В начале этого года инженеры компании Toyota подали ряд новых патентов, связанных с разработкой водородного двигателя внутреннего сгорания.
Toyota решила главную проблему водородного ДВС, добавив воду в топливо
Если вода попадет в топливо и с ним в цилиндры обычного ДВС, произойдет гидроудар и мотор выйдет из строя. Для водородного двигателя, впрочем, вода оказалась недостающим ингредиентом.
GPA Photo Archive
Содержание
Водородный двигатель
Здесь нужно пояснить, что водород в транспорте можно использовать двумя разными способами.
- Наибольшую известность получили автомобили и поезда на топливных ячейках: в них водород используется для получения электричества.
- Можно также сжигать водород в цилиндрах, как обычное углеводородное топливо, например, бензин. Именно такой двигатель сейчас разрабатывают башковитые парни в японском автоконцерне.
В чем проблема водородного ДВС
Вредность выхлопа, как ни странно. Казалось бы, водород при сгорании образует обычную воду, поэтому водородные двигатели считают экологически чистыми. Однако водород сгорает при довольно высоких температурах – более высоких, чем углеводородное топливо, – а это приводит к образованию токсичных соединений азота и кислорода NOx.
При чем тут вода
Проблему можно решить, если охладить смесь газов внутри цилиндра в процессе ее воспламенения. Воду для этого предлагают применять уже довольно давно – при превращении воды в пар поглощается огромное количество энергии. Причем наличие воды в топливной смеси в момент воспламенения еще и серьезно повышает КПД двигателя.
Однако техническая реализация получается довольно сложной. Возможно, теперь Toyota смогла нащупать действенный подход. Судя по описанию в патенте, у ее будущего двигателя будет две раздельные системы впрыска и два отдельных механизма газораспределения: для водорода и для воды.
Водород сгорает при более высоких температурах, чем углеводородное топливо.
Отдельный водный инжектор будет точно дозировать подачу мельчайших капель воды и впрыскивать ее в тот момент, когда она нужна. Вода должна попасть в цилиндр уже после того, как впускной клапан будет закрыт и сработает свеча зажигания, объясняется в описании.
Вода для охлаждения двигателя
Тот же двигатель будет оснащаться форсунками для распыления воды на цилиндры – снаружи. Они будут орошать водой самые горячие части двигателя. Испаряясь, вода будет охлаждать металл.
Такая система может расходовать меньше энергии, чем обычная система охлаждения с антифризом, циркулирующим по замкнутым каналам, и это тоже поможет добавить несколько процентов к КПД мотора, хотя и расход воды увеличит, конечно.
Пока речь идет только о патенте. Его авторам еще предстоит доказать на практике, что их идея реализуема.