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Jan 15, 2024

新しいインジェクターにより、内燃エンジン用のガス噴射システムがより効率的になりました

2023 年 2 月 9 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 2 月 9 日

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by Annette Siller、バーデン ヴュルテンベルク大学 GmbH テクノロジー ライセンス オフィス (TLB)

ゼロエミッション水素エンジンは、すべての内燃エンジンと同様に、混合物形成システム、つまり燃料、この場合は水素ガスを計量するシステムを必要とします。 最も有望なアプローチは、燃焼室に直接噴射する低圧直接噴射システム (LP-DI) です。

吸気バルブが閉じた後にのみ噴射を開始できる場合、望ましくない空気置換効果を回避できます。 これにより、単純なダクト噴射に比べ、同一過給圧で約20％のトルク向上が可能となり、吸気ダクトへの逆火も確実に防止します。 約 20 bar の低い射出圧力向けにシステムを設計することで、圧力タンクをほぼ完全に空の状態でも性能を損なうことなく運転できます。

ただし、水素の密度が低いため、利用可能な時間枠内でガスを燃焼室に吹き込むには、比較的大きな開口断面積が必要です。 さらに、乾燥ガスには潤滑特性がまったくありません。 現時点では、長期的に仕様を満たすことができる量産型 LP-DI インジェクターはありません。

Karsten Wittek 教授率いるハイルブロンの科学者たちは、気体燃料用の新しい LP-DI システムを開発しました。 シートシール付きの内開きノズルをベースとしています。 シール要素はサーボ空気圧で作動し、流入する燃料ガスの圧力エネルギーを使用します。 耐摩耗性の高いセラミック材料と組み合わせたシート形状の設計により、産業用途の厳しい耐用年数要件への準拠も保証されます。

このシステムは、大型商用車、建設機械、機関車、GenSet などの大型エンジンに特に適しています。

このコンセプトはプロトタイプとして実現され、噴射ノズルのテストベンチとエンジンのテストベンチで広範な一連のテストが完了しました。 関連するすべての機能特性は実験的に確認できました。

この研究は、国際水素エネルギージャーナルに掲載されています。

詳しくは： Karsten Wittek 他、水素燃料内燃エンジン用の空気圧作動低圧直接噴射ガス インジェクターの開発、水素エネルギー国際ジャーナル (2022)。 DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.023