Barion Pixel

BYD ATTO3 elektromos autó

Technika: Toyota-Yamaha 5.0 V8 Hydrogen – Tisztázzuk

A Toyota régóta és kitartóan hisz a hidrogénalapú energiatermelés jövőjében és nem is csak az üzemanyagcellában. A Yamahával közösen most 5,0 l-es szívó V8-ast tervezett, hidrogénhajtással.
2023. december 27.
SZG

A Toyota régóta és kitartóan hisz a hidrogénalapú energiatermelés jövőjében, és nem is csak az üzemanyagcellában. A Yamahával közösen most 5,0 l-es szívó V8-ast tervezett, hidrogénhajtással. Már a prototípusok is készek.

Nincs más megoldás?

A szinte teljesíthetetlenül szigorú eljövendő környezetvédelmi normák árnyékában a hidrogénhajtású belső égésű motorok fejlesztése újra terítékre került több márkánál. A nagy kínai cégek teherautókat hajtanának így, a Toyota és a Yamaha azonban a személyautókat sem hagyja ki a terveiből. A két cég mérnökei közösen. 5,0 l-es hidrogénhajtású V8-ast rajzoltak, a Toyota régóta futó szívó gépének alapjain.

Toyota-Yamaha Hidrogén
Az 5,0 l-es V8-as csupa könnyűfém szerkezetű, benzines változatban kicsit erősebb, mint hidrogénnel, úgy 479 LE-t 536 Nm-t szolgáltat.

Miért éri meg?

A hidrogénhajtású belső égésű motorok többségének műszaki alapja benzinmotoroktól származik, mert a hidrogént sokkal egyszerűbb szikragyújtással elégetni, mint kompresszióssal. A működés óriási előnye, hogy egyáltalán nem szabadul vele új szén a légkörbe, hiszen a hidrogén (elméletben) tökéletesen tisztán ég, a folyamat végeredménye kizárólag vízgőz.

BYD DOLPHIN

 

Valóságban:

A valóság azért kicsit más, mert a motor nem tiszta oxigént, hanem levegőt szív, aminek nagy része nitrogén, így nitrogénoxidok is keletkeznek az égési folyamatokban. Éppen ezért fontos, hogy az égés hőmérséklete mindig elég alacsony maradjon. Ez ugyan rontja az összhatásfokot, de ideális esetben, a kipufogógázokban redukciós katalizátor nélkül is kevesebb a nitrózus összetevő, mint amit az Euro6 ma megenged.

Az Euro7 még csak alakuló határértékeihez már a Toyota és a Yamaha mérnökei szerint is szükség lesz redukciós utókezelésre. A hidrogén gáz állapotában illékony, gyúlékony, energiasűrűsége pedig alacsonyabb a benzinénél. Ha tisztán megújuló energiával állítják is elő, égése a motorban akkor sem lehet teljesen CO2-semleges, mert valamennyi motorolaj mindig jut az égésterekbe.

Toyota-Yamaha Hidrogén
A kísérleti prototípusok csak hidrogénnel működnek, ha egyszer tényleg sorozatgyártásba kerülnek benzinnel is járthatók lesznek majd.

Innováció?

A Yamaha és a Toyota ezért különleges motorolajokat használ. A kartergázokkal a hidrogén óhatatlanul lejut a motor forgattyúsházába is, csak emiatt az új V8-ashoz külön szellőzőrendszert is terveztek, ami időnkét automatikusan átlevegőzteti a teljes szerkezetet. A többrétegű könnyűfém-szénszálas szerkezetű hidrogéntartályok névleges nyomása 700 bar, gázhalmazállapotban utazik bennük a hidrogén, és egyenesen az üzemanyagcellás, elektromos hajtású Toyota Mirai-ból érkeztek.

A befecskendezés kisnyomású, és közvetlen, a szívócső befecskendezés ötletét a szívócsőben felgyülemlő hidrogén robbanásveszélye miatt eleve elvetették a fejlesztők. A hidrogén kompresszió tűrése óriási, és szegénykeverékes üzemben is nagyon jól ég, így akár 1:180-as hidrogén-levegő keverési-aránnyal is működőképes marad a motor (a szokásos, úgynevezett sztöchiometrikus benzin-levegő arány 1:14,7, de ma már jóval ritkább, 1:30 körüli keverékkel is futnak motorok).

 

Miért zseniális?

A szegénykeverékes üzem csökkenti a fogyasztást, de rontja a teljesítményt; a hidrogén égéshője eleve alacsony, ezért nem jó, ha kevés van belőle. Ugyanakkor az égés hőmérsékletét is megemeli, ami pedig a nitrózus gázok keletkezése miatt hátrányos. A hidrogén-levegő keverék gyorsabban ég mint a benzin-levegő töltet, a motorolaj élettartamára pedig kifejezetten kedvezően hat, hogy a gáz biztosan nem rontja a kenőképességét. A V8-as hengerfejei alapjaikban újak, mert a hidrogén illékony, így az égéséterek melegebb pontjai is könnyen beindíthatják az égést, ami kopogást okozhat, ezért a hűtésüket meg kellett erősíteni. A hidrogén-levegő keverék kompresszió-tűrése magas, ez jóval több játékot enged a tervezőknek az előgyújtás terhelésfüggő szabályozásakor, ugyanakkor a gyújtófeszültség lehet a benzinesekben megszokottnál alacsonyabb.

Toyota-Yamaha Hidrogén
Az 5,0 l-es V8-as egy Lexus RC-F orrában.

A Toyotában:

A Toyota motorjaiban általános, mindkét oldalon folyamatosan változó vezérlés szabályozó rendszere szintén teljesen új. A korábbiaknál kisebb szelepösszenyitásokkal dolgozik, mert a kipufogóba kijutó, vagy a szívócsőbe visszaáramló hidrogén robbanásveszélyes. Azt a fejlesztők is elismerik, hogy a nagy V8-as termikus hatásfoka alacsony, legfeljebb 30% körüli. Bár az kétség kívül hatásos, hogy az égés tisztasága miatt a kipufogóból a hagyományos oxidációs katalizátort is elhagyták. A 450 LE-s (6800/perc) próbamotorok már futnak, Lexusokban és Toyota Land Cruiserekben is, nyomatéki maximumuk 540 Nm (3600/ perc).

SZG

Oszd meg másokkal is ezt a cikket

AzAutó magazin előfizetés

Magazin előfizetés

Szívesen olvasnál tartalmakat offline is? Fizess elő az AzAutó magazinjára. Az előfizetés díja 9 960 Ft / év. 

Kapcsolódó cikkek

Patentec-féle Hilberg prototípusmotor szemből, mint látszik a vezérműtengelyek királytengelyes hajtásúak

A Patentec Hilberg motorja – A kulisszák mögött

A Hilberg motor a norvég Patentec által prototípussá fejlesztett ötlet végeredménye. Egy trükkös szerkezetű boxer-szerű négyhengeres, különleges forgattyús mechanizmussal, tiszta működéssel és nagy teljesítménnyel.