Průlom ve spalovacích motorech: Nový vodíkový motor dosahuje výkonu dieselu pro užitková vozidla

Vědci ze Southwest Research Institute (SwRI) úspěšně vyvinuli optimalizovaný vodíkový spalovací motor (H2-ICE) se zapalováním jiskrou, který je vhodný pro středně těžká užitková vozidla.

Vědci ze Southwest Research Institute (SwRI) úspěšně vyvinuli optimalizovaný vodíkový spalovací motor (H2-ICE) se zapalováním jiskrou, který je vhodný pro středně těžká užitková vozidla. Tento nový motor se chová mnohem více jako dieselový motor než dřívější vodíkové motory, přičemž spaluje vodík uvnitř válců pomocí jiskrového zapalování a využívá písty k mechanickému pohonu, podobně jako benzinový motor.

Dr. Qilong Lu, programový manažer v oddělení Powertrain Systems Engineering SwRI a jeden z vedoucích projektu, zdůraznil, že SwRI má rozsáhlé zkušenosti s vývojem a testováním H2-ICE motorů. Motor byl navržen, zkonstruován a důkladně testován přímo v SwRI, aby byla zajištěna jeho účinnost a výkon. Tým začal s optimalizací spalování a vstřikovacích strategií na úrovni jednoho válce a poté se zaměřil na vývoj plnohodnotného víceválcového motoru, přičemž řešil klíčové výzvy, jako je předzápal, stabilita spalování a celková systémová integrace.

Velkou výhodou vodíku je, že neobsahuje uhlík, takže jeho spalováním vzniká voda namísto oxidu uhličitého. To umožňuje výrobcům zachovat velkou část stávajícího ekosystému spalovacích motorů, včetně motorů, převodovek, výrobního zařízení, servisních znalostí a dodavatelských řetězců. Tým dosáhl točivého momentu srovnatelného s dieselovým motorem díky turbodmychadlu, které tlačí více vzduchu do motoru, což umožňuje spalovat více vodíku a produkovat silný točivý moment při nízkých otáčkách, potřebný pro pohyb naložených nákladních vozidel. Motor má také vylepšené proudění vzduchu díky inovativní geometrii sacího potrubí, která umožňuje rychlejší spalování vodíku než benzinu a vyžaduje odlišný pohyb vzduchu uvnitř válce. Dále disponuje většími sacími ventily a vstřikovači specifickými pro vodík, které zajišťují optimální směšování paliva se vzduchem ve válcích, a využívá speciální software a kalibrace pro přesné řízení vstřikování, zapalování, plnicího tlaku a směsi vzduchu a paliva.

Další výzvou, kterou bylo nutné překonat, je bezpečnost. Horké povrchy motoru nebo zbytkové plyny mohou zapálit vodík před jiskrou, což může vést k klepání, ztrátě výkonu nebo potenciálnímu poškození motoru. Co se týče emisí, motor produkuje „téměř nulové emise CO₂ z výfuku“. Ačkoli to platí pro samotný motor, způsob výroby vodíku je zde klíčový. Pokud je vodík vyráběn ze zemního plynu namísto obnovitelné elektřiny, celkové emise CO₂ by mohly zůstat vysoké. Spalování vodíku může navíc stále produkovat oxidy dusíku (NOx), protože spalování zahřívá dusík a kyslík ze vzduchu na velmi vysoké teploty. Nejedná se tedy doslova o bezemisní motor a může vyžadovat pečlivou kontrolu spalování a dodatečnou úpravu výfukových plynů.