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Nov 09, 2023

Liebherr destaca motores de injeção direta de hidrogênio na CONEXPO 2023

Na CONEXPO 2023, a Liebherr apresenta uma solução de injeção direta de hidrogênio para motores de combustão pesados. Com esta tecnologia, pretende-se atingir uma densidade de potência máxima igual à de um

Na CONEXPO 2023, a Liebherr apresenta uma solução de injeção direta de hidrogênio para motores de combustão pesados. Com esta tecnologia pretende-se atingir uma densidade de potência máxima igual à de um motor de combustão convencional. Os trens de força baseados em hidrogênio são uma parte importante da abordagem tecnologicamente aberta da Liebherr para conceitos de motores alternativos.

O objetivo de combinar o desempenho de um motor H2-DI com o de um motor diesel exige que o sistema seja capaz de garantir altas vazões. Devido à baixa densidade do gás hidrogênio, o injetor precisa ter um projeto de alto fluxo. Para permitir o controle preciso até mesmo das menores quantidades, a pressão do sistema deve ser regulada com extrema precisão. No sistema de injeção de H2 da Liebherr, isso é conseguido por meio de uma válvula de controle de volume de gás. Além disso, é importante garantir que o injetor não tenha vazamento e seja estanque a gases.

“Para alcançar a mesma dirigibilidade com um sistema H2 e com um diesel, o sistema de injeção de hidrogênio deve estar perfeitamente alinhado com o torque e a potência do motor”, explica Richard Pirkl, Diretor Geral de Tecnologia e Desenvolvimento da Liebherr-Components Deggendorf GmbH. “Isso significa que durante a transição da marcha lenta para a carga total, a quantidade necessária de combustível e a pressão do sistema correspondente devem ser disponibilizadas o mais rápido possível.”

O sistema de injeção H2 da Liebherr foi projetado para fornecer controle de pressão extremamente rápido e preciso, independentemente da posição do tanque de combustível, tamanho da máquina, layout ou instalação do motor. Este projeto fornece um controle de pressão de dois estágios. Enquanto o primeiro estágio estabiliza inicialmente a pressão variável do tanque de combustível, o segundo estágio ajusta essa pressão. A pressão de injeção é controlada ativando a válvula dosadora de gás através da unidade de controle eletrônico (ECU). A ECU controla a válvula de medição de gás por meio de um controlador feedforward de circuito fechado. Módulos de software específicos para hidrogênio desenvolvidos sob medida podem ser integrados em softwares aplicativos e/ou unidades de controle de terceiros.

“O sistema H2-DI foi projetado para operar sem uma válvula eletrônica de alívio de pressão. A ideia por trás disso é manter o sistema o mais simples possível, evitando ao mesmo tempo a liberação de qualquer gás hidrogênio na atmosfera durante a operação”, resume Pirkl.

“O injetor é o componente mais sofisticado e, ao mesmo tempo, determinante do desempenho do sistema de combustível de hidrogênio”, explica Pirkl. As dimensões gerais do injetor H2 LPDI da Liebherr são semelhantes às dos injetores diesel para motores de veículos comerciais pesados. Em particular, o diâmetro externo máximo crítico está dentro da mesma faixa dos injetores diesel.

Afirma que a injeção direta de hidrogênio é particularmente adequada para aplicações com altas demandas de dinâmica e densidade de potência em um espaço de instalação limitado e é um conceito viável, que a Liebherr em Deggendorf está desenvolvendo ainda mais. “A validação do produto será uma das tarefas mais importantes no desenvolvimento de sistemas de combustível de hidrogênio no futuro”, afirma Pirkl. “Os próximos passos são otimizar o sistema DI de baixa pressão em termos de estabilidade de injeção e desempenho dinâmico. Com base no sistema DI de baixa pressão para motores pesados, também estamos desenvolvendo e testando um sistema com vazões mais altas para motores maiores”, conclui Pirkl.

Paralelamente, a Liebherr está trabalhando em injetores H2 PFI. As abordagens do sistema para injeção de combustível por porta e injeção direta usam uma plataforma de injetores comum e escalável como base. Com este extenso portfólio de produtos, a Liebherr atende a uma ampla gama de requisitos de motores e permite um amplo espectro de aplicações para motores médios e pesados, bem como motores grandes.

Além disso, na Conexpo desta semana, a Liebherr apresenta um protótipo de seu motor a hidrogênio para os canteiros de obras do futuro. Ele emprega a tecnologia de injeção direta de hidrogênio descrita para alimentar o motor. Os protótipos de motores têm sido testados desde 2020. Entretanto, os protótipos mostraram resultados encorajadores em termos de desempenho e emissões, tanto em bancos de testes como no campo. Tanto a injeção de combustível portuária (PFI) quanto a injeção direta (DI) também foram avaliadas no processo. Os primeiros protótipos de máquinas de construção equipadas com estes motores estão em funcionamento desde 2021.