Диски озмоишии BMW ва гидроген: қисми дуюм

«Об. Ягона маҳсулоти ниҳоии муҳаррикҳои тозаи BMW истифодаи гидрогени моеъ ба ҷои сӯзишвории нафтӣ мебошад ва ба ҳама имкон медиҳад, ки аз технологияҳои нав бо виҷдони пок баҳра баранд."

Роҳи BMW

Ин суханон иқтибосест аз маъракаи таблиғотии як ширкати олмонӣ чанд сол пеш. Дар муддати тӯлонӣ ҳеҷ кас шубҳа намекард, ки баварияҳо дар бораи технологияи мотор чӣ кор карданро хуб медонанд ва яке аз пешвоёни бешубҳа ҷаҳон дар ин соҳа мебошанд. Инчунин фикр кардан мумкин нест, ки ширкате, ки дар солҳои охир афзоиши устувори фурӯш нишон додааст, ба таблиғоти каммаъриф барои технологияҳои ояндадор бо ояндаи номуайян як тонна пул меандозад.

Аммо, дар айни замон, калимаҳои иқтибосшуда як қисми маъракаи таблиғи версияи экзотикии гидрогении 745 соатаи флагмани автомобилсозии Бавария мебошанд. Экзотикӣ, зеро ба гуфтаи BMW, гузариш ба алтернативаҳои сӯзишвории карбогидридӣ, ки саноати мошинсозӣ аз аввал ғизо медиҳад, тағир додани тамоми инфрасохтори истеҳсолиро талаб мекунад. Охирин зарур аст, зеро баварияҳо роҳи ояндадори рушдро на дар ҳуҷайраҳои сӯзишвории ба таври васеъ эълоншуда, балки дар табдил додани муҳаррикҳои сӯзишвории дохилӣ ба кор бо гидроген мебинанд. BMW мӯътақид аст, ки навсозӣ як мушкили ҳалшаванда аст ва аллакай дар ҳалли мушкилоти асосии ноил шудан ба кори боэътимоди муҳаррик ва аз байн бурдани майл ба равандҳои сӯзишвории беназорат бо истифода аз гидрогени холис пешрафти назаррас ба даст овардааст. Муваффакият дар ин самт аз салохият дар сохаи идоракунии электронии процессхои двигательхо ва имкони-яти истифода бурдани системахои пахншавандаи гази Valvetronic ва Vanos-и BMW ба даст омадааст, ки бе он кори муътадили «двигательхои водородй»-ро таъмин кардан номумкин аст. Бо вуҷуди ин, қадамҳои аввалин дар ин самт ба соли 1820 рост меоянд, вақте ки конструктор Вилям Сесил муҳаррики бо сӯзишвории гидрогендорро аз рӯи ба истилоҳ «принципи вакуумӣ» офаридааст - схемае, ки аз муҳаррики баъдтар ихтироъшуда бо муҳаррики дохилӣ хеле фарқ мекунад. . сӯзондан. Дар аввалин таҳияи муҳаррикҳои дарунсӯзии худ пас аз 60 сол, пешрав Отто гази синтетикии дар боло зикршуда ва аз ангишт ҳосилшударо бо миқдори гидроген тақрибан 50% истифода бурд. Аммо бо ихтирои карбюратор истифодаи бензин хеле амалӣ ва бехатартар шуд ва сӯзишвории моеъ ҳама алтернативаҳои дигареро, ки то имрӯз вуҷуд доштанд, иваз кард. Хусусиятҳои гидроген ҳамчун сӯзишворӣ пас аз солҳои зиёд аз ҷониби саноати кайҳонӣ аз нав кашф карда шуданд, ки он зуд ошкор кард, ки гидроген таносуби беҳтарини энергия / массаи ҳама гуна сӯзишвории ба инсоният маълум аст.

Дар моҳи июли соли 1998 Ассотсиатсияи Автомобилии Автомобилӣ (ACEA) ба Иттиҳоди Аврупо ӯҳдадор шуд, ки партовҳои CO2008 аз мошинҳои нав ба қайд гирифташударо дар Иттиҳод ба ҳисоби миёна 2 грамм дар як километр дар 140 кам мекунад. Дар амал, ин маънои онро дошт, ки партобҳо нисбат ба соли 25 1995% коҳиш ёфтанд ва масрафи миёнаи сӯзишвории парки нав тақрибан 6,0 л / 100 км-ро ташкил дод. Дар ояндаи наздик, дар назар дошта шудааст, ки тадбирҳои иловагӣ то соли 14 партоби гази карбонатро 2012% коҳиш диҳанд. Ин вазифа барои ширкатҳои мошинсозӣ бениҳоят душвор аст ва ба гуфтаи мутахассисони BMW, метавон бо роҳи истифодаи сӯзишвории кам-карбон ё пурра аз таркиби сӯзишворӣ пурра хориҷ кардани карбон ҳал карда шавад. Мувофиқи ин назария, гидроген дар арсаи автомобилӣ бо тамоми ҷалоли худ дубора пайдо мешавад.

Ширкати Бавария аввалин истеҳсолкунандаи мошинҳо буд, ки ба истеҳсоли оммавии мошинҳои гидрогендор шурӯъ кард. Даъвоҳои хушбинона ва боэътимоди профессор Бурхард Гешел, узви раёсати BMW, ки барои таҳаввулоти нав масъул аст, дар бораи он, ки "ширкат мошинҳои гидрогениро то ба охир расидани мӯҳлати ҳозираи 7 силсила мефурӯшад" амалӣ шуд. Бо версияи охирини он, Series Series Hydrogen 7, ки дар соли 2006 муаррифӣ шудааст, бо муҳаррики 12 силиндраи 260 адад. ин хабар аллакай воқеият шудааст. Ният ба назар хеле шӯҳратпараст менамуд, аммо бесабаб нест. BMW аз соли 1978 инҷониб бо муҳаррикҳои сӯзиши дохилӣ, ки бо гидроген кор мекунанд, таҷриба мегузаронад ва 11 майи соли 2000 намоиши беназири имкониятҳои ин алтернативаро анҷом дод. Парки таъсирбахши иборат аз 15 750 hl автомобилҳо аз насли гузаштаи ҳафта, ки бо двигателҳои дувоздаҳилиндрии гидроген фаъолият мекунад, марафони 170 км-ро ба итмом расонид, ки муваффақияти ширкат ва ваъдаи технологияи навро нишон дод. Дар солҳои 000 ва 2001, баъзе аз ин мошинҳо ширкат дар намоишҳои мухталифро барои дастгирии идеяи гидроген идома доданд. Сипас вақти он расидааст, ки таҳияи нави 2002 Силсилаи навбатӣ бо истифода аз V-7-и муосири 4,4-литрӣ ва суръати баландтарин ба 212 км / соат ва пас аз он таҳияоти охирин бо силиндраи V-12 иборат бошад. Тибқи андешаи расмии ширкат, сабабҳои интихоби BMW аз ин ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ ҳам тиҷорӣ ва ҳам равонӣ мебошанд. Якум, дар сурати тағир ёфтани инфрасохтори истеҳсолӣ, ин усул сармоягузории хеле камтарро талаб мекунад. Дуюм, азбаски одамон ба муҳаррики кӯҳнаи дарунсӯз одат кардаанд, ба онҳо маъқул аст ва аз он ҷудо шудан душвор хоҳад буд. Ва сеюм, дар ин миён маълум шуд, ки ин технология нисбат ба технологияи ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ зудтар рушд мекунад.

Дар мошинҳои BMW, гидроген дар зарфи аз ҳад изолятсияшудаи криогенӣ нигоҳ дошта мешавад, ба монанди шишаи термоси баландтехнологӣ, ки аз ҷониби гурӯҳи яхдонҳои Олмон Linde таҳия шудааст. Дар ҳарорати пасти нигоҳдорӣ сӯзишворӣ дар марҳилаи моеъ қарор дорад ва мисли сӯзишвории муқаррарӣ ба муҳаррик дохил мешавад.

Дар ин марҳила, тарроҳони ширкати Мюнхен ба тазриқи ғайримустақими сӯзишворӣ тамаркуз карданд ва сифати омехта аз ҳолати кори муҳаррик вобаста аст. Дар реҷаи сарбории қисман муҳаррик бо омехтаҳои лоғар монанд ба сӯзишвории дизелӣ кор мекунад - тағирот танҳо дар ҳаҷми сӯзишвории воридшуда сурат мегирад. Ин ба истилоҳ "назорати сифат" -и омехта аст, ки дар он муҳаррик бо ҳавои зиёдатӣ кор мекунад, аммо бинобар кам будани сарборӣ ташаккули партобҳои нитроген ба ҳадди ақал расонида мешавад. Ҳангоме ки ниёз ба нерӯи зиёд вуҷуд дорад, муҳаррик ба мисли муҳаррики бензин ба кор медарояд ва ба истилоҳ "назорати миқдорӣ" -и омехта ва омехтаҳои муқаррарӣ (лоғар) мегузарад. Ин дигаргунихо, аз як тараф, ба туфайли суръати электронии идоракунии процессхои двигатель ва аз тарафи дигар, ба туфайли кори чандири системахои идоракунии таксимоти газ — «дугона» Ванос, ки дар якчоягй бо механизмхо кор мекунанд, имконпазир аст. Системаи назорати қабули Valvetronic бе дроссель. Бояд дар назар дошт, ки ба гуфтаи муҳандисони BMW, нақшаи кории ин рушд танҳо як марҳилаи фосилавии рушди технология аст ва дар оянда муҳаррикҳо ба тазриқи мустақими гидроген ба баллонҳо ва турбогенераторҳо мегузаранд. Интизор меравад, ки ин усулҳо ба динамикаи беҳтари мошинҳо нисбат ба муҳаррики бензини муқоисашаванда ва беш аз 50%самаранокии муҳаррики сӯзиши дохилӣ оварда мерасонанд. Дар ин ҷо мо дидаву дониста аз тамос ба мавзӯи "ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ" худдорӣ кардем, зеро ин масъала вақтҳои охир хеле фаъолона истифода мешавад. Аммо, дар айни замон, мо бояд онҳоро дар заминаи технологияи гидрогении BMW номбар кунем, зеро тарроҳон дар Мюнхен тасмим гирифтанд, ки маҳз ҳамин гуна дастгоҳҳоро истифода баранд, то шабакаи барқӣ дар мошинҳо қувват гиранд ва қудрати анъанавии батареяро комилан аз байн баранд. Ин иқдом ба сарфаи иловагии сӯзишворӣ имкон медиҳад, зеро муҳаррики гидроген маҷбур нест, ки генераторро идора кунад ва системаи электрикии бортӣ аз роҳи ҳаракат комилан мустақил ва мустақил мешавад - он метавонад ҳатто ҳангоми кор накардани муҳаррик нерӯи барқ ​​тавлид кунад ва инчунин истеҳсол кунад. ва истеъмоли энергия ба оптимизатсияи пурра қарз медиҳад. Далели он, ки акнун танҳо ба қадри зарурӣ нерӯи барқ ​​тавлид кардан мумкин аст, ки насоси обкашӣ, насосҳои равған, пурзӯркунандаи тормоз ва системаҳои симдорро таъмин кунад. Аммо, дар баробари ин ҳама навовариҳо, системаи сӯзишвории сӯзишворӣ (бензин) амалан тағироти гаронеро аз сар нагузаронидааст. Бо мақсади пешбурди технологияҳои гидроген дар моҳи июни соли 2002, BMW Group, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel MAN барномаи шарикии CleanEnergy -ро таъсис доданд, ки аз рушди нуқтаҳои фурӯши сӯзишворӣ бо гидроген моеъ ва фишурда оғоз ёфт.

BMW ташаббускори як қатор лоиҳаҳои муштараки дигар, аз ҷумла бо ширкатҳои нафтӣ мебошад, ки дар байни онҳо Арал, BP, Shell, Total иштирокчиёни фаъол мебошанд. Таваҷҷӯҳ ба ин соҳаи ояндадор беандоза меафзояд - дар даҳ соли оянда танҳо Иттиҳодияи Аврупо ба фондҳои маблағгузорӣ барои таҳия ва татбиқи технологияҳои водородӣ ба маблағи 2,8 миллиард евро саҳми мустақими молиявӣ хоҳад дод. Хачми маблаггузорихои фирмахои хусусй барои азхудкунии «гидроген» дар ин давра пешгуи кардан душвор аст, вале маълум аст, ки он аз маблаги маблаги аз ташкилотхои гайритичоратй гирифташуда чандин баробар зиёд мешавад.

Водород дар муҳаррикҳои сӯзиши дохилӣ

Ҷолиб он аст, ки аз сабаби хосиятҳои физикӣ ва химиявии гидроген, он нисбат ба бензин хеле зуд оташгиранда аст. Дар амал, ин маънои онро дорад, ки барои оғози раванди сӯзишворӣ дар гидроген энергияи ибтидоӣ хеле камтар лозим аст. Аз тарафи дигар, омехтаҳои хеле лоғар метавонанд дар муҳаррикҳои гидроген ба осонӣ истифода шаванд - чизе, ки муҳаррикҳои муосири бензин тавассути технологияҳои мураккаб ва гаронбаҳо ба даст меоянд.

Гармии байни заррачахои омехтаи водороду хаво камтар пахн мешавад ва дар айни замон харорати худ-гирй ва суръати процессхои сузиш назар ба бензин хеле баланд аст. Гидроген зичии паст ва диффузияи қавӣ дорад (имконияти ба гази дигар ворид шудани зарраҳо - дар ин ҳолат ҳаво).

Энергияи ками фаъолсозӣ, ки барои худсӯзӣ лозим аст, яке аз бузургтарин мушкилот дар идоракунии равандҳои сӯзишворӣ дар муҳаррикҳои гидроген мебошад, зеро омехта метавонад ба осонӣ аз сабаби тамос бо минтақаҳои гармтар дар камераи сӯзишворӣ ва муқовимат ба пайравӣ аз як занҷири равандҳои комилан идоранашаванда ба осонӣ даргирад. Пешгирй кардани ин хавф яке аз душворихои калонтарини кор карда баромадани двигательхои водородй мебошад, вале бартараф кардани окибатхои он осон нест, ки омехтаи сузонандаи хеле пахншуда ба деворхои силиндр хеле наздик мегузарад ва метавонад аз холигии нихоят танг ворид шавад. монанди клапанхои пушида, масалан... Хамаи инро хангоми лоихакашии ин моторхо ба назар гирифтан лозим аст.

Ҳарорати баланди худсӯзӣ ва шумораи октанҳои баланд (тақрибан 130) имкон медиҳад, ки таносуби фишурдани муҳаррик ва аз ин рӯ, самаранокии он афзоиш ёбад, аммо боз ҳам хатари худсӯзии гидроген аз тамос бо қисми гармтар вуҷуд дорад. дар баллон. Афзалияти қобилияти баланди диффузии гидроген имконияти бо омехтаи осон бо ҳаво иборат аст, ки дар сурати шикастани зарф парокандагии зуд ва бехатарии сӯзишвориро кафолат медиҳад.

Омехтаи беҳтарини ҳаво ва гидроген барои сӯзиш таносуби тақрибан 34:1 дорад (барои бензин ин таносуб 14,7:1 аст). Ин маънои онро дорад, ки ҳангоми якҷоя кардани як массаи гидроген ва бензин дар ҳолати аввал, бештар аз ду маротиба бештар ҳаво лозим аст. Дар айни замон омехтаи водороди-хаво хеле зиёд чойро ишгол мекунад, ки чаро двигательхои бо водород коркунанда кувваи камтар доранд. Тасвири сирф рақамии таносубҳо ва ҳаҷмҳо хеле равшан аст - зичии гидрогени барои сӯзиш омодашуда аз буғи бензин 56 маротиба камтар аст .... Вале бояд кайд кард, ки принципан двигательхои водородй бо омехтахои хавои водородй то 180:1 (яъне омехтахои хеле «лоик») низ кор карда метавонанд, ки ин дар навбати худ маънои онро дорад, ки двигательро идора кардан мумкин аст. бе клапани дроссел ва истифода бурдани принципи двигательхои дизелй. Хаминро хам бояд гуфт, ки водород дар мукоисаи водород ва бензин хамчун манбаи энергия аз чихати масса пешсафи бебахс мебошад — як килограмм водород назар ба як килограмм бензин кариб се баробар зиёд энергияталаб аст.

Мисли муҳаррикҳои бензин, гидрогени моеъро мустақиман пеш аз клапанҳо дар коллекторҳо ворид кардан мумкин аст, аммо беҳтарин роҳи ҳалли инъекция мустақиман ҳангоми зарбаи фишурдашуда аст - дар ин ҳолат қувват метавонад аз муҳаррики бензини шабеҳ 25% зиёдтар бошад. Сабаб дар он аст, ки сӯзишворӣ (гидроген) ҳаворо мисли муҳаррики бензин ё дизелӣ иваз намекунад ва имкон медиҳад, ки камераи сӯзишворӣ танҳо ҳаво (аз муқаррарӣ хеле зиёдтар) пур шавад. Инчунин, бар хилофи муҳаррикҳои бензин, муҳаррикҳои гидроген ба гардиши сохторӣ эҳтиёҷ надоранд, зеро гидроген бидуни ин тадбир ба қадри кофӣ бо ҳаво паҳн мешавад. Аз сабаби суръати гуногуни сӯзиш дар қисмҳои гуногуни силиндр беҳтар аст, ки ду шамъро ҷойгир кунед ва дар муҳаррикҳои гидрогенӣ истифодаи электродҳои платина ғайриимкон аст, зеро платина катализатор мегардад, ки боиси оксидшавии сӯзишворӣ дар ҳарорати паст мегардад.

H2R

H2R як прототипи кории суперспортест, ки аз ҷониби муҳандисони BMW сохта шудааст ва бо як муҳаррики дувоздаҳ силиндрӣ кор мекунад, ки иқтидори ҳадди аксар ба 285 от қувваи барқро ҳангоми кор бо гидроген мерасад. Бо шарофати онҳо, модели таҷрибавӣ аз 0 то 100 км / соатро дар шаш сония метезонад ва ба суръати максималии 300 км / соат мерасад. Муҳаррики H2R ба воҳиди стандартии олӣ, ки дар бензини 760i истифода мешавад, асос ёфтааст ва танҳо даҳ роҳро гирифт. моҳ барои инкишоф. Барои пешгирии сӯхтори стихиявӣ, мутахассисони Бавария бо истифода аз имкониятҳои системаҳои тағирёбандаи вақти клапанҳои муҳаррик як давраи махсуси ҷараён ва стратегияи сӯзандоруро ба камераи сӯзишворӣ таҳия карданд. Пеш аз он ки омехта ба силиндрҳо ворид шавад, охирин бо ҳаво хунук карда мешавад ва оташгирӣ танҳо дар маркази мурдаи боло сурат мегирад - аз сабаби суръати баланди сӯзиш бо сӯзишвории гидроген, пешравии оташгиранда талаб карда намешавад.

натиҷаҳои

Таҳлили молиявии гузариш ба энергияи софи гидроген ҳанӯз чандон хушбин нест. Истеҳсол, нигоҳдорӣ, интиқол ва таъминоти гази сабук ҳанӯз ҳам равандҳои пурқувват мебошанд ва дар марҳилаи кунунии технологии рушди инсон чунин нақша самарабахш буда наметавонад. Аммо, ин маънои онро надорад, ки таҳқиқот ва ҷустуҷӯи ҳалли масъалаҳо идома нахоҳанд ёфт. Пешниҳодҳо оид ба тавлиди гидроген аз об бо истифодаи нерӯи барқ ​​аз панелҳои офтобӣ ва дар зарфҳои калон нигоҳ доштани он садо хушбинонаанд. Аз тарафи дигар, раванди тавлиди нерӯи барқ ​​ва гидроген дар фазаи газ дар биёбони Саҳро, интиқол додани он ба Баҳри Миёназамин тавассути лӯла, моеъ ва интиқол тавассути танкерҳои криогенӣ, фаровардан дар бандарҳо ва дар ниҳоят бо мошин интиқол додани он дар ҳоли ҳозир каме хандаовар ба назар мерасад ...

Як идеяи ҷолибе ба наздикӣ аз ҷониби ширкати нафтии Норвегия Norsk Hydro пешниҳод карда шуд, ки аз гази табиӣ истихроҷи гидрогенро дар майдонҳои истеҳсолии баҳри Шимолӣ пешниҳод кард ва оксиди боқимонда дар майдонҳои камоб дар зери баҳр нигоҳ дошта шуд. Ҳақиқат дар ҷое дар мобайн аст ва танҳо вақт нишон хоҳад дод, ки рушди саноати гидроген ба куҷо хоҳад рафт.

Варианти Mazda

Ширкати ҷопонии Mazda инчунин варианти муҳаррики гидрогени худро - дар шакли агрегати гардиши варзишии RX-8 -ро намоиш медиҳад. Ин тааҷҷубовар нест, зеро хусусиятҳои конструктивии муҳаррики Ванкел барои истифодаи гидроген ҳамчун сӯзишворӣ хеле мувофиқанд. Газро дар зери фишори баланд дар зарфи махсус нигох дошта, сузишвориро бевосита ба камерахои сузишворй равон мекунанд. Аз сабаби он, ки дар муҳаррикҳои даврзананда минтақаҳое, ки дар онҳо сӯзандору сӯзиш ба амал меоянд, ҷудо карда мешаванд ва ҳарорат дар қисмати ҷуброншаванда пасттар аст, мушкилоти эҳтимолияти оташгирии беназорат хеле кам мешавад. Муҳаррики Wankel инчунин барои ду инжектор фазои кофӣ пешниҳод мекунад, ки барои ворид кардани миқдори оптималии гидроген хеле муҳим аст.