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Nov 09, 2023

Liebherr présente les moteurs à injection directe d'hydrogène au CONEXPO 2023

At CONEXPO 2023, Liebherr is showcasing a hydrogen direct injection solution for heavy-duty combustion engines. With this technology, it aims to achieve maximum power density equal to the one of a

Au CONEXPO 2023, Liebherr présente une solution d'injection directe d'hydrogène pour les moteurs à combustion lourds. Avec cette technologie, l’objectif est d’atteindre une densité de puissance maximale égale à celle d’un moteur à combustion conventionnel. Les groupes motopropulseurs à base d'hydrogène constituent un élément important de l'approche technologique ouverte de Liebherr en matière de concepts de groupes motopropulseurs alternatifs.

L'objectif d'adapter les performances d'un moteur H2-DI à celles d'un moteur diesel nécessite que le système soit capable d'assurer des débits élevés. En raison de la faible densité de l’hydrogène gazeux, l’injecteur doit être de conception à haut débit. Pour permettre un contrôle précis, même des plus petites quantités, la pression du système doit être régulée avec une précision extrême. Dans le système d'injection H2 de Liebherr, ceci est réalisé au moyen d'une vanne de régulation du volume de gaz. De plus, il est important de s’assurer que l’injecteur ne présente aucune fuite et qu’il est étanche au gaz.

« Pour obtenir la même maniabilité avec un système H2 qu'avec un diesel, le système d'injection d'hydrogène doit être parfaitement adapté au couple et à la puissance du moteur », explique Richard Pirkl, directeur général de la technologie et du développement chez Liebherr-Components Deggendorf GmbH. "Cela signifie que lors du passage du ralenti à la pleine charge, la quantité de carburant nécessaire et la pression du système correspondante doivent être mises à disposition le plus rapidement possible."

Le système d'injection H2 de Liebherr est conçu pour fournir un contrôle de pression extrêmement rapide et précis, quelle que soit la position du réservoir de carburant, la taille de la machine, la configuration ou l'installation du moteur. Cette conception permet un contrôle de pression en deux étapes. Alors que le premier étage stabilise initialement la pression variable du réservoir de carburant, le deuxième étage affine cette pression. La pression d'injection est contrôlée en activant la vanne de dosage de gaz via l'unité de commande électronique (ECU). L'ECU contrôle la vanne de dosage de gaz par un contrôleur à action directe en boucle fermée. Les modules logiciels spécifiques à l'hydrogène développés sur mesure peuvent être intégrés dans des logiciels d'application et/ou des unités de contrôle tiers.

« Le système H2-DI est conçu pour fonctionner sans soupape de surpression électronique. L'idée derrière tout cela est de garder le système aussi simple que possible, tout en évitant le rejet d'hydrogène gazeux dans l'atmosphère pendant le fonctionnement », résume Pirkl.

« L'injecteur est le composant le plus sophistiqué et, en même temps, le plus déterminant des performances du système d'alimentation en hydrogène », explique Pirkl. Les dimensions globales de l'injecteur H2 LPDI de Liebherr sont similaires à celles des injecteurs diesel pour moteurs de véhicules utilitaires lourds. En particulier, le diamètre extérieur maximal critique se situe dans la même plage que pour les injecteurs diesel.

L'injection directe d'hydrogène est particulièrement adaptée aux applications exigeant des exigences élevées en matière de dynamique et de densité de puissance dans un espace d'installation limité et constitue un concept réalisable que Liebherr à Deggendorf continue de développer. «La validation des produits sera à l'avenir l'une des tâches les plus importantes dans le développement de systèmes de carburant à hydrogène», déclare Pirkl. « Les prochaines étapes consistent à optimiser le système DI basse pression en termes de stabilité d'injection et de performances dynamiques. Sur la base du système DI basse pression pour les moteurs lourds, nous développons et testons également un système avec des débits plus élevés pour les moteurs plus gros », conclut Pirkl.

En parallèle, Liebherr travaille sur les injecteurs H2 PFI. Les approches système pour l’injection de carburant par port et l’injection directe utilisent comme base une plate-forme d’injecteur commune et évolutive. Avec cette vaste gamme de produits, Liebherr répond à un large éventail d'exigences en matière de moteurs et permet un large spectre d'applications pour les moteurs de taille moyenne et lourde, ainsi que pour les gros moteurs.

Par ailleurs, à Conexpo cette semaine, Liebherr présente un prototype de son moteur à hydrogène destiné aux chantiers du futur. Il utilise la technologie d’injection directe d’hydrogène décrite pour alimenter le moteur. Les moteurs prototypes sont testés depuis 2020. Entre-temps, les prototypes ont montré des résultats encourageants en termes de performances et d'émissions, tant sur bancs d'essai que sur le terrain. L'injection de carburant par port (PFI) et l'injection directe (DI) ont également été évaluées au cours du processus. Les premiers prototypes d’engins de chantier équipés de ces moteurs fonctionnent depuis 2021.