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Jan 15, 2024

Novo injetor torna mais eficiente sistema de injeção de gás para motores de combustão interna

9 de fevereiro de 2023 Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

9 de fevereiro de 2023

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por Annette Siller, Escritório de Licenças de Tecnologia (TLB) da Baden-Württemberg University GmbH

Os motores a hidrogénio com emissões zero, como todos os motores de combustão interna, requerem um sistema de formação de mistura, ou seja, um sistema de medição do combustível, neste caso gás hidrogénio. A abordagem mais promissora é um sistema de injeção direta de baixa pressão (LP-DI), ou seja, uma injeção diretamente na câmara de combustão.

Se a injeção só for iniciada após o fechamento das válvulas de admissão, o efeito indesejável de deslocamento de ar poderá ser evitado. Como resultado, o torque pode ser aumentado em aproximadamente 20% com a mesma pressão de reforço em comparação com a simples injeção no duto, e o retorno de explosão no duto de admissão é descartado de forma confiável. Ao projetar o sistema para baixas pressões de injeção de cerca de 20 bar, o tanque de pressão pode funcionar quase completamente vazio sem qualquer perda de desempenho.

Contudo, a baixa densidade do hidrogénio requer secções transversais de abertura comparativamente grandes para soprar o gás para dentro da câmara de combustão na janela de tempo disponível. Além disso, o gás seco não possui qualquer propriedade lubrificante. Atualmente, não existem injetores LP-DI produzidos em massa que possam atender às especificações a longo prazo.

Os cientistas de Heilbronn liderados pelo Prof. Karsten Wittek desenvolveram um novo sistema LP-DI para combustíveis gasosos. É baseado em um bico de abertura interna com vedação de sede. O elemento de vedação é acionado servopneumaticamente e utiliza a energia de pressão do gás combustível que entra. O design da geometria da sede em combinação com materiais cerâmicos altamente resistentes ao desgaste também garantem a conformidade com os exigentes requisitos de vida útil das aplicações industriais.

O sistema é particularmente adequado para motores de grande porte, como veículos comerciais pesados, máquinas de construção, locomotivas e grupos geradores.

O conceito foi realizado como um protótipo e uma extensa série de testes foi concluída na bancada de testes de bicos injetores e na bancada de testes de motores. Todas as propriedades funcionais relevantes puderam ser confirmadas experimentalmente.

O estudo é publicado no International Journal of Hydrogen Energy.

Mais Informações: Karsten Wittek et al, Desenvolvimento de um injetor de gás de injeção direta de baixa pressão acionado pneumático para motores de combustão interna movidos a hidrogênio, International Journal of Hydrogen Energy (2022). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.023