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Dec 21, 2023

Liebherr는 H2 연료 시스템에 직접 접근합니다.

By Mike Brezonick22 November 2022 Liebherr Components AG, part of the Liebherr Group, has announced the development of new direct fuel injection systems for hydrogen (H2) combustion engines in

Mike Brezonick 작성2022년 11월 22일

Liebherr 그룹의 일부인 Liebherr Components AG는 대형 응용 분야의 수소(H2) 연소 엔진을 위한 새로운 직접 연료 분사 시스템을 개발했다고 발표했습니다. 현재 시스템은 실린더당 최대 75kW(100hp)의 출력을 가진 엔진을 목표로 하고 있지만 회사는 실린더당 최대 225kW(302hp) 등급의 더 큰 엔진용으로 설계된 버전도 개발 중입니다.

Liebherr는 최고 출력을 유지하고 동적 부하 변화를 수용하면서 최적이 아닌 조건에서 작동하는 능력을 포함하여 H2 연소 엔진에 대한 몇 가지 과제를 지적했습니다. 성능과 작동 특성 측면에서 디젤 엔진에 접근할 수 있다는 점은 아마도 H2 엔진의 가장 큰 장애물일 것이라고 회사는 말했습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 Liebherr는 다양한 구성 요소를 결합하여 압력과 흐름을 제어하는 ​​수소 주입에 대한 시스템 중심 접근 방식을 취했습니다. 이는 견고한 시스템 설계를 유지하면서 디젤과 동일한 작동 특성을 가능하게 한다고 회사측은 말했습니다.

H2-DI(수소 방향 분사) 엔진의 성능을 디젤 엔진의 성능과 일치시키기 위해서는 높은 유량을 보장할 수 있는 시스템이 필요합니다. 수소 가스의 밀도가 낮기 때문에 인젝터에는 큰 밸브 단면이 필요합니다. 아주 작은 양이라도 정밀하게 제어하려면 시스템 압력을 매우 정확하게 조절해야 합니다. Liebherr의 H2 주입 시스템에서 이는 가스량 조절 밸브를 통해 달성됩니다. 인젝터의 가스 누출을 최소화하기 위해 인젝터에서 노즐 누출을 최소화하는 데 추가적인 주의를 기울였습니다.

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

Liebherr의 H2 분사 시스템은 연료 저장 위치, 장비 크기, 레이아웃 또는 엔진 설치에 관계없이 매우 빠르고 정확한 압력 제어를 제공하도록 설계되었습니다. 이 설계에는 2단계 압력 제어 기능이 포함되어 있습니다. 첫 번째 단계에서는 처음에 연료 저장고의 가변 압력을 안정화하는 반면, 두 번째 단계에서는 연료 압력을 미세 조정합니다. 주입 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."라고 Pirkl은 말했습니다. "그 뒤에 있는 아이디어는 작동 중에 수소 가스가 대기로 방출되는 것을 피하면서 시스템을 가능한 한 단순하게 유지하는 것입니다."

가스 계량 밸브 및 컨트롤러와 함께 핵심 구성 요소는 연료 분사 장치 자체입니다. "인젝터는 가장 정교하면서도 동시에 수소 연료 시스템의 성능을 결정하는 구성 요소입니다."라고 Pirkl은 말했습니다. Liebherr의 H2 LPDI 인젝터의 전체 치수는 대형 엔진용 디젤 인젝터의 치수와 매우 유사하며, 특히 임계 최대 외경은 디젤 인젝터와 동일한 범위 내에 있습니다.

현재 개발 단계에서는 인젝터에 나사식 인서트를 통해 다양한 수소 연결 장치를 장착할 수 있습니다. 인젝터 헤드의 두 가지 기본 변형(방사형 또는 축방향 H2 흡입구)은 다양한 설치 요구 사항을 허용합니다. 올바른 스프레이 패턴과 제트 방향을 보장하기 위해 인젝터 노즐에는 디퓨저 캡이 장착되어 있습니다. "샘플 단계에서 상호 교환이 가능하며 다양한 변형을 비용 효율적으로 테스트하여 최상의 구성을 정의할 수 있습니다."라고 Pirkl은 말했습니다. “나사 솔루션을 사용하면 디퓨저 캡을 쉽게 교체할 수 있습니다.”