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Nov 09, 2023

リープヘル氏、CONEXPO 2023 で水素直噴エンジンを強調

CONEXPO 2023 で、リープヘルは大型燃焼エンジン向けの水素直接噴射ソリューションを展示しています。 この技術により、電力密度の最大化を目指します。

CONEXPO 2023 で、リープヘルは大型燃焼エンジン向けの水素直接噴射ソリューションを展示しています。 この技術により、従来の内燃エンジンと同等の最大出力密度の達成を目指しています。 水素ベースのパワートレインは、代替パワートレインのコンセプトに対するリープヘルのテクノロジーオープンなアプローチの重要な部分です。

H2-DI エンジンの性能をディーゼル エンジンの性能と一致させるには、システムが高流量を確保できる必要があります。 水素ガスの密度が低いため、インジェクターは高流量設計である必要があります。 最小量でも正確に制御できるようにするには、システム圧力をピンポイントの精度で調整する必要があります。 リープヘルの H2 インジェクション システムでは、これはガス量制御バルブによって実現されます。 さらに、インジェクターに漏れがなく、気密であることを確認することが重要です。

「H2 システムでディーゼルと同じドライバビリティを実現するには、水素噴射システムをエンジンのトルクとパワーに最適に調整する必要があります」とリープヘル コンポーネンツ デゲンドルフ GmbH の技術開発担当マネージング ディレクター、リチャード ピルクル氏は説明します。 「これは、アイドル状態から全負荷状態への移行中に、必要な量の燃料と対応するシステム圧力をできるだけ早く利用できるようにする必要があることを意味します。」

リープヘルの H2 インジェクション システムは、燃料タンクの位置、機械のサイズ、レイアウト、エンジンの設置に関係なく、非常に高速かつ正確な圧力制御を提供するように設計されています。 この設計により、2 段階の圧力制御が可能になります。 最初のステージでは燃料タンクからの変動圧力を最初に安定させますが、第 2 ステージではその圧力を微調整します。 噴射圧力は、電子制御ユニット (ECU) を介してガス定量バルブを作動させることによって制御されます。 ECU は、閉ループ フィードフォワード コントローラーによってガス定量バルブを制御します。 カスタム開発された水素専用ソフトウェア モジュールは、サードパーティのアプリケーション ソフトウェアや制御ユニットに統合できます。

「H2-DI システムは、電子圧力解放バルブなしで動作するように設計されています。 その背後にある考え方は、動作中に大気中への水素ガスの放出を回避しながら、システムを可能な限りシンプルに保つことです」とピルクル氏は要約します。

「インジェクターは最も洗練されていると同時に、水素燃料システムの性能を決定するコンポーネントです」とピルクル氏は説明します。 リープヘルの H2 LPDI インジェクターの全体寸法は、大型商用車エンジン用のディーゼル インジェクターの寸法と類似しています。 特に、臨界最大外径はディーゼル インジェクターと同じ範囲内にあります。

同報告書によると、水素直接噴射は、限られた設置スペース内でダイナミクスと出力密度に対する高い要求が求められる用途に特に適しており、デゲンドルフのリープヘル氏がさらに開発を進めている実現可能なコンセプトであるという。 「製品の検証は、将来の水素燃料システムの開発において最も重要なタスクの 1 つになるでしょう」とピルクル氏は言います。 「次のステップは、噴射の安定性と動的性能の観点から低圧 DI システムを最適化することです。 大型エンジン用の低圧 DI システムに基づいて、大型エンジン用のより高い流量を備えたシステムの開発とテストも行っています」と Pirkl 氏は結論づけています。

並行して、リープヘル氏は H2 PFI インジェクターの開発にも取り組んでいます。 ポート燃料噴射と直接噴射のシステム アプローチは、共通のスケーラブルなインジェクター プラットフォームをベースとして使用します。 この広範な製品ポートフォリオにより、リープヘルは幅広いエンジン要件を満たし、大型エンジンだけでなく中型および大型エンジンにも幅広い用途を可能にします。

さらに、今週の Conexpo では、リープヘルは将来の建設現場向けの水素エンジンのプロトタイプを発表します。 エンジンに動力を供給するために、前述の水素直接噴射技術が採用されています。 プロトタイプのエンジンは 2020 年からテストされています。一方、プロトタイプは、テストベンチと現場の両方で、性能と排出ガスの点で有望な結果を示しています。 このプロセスでは、ポート燃料噴射 (PFI) と直接噴射 (DI) の両方も評価されました。 これらのエンジンを搭載した最初のプロトタイプ建設機械が2021年から稼働している。