बीएमडब्ल्यू आणि हायड्रोजनः अंतर्गत ज्वलन इंजिन
सामग्री
कंपनीचे प्रकल्प 40 वर्षांपूर्वी 5 मालिकेच्या हायड्रोजन आवृत्तीसह सुरू झाले
BMW चा इलेक्ट्रिक मोबिलिटीवर फार पूर्वीपासून विश्वास आहे. आज, टेस्ला या क्षेत्रातील बेंचमार्क मानला जाऊ शकतो, परंतु दहा वर्षांपूर्वी, जेव्हा अमेरिकन कंपनीने सानुकूलित अॅल्युमिनियम प्लॅटफॉर्मची संकल्पना प्रदर्शित केली, जी नंतर टेस्ला मॉडेल एसच्या रूपात साकार झाली, तेव्हा बीएमडब्ल्यू मेगासिटीवर सक्रियपणे काम करत होती. वाहन प्रकल्प. 2013 ची विक्री BMW i3 म्हणून केली जाते. अवांत-गार्डे जर्मन कार केवळ एकात्मिक बॅटरीसह अॅल्युमिनियम सपोर्ट स्ट्रक्चर वापरत नाही तर कार्बन-प्रबलित पॉलिमरपासून बनविलेले शरीर देखील वापरते. तथापि, टेस्ला त्याच्या प्रतिस्पर्ध्यांपेक्षा निर्विवादपणे पुढे आहे ती त्याची अपवादात्मक कार्यपद्धती आहे, विशेषत: इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी बॅटरी विकसित करण्याच्या प्रमाणात - लिथियम-आयन सेल उत्पादकांशी संबंधांपासून ते इलेक्ट्रिक नसलेल्या ऍप्लिकेशन्ससह प्रचंड बॅटरी कारखाने बांधण्यापर्यंत. गतिशीलता
पण आपण BMW वर परत येऊ कारण, टेस्ला आणि त्याच्या अनेक प्रतिस्पर्ध्यांच्या विपरीत, जर्मन कंपनी अजूनही हायड्रोजनच्या गतिशीलतेवर विश्वास ठेवते. अलीकडेच, कंपनीचे हायड्रोजन फ्युएल सेलचे उपाध्यक्ष डॉ. जुर्गन गोल्डनर यांच्या नेतृत्वाखालील टीमने कमी-तापमानाच्या रासायनिक अभिक्रियेद्वारे समर्थित स्वयं-चालित जनसेट, आय-हायड्रोजन नेक्स्ट फ्युएल सेलचे अनावरण केले. हा क्षण BMW च्या इंधन सेल वाहन विकासाच्या लाँचच्या 10 व्या वर्धापन दिनाचा आणि टोयोटाच्या इंधन सेलवरील सहकार्याचा 7 वा वर्धापन दिन आहे. तथापि, हायड्रोजनवर बीएमडब्ल्यूचे अवलंबन 40 वर्षे मागे जाते आणि ते जास्त "गरम तापमान" आहे.
हे कंपनीच्या विकासाच्या एक चतुर्थांश शतकापेक्षा जास्त आहे, ज्यामध्ये हायड्रोजनचा वापर अंतर्गत ज्वलन इंजिनसाठी इंधन म्हणून केला जातो. त्या काळातील बहुतांश काळ, कंपनीचा असा विश्वास होता की हायड्रोजनवर चालणारे अंतर्गत ज्वलन इंजिन इंधन सेलपेक्षा ग्राहकांच्या जवळ आहे. सुमारे 60% कार्यक्षमतेसह आणि 90% पेक्षा जास्त कार्यक्षमतेसह इलेक्ट्रिक मोटरचे संयोजन, हायड्रोजनवर चालणार्‍या अंतर्गत ज्वलन इंजिनपेक्षा इंधन सेल इंजिन अधिक कार्यक्षम आहे. जसे आपण पुढील ओळींमध्ये पाहणार आहोत, त्यांच्या थेट इंजेक्शन आणि टर्बोचार्जिंगसह, आजची कमी आकाराची इंजिने हायड्रोजन वितरीत करण्यासाठी अत्यंत योग्य असतील - जर योग्य इंजेक्शन आणि ज्वलन नियंत्रण प्रणाली असतील तर. परंतु हायड्रोजन-शक्तीवर चालणारी अंतर्गत ज्वलन इंजिने लिथियम-आयन बॅटरीसह एकत्रित इंधन सेलपेक्षा सामान्यत: खूपच स्वस्त असतात, ते यापुढे अजेंडावर नाहीत. याव्यतिरिक्त, दोन्ही प्रकरणांमध्ये हायड्रोजन गतिशीलतेच्या समस्या प्रोपल्शन सिस्टमच्या व्याप्तीच्या पलीकडे जातात.
आणि तरीही हायड्रोजन का?
हायड्रोजन हा सूर्य, वारा, पाणी आणि बायोमास यांच्यापासून रासायनिक ऊर्जेत रूपांतरित करून ऊर्जा साठवण्यासाठी पूल यासारख्या अधिकाधिक पर्यायी ऊर्जा स्रोतांचा वापर करण्याच्या मानवतेच्या शोधातील एक महत्त्वाचा घटक आहे. सोप्या भाषेत, याचा अर्थ असा होतो की या नैसर्गिक स्त्रोतांनी निर्माण केलेली वीज मोठ्या प्रमाणात साठवली जाऊ शकत नाही, परंतु पाण्याचे ऑक्सिजन आणि हायड्रोजनमध्ये विघटन करून हायड्रोजन तयार करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.
अर्थात, नूतनीकरण न करता येणार्‍या हायड्रोकार्बन स्त्रोतांमधून देखील हायड्रोजन काढला जाऊ शकतो, परंतु उर्जा स्त्रोत म्हणून वापरण्याच्या बाबतीत हे फार पूर्वीपासून अस्वीकार्य आहे. हे एक निर्विवाद सत्य आहे की हायड्रोजनचे उत्पादन, साठवण आणि वाहतुकीच्या तांत्रिक समस्या सोडवता येण्याजोग्या आहेत - व्यवहारात, आताही, या वायूचे प्रचंड प्रमाणात उत्पादन केले जाते आणि रासायनिक आणि पेट्रोकेमिकल उद्योगांमध्ये कच्चा माल म्हणून वापरला जातो. तथापि, या प्रकरणांमध्ये, हायड्रोजनची उच्च किंमत प्राणघातक नाही, कारण ते ज्या उत्पादनांमध्ये गुंतलेले आहे त्या उच्च किंमतीवर ते "वितळते".
तथापि, ऊर्जा स्त्रोत म्हणून आणि मोठ्या प्रमाणात प्रकाश वायू वापरण्याची समस्या थोडी अधिक क्लिष्ट आहे. इंधन तेलाच्या संभाव्य धोरणात्मक पर्यायाच्या शोधात शास्त्रज्ञ बर्‍याच काळापासून आपले डोके हलवत आहेत आणि इलेक्ट्रिक गतिशीलता आणि हायड्रोजनमध्ये वाढ जवळच्या सहजीवनात असू शकते. या सर्वांच्या केंद्रस्थानी एक साधी पण अतिशय महत्त्वाची वस्तुस्थिती आहे – हायड्रोजनचा निष्कर्ष आणि वापर पाण्याचे एकत्रीकरण आणि विघटन करण्याच्या नैसर्गिक चक्राभोवती फिरते ... जर मानवतेने सौर ऊर्जा, वारा आणि पाणी यासारख्या नैसर्गिक स्रोतांचा वापर करून उत्पादन पद्धती सुधारल्या आणि विस्तारल्या तर, हानीकारक उत्सर्जन न करता हायड्रोजनची निर्मिती आणि अमर्याद प्रमाणात वापर करता येते.
उत्पादन
जगात सध्या 70 दशलक्ष टन पेक्षा जास्त शुद्ध हायड्रोजन तयार होते. त्याच्या उत्पादनासाठी मुख्य कच्चा माल नैसर्गिक वायू आहे, ज्याची प्रक्रिया "रिफॉर्मिंग" (एकूण अर्धा) म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या प्रक्रियेत केली जाते. क्लोरीन यौगिकांचे इलेक्ट्रोलिसिस, जड तेलाचे आंशिक ऑक्सिडेशन, कोळशाचे गॅसिफिकेशन, कोक तयार करण्यासाठी कोळशाचे पायरोलिसिस आणि गॅसोलीनमध्ये सुधारणा यासारख्या इतर प्रक्रियांद्वारे कमी प्रमाणात हायड्रोजन तयार होते. जगातील अर्धे हायड्रोजन उत्पादन अमोनियाच्या संश्लेषणासाठी (जे खतांच्या उत्पादनात फीडस्टॉक म्हणून वापरले जाते), तेल शुद्धीकरण आणि मिथेनॉलच्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते.
या उत्पादन योजना पर्यावरणावर वेगवेगळ्या प्रमाणात भार टाकतात आणि दुर्दैवाने, त्यापैकी कोणीही सध्याच्या उर्जेच्या स्थितीला अर्थपूर्ण पर्याय देऊ शकत नाही - पहिले कारण ते नूतनीकरण न करता येणारे स्रोत वापरतात आणि दुसरे कारण उत्पादन कार्बन डायऑक्साइड सारख्या अवांछित पदार्थांचे उत्सर्जन करते. भविष्यात हायड्रोजनच्या निर्मितीसाठी सर्वात आशादायक पद्धत म्हणजे विजेच्या मदतीने पाण्याचे विघटन करणे, हे प्राथमिक शाळेत ओळखले जाते. तथापि, स्वच्छ ऊर्जा चक्र बंद करणे सध्या केवळ नैसर्गिक आणि विशेषतः सौर आणि पवन ऊर्जेचा वापर करून पाण्याचे विघटन करण्यासाठी आवश्यक वीज निर्माण करणे शक्य आहे. डॉ. गोल्डनर यांच्या मते, आधुनिक तंत्रज्ञान पवन आणि सौर यंत्रणांशी "जोडलेले" आहे, ज्यात लहान हायड्रोजन स्टेशनचा समावेश आहे, जेथे नंतरचे साइटवर उत्पादन केले जाते, हे या दिशेने एक मोठे नवीन पाऊल आहे.
साठवण स्थान
हायड्रोजन वायू आणि द्रव अशा दोन्ही टप्प्यांमध्ये मोठ्या प्रमाणात साठवले जाऊ शकते. अशा सर्वात मोठ्या जलाशयांना, ज्यामध्ये हायड्रोजन तुलनेने कमी दाबाने ठेवला जातो, त्यांना "गॅस मीटर" म्हणतात. मध्यम आणि लहान टाक्या 30 बारच्या दाबाने हायड्रोजन साठवण्यासाठी योग्य आहेत, तर सर्वात लहान विशेष टाक्या (विशेष स्टील किंवा कार्बन फायबर प्रबलित कंपोझिटपासून बनविलेले महाग उपकरणे) 400 बारचा सतत दबाव राखतात.
हायड्रोजन द्रव अवस्थेत -253°C प्रति युनिट व्हॉल्यूमवर देखील साठवले जाऊ शकते ज्यामध्ये 1,78 बारमध्ये साठवलेल्यापेक्षा 700 पट जास्त ऊर्जा असते - द्रवरूप हायड्रोजन प्रति युनिट व्हॉल्यूममध्ये उर्जेचे समतुल्य प्रमाण प्राप्त करण्यासाठी, गॅस पर्यंत संकुचित करणे आवश्यक आहे. 1250 बार. थंडगार हायड्रोजनच्या उच्च उर्जा कार्यक्षमतेमुळे, BMW त्याच्या पहिल्या सिस्टमसाठी जर्मन रेफ्रिजरेशन ग्रुप लिंडेसोबत भागीदारी करत आहे, ज्याने हायड्रोजन द्रवीकरण आणि साठवण्यासाठी अत्याधुनिक क्रायोजेनिक उपकरणे विकसित केली आहेत. शास्त्रज्ञ देखील हायड्रोजन साठवण्यासाठी इतर पर्याय देतात, परंतु या क्षणी कमी लागू होतात - उदाहरणार्थ, विशेष धातूच्या पिठात दाबाखाली साठवण, मेटल हायड्राइड्सच्या स्वरूपात आणि इतर.
हायड्रोजन ट्रान्समिशन नेटवर्क आधीच जास्त प्रमाणात रासायनिक वनस्पती आणि रिफायनरी असलेल्या भागात अस्तित्वात आहे. सर्वसाधारणपणे, तंत्र नैसर्गिक वायूच्या प्रसारणासारखेच असते, परंतु हायड्रोजनच्या गरजांसाठी नंतरचा वापर करणे नेहमीच शक्य नसते. तथापि, गेल्या शतकातही, युरोपियन शहरांतील अनेक घरे पाइपलाइन लाइट गॅसने पेटविली गेली, ज्यामध्ये 50% पर्यंत हायड्रोजन आहे आणि जे पहिल्या स्थिर अंतर्गत ज्वलन इंजिनसाठी इंधन म्हणून वापरले जाते. तंत्रज्ञानाची सध्याची पातळी आधीच नैसर्गिक वायूसाठी वापरल्या जाणार्‍या क्रायोजेनिक टँकर्सद्वारे द्रवरूप हायड्रोजनच्या ट्रान्सकॉन्टिनेंटल वाहतुकीस परवानगी देते.
BMW आणि अंतर्गत ज्वलन इंजिन
"पाणी. स्वच्छ BMW इंजिनचे एकमेव अंतिम उत्पादन जे पेट्रोलियम इंधनाऐवजी द्रव हायड्रोजन वापरते आणि प्रत्येकाला स्पष्ट विवेकाने नवीन तंत्रज्ञानाचा आनंद घेऊ देते.”
हे शब्द 745 व्या शतकाच्या सुरुवातीला जर्मन कंपनीच्या जाहिरात मोहिमेतील एक कोट आहेत. हे बव्हेरियन ऑटोमेकरच्या फ्लॅगशिपच्या ऐवजी विदेशी XNUMX-तास हायड्रोजन आवृत्तीचा प्रचार करत असावे. विदेशी, कारण, बीएमडब्ल्यूच्या मते, हायड्रोकार्बन इंधन पर्यायांमध्ये संक्रमण, ज्याचा ऑटो उद्योग सुरुवातीपासून आहार घेत आहे, संपूर्ण औद्योगिक पायाभूत सुविधांमध्ये बदल आवश्यक आहे. त्या वेळी, बव्हेरियन लोकांना मोठ्या प्रमाणावर जाहिरात केलेल्या इंधन पेशींमध्ये नव्हे तर हायड्रोजनसह कार्य करण्यासाठी अंतर्गत ज्वलन इंजिनच्या हस्तांतरणामध्ये विकासाचा एक आशादायक मार्ग सापडला. BMW चा विश्वास आहे की विचाराधीन रेट्रोफिट ही एक सोडवता येण्याजोगी समस्या आहे आणि इंजिनची विश्वासार्ह कामगिरी सुनिश्चित करण्याच्या आणि शुद्ध हायड्रोजन वापरून ज्वलनाची प्रवृत्ती दूर करण्याच्या मुख्य उद्दिष्टाकडे आधीच लक्षणीय प्रगती करत आहे. या दिशेने यश इंजिन प्रक्रियेच्या इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रणाच्या क्षेत्रातील क्षमता आणि लवचिक गॅस वितरणासाठी पेटंट बीएमडब्ल्यू पेटंट व्हॅल्व्हट्रॉनिक आणि व्हॅनोस सिस्टम वापरण्याची क्षमता यामुळे आहे, ज्याशिवाय "हायड्रोजनच्या सामान्य ऑपरेशनची हमी देणे अशक्य आहे. इंजिन"
तथापि, या दिशेने पहिले पाऊल 1820 पर्यंतचे आहे, जेव्हा डिझायनर विल्यम सेसिलने तथाकथित "व्हॅक्यूम तत्त्व" वर चालणारे हायड्रोजन-इंधन इंजिन तयार केले - नंतर अंतर्गत इंजिनसह शोधलेल्या योजनेपेक्षा पूर्णपणे भिन्न. जळत आहे 60 वर्षांनंतर त्याच्या अंतर्गत ज्वलन इंजिनच्या पहिल्या विकासामध्ये, अग्रगण्य ओट्टोने आधीच नमूद केलेला आणि कोळसा-व्युत्पन्न सिंथेटिक गॅसचा वापर केला ज्यामध्ये सुमारे 50% हायड्रोजन सामग्री होती. तथापि, कार्बोरेटरच्या शोधासह, गॅसोलीनचा वापर अधिक व्यावहारिक आणि सुरक्षित झाला आहे आणि द्रव इंधनाने आतापर्यंत अस्तित्वात असलेल्या इतर सर्व पर्यायांची जागा घेतली आहे. इंधन म्हणून हायड्रोजनचे गुणधर्म अनेक वर्षांनंतर अंतराळ उद्योगाने शोधून काढले, ज्याने त्वरीत शोधून काढले की हायड्रोजनमध्ये मानवजातीला ज्ञात असलेल्या कोणत्याही इंधनापेक्षा सर्वोत्तम ऊर्जा/वस्तुमान गुणोत्तर आहे.
जुलै 1998 मध्ये, युरोपियन असोसिएशन ऑफ ऑटोमोटिव्ह इंडस्ट्री (ACEA) ने 2 पर्यंत युनियनमध्ये नवीन नोंदणीकृत वाहनांसाठी CO140 उत्सर्जन सरासरी 2008 ग्रॅम प्रति किलोमीटरपर्यंत कमी करण्याचे वचन दिले. सराव मध्ये, याचा अर्थ 25 च्या तुलनेत उत्सर्जनात 1995% घट झाली आहे आणि सुमारे 6,0 l/100 किमीच्या नवीन फ्लीटमध्ये सरासरी इंधन वापराच्या समतुल्य आहे. यामुळे कार कंपन्यांसाठी हे काम अत्यंत कठीण होते आणि BMW तज्ञांच्या मते, कमी-कार्बन इंधन वापरून किंवा इंधनाच्या रचनेतून कार्बन पूर्णपणे काढून टाकून सोडवता येऊ शकते. या सिद्धांतानुसार, ऑटोमोटिव्ह सीनवर हायड्रोजन त्याच्या सर्व वैभवात दिसतो.
हायड्रोजनवर चालणाऱ्या वाहनांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन सुरू करणारी बव्हेरियन कंपनी पहिली कार उत्पादक ठरली आहे. नवीन घडामोडींसाठी जबाबदार BMW चे बोर्ड सदस्य, BMW बोर्ड सदस्य बुर्खार्ड गोशेल यांचा उत्साहपूर्ण आणि आत्मविश्वासपूर्ण दावा, "कंपनी 7 मालिका कालबाह्य होण्यापूर्वी हायड्रोजन कार विकेल," हे खरे ठरत आहे. हायड्रोजन 7 सह, सातव्या मालिकेची आवृत्ती 2006 मध्ये सादर केली गेली आणि त्यात 12-सिलेंडर 260 एचपी इंजिन आहे. हा संदेश वास्तव बनतो.
हेतू खूप महत्वाकांक्षी वाटतो, परंतु चांगल्या कारणास्तव. BMW 1978 पासून हायड्रोजन ज्वलन इंजिनांवर प्रयोग करत आहे, 5-मालिका (E12) सह, E 1984 ची 745-तास आवृत्ती 23 मध्ये सादर केली गेली आणि 11 मे 2000 रोजी या पर्यायाच्या अद्वितीय क्षमतांचे प्रदर्शन केले. 15 hp चा एक प्रभावी फ्लीट. 750-सिलेंडर हायड्रोजन-चालित इंजिनांसह E 38 "आठवड्यातील" कंपनीचे यश आणि नवीन तंत्रज्ञानाच्या वचनावर प्रकाश टाकणारी 12 किमी मॅरेथॉन धावली. 170 आणि 000 मध्ये, यापैकी काही वाहनांनी हायड्रोजन कल्पनेला प्रोत्साहन देण्यासाठी विविध प्रात्यक्षिकांमध्ये भाग घेणे सुरू ठेवले. यानंतर पुढील 2001 मालिकेवर आधारित नवीन 2002-लिटर व्ही-7 इंजिन वापरून 4,4 किमी/तास वेगाने सक्षम आधुनिक विकास केला जातो, त्यानंतर 212-सिलेंडर V-12 इंजिनसह नवीनतम विकास.
कंपनीच्या अधिकृत मतानुसार, BMW ने इंधन पेशींवर हे तंत्रज्ञान का निवडले याची कारणे व्यावसायिक आणि मानसिक दोन्ही आहेत. प्रथम, औद्योगिक पायाभूत सुविधांमध्ये बदल झाल्यास या पद्धतीमध्ये लक्षणीयरीत्या कमी गुंतवणूकीची आवश्यकता असेल. दुसरे म्हणजे, लोकांना चांगल्या जुन्या अंतर्गत ज्वलन इंजिनची सवय असल्यामुळे, त्यांना ते आवडते आणि ते वेगळे करणे कठीण होईल. आणि तिसरे, कारण त्याच वेळी, हे तंत्रज्ञान इंधन सेल तंत्रज्ञानापेक्षा वेगाने विकसित होत आहे.
BMW कारमध्ये, हायड्रोजन एका ओव्हर-इन्सुलेटेड क्रायोजेनिक भांड्यात साठवला जातो, जर्मन रेफ्रिजरेशन ग्रुप लिंडेने विकसित केलेल्या हाय-टेक थर्मॉस बाटलीप्रमाणे. कमी स्टोरेज तापमानात, इंधन द्रव अवस्थेत असते आणि सामान्य इंधन म्हणून इंजिनमध्ये प्रवेश करते.
म्युनिक कंपनीचे डिझाइनर सेवन मॅनिफोल्ड्समध्ये इंधन इंजेक्शन वापरतात आणि मिश्रणाची गुणवत्ता इंजिन ऑपरेटिंग मोडवर अवलंबून असते. आंशिक लोड मोडमध्ये, इंजिन डिझेल सारख्या दुबळ्या मिश्रणावर चालते - फक्त इंजेक्शन केलेल्या इंधनाची मात्रा बदलली जाते. हे मिश्रणाचे तथाकथित "गुणवत्ता नियंत्रण" आहे, ज्यामध्ये इंजिन जास्त हवेने चालते, परंतु कमी भारामुळे, नायट्रोजन उत्सर्जनाची निर्मिती कमी होते. जेव्हा महत्त्वपूर्ण शक्तीची आवश्यकता असते, तेव्हा इंजिन गॅसोलीन इंजिनप्रमाणे कार्य करण्यास प्रारंभ करते, मिश्रणाच्या तथाकथित "परिमाणात्मक नियमन" आणि सामान्य (दुबळे नसलेल्या) मिश्रणांकडे जाते. हे बदल शक्य आहेत, एकीकडे, इंजिनमधील इलेक्ट्रॉनिक प्रक्रियेच्या नियंत्रणाच्या गतीबद्दल धन्यवाद आणि दुसरीकडे, गॅस वितरण नियंत्रण प्रणालीच्या लवचिक ऑपरेशनबद्दल धन्यवाद - "दुहेरी" व्हॅनोस, एकत्रितपणे कार्य करतात. थ्रॉटलशिवाय व्हॅल्वेट्रॉनिक इनटेक कंट्रोल सिस्टमसह. हे लक्षात घेतले पाहिजे की, बीएमडब्ल्यू अभियंत्यांच्या मते, या विकासाची कार्य योजना तंत्रज्ञानाच्या विकासातील केवळ एक मध्यवर्ती टप्पा आहे आणि भविष्यात इंजिनांना सिलेंडर आणि टर्बोचार्जरमध्ये थेट हायड्रोजन इंजेक्शनकडे जावे लागेल. अशी अपेक्षा आहे की या पद्धतींच्या वापरामुळे कारच्या गतिमान कार्यक्षमतेत समान गॅसोलीन इंजिनच्या तुलनेत सुधारणा होईल आणि अंतर्गत ज्वलन इंजिनच्या एकूण कार्यक्षमतेत 50% पेक्षा जास्त वाढ होईल.
एक मनोरंजक विकास वस्तुस्थिती अशी आहे की "हायड्रोजन" अंतर्गत ज्वलन इंजिनमधील नवीनतम विकासासह, म्यूनिकमधील डिझाइनर इंधन पेशींच्या क्षेत्रात प्रवेश करत आहेत. पारंपारिक बॅटरी पूर्णपणे काढून टाकून कारमधील ऑन-बोर्ड इलेक्ट्रिकल नेटवर्कला उर्जा देण्यासाठी ते अशा उपकरणांचा वापर करतात. या चरणाबद्दल धन्यवाद, अतिरिक्त इंधन बचत शक्य आहे, कारण हायड्रोजन इंजिनला अल्टरनेटर चालवावा लागत नाही आणि ऑनबोर्ड इलेक्ट्रिकल सिस्टीम पूर्णपणे स्वायत्त आणि ड्राइव्ह मार्गापासून स्वतंत्र बनते - इंजिन चालू नसतानाही ते वीज निर्माण करू शकते, आणि उत्पादन आणि वापर उर्जा पूर्णपणे ऑप्टिमाइझ केली जाऊ शकते. वॉटर पंप, ऑइल पंप, ब्रेक बूस्टर आणि वायरिंग सिस्टीमला उर्जा देण्यासाठी आवश्यक तेवढी वीज आता निर्माण केली जाऊ शकते ही वस्तुस्थिती देखील पुढील बचतीमध्ये अनुवादित करते. तथापि, या सर्व नवकल्पनांच्या समांतर, इंधन इंजेक्शन प्रणाली (गॅसोलीन) मध्ये व्यावहारिकदृष्ट्या कोणतेही महाग डिझाइन बदल झाले नाहीत.
जून 2002 मध्ये हायड्रोजन तंत्रज्ञानाचा प्रचार करण्यासाठी, BMW Group, Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel, MAN ने CleanEnergy भागीदारी कार्यक्रम तयार केला, ज्याने LPG फिलिंग स्टेशन्सच्या विकासासह त्याच्या क्रियाकलापांना सुरुवात केली. आणि संकुचित हायड्रोजन. त्यामध्ये, हायड्रोजनचा काही भाग सौर उर्जेचा वापर करून साइटवर तयार केला जातो आणि नंतर संकुचित केला जातो आणि मोठ्या प्रमाणात द्रवपदार्थ विशेष उत्पादन केंद्रांमधून येतात आणि द्रव टप्प्यातील सर्व बाष्प स्वयंचलितपणे गॅस जलाशयात हस्तांतरित केले जातात.
BMW ने तेल कंपन्यांसह इतर अनेक संयुक्त प्रकल्प सुरू केले आहेत, त्यापैकी सर्वात सक्रिय सहभागी म्हणजे Aral, BP, Shell आणि Total.
तथापि, बीएमडब्ल्यू या तांत्रिक उपायांचा त्याग का करत आहे आणि तरीही इंधन पेशींवर लक्ष केंद्रित करत आहे, आम्ही तुम्हाला या मालिकेतील दुसर्या लेखात सांगू.
अंतर्गत ज्वलन इंजिनमधील हायड्रोजन
हे लक्षात घेणे मनोरंजक आहे की हायड्रोजनच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे ते गॅसोलीनपेक्षा जास्त ज्वलनशील आहे. व्यवहारात, याचा अर्थ हायड्रोजनमध्ये ज्वलन प्रक्रिया सुरू करण्यासाठी खूप कमी प्रारंभिक ऊर्जा आवश्यक आहे. दुसरीकडे, हायड्रोजन इंजिन सहजपणे अतिशय "खराब" मिश्रण वापरू शकतात - जे आधुनिक गॅसोलीन इंजिन जटिल आणि महाग तंत्रज्ञानाद्वारे साध्य करतात.
हायड्रोजन-एअर मिश्रणाच्या कणांमधील उष्णता कमी होते आणि त्याच वेळी, गॅसोलीनच्या तुलनेत ज्वलन प्रक्रियेच्या दराप्रमाणे स्वयं-इग्निशन तापमान खूपच जास्त असते. हायड्रोजनमध्ये कमी घनता आणि एक मजबूत विसर्जन आहे (कण दुसर्या वायूमध्ये प्रवेश करण्याची शक्यता - या प्रकरणात, हवा).
स्वयं-इग्निशनसाठी आवश्यक असलेली ही कमी सक्रिय ऊर्जा आहे जी हायड्रोजन इंजिनमधील दहन नियंत्रित करण्यासाठी सर्वात मोठे आव्हान आहे, कारण दहन कक्षातील उष्ण भागांच्या संपर्कामुळे मिश्रण सहजपणे उत्स्फूर्तपणे प्रज्वलित होऊ शकते आणि पूर्णपणे अनियंत्रित साखळीनंतर प्रतिकारशक्ती निर्माण होते. प्रक्रिया. हा धोका टाळणे हे हायड्रोजन इंजिन डिझाइनमधील सर्वात मोठे आव्हान आहे, परंतु अत्यंत विखुरलेले दहन मिश्रण सिलेंडरच्या भिंतींच्या अगदी जवळ जाते आणि अत्यंत अरुंद अंतरांमध्ये प्रवेश करू शकते या वस्तुस्थितीचे परिणाम दूर करणे सोपे नाही. उदाहरणार्थ, बंद वाल्वसह ... या मोटर्सची रचना करताना हे सर्व विचारात घेतले पाहिजे.
उच्च ऑटोइग्निशन तापमान आणि उच्च ऑक्टेन नंबर (सुमारे 130) इंजिनच्या कॉम्प्रेशन रेशोमध्ये वाढ करण्यास अनुमती देतात आणि म्हणूनच, त्याची कार्यक्षमता, परंतु पुन्हा गरम भागाच्या संपर्कात हायड्रोजनचे उत्स्फूर्त प्रज्वलन होण्याचा धोका असतो. सिलेंडर मध्ये. हायड्रोजनच्या उच्च प्रसार क्षमतेचा फायदा म्हणजे हवेसह सहज मिसळण्याची शक्यता, जे टाकी खराब झाल्यास, इंधनाच्या जलद आणि सुरक्षित विखुरण्याची हमी देते.
ज्वलनासाठी आदर्श वायु-हायड्रोजन मिश्रणाचे प्रमाण सुमारे 34:1 असते (गॅसोलीनसाठी हे प्रमाण 14,7:1 आहे). याचा अर्थ असा की पहिल्या प्रकरणात हायड्रोजन आणि गॅसोलीनचे समान वस्तुमान एकत्र करताना, दुप्पट हवेपेक्षा जास्त हवेची आवश्यकता असते. त्याच वेळी, हायड्रोजन-एअर मिश्रण लक्षणीयरीत्या अधिक जागा घेते, जे हायड्रोजन इंजिनची शक्ती कमी का आहे हे स्पष्ट करते. गुणोत्तर आणि व्हॉल्यूमचे पूर्णपणे डिजिटल चित्रण अगदी स्पष्ट आहे - ज्वलनासाठी तयार हायड्रोजनची घनता गॅसोलीन बाष्पाच्या घनतेपेक्षा 56 पट कमी आहे ... तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की, सर्वसाधारणपणे, हायड्रोजन इंजिन हवेच्या मिश्रणावर कार्य करू शकतात. . 180:1 पर्यंत गुणोत्तरात हायड्रोजन (म्हणजे अत्यंत "खराब" मिश्रणासह), ज्याचा अर्थ असा होतो की इंजिन थ्रॉटलशिवाय चालू शकते आणि डिझेल इंजिनच्या तत्त्वाचा वापर करू शकते. हे देखील नमूद केले पाहिजे की हायड्रोजन आणि गॅसोलीनच्या तुलनेत हायड्रोजन हा निर्विवाद नेता आहे एक वस्तुमान ऊर्जा स्त्रोत म्हणून - एक किलोग्राम हायड्रोजनमध्ये प्रति किलोग्राम गॅसोलीनमध्ये जवळजवळ तिप्पट ऊर्जा असते.
गॅसोलीन इंजिनांप्रमाणे, द्रवीकृत हायड्रोजन मॅनिफोल्ड्समधील वाल्वच्या पुढे थेट इंजेक्शनने दिले जाऊ शकते, परंतु सर्वोत्तम उपाय म्हणजे कॉम्प्रेशन स्ट्रोक दरम्यान थेट इंजेक्शन - या प्रकरणात, शक्ती तुलनात्मक गॅसोलीन इंजिनपेक्षा 25% पेक्षा जास्त असू शकते. याचे कारण असे की इंधन (हायड्रोजन) गॅसोलीन किंवा डिझेल इंजिनप्रमाणे हवा विस्थापित करत नाही, ज्यामुळे दहन कक्ष फक्त (नेहमीपेक्षा लक्षणीय) हवेने भरू शकतो. याव्यतिरिक्त, गॅसोलीन इंजिनच्या विपरीत, हायड्रोजनला स्ट्रक्चरल फिरण्याची आवश्यकता नसते, कारण या मापशिवाय हायड्रोजन हवेसह चांगले पसरते. सिलिंडरच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये वेगवेगळ्या जळण्याच्या दरांमुळे, दोन स्पार्क प्लग स्थापित करणे चांगले आहे आणि हायड्रोजन इंजिनमध्ये, प्लॅटिनम इलेक्ट्रोडचा वापर योग्य नाही, कारण प्लॅटिनम एक उत्प्रेरक बनतो ज्यामुळे कमी तापमानातही इंधन ऑक्सिडेशन होते. .
मजदा पर्याय
जपानी कंपनी माझदा RX-8 स्पोर्ट्स कारमध्ये रोटरी ब्लॉकच्या रूपात हायड्रोजन इंजिनची आवृत्ती देखील दर्शवित आहे. हे आश्चर्यकारक नाही, कारण व्हँकेल इंजिनची डिझाइन वैशिष्ट्ये हायड्रोजन इंधन म्हणून वापरण्यासाठी अत्यंत योग्य आहेत.
गॅस एका विशेष टाकीमध्ये उच्च दाबाखाली साठवला जातो आणि इंधन थेट दहन कक्षांमध्ये इंजेक्शनने दिले जाते. रोटरी इंजिनच्या बाबतीत, इंजेक्शन आणि ज्वलन होणारे झोन वेगळे असतात आणि सेवन भागात तापमान कमी असते या वस्तुस्थितीमुळे, अनियंत्रित इग्निशनच्या शक्यतेची समस्या लक्षणीयरीत्या कमी होते. व्हँकेल इंजिन दोन इंजेक्टरसाठी पुरेशी जागा देखील देते, जे हायड्रोजनची इष्टतम मात्रा इंजेक्ट करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे.
H2R
H2R हा BMW अभियंत्यांनी तयार केलेला एक कार्यरत सुपरस्पोर्ट प्रोटोटाइप आहे आणि 12-सिलेंडर इंजिनद्वारे समर्थित आहे जे 285 hp च्या कमाल आउटपुटपर्यंत पोहोचते. हायड्रोजनसह काम करताना. त्यांना धन्यवाद, प्रायोगिक मॉडेल सहा सेकंदात 0 ते 100 किमी / ता पर्यंत वेग वाढवते आणि 300 किमी / तासाच्या सर्वोच्च गतीपर्यंत पोहोचते. H2R इंजिन 760i गॅसोलीनमध्ये वापरल्या जाणार्‍या मानक टॉपवर आधारित आहे आणि विकसित होण्यासाठी फक्त दहा महिने लागले. .
उत्स्फूर्त ज्वलन रोखण्यासाठी, बव्हेरियन तज्ञांनी इंजिनच्या व्हेरिएबल व्हॉल्व्ह टाइमिंग सिस्टमद्वारे प्रदान केलेल्या शक्यतांचा वापर करून, ज्वलन चेंबरमध्ये प्रवाह आणि इंजेक्शन सायकलसाठी एक विशेष धोरण विकसित केले आहे. मिश्रण सिलिंडरमध्ये प्रवेश करण्यापूर्वी, नंतरचे हवेने थंड केले जाते आणि प्रज्वलन केवळ वरच्या डेड सेंटरमध्ये केले जाते - हायड्रोजन इंधनासह उच्च ज्वलन दरामुळे, प्रज्वलन आगाऊ आवश्यक नसते.
