BMWH2Rのしくみ

なめらかです。それは空力です。それは環境に優しいです。BMWのH2R（水素記録車）は、液体水素燃焼のクリーン燃焼プロセスによって完全に駆動されており、この次世代のレースカーはすでにこのクラスで速度記録を打ち立てています。

では、なぜBMWは水素自動車の生産を先導するために膨大な時間、お金、エネルギーを費やしているのでしょうか。BMWのWebサイトによると、同社の長期的な目標は、最終的には大気汚染化石燃料で走行する車を、クリーンな燃焼の液体水素燃料を使用する車に置き換えることです。この記事では、H2Rとその独自の水素燃焼エンジンについて学習します。

滑らかなライン、空力的なデザイン、きらめくシルバーのボディを備えたH2Rは、SF小説のページから生まれたように見えます。サラブレッドのスポーツカー、洗練されたツェッペリン、未来的なロケット船のクロスのように見えます。

軽量アルミニウムシャーシ、モノコックアルミニウムスペースフレーム、および炭素繊維強化プラスチックで構成された外板を備えたH2Rは、極端な運転条件下での高速性と最大の安定性を実現するように設計されています。245/40/19のタイヤは、最大の路面接触を保証します。

H2Rのサスペンションシステムは、ダブルウィッシュボーン、スプリングストラットフロントアクスル、ラックアンドピニオンステアリング、鍛造アルミニウムトラックコントロールアーム（優れたホイールガイダンスと方向安定性のための2つのボールジョイント付き）、タイバー、およびアンチロールバー。その結果、安定したスケルトンが得られ、スムーズで振動のない運転体験が得られます。

H2Rのレースカーのような外観と高速性能は、その極端な環境への配慮を信じています。H2Rは、わずか10か月で考案および開発され、6.0リッターのV型12気筒水素エンジンを搭載しています。他の自動車メーカーが水素燃料電池の道を進んだのに対し、BMWは非伝統的な燃料を利用するより伝統的なスタイルのエンジンを選択しました。水素燃焼エンジンは、ガソリンやディーゼル油ではなく液体水素を燃料源として使用することを除いて、他の内燃機関と同じ原理で動作します。

内容

1. 水素燃料車
2. H2R燃料タンク
3. H2Rエンジンの水素エネルギー
4. BMWH2Rの進化

自動車の燃料として水素を使用すると、従来の化石燃料に比べていくつかの利点があります。

しかし、自動車メーカーや一般の人々は、水素発電が消費者にとって安全であるとまだ宣言していません。燃料源としての水素の使用と、それでも水素自動車を購入できない理由について詳しくは、水素経済の仕組みをご覧ください。

H2Rのエンジンの内部コンポーネントは、化石燃料の代わりに水素で動作することに加えて、水素噴射バルブと燃焼室に使用される材料という2つの重要な点で独特です。H2Rでは、燃料を燃焼室に直接噴射するのではなく、噴射バルブがインテークマニホールドに統合されています。

液体水素はガソリンのように潤滑しないため、H2Rはこれを補うために変更されたバルブシートリングを使用します。パワーと効率を最大化するために、水素はできるだけ遅くインテークマニホールドに噴射されるため、噴射バルブも再設計されました。

次のセクションでは、H2R燃料タンクとそれがどのように補充されるかを見ていきます。

純粋な水素は可燃性が高く、酸素と反応すると大量のエネルギーを生成するため、水素を動力源とする車両の設計では安全性が最も重要です。 H2Rの燃料タンクは真空断熱され、二重壁であり、3つのアクティブな安全弁が装備されています。

液体水素を十分に低い温度に維持するのに役立つ、燃料タンク周辺のジャケットの漏れの可能性を防ぐために（水素は-423F / -253Cで液体の形を取ります）、H2Rは二重冗長安全システムを備えています。タンク内が5バールを超えると、2つの追加の安全弁がすぐに開きます。追加の安全対策として、水素/空気混合気がシリンダーに流入する前に燃焼室を空冷して、制御不能な方法で発火しないようにします。

H2Rへの給油

水素充填ステーションの顕著な不足を除けば、水素を動力源とする車両への給油は、ガソリンを動力源とする車両への給油以上の労力を必要としません。

水素は、手動のタンクカップリングを介して、移動式水素充填ステーションのH2Rのタンクに追加されます。興味深い安全設定のため、給油プロセス中に水素ガスが空気中に漏れることはありません。液体水素を動力源とするBMWでは、ドライバーがより多くの燃料を必要とするまでに、タンクに残っている水素は気体状態に戻ります。このガス状水素は、タンク内でより高い圧力をかけます。給油所では、超低温の液体水素がタンクに送り込まれると、すでにそこにあるガス状水素が凝縮します。ガス状水素の凝縮によりタンク内の分圧が低下するため、タンクの充填中に水素が漏れることはありません。

次のセクションでは、H2Rエンジンが水素をエネルギーに変換する方法を見ていきます。

BMWH2Rの仕様

• 6.0リッターV型12気筒液体水素エンジン
• 232馬力
• 最高速度187mph（301 kph）
• アルミ製スペースフレームシャーシ（内部振動がほとんど発生しない）
• 炭素繊維強化フォーミュラ1スタイルのボディ
• 6秒で0から62mph（100 kph）
• フルタンクとドライバーで3,440ポンド（1,560 kg）
• 長さ5.4メートル（17.7フィート）、幅2メートル（6.6フィート）

自然界では純粋な水素ガスはめったに発生しません。地球上には純粋な水素の埋蔵量がないため、燃料源として使用する場合は、他の化合物から水素を抽出する必要があります。たとえば、加水分解の過程で、電流は次の反応に従って水を水素と酸素に分解するために水を通過します：2H2O +電気-> 2H2 + O2。逆反応（水素の燃焼（酸化））は、H2Rのエンジンでエネルギーが生成されるプロセスです：2H2 + O2-> 2H2O +エネルギー。

ご覧のとおり、この反応の副産物は水だけです。これにより、液体水素の燃焼は、化石燃料の燃焼に代わるクリーンな燃焼になります。残念ながら、水素は純粋な状態では自然に発生しないため、純粋な水素を他の自然に発生する化合物から分離するには、最初にエネルギーを入力する必要があります。基本的に、「クリーン」なエネルギーを生み出すには「ダーティ」なエネルギーを使用する必要があります。 BMWグループは、風力、太陽光、水力など、環境に優しい方法で初期エネルギー入力を生成する方法を研究しています。

燃料源として液体水素を使用することは新しい概念ではありません。航空宇宙産業はすでにロケットや宇宙船で液体水素を使用しており、液体水素は密度が低いため飛行機での使用が検討されています。炭化水素ベースの燃料は非常に重いです。等量の液体水素は、ガソリンよりも軽量で、ほぼ3倍の電力を生成します。

2004年に発売されたBMWH2Rは、25年以上にわたる実験と革新のきらめくハイテクフルーツでした。

1979年、BMWは水素またはガソリンのいずれかで作動するエンジンを搭載したプロトタイプ車両である520を開発しました。BMWは、520の可能性に基づいて、1984年から1996年までの3世代の水素自動車を製造および路上テストし、2000年に同社の第5世代水素自動車である5.0リッターV- 12750hLを発表しました。

2001年、BMWは第6世代の水素コンセプトカーである4.4リッターV型8気筒745hを生産しました。2つの燃料タンクがありました。1つは水素用、もう1つはガソリン用です。水素で走っているとき、745hは182馬力を生成し、9.9秒で時速62マイル（100 kph）に達し、最高速度は134 mph（216 kph）でした。

2004年、BMWはH2R水素駆動コンセプトレースカーを発表しました。これは、フランスのミラマ試験場で水素燃焼車の9つの速度記録を樹立しました。

燃料源としての水素の科学について詳しくは、水素経済の仕組みをご覧ください。H2Rやその他のコンセプトカーの詳細については、次のページのリンクを確認してください。 

BMW H7

2006年、BMWは世界初の水素駆動生産車であるH7を発表しました。BMWは、H7が水素技術のクリーンエアの利点とともに、世界クラスの豪華さとパフォーマンスを提供すると主張しています。デビュー時には、H7は一部の市場でのみ利用可能になります。

現在、水素燃料補給ステーションが不足しているため、H7は液体水素またはガソリンのいずれかで稼働できる燃焼エンジンを備えています。BMWのDouble-VANOSおよびValvetronicエンジン技術により、エンジンは燃焼する水素/空気またはガソリン/空気燃料混合物に適応することができます。これらの洗練されたシステムは、燃焼プロセスでの窒素酸化物（NOx）の排出を防ぐのにも役立ちます。NOxの排出は、オゾンと酸性雨の形成に寄与します。

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