AVL RACETECH, motoristická divize společnosti AVL, představila v roce 2022 průlomový prototyp spalovacího motoru poháněného vodíkem.
Tento dvoulitrový přeplňovaný motor je poháněn vodíkem a využívá pokročilou technologii vstřikování vody, čímž posouvá hranice výkonu do nových výšin. Uvedení tohoto motoru znamenalo, že společnost AVL RACETECH poprvé navrhla a zkonstruovala závodní motor výhradně ve vlastní režii, a ukázala tak své odhodlání inovovat technologie v motoristickém sportu.
Změna způsobu fungování vodíkových motorů
Vodíkový spalovací motor, který společnost AVL RACETECH uvedla na trh před třemi lety, byl navržen tak, aby překonal ostatní vodíkové motory, které obvykle pracují s chudým spalováním, což má za následek nižší výkon. Na rozdíl od těchto tradičních vodíkových motorů využívá tento motor pouze mírné chudé spalování a dosahuje působivého výkonu 150 kW na litr. Tato úroveň výkonu staví dvoulitrový přeplňovaný vodíkový motor na úroveň dnešních vysoce výkonných závodních motorů, které se blíží sériovým modelům.
Pro dosažení tohoto výkonu společnost AVL RACETECH do vodíkového motoru zabudovala technologii vstřikování vody. Systém vstřikuje vodu do nasávaného vzduchu, čímž zvyšuje tlak a chladí spalovací komoru. Tato konstrukce se opírá o odborné znalosti společnosti AVL v oblasti chování systému a využívá pokročilé simulační modely a 3D výpočty proudění, které zajišťují efektivní proudění vzduchu a zabraňují mechanickému namáhání. Výsledkem je špičkový, vysoce výkonný motor, který splňuje přísné bezpečnostní normy pro motoristický sport.
Vedoucí projektu Paul Kapus, manažer vývoje zážehových motorů a koncepčních vozů, uvedl: „Motor se zážehovými motory je velmi výkonný: Dosažení výkonnostních hodnot na úrovni motorsportu u vodíkového spalovacího motoru je neuvěřitelně složitá technická výzva. Náš prototyp však dokazuje, že to lze. Základní technologie zážehového motoru a vodíkového spalovacího motoru je velmi podobná – na rozdíl od technologie palivových článků. Proto se náš koncept velmi dobře hodí i pro ekonomický přístup k závodění se zákazníky, protože potřebné úpravy jsou velmi jednoduché.“
Specifika motoru jsou revoluční
Na základě této převratné technologie vyvinul tým dvoulitrový prototyp vodíkového spalovacího motoru (H₂-ICE), který je navržen tak, aby při stechiometrickém spalování dosahoval točivého momentu 500 Nm mezi 3 000 a 4 000 ot/min. Vodní pára pomáhá zvyšovat plnicí tlak a zároveň chladí spalovací komoru, čímž snižuje pravděpodobnost předzážehu, což je běžný problém, který může způsobit vážné poškození motoru, pokud není kontrolován.
Prototyp se také vyhýbá typickému chudému spalování a udržuje poměr vzduchu a paliva (lambda) na hodnotě 1. Ve spojení s turbodmychadlem s wastegate, které účinně uspokojuje požadavky motoru na vzduch, zajišťuje toto nastavení optimální účinnost spalování, což dále zvyšuje výkon a spolehlivost motoru.
Společnost AVL RACETECH úspěšně otestovala prototyp motoru H₂-ICE při předvádění ve svém sídle ve Štýrském Hradci. Zkoušky probíhaly na zkušebním stanovišti motoru speciálně upraveném pro vodíkové palivo. Během testování prototyp působivě dosáhl maximálního výkonu 410 koní, což odpovídá 301,7 kilowattům (kW), a dosáhl otáček motoru 6 500 ot/min. Tento milník podtrhuje významný pokrok v technologii spalování vodíku a jeho potenciál pro vysoce výkonné aplikace.
„Naším cílem bylo dosáhnout točivého momentu 500 Nm a výkonu až 300 kW (měrný výkon 150 kW/l). Jsme hrdí na to, že se nám tyto hodnoty podařilo potvrdit na zkušebním stanovišti,“ uvedl vedoucí projektu Paul Kapus.
Vodíkové motory mají být palivem budoucnosti
Ačkoli byl projekt realizován v roce 2022, je téměř jisté, že přizpůsobení spalovacích motorů pro pohon vodíkem bude i nadále hrát klíčovou roli v budoucnosti automobilového průmyslu, neboť nabízí čistší alternativu k tradičním vozidlům poháněným benzinem a naftou. Spalovací motory poháněné vodíkem produkují nulové výfukové emise, což výrazně snižuje uhlíkovou stopu a znečištění ovzduší.
Využívají také výhod stávající infrastruktury, protože vodíkové palivo lze používat v upravených nebo nových motorech, aniž by bylo nutné zavádět zcela nové technologie, jako jsou například elektrické pohonné jednotky. Tento přechod by mohl pomoci překlenout propast mezi současnými automobilovými technologiemi a udržitelnou budoucností s nulovými emisemi, čímž by se vodík stal nezbytnou součástí zelené energetické revoluce.