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 prototípus is kész.
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, hidrogénhajtású V8-ast tervezett. Már a prototípus is kész.
Az 5,0 l-es V8-as csupa könnyűfém szerkezetű, benzines változatban kicsit erősebb, mint hidrogénnel, úgy 479 LE-t 536 Nm-t szolgáltat.
A szinte teljesíthetetlenül szigorú eljövendő környezetvédelmi normák árnyékában a hidrogénhajtású belső égésű motorok fejlesztése újra terítékre került több márkánál is. A nagy kínai cégek teherautókat hajtanának így, a Toyota és a Yamaha azonban a személyautókat sem hagyja ki a tervekből. A két cég közösen 5,0 l-es hidrogénhajtású V8-ast tervezett, a Toyota régóta futó szívó gépének alapjain.
Hogyan működik?
A hidrogénhajtású belső égésű motorok többségének műszaki alapja, benzinmotorokból 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. A valóság azért kicsit más, mert a motor nem tiszta oxigént, hanem levegőt szív, aminek nagy része nitrogénből áll, így nitrogénoxidok is keletkeznek az égési folyamatokban. Éppen ezért fontos, hogy az égés hőmérséklete mindig elég alacsonyan 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.
A kísérleti prototípusok csak hidrogénnel működnek, ha egyszer tényleg sorozatgyártásba kerülnek benzinnel is járthatók lesznek majd.
Az Euro7 még csak alakuló határértékeihez már a Toyota és a Yamaha mérnökei szerint is szükség lesz redukciós utókezelésre, de a katalizátorok nem elviselhetetlenül drágák.
A hidrogén gáz állapotában illékony, gyúlékony, de energiasűrűsége alacsonyabb a benzinénél.
Ha tisztán megújuló energiával állítják is elő, égése a motorban akkor sem CO2-semleges, mert valamennyi motorolaj mindig jut az égésterekbe. A Yamaha és a Toyota ezért különleges motorolajokat használ. A kartergázokkal a hidrogén óhatatlanul lejut a motor forgattyúsházba is, csak emiatt az új V8-ashoz külön szellőzőrendszert is terveztek, ami időnkét automatikusan átszellőzteti 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.
Az 5,0 l-es V8-as egy Lexus RC-F orrában.
Jobb, vagy rosszabb?
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).
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 hidrogénes 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 hidrogénüzemhez a hengerfejeket és a változó vezérlést is át kellett alakítani.
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. A Toyota motorjaiban megszokott, 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 25-27%, igaz 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).
A Toyotának már van egy háromhengeres kísérleti hidrogénmotorja is, az 1618 köbcentis és turbós.
SZG
Oszd meg másokkal is ezt a cikket
Magazin előfizetés
Szívesen olvasnál tartalmakat offline is? Fizess elő az AzAutó magazinjára. Az előfizetés díja 9 960 Ft / év.
Ez a weboldal sütiket használ, hogy a lehető legjobb felhasználói élményt nyújthassuk. A cookie-k információit tárolja a böngészőjében, és olyan funkciókat lát el, mint a felismerés, amikor visszatér a weboldalunkra, és segítjük a csapatunkat abban, hogy megértsék, hogy a weboldal mely részei érdekesek és hasznosak.
Feltétlenül szükséges sütik
A feltétlenül szükséges sütiket mindig engedélyezni kell, hogy elmenthessük a beállításokat a sütik további kezeléséhez.
Amennyiben ez a süti nem kerül engedélyezésre, akkor nem tudjuk elmenteni a kiválasztott beállításokat, ami azt eredményezi, hogy minden egyes látogatás alkalmával ismételten el kell végezni a sütik engedélyezésének műveletét.
