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Jan 15, 2024

새로운 인젝터로 내연기관용 가스 분사 시스템의 효율성 향상

February 9, 2023 This article has been reviewed according to Science X's editorial process and policies. Editors have highlighted the following attributes while ensuring the content's credibility:

2023년 2월 9일

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작성자: Annette Siller, Baden-Württemberg University GmbH 기술 라이센스 사무국(TLB)

모든 내연 기관과 마찬가지로 배기가스 배출이 없는 수소 엔진에는 혼합물 형성 시스템, 즉 연료(이 경우 수소 가스)를 계량하기 위한 시스템이 필요합니다. 가장 유망한 접근 방식은 저압 직접 분사 시스템(LP-DI)으로, 이는 연소실에 직접 분사하는 것을 의미합니다.

흡기 밸브가 닫힌 후에만 분사가 시작되도록 허용하면 바람직하지 않은 공기 치환 효과를 피할 수 있습니다. 결과적으로, 단순한 덕트 주입에 비해 동일한 부스트 압력에서 토크를 약 20% 증가시킬 수 있으며 흡기 덕트로의 역화를 확실하게 배제합니다. 약 20 bar의 낮은 주입 압력을 위한 시스템을 설계함으로써 압력 탱크는 성능 저하 없이 거의 완전히 비어 있는 상태로 작동될 수 있습니다.

그러나 수소의 밀도가 낮기 때문에 사용 가능한 시간 창에서 가스를 연소실로 불어넣기 위해 비교적 큰 개방 단면적이 필요합니다. 또한 건조 가스에는 윤활 특성이 전혀 없습니다. 현재로서는 장기적으로 사양을 충족할 수 있는 양산형 LP-DI 인젝터가 없습니다.

Karsten Wittek 교수가 이끄는 Heilbronn 과학자들은 기체 연료를 위한 새로운 LP-DI 시스템을 개발했습니다. 이는 시트 씰이 있는 안쪽으로 열리는 노즐을 기반으로 합니다. 밀봉 요소는 서보 공압식으로 작동되며 유입되는 연료 가스의 압력 에너지를 사용합니다. 내마모성이 뛰어난 세라믹 재료와 결합된 시트 형상 설계는 산업 응용 분야의 까다로운 서비스 수명 요구 사항을 준수하도록 보장합니다.

이 시스템은 대형 상업용 차량, 건설 기계, 기관차 및 GenSet와 같은 대형 엔진에 특히 적합합니다.

이 개념은 프로토타입으로 구현되었으며 분사 노즐 테스트 벤치와 엔진 테스트 벤치에서 광범위한 일련의 테스트가 완료되었습니다. 관련된 모든 기능적 특성은 실험적으로 확인할 수 있습니다.

이번 연구는 국제수소에너지저널(International Journal of Hydrogen Energy)에 게재됐다.

추가 정보: Karsten Wittek 외, 수소 연료 내연 기관용 공압 작동식 저압 직접 분사 가스 인젝터 개발, 수소 에너지 국제 저널(2022). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.023