Los motores de hidrógeno de emisiones cero, como todos los motores de combustión interna, requieren un sistema de formación de la mezcla, es decir, un sistema para dosificar el combustible, en este caso hidrógeno gaseoso. El enfoque más prometedor es un sistema de inyección directa a baja presión (LP-DI), es decir, una inyección directamente en la cámara de combustión.
Si la inyección sólo se inicia después de que se hayan cerrado las válvulas de admisión, se puede evitar el indeseable efecto de desplazamiento del aire. Como resultado, el par motor puede aumentar aproximadamente un 20% con la misma presión de sobrealimentación en comparación con la inyección en conducto simple, y se descarta con fiabilidad la retroalimentación en el conducto de admisión. Al diseñar el sistema para presiones de inyección bajas, de unos 20 bares, el depósito 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 soplar el gas en la cámara de combustión en la ventana de tiempo disponible. Además, el gas seco carece por completo de propiedades lubricantes. En la actualidad, no existen inyectores LP-DI fabricados en serie 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 tobera de apertura hacia el interior con una junta de asiento. El elemento de sellado se acciona servoneumáticamente y utiliza la energía de presión del gas combustible entrante. El diseño de la geometría del asiento en combinación con materiales cerámicos altamente resistentes al desgaste garantizan además el cumplimiento de los exigentes requisitos de vida útil de las aplicaciones industriales.
El sistema es especialmente adecuado para grandes motores, como los de vehículos industriales pesados, maquinaria de construcción, locomotoras y grupos electrógenos.
El concepto se realizó como prototipo y se completaron extensas series de pruebas en el banco de pruebas de boquillas de inyección y en el banco de pruebas de motores. Todas las propiedades funcionales relevantes pudieron confirmarse experimentalmente.
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