BMW և ջրածին. Ներքին այրման շարժիչ
Պարունակություն
Ընկերության նախագծերը սկսվել են 40 տարի առաջ 5-րդ սերիայի ջրածնային տարբերակով
BMW-ն վաղուց է հավատում էլեկտրական շարժունակությանը: Այսօր Tesla-ն կարելի է համարել այս ոլորտում ուղենիշը, սակայն տասը տարի առաջ, երբ ամերիկյան ընկերությունը ցուցադրեց հարմարեցված ալյումինե պլատֆորմի հայեցակարգը, որն այնուհետև իրականացվեց Tesla Model S-ի տեսքով, BMW-ն ակտիվորեն աշխատում էր Megacity-ի վրա։ Ավտոմեքենայի նախագիծ. 2013 թվականը շուկայահանվում է որպես BMW i3: Ավանգարդ գերմանական մեքենան օգտագործում է ոչ միայն ալյումինե հենարանային կառուցվածք՝ ինտեգրված մարտկոցներով, այլ նաև ածխածնային ամրացված պոլիմերներից պատրաստված թափք։ Այնուամենայնիվ, այն, ինչ Tesla-ն անհերքելիորեն գերազանցում է իր մրցակիցներին, դա իր բացառիկ մեթոդաբանությունն է, հատկապես էլեկտրական մեքենաների համար մարտկոցների մշակման մասշտաբով. սկսած լիթիում-իոնային բջիջների արտադրողների հետ հարաբերություններից մինչև մարտկոցների հսկայական գործարաններ, ներառյալ ոչ էլեկտրական կիրառություններ ունեցողները: շարժունակություն.
Բայց եկեք վերադառնանք BMW-ին, քանի որ, ի տարբերություն Tesla-ի և նրա շատ մրցակիցների, գերմանական ընկերությունը դեռ հավատում է ջրածնի շարժունակությանը: Վերջերս ընկերության ջրածնային վառելիքի բջիջների գծով փոխնախագահ, դոկտոր Յուրգեն Գուլդների գլխավորած թիմը ներկայացրեց I-Hydrogen Next վառելիքի բջիջը, ինքնագնաց գենետ, որն աշխատում է ցածր ջերմաստիճանի քիմիական ռեակցիայի միջոցով: Այս պահը նշում է BMW-ի վառելիքային մարտկոցներով մեքենաների զարգացման 10-ամյակը և վառելիքի բջիջների ոլորտում Toyota-ի հետ համագործակցության 7-րդ տարեդարձը: Այնուամենայնիվ, BMW-ի կախվածությունը ջրածնի վրա 40 տարի առաջ է և շատ ավելի «տաք ջերմաստիճան» է:
Սա ընկերության մշակումների քառորդ դարից ավելին է, որտեղ ջրածինը օգտագործվում է որպես վառելիք ներքին այրման շարժիչների համար։ Այդ ժամանակաշրջանի մեծ մասում ընկերությունը կարծում էր, որ ջրածնով աշխատող ներքին այրման շարժիչն ավելի մոտ է սպառողին, քան վառելիքի բջիջը: Մոտ 60% արդյունավետությամբ և ավելի քան 90% արդյունավետությամբ էլեկտրական շարժիչի համակցությամբ վառելիքի բջիջներով շարժիչը շատ ավելի արդյունավետ է, քան ջրածնի վրա աշխատող ներքին այրման շարժիչը: Ինչպես կտեսնենք հաջորդ տողերում, իրենց ուղղակի ներարկումով և տուրբո լիցքավորմամբ, այսօրվա փոքրացված շարժիչները չափազանց հարմար կլինեն ջրածնի մատակարարման համար՝ պայմանով, որ առկա են ներարկման և այրման կառավարման համապատասխան համակարգեր: Բայց թեև ջրածնով աշխատող ներքին այրման շարժիչները սովորաբար շատ ավելի էժան են, քան վառելիքի մարտկոցը լիթիում-իոնային մարտկոցի հետ միասին, դրանք այլևս օրակարգում չեն: Բացի այդ, ջրածնի շարժունակության խնդիրները երկու դեպքում էլ դուրս են մղման համակարգի շրջանակներից:
Եվ այնուամենայնիվ, ինչու՞ ջրածինը:
Ջրածինը կարևոր տարր է մարդկության՝ էներգիայի ավելի ու ավելի շատ այլընտրանքային աղբյուրներ օգտագործելու ձգտումներում, ինչպիսիք են կամուրջը՝ արևից, քամուց, ջրից և կենսազանգվածից էներգիա պահելու համար՝ այն վերածելով քիմիական էներգիայի: Պարզ ասած, սա նշանակում է, որ այս բնական աղբյուրներից արտադրված էլեկտրաէներգիան չի կարող մեծ քանակությամբ պահպանվել, այլ կարող է օգտագործվել ջրածնի արտադրության համար՝ ջուրը բաժանելով թթվածնի և ջրածնի:
Իհարկե, ջրածինը կարող է արդյունահանվել նաև չվերականգնվող ածխաջրածինների աղբյուրներից, սակայն դա վաղուց անընդունելի է, երբ խոսքը վերաբերում է այն որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործելուն: Անհերքելի փաստ է, որ ջրածնի արտադրության, պահպանման և փոխադրման տեխնոլոգիական խնդիրները լուծելի են. գործնականում, նույնիսկ հիմա, այս գազի հսկայական քանակություններ են արտադրվում և օգտագործվում որպես հումք քիմիական և նավթաքիմիական արդյունաբերության մեջ։ Այս դեպքերում, սակայն, ջրածնի բարձր արժեքը մահացու չէ, քանի որ այն «հալվում» է այն ապրանքների թանկ գնով, որոնցում ներգրավված է:
Սակայն թեթեւ գազը որպես էներգիայի աղբյուր եւ մեծ քանակությամբ օգտագործելու խնդիրը մի փոքր ավելի բարդ է։ Գիտնականները երկար ժամանակ թափահարում էին իրենց գլուխները՝ մազութին հնարավոր ռազմավարական այլընտրանք փնտրելու համար, և էլեկտրական շարժունակության և ջրածնի աճը կարող է լինել սերտ սիմբիոզում: Այս ամենի հիմքում մի պարզ, բայց շատ կարևոր փաստ է. ջրածինը կարող է արտադրվել և օգտագործվել անսահմանափակ քանակությամբ՝ առանց վնասակար արտանետումների:
արտադրությունը
Ներկայումս աշխարհում արտադրվում է ավելի քան 70 միլիոն տոննա մաքուր ջրածին։ Դրա արտադրության հիմնական հումքը բնական գազն է, որը վերամշակվում է «բարեփոխում» անունով (ընդհանուրի կեսը): Ավելի փոքր քանակությամբ ջրածին արտադրվում է այլ պրոցեսների արդյունքում, ինչպիսիք են քլորի միացությունների էլեկտրոլիզը, ծանր նավթի մասնակի օքսիդացումը, ածխի գազաֆիկացումը, ածխի պիրոլիզը՝ կոքսի արտադրության համար և բենզինի բարեփոխումը: Աշխարհում ջրածնի արտադրության մոտավորապես կեսն օգտագործվում է ամոնիակի սինթեզի համար (որն օգտագործվում է պարարտանյութերի արտադրության մեջ որպես հումք), նավթի վերամշակման և մեթանոլի սինթեզի համար։
Այս արտադրական սխեմաները տարբեր աստիճանի ծանրաբեռնում են շրջակա միջավայրը, և, ցավոք, դրանցից ոչ մեկը բովանդակալից այլընտրանք չի առաջարկում ներկայիս էներգետիկ ստատուս քվոյին, առաջին հերթին այն պատճառով, որ օգտագործում են ոչ վերականգնվող աղբյուրներ, և երկրորդ, քանի որ արտադրությունն արտանետում է անցանկալի նյութեր, ինչպիսին է ածխաթթու գազը: Ապագայում ջրածնի արտադրության ամենահեռանկարային մեթոդը մնում է տարրական դպրոցում հայտնի էլեկտրաէներգիայի միջոցով ջրի տարրալուծումը։ Այնուամենայնիվ, մաքուր էներգիայի ցիկլը փակելը ներկայումս հնարավոր է միայն բնական և հատկապես արևի և քամու էներգիայի օգտագործմամբ՝ ջուրը քայքայելու համար անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: Ըստ դոկտոր Գուլդների՝ քամու և արևային համակարգերին «կապված» ժամանակակից տեխնոլոգիաները, այդ թվում՝ փոքր ջրածնային կայանները, որտեղ վերջիններս արտադրվում են տեղում, մեծ նոր քայլ են այս ուղղությամբ։
Պահեստի վայրը
Ջրածինը կարող է մեծ քանակությամբ պահվել ինչպես գազային, այնպես էլ հեղուկ փուլերում: Ամենամեծ նման ջրամբարները, որոնցում ջրածինը գտնվում է համեմատաբար ցածր ճնշման տակ, կոչվում են «գազի հաշվիչներ»։ Միջին և փոքր տանկերը նախատեսված են 30 բարում ջրածինը պահելու համար, մինչդեռ ամենափոքր հատուկ տանկերը (հատուկ պողպատից կամ ածխածնի մանրաթելից ամրացված կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված թանկարժեք սարքերը) պահպանում են 400 բար մշտական ճնշում:
Ջրածինը կարող է նաև պահպանվել հեղուկ փուլում՝ -253°C-ում, որը պարունակում է 1,78 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան երբ այն պահվում է 700 բարում. հեղուկացված ջրածնի մեջ էներգիայի համարժեք քանակի հասնելու համար գազը պետք է սեղմվի մինչև 1250 բար. Սառեցված ջրածնի ավելի բարձր էներգաարդյունավետության շնորհիվ BMW-ն համագործակցում է գերմանական Linde սառնարանային խմբի հետ իր առաջին համակարգերի համար, որը մշակել է ժամանակակից կրիոգեն սարքեր ջրածինը հեղուկացնելու և պահելու համար: Գիտնականները նաև առաջարկում են ջրածնի պահպանման այլ, բայց այս պահին ավելի քիչ կիրառելի այլընտրանքներ, օրինակ՝ ճնշման տակ պահել հատուկ մետաղական ալյուրի մեջ, մետաղի հիդրիդների տեսքով և այլն:
Ջրածնի հաղորդման ցանցեր արդեն գոյություն ունեն քիմիական գործարանների և նավթավերամշակման գործարանների բարձր խտությամբ տարածքներում: Ընդհանուր առմամբ, մեթոդաբանությունը նման է բնական գազի փոխանցման մեթոդաբանությանը, սակայն վերջինիս օգտագործումը ջրածնի կարիքների համար միշտ չէ, որ հնարավոր է։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ անցյալ դարում եվրոպական քաղաքների շատ տներ լուսավորվել են խողովակաշարի լույսի գազով, որը պարունակում է մինչև 50% ջրածին և օգտագործվում է որպես վառելիք առաջին անշարժ ներքին այրման շարժիչների համար: Տեխնոլոգիաների ներկայիս մակարդակն արդեն թույլ է տալիս հեղուկ ջրածնի անդրմայրցամաքային փոխադրում գոյություն ունեցող կրիոգեն լցանավերի միջոցով, որոնք նման են բնական գազի համար օգտագործվողներին:
BMW-ն և ներքին այրման շարժիչը
«Ջուր. BMW-ի մաքուր շարժիչների միակ վերջնական արտադրանքը, որը նավթային վառելիքի փոխարեն օգտագործում է հեղուկ ջրածին և թույլ է տալիս բոլորին հանգիստ խղճով օգտվել նոր տեխնոլոգիաներից»։
Այս խոսքերը մեջբերում են 745-րդ դարասկզբի գերմանական ընկերության գովազդային արշավից։ Ենթադրվում է, որ այն գովազդելու է բավարական ավտոարտադրողի ֆլագմանի բավականին էկզոտիկ XNUMX-ժամյա ջրածնային տարբերակը: Էկզոտիկ, քանի որ, ըստ BMW-ի, ածխաջրածնային վառելիքի այլընտրանքների անցումը, որը հենց սկզբից սնուցել է ավտոարդյունաբերությունը, կպահանջի փոփոխություն ամբողջ արդյունաբերական ենթակառուցվածքում։ Այն ժամանակ բավարացիները զարգացման հեռանկարային ուղի գտան ոչ թե լայնորեն գովազդվող վառելիքի բջիջներում, այլ ներքին այրման շարժիչները ջրածնի հետ աշխատելու փոխակերպման մեջ։ BMW-ն կարծում է, որ այս վերազինումը լուծելի խնդիր է և արդեն զգալի առաջընթաց է գրանցում շարժիչի հուսալի աշխատանքի ապահովման և անվերահսկելի մաքուր ջրածնի այրման հակումը վերացնելու հիմնական մարտահրավերի ուղղությամբ: Այս ուղղությամբ հաջողությունը պայմանավորված է շարժիչի գործընթացների էլեկտրոնային կառավարման ոլորտում իրավասությամբ և BMW-ի արտոնագրված համակարգերը Valvetronic և Vanos գազի ճկուն բաշխման համար օգտագործելու ունակությամբ, առանց որի անհնար է երաշխավորել «ջրածնային շարժիչների» բնականոն աշխատանքը: .
Այնուամենայնիվ, այս ուղղությամբ առաջին քայլերը սկսվում են 1820 թվականին, երբ դիզայներ Ուիլյամ Սեսիլը ստեղծեց ջրածնային վառելիքով աշխատող շարժիչ, որն աշխատում էր այսպես կոչված «վակուումային սկզբունքով»՝ մի սխեմա, որը բոլորովին տարբերվում է ավելի ուշ հորինված ներքին շարժիչով: այրվում է. Ներքին այրման շարժիչների իր առաջին մշակման ժամանակ 60 տարի անց, պիոներ Օտտոն օգտագործեց արդեն հիշատակված և ածուխից ստացված սինթետիկ գազը՝ մոտ 50% ջրածնի պարունակությամբ։ Այնուամենայնիվ, կարբյուրատորի գյուտի հետ բենզինի օգտագործումը դարձել է շատ ավելի գործնական և անվտանգ, և հեղուկ վառելիքը փոխարինել է մինչ այժմ գոյություն ունեցող բոլոր այլընտրանքներին: Ջրածնի որպես վառելիքի հատկությունները հայտնաբերվեցին շատ տարիներ անց տիեզերական արդյունաբերության կողմից, որն արագ բացահայտեց, որ ջրածինը ունի մարդկությանը հայտնի ցանկացած վառելիքի լավագույն էներգիա/զանգված հարաբերակցությունը:
1998 թվականի հուլիսին Եվրոպական ավտոմոբիլային արդյունաբերության ասոցիացիան (ACEA) պարտավորվել է նվազեցնել CO2-ի արտանետումները միությունում գրանցված նոր մեքենաներից մինչև 140 թվականը միջինը 2008 գրամի մեկ կիլոմետրի համար: Գործնականում դա նշանակում է արտանետումների 25%-ով կրճատում 1995 թվականի համեմատ և համարժեք է նոր նավատորմի միջին վառելիքի սպառմանը, որը կազմում է մոտ 6,0 լ/100 կմ: Սա չափազանց դժվարացնում է խնդիրը ավտոմոբիլային ընկերությունների համար և, ըստ BMW-ի փորձագետների, այն կարող է լուծվել կամ ցածր ածխածնային վառելիքով, կամ վառելիքի բաղադրությունից ածխածինը ամբողջությամբ հեռացնելով։ Ըստ այս տեսության՝ ջրածինը հայտնվում է ավտոմոբիլային ասպարեզում իր ողջ փառքով։
Բավարական ընկերությունը դառնում է առաջին ավտոարտադրողը, որը սկսում է ջրածնային շարժիչով մեքենաների զանգվածային արտադրություն։ BMW-ի նոր զարգացումների համար պատասխանատու BMW-ի խորհրդի անդամ Բուրկհարդ Գոշելի լավատեսական և վստահ պնդումները, թե «ընկերությունը ջրածնային մեքենաներ կվաճառի մինչև 7-րդ սերիայի ժամկետի ավարտը», իսկապես իրականանում են: Hydrogen 7-ով յոթերորդ սերիայի տարբերակը ներկայացվել է 2006 թվականին և ունի 12 ձիաուժ հզորությամբ 260 մխոցանի շարժիչ: այս ուղերձն իրականություն է դառնում.
Մտադրությունը բավականին հավակնոտ է թվում, բայց ոչ առանց պատճառի։ BMW-ն ջրածնային ներքին այրման շարժիչներով փորձարկումներ է անում 1978 թվականից՝ 5-րդ սերիայի (E12) հետ, 1984 թվականին ներկայացվեց E 745-ի 23-ժամյա տարբերակը և 11 թվականի մայիսի 2000-ին ցուցադրեց այս այլընտրանքի բացառիկ հնարավորությունները։ , 15 ձիաուժ հզորությամբ տպավորիչ նավատորմ Շաբաթվա E 750 մեքենաները 38 մխոցային ջրածնային շարժիչներով վազեցին 12 կմ մարաթոն՝ ցուցադրելով ընկերության հաջողությունը և հատկապես նոր տեխնոլոգիաների խոստումը: 170 և 000 թվականներին այդ մեքենաներից մի քանիսը շարունակեցին մասնակցել տարբեր ցույցերի՝ խթանելու ջրածնի գաղափարը: Այնուհետև գալիս է նոր զարգացումը, որը հիմնված է հաջորդ 2001 սերիայի վրա՝ օգտագործելով ժամանակակից 2002 լիտրանոց ութ մխոցանի շարժիչ և կարող է առավելագույն արագություն զարգացնել 7 կմ/ժ, որին հաջորդում է վերջին զարգացումը 4,4 մխոցանոց վեցլիտրանոց շարժիչով:
Ընկերության պաշտոնական կարծիքի համաձայն՝ այն պատճառները, թե ինչու BMW-ն այնուհետև նախընտրեց այս տեխնոլոգիան վառելիքի բջիջներից, ունեն և՛ կոմերցիոն, և՛ հոգեբանական հիմքեր։ Նախ, այս մեթոդը զգալիորեն ավելի քիչ ներդրումներ կպահանջի, եթե փոխվի արդյունաբերական ենթակառուցվածքը: Երկրորդ, քանի որ մարդիկ սովոր են հին լավ ներքին այրման շարժիչին, նրանք սիրում են այն, և դժվար կլինի բաժանվել դրանից։ Եվ երրորդ, քանի որ միևնույն ժամանակ այս տեխնոլոգիան ավելի արագ է զարգանում, քան վառելիքի բջիջների տեխնոլոգիան։
BMW մեքենաներում ջրածինը պահվում է չափազանց մեկուսացված կրիոգեն անոթում, որը նման է գերմանական Linde սառնարանային խմբի կողմից մշակված բարձր տեխնոլոգիական թերմոսի շշի: Պահպանման ցածր ջերմաստիճանի դեպքում վառելիքը գտնվում է հեղուկ փուլում և մտնում է շարժիչը որպես սովորական վառելիք:
Մյունխենյան ընկերության դիզայներներն օգտագործում են վառելիքի ներարկում ընդունման կոլեկտորներում, իսկ խառնուրդի որակը կախված է շարժիչի աշխատանքի ռեժիմից։ Մասնակի բեռնվածության ռեժիմում շարժիչը աշխատում է դիզելային նման նիհար խառնուրդներով. փոխվում է միայն ներարկվող վառելիքի քանակը: Սա խառնուրդի այսպես կոչված «որակի հսկողությունն» է, որի դեպքում շարժիչը աշխատում է ավելորդ օդով, սակայն ցածր բեռի պատճառով ազոտի արտանետումները նվազագույնի են հասցվում։ Երբ զգալի հզորության կարիք կա, շարժիչը սկսում է աշխատել բենզինային շարժիչի նման՝ անցնելով խառնուրդի այսպես կոչված «քանակական կարգավորման» և նորմալ (ոչ նիհար) խառնուրդների։ Այս փոփոխությունները հնարավոր են, մի կողմից, շնորհիվ շարժիչի էլեկտրոնային գործընթացի վերահսկման արագության, իսկ մյուս կողմից՝ գազի բաշխման կառավարման համակարգերի ճկուն աշխատանքի շնորհիվ՝ համատեղ աշխատող «կրկնակի» Վանոս։ Valvetronic ընդունման կառավարման համակարգով առանց շնչափողի: Պետք է հիշել, որ, ըստ BMW-ի ինժեներների, այս մշակման աշխատանքային սխեման միայն տեխնոլոգիայի զարգացման միջանկյալ փուլն է, և որ ապագայում շարժիչները պետք է անցնեն բալոնների և տուրբո լիցքավորիչի մեջ ջրածնի ուղղակի ներարկմանը: Ակնկալվում է, որ այս մեթոդների կիրառումը կհանգեցնի ավտոմեքենայի դինամիկ աշխատանքի բարելավմանը` համեմատած նմանատիպ բենզինային շարժիչի հետ և ներքին այրման շարժիչի ընդհանուր արդյունավետության բարձրացմանը ավելի քան 50%-ով:
Զարգացման հետաքրքիր փաստն այն է, որ «ջրածնային» ներքին այրման շարժիչների վերջին զարգացումներով Մյունխենի դիզայներները մտնում են վառելիքի բջիջների ոլորտ: Նրանք նման սարքեր են օգտագործում մեքենաներում ներբնակվող էլեկտրական ցանցը սնուցելու համար՝ ամբողջությամբ վերացնելով սովորական մարտկոցը։ Այս քայլի շնորհիվ հնարավոր է վառելիքի հավելյալ խնայողություն, քանի որ ջրածնային շարժիչը չպետք է վարի գեներատորը, իսկ օդանավի էլեկտրական համակարգը դառնում է լիովին ինքնավար և անկախ շարժիչ ուղուց. այն կարող է էլեկտրաէներգիա արտադրել նույնիսկ այն ժամանակ, երբ շարժիչը չի աշխատում և արտադրության և սպառման էներգիան կարող է լիովին օպտիմիզացվել: Այն փաստը, որ այժմ կարող է արտադրվել այնքան էլեկտրաէներգիա, որքան անհրաժեշտ է ջրի պոմպի, նավթի պոմպերի, արգելակման ուժեղացուցիչների և էլեկտրահաղորդման համակարգերի սնուցման համար, նույնպես նշանակում է հետագա խնայողություններ: Սակայն այս բոլոր նորամուծություններին զուգահեռ վառելիքի ներարկման համակարգը (բենզինը) գործնականում չի ենթարկվել որևէ ծախսատար դիզայնի փոփոխության։
Ջրածնային տեխնոլոգիաները խթանելու նպատակով 2002 թվականի հունիսին BMW Group, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel, MAN ստեղծեցին CleanEnergy գործընկերության ծրագիրը, որն իր գործունեությունը սկսեց հեղուկ գազալցակայանների մշակմամբ: և սեղմված ջրածինը։ Դրանցում ջրածնի մի մասը արտադրվում է տեղում՝ օգտագործելով արևային էլեկտրաէներգիա, այնուհետև սեղմվում է, մինչդեռ հեղուկացված մեծ քանակությունները գալիս են հատուկ արտադրական կայաններից, և հեղուկ փուլից բոլոր գոլորշիները ավտոմատ կերպով տեղափոխվում են գազի ջրամբար:
BMW-ն նախաձեռնել է մի շարք այլ համատեղ նախագծեր, այդ թվում նավթային ընկերությունների հետ, որոնցից ամենաակտիվ մասնակիցներն են Aral, BP, Shell, Total։
Այնուամենայնիվ, թե ինչու է BMW-ն հրաժարվում այս տեխնոլոգիական լուծումներից և շարունակում է կենտրոնանալ վառելիքի բջիջների վրա, մենք ձեզ կպատմենք այս շարքի մեկ այլ հոդվածում:
Ջրածինը ներքին այրման շարժիչներում
Հետաքրքիր է նշել, որ ջրածնի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների շնորհիվ այն շատ ավելի դյուրավառ է, քան բենզինը: Գործնականում դա նշանակում է, որ շատ ավելի քիչ նախնական էներգիա է պահանջվում ջրածնի մեջ այրման գործընթացը սկսելու համար: Մյուս կողմից, ջրածնային շարժիչները կարող են հեշտությամբ օգտագործել շատ «վատ» խառնուրդներ, ինչին ժամանակակից բենզինային շարժիչները հասնում են բարդ և թանկ տեխնոլոգիաների միջոցով:
Ջրածին-օդ խառնուրդի մասնիկների միջև ջերմությունն ավելի քիչ է ցրվում, և միևնույն ժամանակ, ինքնաբռնկման ջերմաստիճանը շատ ավելի բարձր է, ինչպես նաև բենզինի համեմատ այրման պրոցեսների արագությունը: Ջրածինը ունի ցածր խտություն և ուժեղ դիֆուզիոն (մասնիկների այլ գազ մտնելու հնարավորությունը, այս դեպքում՝ օդը):
Ինքնաբռնկման համար պահանջվող ցածր ակտիվացման էներգիան է ջրածնային շարժիչներում այրման գործընթացները վերահսկելու ամենամեծ մարտահրավերներից մեկը, քանի որ խառնուրդը հեշտությամբ կարող է ինքնաբուխ բռնկվել այրման խցիկի ավելի տաք տարածքների հետ շփման և ամբողջովին շղթայական շղթայական դիմադրության պատճառով: անվերահսկելի գործընթացներ. Այս ռիսկից խուսափելը ջրածնային շարժիչի նախագծման ամենամեծ մարտահրավերներից մեկն է, բայց հեշտ չէ հաղթահարել այն փաստի հետևանքները, որ բարձր ցրված այրվող խառնուրդը շատ մոտ է շարժվում գլանների պատերին և կարող է թափանցել չափազանց նեղ բացվածքներ: օրինակ՝ փակ փականների երկայնքով… Այս ամենը պետք է հաշվի առնել այս շարժիչները նախագծելիս:
Ինքնաբռնկման բարձր ջերմաստիճանը և բարձր օկտանային ցուցանիշը (130 կարգի) թույլ են տալիս բարձրացնել շարժիչի սեղմման հարաբերակցությունը և, հետևաբար, դրա արդյունավետությունը, բայց կրկին կա ջրածնի ինքնայրման վտանգ, երբ շփվում է ավելի տաք մասի հետ: գլանով: Ջրածնի բարձր դիֆուզիոն առավելությունն այն է, որ այն հեշտությամբ կարելի է խառնել օդի հետ, ինչը տանկի խափանման դեպքում երաշխավորում է վառելիքի արագ և անվտանգ ցրումը:
Այրման համար իդեալական օդ-ջրածին խառնուրդն ունի մոտ 34:1 հարաբերակցություն (բենզինի համար այս հարաբերակցությունը 14,7:1 է): Սա նշանակում է, որ առաջին դեպքում ջրածնի և բենզինի միևնույն զանգվածը համադրելիս երկու անգամից ավելի օդ է պահանջվում։ Միևնույն ժամանակ, ջրածին-օդ խառնուրդը զգալիորեն ավելի շատ տարածք է զբաղեցնում, ինչը բացատրում է, թե ինչու են ջրածնային շարժիչները ավելի քիչ հզորություն ունեն: Հարաբերությունների և ծավալների զուտ թվային նկարազարդումը բավականին խոսուն է. այրման պատրաստ ջրածնի խտությունը 56 անգամ պակաս է բենզինի գոլորշու խտությունից... Այնուամենայնիվ, հարկ է նշել, որ, ընդհանուր առմամբ, ջրածնային շարժիչները կարող են աշխատել օդային խառնուրդների վրա: . ջրածինը մինչև 180:1 հարաբերակցությամբ (այսինքն՝ շատ «վատ» խառնուրդներով), ինչը իր հերթին նշանակում է, որ շարժիչը կարող է աշխատել առանց շնչափողի և օգտագործել դիզելային շարժիչների սկզբունքը։ Նշենք նաև, որ ջրածինը անվիճելի առաջատարն է ջրածնի և բենզինի համեմատության մեջ՝ որպես զանգվածային էներգիայի աղբյուր՝ մեկ կիլոգրամ ջրածինը գրեթե երեք անգամ ավելի շատ էներգիա ունի մեկ կիլոգրամ բենզինի համար։
Ինչպես բենզինային շարժիչների դեպքում, հեղուկացված ջրածինը կարող է ներարկվել կոլեկտորների փականներից անմիջապես առաջ, բայց լավագույն լուծումը սեղմման ժամանակ ուղղակի ներարկումն է. Դա պայմանավորված է նրանով, որ վառելիքը (ջրածինը) չի տեղափոխում օդը, ինչպես բենզինի կամ դիզելային շարժիչի դեպքում, ինչը թույլ է տալիս այրման պալատը լցվել միայն (սովորականից զգալիորեն ավելի) օդով: Բացի այդ, ի տարբերություն բենզինային շարժիչների, ջրածինը կառուցվածքային պտտման կարիք չունի, քանի որ առանց այս միջոցի ջրածինը բավականին լավ է ցրվում օդով: Մխոցի տարբեր մասերում այրման տարբեր արագությունների պատճառով ավելի լավ է տեղադրել երկու կայծային մոմ, իսկ ջրածնային շարժիչներում պլատինե էլեկտրոդների օգտագործումը հարմար չէ, քանի որ պլատինը դառնում է կատալիզատոր, որը հանգեցնում է վառելիքի օքսիդացման նույնիսկ ցածր ջերմաստիճանում: .
Mazda տարբերակ
Ճապոնական Mazda ընկերությունը նույնպես ցուցադրում է ջրածնային շարժիչի իր տարբերակը՝ RX-8 սպորտային մեքենայի պտտվող բլոկի տեսքով։ Սա զարմանալի չէ, քանի որ Wankel շարժիչի նախագծման առանձնահատկությունները չափազանց հարմար են ջրածինը որպես վառելիք օգտագործելու համար:
Գազը բարձր ճնշման տակ պահվում է հատուկ բաքում, իսկ վառելիքը ներարկվում է անմիջապես այրման խցիկներ: Շնորհիվ այն բանի, որ պտտվող շարժիչների դեպքում այն գոտիները, որոնցում տեղի է ունենում ներարկում և այրում, առանձին են, իսկ մուտքի մասում ջերմաստիճանն ավելի ցածր է, անվերահսկելի բռնկման հնարավորության խնդիրը մեծապես նվազում է։ Wankel շարժիչը նաև առաջարկում է բավարար տեղ երկու ներարկիչների համար, ինչը կարևոր է ջրածնի օպտիմալ քանակի ներարկման համար:
H2R
H2R-ը աշխատող սուպերսպորտային նախատիպ է, որը կառուցվել է BMW-ի ինժեներների կողմից և սնուցվում է 12 մխոցանի շարժիչով, որի հզորությունը հասնում է 285 ձիաուժի: ջրածնի հետ աշխատելիս. Դրանց շնորհիվ փորձարարական մոդելը 0-ից 100 կմ/ժ արագություն է զարգացնում վեց վայրկյանում և հասնում է 300 կմ/ժ առավելագույն արագության: H2R շարժիչը հիմնված է 760i բենզինի ստանդարտ վերնաշապիկի վրա և մշակելու համար պահանջվել է ընդամենը տասը ամիս: .
Ինքնաբուխ այրումը կանխելու համար բավարացի մասնագետները մշակել են հատուկ ռազմավարություն այրման խցի հոսքի և ներարկման ցիկլերի համար՝ օգտագործելով շարժիչի փականների փոփոխական ժամանակի համակարգի ընձեռած հնարավորությունները: Նախքան խառնուրդը բալոնների մեջ մտնելը, վերջիններս սառչում են օդով, և բոցավառումն իրականացվում է միայն վերին մեռյալ կետում. ջրածնային վառելիքով այրման բարձր արագության պատճառով բոցավառման առաջխաղացումը չի պահանջվում:
