Как работает BMW H2R

Это гладко. Это аэродинамический. Это экологически чистый . BMW H2R (Hydrogen Record Car) полностью работает на чистом процессе сжигания жидкого водорода , и этот гоночный автомобиль следующего поколения уже установил рекорды скорости в своем классе.

Так почему же BMW тратит огромное количество времени, денег и энергии, чтобы возглавить производство автомобилей с водородным двигателем? Согласно веб-сайту BMW, долгосрочная цель компании состоит в том, чтобы в конечном итоге заменить автомобили, работающие на загрязняющем атмосферу ископаемом топливе, автомобилями, использующими экологически чистое жидкое водородное топливо. В этой статье вы узнаете о H2R и его уникальном водородном двигателе внутреннего сгорания.

С его плавными линиями, аэродинамическим дизайном и блестящим серебристым корпусом H2R, кажется, возник со страниц научно-фантастического романа: он выглядит как нечто среднее между породистым спортивным автомобилем, гладким цеппелином и футуристическим ракетным кораблем.

Благодаря легкому алюминиевому шасси, пространственной алюминиевой несущей раме и внешней обшивке из пластика, армированного углеродным волокном, H2R разработан для высокой скорости и максимальной устойчивости в экстремальных условиях вождения. Шины размером 245/40/19 обеспечивают максимальный контакт с дорогой.

Система подвески H2R состоит из передней оси с двойным поперечным рычагом и пружинными стойками, рулевого управления с реечной передачей , кованых алюминиевых рычагов управления гусеницей (с двумя шаровыми шарнирами для лучшего направления колес и курсовой устойчивости), поперечной рулевой тяги и стабилизатора поперечной устойчивости. ролл бар . В результате получается стабильный каркас, обеспечивающий плавное вождение без вибраций.

Внешний вид H2R, напоминающий гоночный автомобиль, и высокие скоростные характеристики противоречат его исключительной экологичности. Задуманный и разработанный всего за 10 месяцев, H2R оснащен 6,0-литровым водородным двигателем V-12 . В то время как другие автопроизводители пошли по пути водородных топливных элементов , BMW выбрала более традиционный двигатель, использующий нетрадиционное топливо. Двигатель внутреннего сгорания работает по тому же принципу, что и другие двигатели внутреннего сгорания, за исключением того, что в качестве источника топлива используется жидкий водород, а не бензин или дизельное топливо .

1. Автомобиль на водородном топливе
2. Топливный бак H2R
3. Водородная энергия в двигателе H2R
4. Эволюция BMW H2R

Использование водорода в качестве топлива в автомобилях имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива:

Но автопроизводителям и широкой общественности еще предстоит объявить водородную энергию безопасной для потребительского использования. Чтобы узнать больше об использовании водорода в качестве источника топлива и о том, почему вы до сих пор не можете купить водородный автомобиль, см. Как работает водородная экономика .

Помимо работы на водороде вместо ископаемого топлива, внутренние компоненты двигателя H2R уникальны по двум важным параметрам: клапан впрыска водорода и материалы, используемые для камер сгорания. В H2R клапаны впрыска встроены во впускные коллекторы, а не впрыскиваются непосредственно в камеры сгорания.

Жидкий водород не смазывает так, как бензин, поэтому в H2R используются измененные кольца седла клапана, которые компенсируют это. Чтобы максимизировать мощность и эффективность, водород впрыскивается во впускной коллектор как можно позже, поэтому клапаны впрыска также были переработаны.

В следующем разделе мы рассмотрим топливный бак H2R и способы его заправки.

Чистый водород легко воспламеняется и выделяет много энергии при взаимодействии с кислородом, поэтому безопасность имеет первостепенное значение при проектировании любого транспортного средства, работающего на водороде. Топливный бак H2R имеет вакуумную изоляцию и двойные стенки и оснащен тремя активными предохранительными клапанами.

Для предотвращения возможных утечек в рубашке вокруг топливного бака, которая помогает поддерживать жидкий водород при достаточно низкой температуре (водород принимает жидкую форму при -423F/-253C), H2R оснащен системой безопасности с двойным резервированием: если давление давление в резервуаре превышает 5 бар, немедленно открываются два дополнительных предохранительных клапана. В качестве дополнительной меры безопасности камеры сгорания охлаждаются воздухом до того, как водородно-воздушная смесь поступит в цилиндры, чтобы гарантировать, что она не воспламенится неконтролируемым образом.

Заправка H2R

Помимо заметного дефицита водородных заправочных станций, заправка водородного автомобиля требует не больше усилий, чем заправка бензинового .

Водород добавляется в бак H2R на мобильной заправочной станции через ручное соединение бака. Из-за интересной системы безопасности газообразный водород не может попасть в воздух во время процесса заправки. В BMW, работающем на жидком водороде, водород, оставшийся в баке, возвращается в газообразное состояние к тому моменту, когда водителю требуется больше топлива. Этот газообразный водород создает более высокое давление внутри резервуара. На заправочной станции, когда в бак закачивается сверххолодный жидкий водород, уже находящийся там газообразный водород конденсируется. Конденсация газообразного водорода снижает парциальное давление внутри резервуара, поэтому водород не выходит во время заполнения резервуара.

В следующем разделе мы увидим, как двигатель H2R превращает водород в энергию.

Технические характеристики BMW H2R

• 6,0-литровый двигатель V-12, работающий на жидком водороде
• 232 лошадиные силы
• Максимальная скорость более 187 миль в час (301 км в час)
• Алюминиевое шасси с пространственной рамой (практически не создает внутренней вибрации)
• Усиленный углеродным волокном кузов в стиле Формулы-1
• От 0 до 62 миль/ч (100 км/ч) за 6 секунд
• 3440 фунтов (1560 кг) с полным баком и водителем
• 5,4 метра (17,7 футов) в длину, 2 метра (6,6 футов) в ширину

Чистый газообразный водород редко встречается в природе. Поскольку запасов чистого водорода на планете нет, водород необходимо извлекать из других соединений, если он будет использоваться в качестве источника топлива. Например, в процессе гидролиза через воду пропускают электрический ток, который разлагает ее на водород и кислород по следующей реакции: 2H2O + электричество --> 2H2 + O2 . Обратная реакция — сгорание (окисление) водорода — это процесс создания энергии в двигателе H2R: 2H2 + O2 -> 2H2O + энергия .

Как видите, единственным побочным продуктом этой реакции является вода, что делает сжигание жидкого водорода экологически чистой альтернативой сжиганию ископаемого топлива. К сожалению, поскольку водород в чистом виде в природе не встречается, для отделения чистого водорода от других встречающихся в природе соединений требуется первоначальный ввод энергии. По сути, нам нужно использовать «грязную» энергию для производства «чистой» энергии. BMW Group исследует способы получения исходной энергии экологически безопасными способами, например, с помощью энергии ветра , солнца или гидроэлектроэнергии .

Использование жидкого водорода в качестве источника топлива не является новой концепцией. Аэрокосмическая промышленность уже использует жидкий водород в ракетах и ​​космических кораблях, а жидкий водород рассматривается для использования в самолетах из-за его низкой плотности. Топливо на углеводородной основе очень тяжелое; равный объем жидкого водорода весит меньше и производит почти в три раза больше энергии, чем бензин.

BMW H2R, выпущенный в 2004 году, стал блестящим высокотехнологичным плодом более 25 лет экспериментов и инноваций.

В 1979 году BMW разработала 520, прототип автомобиля с двигателем, работающим на водороде или бензине. Опираясь на потенциал 520, BMW произвела и провела дорожные испытания трех поколений автомобилей с водородным двигателем с 1984 по 1996 год, а в 2000 году представила 5,0-литровый V-12 750hL , водородный автомобиль компании пятого поколения.

В 2001 году BMW выпустила свой водородный концепт-кар шестого поколения — 4,4-литровый V-8 745h . У него было два топливных бака — один для водорода и один для бензина. При работе на водороде 745h вырабатывал 182 лошадиные силы, разгонялся до 100 км/ч за 9,9 секунды, а его максимальная скорость составляла 216 км/ч.

В 2004 году BMW представила концептуальный гоночный автомобиль H2R с водородным двигателем, который установил девять рекордов скорости для автомобилей с водородным двигателем на испытательном полигоне Мирамас во Франции.

Чтобы узнать больше о науке о водороде как источнике топлива, см. Как работает водородная экономика . Для получения дополнительной информации о H2R и других концептуальных автомобилях перейдите по ссылкам на следующей странице. 

БМВ Н7

В 2006 году BMW представила первый в мире серийный автомобиль с водородным двигателем — H7. BMW утверждает, что H7 предложит роскошь и производительность мирового класса, а также преимущества чистого воздуха водородной технологии. Когда он дебютирует, H7 будет доступен только на некоторых рынках.

Из-за нехватки водородных заправочных станций H7 будет оснащен двигателем внутреннего сгорания, который может работать как на жидком водороде, так и на бензине. Технологии BMW Double-VANOS и Valvetronic позволят двигателю приспособиться к сжиганию водородно-воздушных или бензино-воздушных топливных смесей. Эти сложные системы также помогают предотвратить выбросы оксидов азота (NOx) в процессе сгорания. Выбросы NOx способствуют образованию озона и кислотных дождей.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок