Test drive BMW jeung hidrogén: bagian dua

"Cai. Hiji-hijina produk ahir mesin bersih BMW nyaéta ngagunakeun hidrogén cair tinimbang bahan bakar minyak bumi sareng ngamungkinkeun sadayana pikeun nikmati téknologi anyar kalayan ati nurani anu jelas.

BMW cara

Kecap-kecap ieu mangrupikeun cutatan tina kampanye iklan perusahaan Jerman sababaraha taun ka pengker. Pikeun lila teu saurang ogé questioned kanyataan yén Bavarians terang pisan naon maranéhna ngalakukeun lamun datang ka téhnologi motor tur mangrupakeun salah sahiji pamingpin dunya undisputed dina widang ieu. Éta ogé bakal disangka yén perusahaan anu parantos nunjukkeun pertumbuhan penjualan anu padet dina taun-taun ayeuna bakal ngalungkeun ton artos dina iklan anu teu dipikanyaho pikeun téknologi anu ngajangjikeun kalayan masa depan anu teu pasti.

Dina waktos anu sami, kumaha ogé, kecap-kecap anu dikutip mangrupikeun bagian tina kampanye pikeun ngamajukeun versi hidrogén 745-jam anu rada aheng tina unggulan produsén mobil Bavarian. Aheng, sabab nurutkeun BMW, transisi ka alternatif pikeun bahan bakar hidrokarbon, nu industri otomotif geus eupan ti mimiti pisan, bakal merlukeun parobahan dina sakabéh infrastruktur produksi. Anu terakhir ieu dipikabutuh sabab urang Bavarians ningali jalur pangembangan anu ngajangjikeun sanés dina sél suluh anu diémbarkeun sacara lega, tapi dina konvérsi mesin durukan internal pikeun ngajalankeun hidrogén. BMW yakin yén pamutahiran éta masalah solvable sarta geus nyieun kamajuan signifikan dina ngarengsekeun masalah utama achieving kinerja mesin dipercaya jeung ngaleungitkeun propensity na pikeun prosés durukan uncontrolled maké hidrogén murni. Kasuksésan arah ieu téh alatan kompetensi dina widang kontrol éléktronik prosés mesin jeung kamungkinan ngagunakeun BMW dipaténkeun sistem distribusi gas fléksibel Valvetronic na Vanos, tanpa nu eta bakal mungkin pikeun mastikeun operasi normal tina "mesin hidrogén". . Sanajan kitu, léngkah munggaran dina arah ieu balik deui ka 1820, nalika désainer William Cecil nyiptakeun mesin hidrogén-ngalarti operasi dina disebut "prinsip vakum" - skéma pisan béda ti nu ti mesin nimukeun engké kalawan mesin internal. . ngaduruk. Dina ngembangkeun kahijina mesin durukan internal 60 taun saterusna, panaratas Otto ngagunakeun gas sintétik geus disebutkeun tur turunan batubara kalayan kandungan hidrogén ngeunaan 50%. Sanajan kitu, ku penemuan carburetor pamakéan béngsin geus jadi leuwih praktis tur aman, sarta suluh cair geus ngaganti sagala alternatif séjén nu geus eksis nepi ka ayeuna. Sipat hidrogén salaku suluh kapanggih deui mangtaun-taun sanggeusna ku industri luar angkasa, nu gancang manggihan yén hidrogén miboga rasio énergi/massa pangalusna ti sagala bahan bakar dipikawanoh pikeun umat manusa.

Dina Juli 1998, Asosiasi Industri Mobil Éropa (ACEA) sumpah ka Uni Éropa pikeun ngirangan émisi CO2008 tina kandaraan anu énggal didaptarkeun di Uni ku rata-rata 2 gram per kilométer ku 140. Dina praktékna, ieu ngandung hartos pangurangan 25% émisi dibandingkeun sareng 1995, sareng rata-rata konsumsi bahan bakar armada énggal sakitar 6,0 l / 100 km. Dina waktos anu caket, langkah-langkah tambahan dipiharep tiasa ngirangan émisi karbon dioksida ku 14% ku 2012. Ieu ngajantenkeun tugas pikeun perusahaan mobil hésé pisan sareng, numutkeun para ahli BMW, tiasa direngsekeun ku cara nganggo suluh karbon handap atanapi ku sacara lengkep ngaleungitkeun karbon tina komposisi bahan bakar. Numutkeun tiori ieu, hidrogén nembongan dina arena otomotif dina sagala kamuliaan.

Perusahaan Bavarian janten pabrikan mobil munggaran anu ngahasilkeun kendaraan bermotor hidrogen. Klaim anu optimis sareng percaya diri ti Profesor Burkhard Geschel, anggota dewan BMW jawab kamajuan anyar, yén "perusahaan bakal ngajual mobil hidrogén sateuacan béakna 7 Seri ayeuna" parantos kalaksanakeun. Kalayan versi pangénggalna Hidrogen 7, séri katujuh, diwanohkeun dina 2006, kalayan mesin 12 hp 260-silinder. pesen ieu parantos janten kanyataan. Maksadna siga anu cukup ambisius, tapi henteu tanpa alesan. BMW parantos ékspérimén sareng mesin pembakaran internal anu dijalankeun dina hidrogén ti saprak 1978, sareng dina 11 Méi 2000 ngalakukeun demonstrasi anu unik ngeunaan kamungkinan tina alternatif ieu. Armada anu mengagumkeun 15 750 hl kandaraan ti generasi saminggu sateuacanna, didukung ku mesin hidrogén dua belas silinder, ngarengsekeun 170 km maraton, nyorot kasuksésan perusahaan sareng janji téknologi anyar. Dina 000 sareng 2001, sababaraha kendaraan ieu teras-terasan nyandak bagian dina sababaraha demonstrasi pikeun ngadukung ideu hidrogén. Maka parantos waktuna pikeun pamekaran anyar dumasarkeun kana 2002 Series salajengna, nganggo V-7 modér 4,4 sareng sanggup kecepatan luhur 212 km / jam, dituturkeun ku pangwangunan pangénggalna sareng 12-silinder V-XNUMX. Numutkeun ka pendapat resmi perusahaan, alesan kunaon BMW milih téknologi ieu tibatan sél suluh duanana komérsial sareng psikologis. Mimiti, cara ieu ngabutuhkeun investasi anu kirang langkung seueur upami infrastruktur produksi robih. Kadua, kusabab jalma biasa kana mesin pembakaran internal lami anu saé, aranjeunna resep sareng bakal sesah bagianna. Sareng anu katilu, dina waktos éta, tétéla yén téknologi ieu ngembangkeun langkung gancang tibatan téknologi sél suluh.

Dina mobil BMW, hidrogén disimpen dina wadah cryogenic super-insulated, nurun kawas botol thermos téhnologi luhur dikembangkeun ku grup refrigerasi Jerman Linde. Dina suhu gudang low, suluh dina fase cair jeung asup ka mesin kawas suluh biasa.

Dina tahap ieu, désainer perusahaan Munich fokus kana suntikan bahan bakar henteu langsung, sareng kualitas campuranana gumantung kana modeu operasi mesin. Dina modeu beban bagian, mesin dijalankeun dina campuran lean sarupa jeung suluh solar - robah ngan dina jumlah bahan bakar nyuntik. Ieu mangrupikeun anu "kontrol kualitas" tina campuran, anu mesinna ngalir kalayan seueur hawa, tapi kusabab beban anu low, pembentukan émisi nitrogén diminimalkeun. Nalika aya kabutuhan kakuatan anu penting, mesin mimiti tiasa dianggo sapertos mesin béngsin, ngalih kana anu disebut "kontrol kuantitatif" tina campuran sareng campuran normal (henteu langsing). Parobihan ieu mungkin, di hiji sisi, kusabab laju kontrol éléktronik prosés dina mesin, sareng di sisi sanésna, kusabab operasi fleksibel sistem kontrol distribusi gas - "ganda" Vanos, damel babarengan sareng Sistem kontrol asupan Valvetronic tanpa throttle. Kedah diémutan yén, numutkeun ka insinyur BMW, skéma kerja pangwangunan ieu ngan ukur tahap panengah dina pamekaran téknologi sareng di masa depan mesin bakal ngalih ka suntikan hidrogén kana silinder sareng turbocharging. Téhnik ieu dipiharep ngahasilkeun dinamika kandaraan anu langkung saé tibatan mesin béngsin anu tiasa dibandingkeun sareng kanaékan épisiensi keseluruhan mesin pembakaran internal langkung ti 50%. Di dieu urang ngahaja ngahindar tina némpél kana topik "sél bahan bakar", kumargi énggal masalah ieu parantos dianggo sacara aktif. Dina waktos anu sami, kumaha ogé, urang kedah nyebatkeun éta dina kontéks téknologi hidrogén BMW, sabab désainer di Munich mutuskeun nganggo alat sapertos kitu pikeun kakuatan jaringan listrik dina mobil dina mobil, sacara lengkep ngaleungitkeun kakuatan batré konvensional. move Hal ieu ngamungkinkeun tabungan suluh tambahan, sakumaha mesin hidrogén teu kudu ngajalankeun alternator, sarta sistem éléktrik onboard janten sagemblengna otonom sarta bebas tina jalur drive - eta bisa ngahasilkeun listrik sanajan mesin teu ngajalankeun, sarta ngahasilkeun. sarta meakeun énergi lends sorangan ka optimasi pinuh. Kanyataan yén ngan ukur saperluna listrik anu diperyogikeun ayeuna tiasa dihasilkeun pikeun nguatkeun pompa cai, pompa minyak, booster rem sareng sistem kabel ogé ditarjamahkeun kana tabungan tambahan. Nanging, sajajar sareng sadayana inovasi ieu, sistem suntikan bahan bakar (béngsin) sacara praktis henteu ngalaman parobahan desain anu mahal. Dina raraga ngamajukeun téknologi hidrogén dina Juni 2002, BMW Group, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel MAN nyiptakeun program kemitraan CleanEnergy, anu dimimitian ku pamekaran stasiun pangisian sareng hidrogén cair sareng komprési.

BMW mangrupakeun inisiator tina sababaraha proyék gabungan séjén, kaasup jeung pausahaan minyak, diantara nu pamilon paling aktif - Aral, BP, Shell, Total. Minat di daérah anu ngajangjikeun ieu ngembang sacara éksponénsial - dina sapuluh taun ka hareup, EU nyalira bakal nyayogikeun sumbangan kauangan langsung ka dana pikeun ngabiayaan pangwangunan sareng palaksanaan téknologi hidrogén dina jumlah 2,8 milyar euro. Volume Investasi ku pausahaan swasta dina ngembangkeun "hidrogen" dina mangsa ieu hese diprediksi, tapi jelas yén éta bakal sababaraha kali ngaleuwihan deductions ti organisasi nirlaba.

Hidrogén dina mesin pembakaran internal

Éta metot pikeun dicatet yén alatan sipat fisik jeung kimia hidrogén, éta leuwih gampang kaduruk ti béngsin. Dina prakna, ieu ngandung harti yén énergi awal anu diperlukeun pikeun ngamimitian prosés durukan dina hidrogén. Di sisi séjén, campuran pisan ramping bisa gampang dipaké dina mesin hidrogén - hal anu mesin béngsin modern ngahontal ngaliwatan téhnologi kompléks jeung mahal.

Panas antara partikel campuran hidrogén-hawa kirang dissipated, sarta dina waktos anu sareng, suhu otomatis-ignition jeung laju prosés durukan leuwih luhur batan béngsin. Hidrogén boga kapadetan handap sarta diffusivity kuat (kamungkinan partikel penetrating kana gas sejen - dina hal ieu, hawa).

Énergi aktivasina anu rendah anu dipikabutuh pikeun nyalakeun diri mangrupikeun salah sahiji tantangan anu paling ageung dina ngadalikeun prosés durukan dina mesin hidrogén sabab campuran tiasa sacara spontan hurung kusabab kontak sareng daérah anu langkung panas dina kamar durukan sareng résistansi pikeun nuturkeun ranté prosés anu teu terkendali. Ngahindarkeun résiko ieu salah sahiji tantangan pangbadagna dina ngamekarkeun mesin hidrogén, tapi teu gampang pikeun ngaleungitkeun konsékuansi tina kanyataan yén campuran ngaduruk kacida diffuse ngumbara deukeut pisan kana témbok silinder sarta bisa nembus sela pisan sempit. kayaning valves katutup, contona ... Sadaya ieu kudu dibawa kana akun nalika ngarancang motor ieu.

Suhu otomatisasi tinggi sareng jumlah oktan tinggi (sakitar 130) ngamungkinkeun naékna rasio komprési mesin sareng, ku sabab kitu, épisiensi na, tapi deui aya bahaya autoignition hidrogén tina kontak sareng bagian anu langkung panas. dina silinder. Kauntungan tina kapasitas difusi hidrogén anu luhur nyaéta kamungkinan gampang dicampur sareng hawa, anu dina waktos tanki rusakna jaminan dispersi bahan bakar anu gancang sareng aman.

Campuran hawa-hidrogén anu idéal pikeun durukan gaduh babandingan kira-kira 34:1 (pikeun béngsin rasio ieu 14,7:1). Ieu ngandung harti yén nalika ngagabungkeun massa sarua hidrogén jeung béngsin dina kasus nu pertama, hawa anu diperlukeun leuwih ti dua kali loba. Dina waktos anu sami, campuran hidrogén-hawa nyéépkeun rohangan anu langkung ageung, anu ngécéskeun kunaon mesin anu didamel ku hidrogén gaduh kakuatan anu kirang. Hiji ilustrasi murni digital ngeunaan babandingan jeung volume cukup eloquent - dénsitas hidrogén siap pikeun durukan nyaéta 56 kali kirang ti uap béngsin .... Sanajan kitu, eta kudu dicatet yén, prinsipna mah, mesin hidrogén ogé bisa beroperasi kalawan campuran hawa-hidrogén nepi ka 180:1 (ie pisan "lean" campuran), anu dina gilirannana hartina mesin bisa dioperasikeun. tanpa klep throttle sarta ngagunakeun prinsip mesin solar. Ogé kudu dicatet yén hidrogén nyaéta pamimpin undisputed dina ngabandingkeun hidrogén jeung béngsin salaku sumber énérgi dina jisim massa - hiji kilogram hidrogén ampir tilu kali leuwih énergi-intensif ti hiji kilogram béngsin.

Sapertos mesin béngsin, hidrogén cair tiasa nyuntik langsung payuneun klep dina manifolds, tapi solusi anu pangsaéna nyaéta suntik langsung nalika stroke komprési - dina hal ieu, kakuatan tiasa ngaleuwihan mesin béngsin anu sami ku 25%. Ieu alatan bahan bakar (hidrogen) teu mindahkeun hawa saperti dina mesin béngsin atawa solar, sahingga ukur hawa (nyata leuwih ti biasana) ngeusian chamber durukan. Ogé, teu saperti mesin béngsin, mesin hidrogén teu merlukeun swirling struktural sabab hidrogén diffuses cukup ogé kalawan hawa tanpa ukuran ieu. Kusabab laju ngaduruk anu béda dina bagian anu béda tina silinder, langkung saé nempatkeun dua busi, sareng dina mesin hidrogén, panggunaan éléktroda platinum henteu praktis, sabab platina janten katalis ngarah kana oksidasi suluh dina suhu anu handap.

H2R

H2R mangrupikeun prototipe supersport anu dianggo ku insinyur BMW sareng didamel ku mesin dua belas silinder anu ngahontal kaluaran maksimal 285 hp nalika didamel ku hidrogén. Hatur nuhun ka aranjeunna, modél ékspérimén accelerates ti 0 nepi ka 100 km / h dina genep detik sarta ngahontal speed luhur 300 km / h. Mesin H2R dumasar kana Unit luhur-tungtung baku dipaké dina béngsin 760i sarta nyandak ngan sapuluh. bulan pikeun ngembangkeun. Pikeun nyegah durukan spontan, spesialis Bavarian geus ngembangkeun hiji siklus aliran husus sarta strategi suntik kana chamber durukan, ngagunakeun kamungkinan disadiakeun ku sistem timing klep variabel mesin. Sateuacan campuran asup kana silinder, anu terakhir anu leuwih tiis ku hawa, sarta ignition dilaksanakeun ukur di puseur maot luhur - alatan laju durukan tinggi jeung suluh hidrogén, ignition sateuacanna teu diperlukeun.

papanggihan

Analisis kauangan tina transisi kana énergi hidrogén murni henteu acan optimis pisan. Produksi, neundeun, ngangkut sareng suplai gas cahaya masih prosés anu cukup intensif, sareng dina tahap téknologi ayeuna pangwangunan manusa skéma sapertos kitu moal épéktip. Nanging, ieu sanés hartosna yén panilitian sareng milarian solusi moal teras-terasan. Usulan pikeun ngahasilkeun hidrogén tina cai nganggo listrik tina panel surya sareng nyimpenna dina bak ageung disada optimisis. Di sisi anu sanésna, prosés ngahasilkeun listrik sareng hidrogén dina fase gas di Gurun Sahara, ngangkut ka Laut Tengah ku saluran pipa, cair sareng ngangkutna ku tanker kriogenik, ngabongkar éta di palabuhan sareng tungtungna ngangkutna ku treuk hurung rada pikaseurieun ayeuna ...

Gagasan anu pikaresepeun nembé ditepikeun ku perusahaan minyak Norwegia Norsk Hydro, anu ngusulkeun ngahasilkeun hidrogén tina gas alam di tempat produksi di Laut Kalér, sareng karbon monoksida résidu disimpen dina huma leueur handapeun dasar laut. Kaleresan aya di tengah-tengah, sareng ngan ukur waktos anu tiasaeun terang kamekaran industri hidrogén.

Varian Mazda

Perusahaan Jepang Mazda ogé nunjukkeun versi mesin hidrogén - dina bentuk mobil olahraga unit Rotary RX-8. Ieu teu heran, sabab fitur desain mesin Wankel pisan cocog pikeun ngagunakeun hidrogén salaku suluh a. Gas disimpen dina tekenan luhur dina tank husus, sarta suluh disuntik langsung kana chambers durukan. Kusabab kanyataan yén dina kasus mesin Rotary, daérah dimana suntikan sareng durukan lumangsung dipisahkeun, sareng suhu dina bagian nyeuseup langkung handap, masalah kamungkinan ignition anu teu dikontrol sacara signifikan ngirangan. Mesin Wankel ogé nawiskeun rohangan anu cukup pikeun dua injector, anu penting pisan pikeun nyuntik jumlah hidrogén anu optimal.