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Nov 09, 2023

Liebherr는 CONEXPO 2023에서 수소 직접 분사 엔진을 강조합니다.

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

CONEXPO 2023에서 Liebherr는 대형 연소 엔진을 위한 수소 직접 분사 솔루션을 선보였습니다. 이 기술을 통해 기존 내연기관과 동등한 최대 출력밀도를 달성하는 것이 목표다. 수소 기반 파워트레인은 대체 파워트레인 개념에 대한 Liebherr의 기술 개방형 접근 방식의 중요한 부분입니다.

H2-DI 엔진의 성능을 디젤 엔진의 성능과 일치시키려면 높은 유량을 보장할 수 있는 시스템이 필요합니다. 수소 가스의 밀도가 낮기 때문에 주입기는 고유량 설계가 필요합니다. 아주 작은 수량이라도 정밀하게 제어하려면 시스템 압력을 한치의 오차도 없이 정확하게 조절해야 합니다. Liebherr의 H2 주입 시스템에서 이는 가스량 조절 밸브를 통해 달성됩니다. 또한 인젝터의 누출이 없고 기밀 상태인지 확인하는 것도 중요합니다.

Liebherr-Components Deggendorf GmbH의 기술 및 개발 전무 이사인 Richard Pirkl은 "H2 시스템에서 디젤 엔진과 동일한 주행성을 달성하려면 수소 분사 시스템이 엔진의 토크 및 출력과 최적으로 정렬되어야 합니다"라고 설명합니다. "이는 공회전 상태에서 최대 부하 상태로 전환하는 동안 필요한 연료량과 해당 시스템 압력을 최대한 빨리 제공해야 함을 의미합니다."

Liebherr의 H2 분사 시스템은 연료 탱크 위치, 장비 크기, 레이아웃 또는 엔진 설치에 관계없이 매우 빠르고 정확한 압력 제어를 제공하도록 설계되었습니다. 이 설계는 2단계 압력 제어를 제공합니다. 첫 번째 단계에서는 처음에 연료 탱크의 가변 압력을 안정화하는 반면, 두 번째 단계에서는 해당 압력을 미세 조정합니다. 분사 압력은 전자 제어 장치(ECU)를 통해 가스 계량 밸브를 활성화하여 제어됩니다. ECU는 폐쇄 루프 피드포워드 컨트롤러를 통해 가스 계량 밸브를 제어합니다. 맞춤형으로 개발된 수소 관련 소프트웨어 모듈은 타사 애플리케이션 소프트웨어 및/또는 제어 장치에 통합될 수 있습니다.

“H2-DI 시스템은 전자 압력 방출 밸브 없이 작동하도록 설계되었습니다. 그 이면의 아이디어는 작동 중에 수소 가스가 대기로 방출되는 것을 방지하면서 시스템을 최대한 단순하게 유지하는 것입니다.”라고 Pirkl은 요약합니다.

"인젝터는 가장 정교하면서도 동시에 수소 연료 시스템의 성능을 결정하는 구성 요소입니다."라고 Pirkl은 설명합니다. Liebherr의 H2 LPDI 인젝터의 전체 치수는 대형 상업용 차량 엔진용 디젤 인젝터의 치수와 유사합니다. 특히 임계 최대 외경은 디젤 인젝터와 동일한 범위 내에 있습니다.

수소 직접 분사는 제한된 설치 공간 내에서 역학 및 전력 밀도에 대한 요구가 높은 응용 분야에 특히 적합하며 실현 가능한 개념이며 Deggendorf의 Liebherr가 추가로 개발하고 있습니다. "제품 검증은 미래의 수소 연료 시스템 개발에서 가장 중요한 작업 중 하나가 될 것입니다"라고 Pirkl은 말합니다. “다음 단계는 주입 안정성과 동적 성능 측면에서 저압 DI 시스템을 최적화하는 것입니다. 우리는 또한 대형 엔진용 저압 DI 시스템을 기반으로 대형 엔진용으로 더 높은 유량을 제공하는 시스템을 개발 및 테스트하고 있습니다.”라고 Pirkl은 결론지었습니다.

동시에 Liebherr는 H2 PFI 인젝터를 연구하고 있습니다. 포트 연료 분사 및 직접 분사를 위한 시스템 접근 방식은 공통의 확장 가능한 분사기 플랫폼을 기본으로 사용합니다. 이러한 광범위한 제품 포트폴리오를 통해 Liebherr는 광범위한 엔진 요구 사항을 충족하고 중형 및 대형 엔진은 물론 대형 엔진에 대한 광범위한 응용 분야를 가능하게 합니다.

또한 이번 주 Conexpo에서 Liebherr는 미래 건설 현장을 위한 수소 엔진의 프로토타입을 선보일 예정입니다. 이는 설명된 직접 수소 분사 기술을 사용하여 엔진에 동력을 공급합니다. 프로토타입 엔진은 2020년부터 테스트를 거쳤습니다. 한편, 프로토타입은 테스트 벤치와 현장 모두에서 성능과 배기가스 배출 측면에서 고무적인 결과를 보여주었습니다. 포트 연료 분사(PFI)와 직접 분사(DI)도 이 과정에서 평가되었습니다. 이러한 엔진을 장착한 최초의 프로토타입 건설 기계는 2021년부터 가동되고 있습니다.