最適化されたヘビー

Empa - スイス連邦材料科学研究所と FPT Motorenforschung のチームは、DME 用に特別に最適化された 11 リッター大型圧縮着火エンジンの性能と排出特性について、ジャーナル Fuel のオープンアクセス論文で報告しています。 （ジメチルエーテル）燃焼。 DME エンジンは、FPT Cursor 11 量産エンジンをベースにしていました。

DMEエンジンのブレーキ熱効率。 BTE マップは、圧縮点火エンジンに期待されるものと同様です。巡航速度および中負荷から高負荷では最高の効率レベルが得られ、低負荷条件では効率が低下します。 約 6 ～ 7 bar bmep を超えると、エンジン効率は 40% を超え、最大効率は 45% をわずかに超えます。 ただし、テスト エンジンには最新の摩擦低減パッケージが搭載されていませんでした。 最新の設計では、約 1 ～ 2 パーセントポイントの効率レベルの向上が期待できます。 ソルティックら。

改造には、DME に適合した高圧コモン レール ポンプ、適合したインジェクター、および 10 bar で DME を供給し、それに応じてインジェクターとコモン レール ポンプの逆流を戻すことができる低圧燃料供給システムが含まれます。 コモンレールポンプは、燃料の低潤滑性にも対応できるよう、エンジンオイルによる外部潤滑を採用しました。

このエンジンには、排気ガス再循環 (EGR) 経路に電気駆動の容積ポンプも装備されており、ターボチャージャー全体の圧力比とは独立して、任意の EGR 率を自由に設定できます。

EGRクーラー、電動EGRポンプ、各配管から構成されるEGRシステム。 ソルティックら。

研究者らはまた、DME 用に燃焼室の形状と圧縮比 (16.5 から 20.5 へ) を最適化しました。

実験結果は、DME の動作がベースのディーゼル エンジン (338 kW ピーク出力) の性能を維持しながら、エンジンからの排出ガスを大幅に削減することを示しました。

テストベンチに搭載されたエンジンの構成。 ソルティックら。

ディーゼル用途に特有の NOx と煤のトレードオフは基本的に存在しないため、煤燃焼の制限を受けることなく、基本的に所望の NOx レベルを設定できます。 さらに、燃焼は非常に完全であり、規制および非規制の汚染物質排出量は非常に低レベルで検出されます（一酸化炭素、DME、メタン、ベンゼン、トルエン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、ギ酸など）。

過渡運転は問題なく、ディーゼルと同じ排気ガス処理システムを使用して非常に低い排出ガスを達成できます。 実際のユーロ VI の炭化水素、一酸化炭素、粒子の総排出レベル、さらには提案されているユーロ VII の路上法でも、排気ガスを浄化することなく満たすことができます。

実験装置の概略図 (図示せず: ATS 後のアンモニア測定)。 ソルティックら。

テールパイプからのCO2排出量については、ディーゼルエンジンと比較して約11％の削減が可能です。

DME の適正なエネルギー密度と持続可能な生産のための多数の経路の組み合わせ、ディーゼルのような高い変換効率、および排ガス浄化のための比較的少ない技術的労力で非常に厳しい排ガス規制を満たす可能性により、DME は非常に魅力的な燃料となっています。将来的には多くのアプリケーションが登場します。

したがって、著者らは、DME がヘビーデューティオンロードおよびオフロードセクターの持続可能な将来の燃料として真剣に検討されるべきであると推奨しています。 DME には、水素、メタノール、メタン、アンモニアなどの他の持続可能な燃料を理想的に補完する技術的、経済的、生態学的潜在力があります。

この文書で説明されている実験では、外部潤滑の DME ポンプでは問題は見つかりませんでした。 ただし、この技術を工業化する前に、必要な寿命にわたるそのようなポンプの耐久性を徹底的に評価する必要があります。

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