Компании Mahle Powertrain и Liebherr совместно разрабатывают водородные двигатели внутреннего сгорания для тяжелой техники.

Концепция, взятая за основу разработки, в корне отличается от схем, использованных другими производителями, например, Toyota. В водородной силовой установке, которой оснащают Toyota Mirai и экспериментальные автобусы, двигателя внутреннего сгорания нет. Крутящий момент на колеса передает электромотор, который питается от аккумулятора. Источником энергии для зарядки аккумулятора служат топливные элементы, в которых происходит окисление небольшого количества водорода. В двигателях Leibeherr и Mahle водород служит топливом, подается в камеру сгорания и поджигается — все как в классическом ДВС.

Компания Mahle в рамках альянса разрабатывает форкамерную систему зажигания, а Liebherr — специальные модифицированные двигатели.

Прототипом для водородного зажигания послужила уже существующая система Mahle Jet Ignition (MJI). Главное ее отличие от классического зажигания — отсутствие свечей. Небольшое количество топлива подается в предварительную камеру сгорания (форкамеру).

Mahle

Форкамерное зажигание основано на преждевременном воспламенении топливной смеси, хорошо известном мотористам как детонация. Попадая в форкамеру, водород смешивается с кислородом и окисляется. Образуется газовая плазма, которая попадает в основную камеру сгорания через небольшие отверстия. Благодаря высокому энергосодержанию, плазма быстро и равномерно воспламеняет смесь водорода с воздухом в основной камере.

Предварительное воспламенение позволяет увеличить степень сжатия в основной камере сгорания и создавать на основе этой схемы мощные двигатели. В двигателях с высокой степенью сжатия в камере сгорания возникает большое давление. В этих условиях свечи зажигания теряют эффективность и не способны воспламенить топливо-воздушную смесь. Форкамерное зажигание позволяет решить эту проблему и сделать работу двигателя стабильной.

Разработка Liebherr и Mahle может стать важной вехой в развитии водородного коммерческого транспорта и строительной техники, работающей в сложных условиях. В Mahle утверждают, что водородные двигатели идеально подходят для работы при циклической смене нагрузки от предельной до низкой, не склонны к перегреву, не требовательны к содержанию пыли в воздухе и вибрации.

Партнеры провели тестирование двигателей Liebherr H966 и H964, которые продемонстрировали «отличные результаты с точки зрения скорости сгорания, мощности и уровня вредных выбросов».

«Использование водорода в качестве топлива может способствовать улучшению экологических характеристик тяжелой техники, — говорит Питер Виске, директор группы инновационных разработок Mahle, — Многочисленные исследования, проведенные за последние десятилетия показали, что водород можно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания».

Проблему быстрого отказа от использования бензина и дизеля без полной замены всего парка специализированных машин пытаются решить по-разному. Сложность заключается в необходимости огромных инвестиций — и эту проблему пока не решают электромобили или силовые установки на топливных элементах.

Основная проблема заключается в огромных инвестициях, которые необходимы для замены парков строительной техники новыми машинами, работающими от электроэнергии. Разработчики периодически предлагают решения, которые могут снизить финансовую нагрузку. Так, компания Levo Mobility разрабатывает инфраструктуру V2G для парков тяжелой техники. С ее помощью избыток энергии, накопленной в аккумуляторах, можно возвращать обратно в сеть, снижая расходы. В Levo считают, что в сочетании с программами лизинга для операторов тяжелой техники компании смогут перейти на электромобили без больших первоначальных затрат.

Однако решение, предложенное Liebherr и Mahle, кажется гораздо более практичным, так как инвестиции потребуются только в переоборудование уже существующих машин для работы на водороде, а не в покупку новых.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.