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Jan 15, 2024

El nuevo inyector hace que el sistema de inyección de gas para motores de combustión interna sea más eficiente

9 de febrero de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con las políticas y el proceso editorial de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

9 de febrero de 2023

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por Annette Siller, Oficina de Licencias Tecnológicas (TLB) de la Universidad de Baden-Württemberg GmbH

Los motores de hidrógeno de cero emisiones, como todos los motores de combustión interna, requieren un sistema de formación de mezcla, es decir, un sistema de dosificación del combustible, en este caso gas hidrógeno. El enfoque más prometedor es un sistema de inyección directa de baja presión (LP-DI), es decir, una inyección directamente en la cámara de combustión.

Si sólo se permite que la inyección comience después de que las válvulas de admisión se hayan cerrado, se puede evitar el efecto indeseable de desplazamiento de aire. De este modo, con la misma presión de sobrealimentación, se puede aumentar el par en aproximadamente un 20 % en comparación con una simple inyección en el conducto y se excluye de forma fiable un retroceso en el conducto de admisión. Al diseñar el sistema para presiones de inyección bajas, de alrededor de 20 bar, el tanque de presión puede funcionar casi completamente vacío sin pérdida de rendimiento.

Sin embargo, la baja densidad del hidrógeno requiere secciones transversales de apertura comparativamente grandes para inyectar el gas en la cámara de combustión en la ventana de tiempo disponible. Además, el gas seco no tiene ninguna propiedad lubricante. En la actualidad, no existen inyectores LP-DI producidos en masa que puedan cumplir las especificaciones a largo plazo.

Los científicos de Heilbronn, dirigidos por el profesor Karsten Wittek, han desarrollado un novedoso sistema LP-DI para combustibles gaseosos. Se basa en una boquilla que se abre hacia dentro con una junta de asiento. El elemento de obturación se acciona servoneumáticamente y aprovecha la energía de presión del gas combustible entrante. El diseño de la geometría del asiento en combinación con materiales cerámicos altamente resistentes al desgaste también garantiza el cumplimiento de los exigentes requisitos de vida útil de las aplicaciones industriales.

El sistema es especialmente adecuado para motores grandes, como los de vehículos comerciales pesados, maquinaria de construcción, locomotoras y GenSets.

El concepto se desarrolló como prototipo y se completaron una extensa serie de pruebas en el banco de pruebas de toberas de inyección y en el banco de pruebas de motores. Todas las propiedades funcionales relevantes pudieron confirmarse experimentalmente.

El estudio se publica en la Revista Internacional de Energía de Hidrógeno.

Más información: Karsten Wittek et al, Desarrollo de un inyector de gas de inyección directa de baja presión accionado neumáticamente para motores de combustión interna alimentados con hidrógeno, International Journal of Hydrogen Energy (2022). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.023