최적화된 헤비

Aug 01, 2023

Empa - 재료 과학 및 기술을 위한 스위스 연방 연구소와 FPT Motorenforschung의 팀은 Fuel 저널에 DME용으로 특별히 최적화된 11리터 대형 압축 점화 엔진의 성능 및 배출 특성에 대한 공개 액세스 논문을 게재했습니다. (디메틸 에테르) 연소. DME 엔진은 FPT Cursor 11 직렬 생산 엔진을 기반으로 했습니다.

DME 엔진의 브레이크 열효율. BTE 맵은 압축 점화 엔진에 대해 예상할 수 있는 것처럼 보입니다. 즉, 순항 속도와 중간 및 높은 부하에서 최고의 효율성 수준을 보이고 낮은 부하 조건에서는 효율성이 감소합니다. 약 6~7 bar bmep 이상에서는 엔진 효율이 40% 이상이고 최대 효율은 45%를 약간 상회합니다. 그러나 테스트 엔진에는 최신 마찰 감소 패키지가 포함되지 않았습니다. 최신 설계를 사용하면 약 1~2% 포인트의 효율성 수준 증가를 기대할 수 있습니다. Solticet al.

수정 사항에는 DME에 맞게 조정된 고압 커먼 레일 펌프, 조정된 인젝터 및 10bar에서 DME를 전달하고 그에 따라 인젝터와 커먼 레일 펌프의 역류를 반환할 수 있는 저압 연료 공급 시스템이 포함되었습니다. 커먼레일 펌프는 낮은 연료 윤활성을 처리할 수 있도록 엔진 오일로 외부 윤활을 했습니다.

또한 엔진에는 배기가스 재순환(EGR) 경로에 전기 구동식 용적 펌프가 장착되어 있어 터보차저 전체의 압력비와 관계없이 원하는 EGR 속도를 자유롭게 설정할 수 있습니다.

EGR 쿨러, 전기 구동 EGR 펌프 및 각 배관으로 구성된 EGR 시스템입니다. Solticet al.

연구원들은 또한 DME의 연소실 형상과 압축비(16.5에서 20.5로)를 최적화했습니다.

실험 결과에 따르면 DME 작동은 기본 디젤 엔진(338kW 피크 출력)의 성능을 유지하면서 엔진 출력 배출을 크게 줄이는 것으로 나타났습니다.

테스트벤치에 장착된 엔진의 구성. Solticet al.

디젤 응용 분야에서 일반적으로 나타나는 NOx-그을음 트레이드오프는 기본적으로 더 이상 존재하지 않으므로 기본적으로 그을음 연소 제한 없이 원하는 NOx 수준을 설정할 수 있습니다. 또한 연소는 매우 완전하며 규제 및 비규제 오염 물질 배출이 매우 낮은 수준으로 감지될 수 있습니다(예: 일산화탄소, DME, 메탄, 벤젠, 톨루엔, 아세트알데히드, 포름알데히드, 포름산).

일시적인 작동은 문제가 없으며 디젤과 동일한 배기 가스 처리 시스템을 사용하여 매우 낮은 배출을 달성할 수 있습니다. 실제 Euro VI의 총 탄화수소, 일산화탄소 및 입자 배출 수준은 물론 제안된 Euro VII 도로 법규의 경우에도 배기 가스 정화 없이 충족될 수 있습니다.

실험 설정의 개략도(표시되지 않음: ATS 이후 암모니아 측정). Solticet al.

배기관 CO2 배출량은 디젤 연료 엔진 대비 약 11% 감소가 가능합니다.

지속 가능한 생산을 위한 수많은 경로와 결합된 DME의 공정한 에너지 밀도, 디젤과 같은 높은 변환 효율, 배기 가스 정화를 위한 비교적 낮은 기술적 노력으로 매우 엄격한 배출 규정을 충족할 수 있는 가능성은 DME를 매우 매력적인 연료로 만듭니다. 앞으로 많은 응용 프로그램이 있습니다.

따라서 저자는 DME가 대형 온로드 및 오프로드 부문을 위한 지속 가능한 미래 연료로 진지하게 고려되어야 한다고 권장합니다. DME는 수소, 메탄올, 메탄 또는 암모니아와 같은 다른 지속 가능한 연료를 이상적으로 보완할 수 있는 기술적, 경제적, 생태학적 잠재력을 가지고 있습니다.

본 문서에 설명된 실험 동안 외부 윤활 DME 펌프에서는 문제가 발견되지 않았습니다. 그러나 이 기술이 산업화되기 전에 원하는 수명 동안 이러한 펌프의 내구성에 대한 철저한 평가가 이루어져야 합니다.

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