Silniki na wodór

Add comments

Ta ostatnia wada jest szczególnie niekorzystna, biorąc pod uwagę zmieniający się klimat naszej planety na skutek tzw. „efektu cieplarnianego”, którego przyczyną jest emisja produktów spalania do atmosfery. Wobec tego paliwo, którego użycie nie wiązało by się z emisją szkodliwych substancji, powinno być składnikiem ziemskiej atmosfery. Jest nim niewątpliwie woda. Znane są próby na prototypach samochodów osobowych napędzanych wodorem, takie badania prowadzi między innymi firma Mercedes – Benz. Przy tworzeniu silnika napędzanego wodorem należy wziąć pod uwagę że jest to paliwo bardzo wybuchowe, a to czy mieszanka w cylindrze silnika zapali się w dużej mierze nie zależy od udziału wodoru, lecz od  odpowiedniej jakości mieszanki. Do zapłonu potrzeba jest wyraźnie mniej energii  jak w silnikach zasilanych tradycyjnym paliwem, ale istnieje też druga strona medalu, gorący wydech lub gorące spaliny mogą być przyczyną przedwczesnego lub zbyt późnego zapłonu, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia mocy oraz obciążenia cieplnego elementów silnika. Zjawisko to może narastać przy dużym obciążeniu np. przy przyspieszaniu. W prototypach do walki z tym niekorzystnym zjawiskiem stosowano chłodzenie przez natryskiwanie chłodnej wody. Zdolność do spalania stukowego jest w większym stopniu niż przy silnikach zasilanych benzyną uzależniona od składu mieszanki. Z powodu większej gęstości wodór wypiera przy tworzeniu mieszanki więcej powietrza jak ropo-pochodne paliwa. Konsekwencją jest uwzględnienie przy ustalaniu stosunku stechiometrycznego mieszanki  około 30% strat przy napełnieniu.

Jako idealne rozwiązanie przy tego typu paliwach, wydaje się być wtrysk bezpośredni paliwa i wewnętrzne tworzenie mieszanki. Dotychczas  w pojazdach prototypowych stosowano zewnętrzne tworzenie mieszanki. To znaczy: wodór wraz z powietrzem, którego ilość regulowana jest przez zawór sterujący trafiał do kolektora ssącego gdzie podobnie jak w silnikach benzynowych  powstaje mieszanka , która jest zasysana przy otwartych zaworach podczas suwu ssania. Do korzyści tego rozwiązania należy zaliczyć prostotę, do wad straty mocy i momentu obrotowego. Wracając do wewnętrznego tworzenia mieszanki, ponieważ wodór posiada ograniczoną wartość kaloryczną, aby uzyskać odpowiednią moc należy wtrysnąć do cylindra większą ilość paliwa. W tym celu należy schłodzić wodór do temperatury – 253° C co stanowi, że rozwiązanie takie jest wielce kosztowne a przy tym na ciężką  próbę wystawione są elementy układu zasilania, które muszą być niezawodne w takiej ekstremalnej temperaturze, poddawane dodatkowo wysokiemu ciśnieniu (np. pompa paliwa) i kawitacji mocno schłodzonego wodoru. Pojawia się również problem izolowania zbiornika podczas tankowania.

Zalety ze spalania wodoru wydają się oczywiste jest to paliwo bardzo tanie  i przyjazne dla środowiska. Wydaje się więc idealnym. Niestety do atmosfery mogą  wydostawać się również szkodliwe dla środowiska tlenki azotu. Aby wyeliminować szkodliwe tlenki należy doprowadzać do spalania mieszankę ubogą o współczynniku nadmiaru powietrza wynoszącym  od 2,5 do 4 wtedy emisja szkodliwych związków spada prawie do zera.

Oprócz problemów konstrukcyjnych rozwiązanie takie jest drogie, ponieważ oprócz wymienionych wcześniej powodów, wydatkowane jest dużo energii do chłodzenia paliwa.

Comments are closed.