sviluppo presso Liebherr-Components Deggendorf GmbH. "Ciò significa che durante la transizione dal minimo al pieno carico, la quantità necessaria di carburante e la corrispondente pressione del sistema devono essere rese disponibili il più rapidamente possibile."

Il sistema di iniezione H2 di Liebherr è progettato per fornire un controllo della pressione estremamente rapido e preciso, indipendentemente dalla posizione del serbatoio del carburante, dalle dimensioni della macchina, dal layout o dall'installazione del motore. Questo design fornisce un controllo della pressione a due stadi. Mentre il primo stadio inizialmente stabilizza la pressione variabile del serbatoio del carburante, il secondo stadio la regola con precisione. La pressione di iniezione viene controllata attivando la valvola di dosaggio del gas tramite l'unità di controllo elettronico (ECU). L'ECU controlla la valvola di misurazione del gas tramite un controller feed-forward a circuito chiuso. I moduli software specifici per l'idrogeno sviluppati su misura possono essere integrati in software applicativi e/o unità di controllo di terze parti.

“Il sistema H2-DI è progettato per funzionare senza una valvola elettronica di rilascio della pressione. L’idea alla base è quella di mantenere il sistema il più semplice possibile, evitando il rilascio di idrogeno nell’atmosfera durante il funzionamento”, riassume Pirkl.

"L'iniettore è il componente più sofisticato e allo stesso tempo determinante per le prestazioni del sistema di alimentazione a idrogeno", spiega Pirkl. Le dimensioni complessive dell'iniettore H2 LPDI Liebherr sono simili a quelle degli iniettori diesel per motori di veicoli commerciali pesanti. In particolare, il diametro esterno massimo critico rientra nello stesso intervallo degli iniettori diesel.

L'iniezione diretta di idrogeno è particolarmente adatta per applicazioni con elevate esigenze di dinamica e densità di potenza in uno spazio di installazione limitato ed è un concetto fattibile, che Liebherr a Deggendorf sta ulteriormente sviluppando. “La validazione del prodotto sarà in futuro uno dei compiti più importanti nello sviluppo di sistemi di alimentazione a idrogeno”, afferma Pirkl. “I prossimi passi saranno l’ottimizzazione del sistema DI a bassa pressione in termini di stabilità di iniezione e prestazioni dinamiche. Sulla base del sistema DI a bassa pressione per motori pesanti, stiamo sviluppando e testando anche un sistema con portate più elevate per motori più grandi”, conclude Pirkl.

Parallelamente Liebherr sta lavorando sugli iniettori H2 PFI. Gli approcci di sistema per l'iniezione di carburante in porto e l'iniezione diretta utilizzano come base una piattaforma di iniettori comune e scalabile. Con questo ampio portafoglio di prodotti, Liebherr soddisfa un'ampia gamma di requisiti dei motori e consente un ampio spettro di applicazioni per motori medi e pesanti, nonché motori di grandi dimensioni.

Inoltre, questa settimana al Conexpo Liebherr presenta un prototipo del suo motore a idrogeno per i cantieri del futuro. Impiega la tecnologia di iniezione diretta dell'idrogeno descritta per alimentare il motore. I motori prototipo sono stati testati dal 2020. Nel frattempo, i prototipi hanno mostrato risultati incoraggianti in termini di prestazioni ed emissioni, sia sui banchi di prova che sul campo. Nel processo sono state valutate anche l'iniezione di carburante in porto (PFI) e l'iniezione diretta (DI). I primi prototipi di macchine edili equipaggiate con questi motori sono in funzione dal 2021.