Projekt, za którym stoi Southwest Research Institute, trwał dwa lata i był realizowany we współpracy z klientem z branży motoryzacyjnej oraz wybranymi dostawcami. Inżynierowie rozpoczęli prace od pojedynczego cylindra, aby dokładnie zbadać proces spalania wodoru i zoptymalizować sposób jego wtrysku. Następnie opracowali pełną, wielocylindrową jednostkę, którą można zamontować w podwoziu średniej wielkości ciężarówki.
Czytaj też: SUV, trzy silniki i moc hipersamochodu. Galaxy Cruiser 700 nie zna umiaru
W przeciwieństwie do samochodów wykorzystujących ogniwa paliwowe, nowa konstrukcja nadal korzysta z klasycznego silnika spalinowego. Wodór ulega spalaniu w cylindrach, a energia powstająca podczas tego procesu napędza tłoki i wał korbowy. Takie rozwiązanie może być szczególnie interesujące w przypadku pojazdów użytkowych. Klasyczna technologia silników spalinowych jest dobrze znana producentom, mechanikom czy operatorom flot, a jej wykorzystanie pozwala zachować wiele elementów obecnej infrastruktury produkcyjnej. SwRI od lat prowadzi badania nad silnikami wykorzystującymi wodór i posiada stanowiska testowe przeznaczone dla jednostek lekkich, średnich i ciężkich.
Jednym z największych wyzwań okazało się dostosowanie silnika do właściwości wodoru. Gaz ten spala się szybciej niż benzyna czy olej napędowy, dlatego nie można po prostu zastąpić jednego paliwa drugim. Inżynierowie zmodyfikowali między innymi geometrię kanałów dolotowych, aby poprawić przepływ powietrza. Zastosowali również większy zawór dolotowy, specjalne wtryskiwacze wodoru i turbosprężarkę.
Wśród problemów, z jakimi musieli zmierzyć się konstruktorzy, wymieniają przedwczesny zapłon mieszanki. Wodór charakteryzuje się wysoką reaktywnością i inną charakterystyką spalania niż tradycyjne paliwa. Niewłaściwie kontrolowany proces może prowadzić do niestabilnego spalania, a w konsekwencji do problemów z trwałością i osiągami silnika. Właśnie dlatego podczas prac szczególną uwagę poświęcili strategiom spalania i wtryskowi paliwa. Nie zapomnieli o sterowaniu pracą całego układu. SwRI opracował i skalibrował nawet własny system sterowania silnikiem, który ma pomagać w utrzymaniu odpowiednich parametrów pracy.
Czytaj też: Schowali silnik w tylnym kole roweru. Cena spadła od razu o 1000 euro
Według instytutu opracowana jednostka zapewnia moment obrotowy przypominający charakterystykę silników Diesla. To istotne w przypadku ciężarówek, które podczas ruszania i jazdy pod obciążeniem potrzebują wysokiego momentu obrotowego przy stosunkowo niskich prędkościach obrotowych. Największą zaletą silnika wodorowego jest możliwość ograniczenia emisji dwutlenku węgla bez całkowitego rezygnowania z technologii spalinowej. Samo spalanie wodoru nie dostarcza do silnika węgla, dlatego przy odpowiednim sposobie produkcji i wykorzystania paliwa możliwe jest stworzenie układu o bardzo niskiej emisji gazów cieplarnianych. A tak się składa, że opracowana jednostka charakteryzuje się emisją CO2 z rury wydechowej na poziomie bliskim zeru.
Źródło: Southwest Research Institute
