Водород сгорает гораздо быстрее бензина, и для его эффективного использования требуется иная организация воздушных потоков внутри цилиндра. Команда Юго-Западного исследовательского института (SwRI) использовала турбонагнетатель и разработала новую геометрию впускных каналов, которая создает оптимальное завихрение смеси. Также были увеличены диаметры впускных клапанов и установлены специальные водородные инжекторы, точно дозирующие подачу топлива. В результате двигатель выдает высокий крутящий момент на низких оборотах — то, что нужно, чтобы тяжелогруженый автомобиль тронулся с места.
«Мы начали с испытаний на одноцилиндровом двигателе, сосредоточившись на оптимизации процессов сгорания и стратегий впрыска, — сказал Лу Цилун, один из руководителей проекта. — Затем наша команда активизировала работу по созданию полноценного многоцилиндрового двигателя, решая такие ключевые задачи, как предотвращение преждевременного воспламенения, обеспечение стабильности сгорания и общая интеграция систем».
Водород — капризное топливо: он может воспламениться от горячих поверхностей или остаточных газов до того, как проскочит искра. От этого происходит детонация и может повредится двигатель. Разработчики решили проблему с помощью специального программного обеспечения, которое в реальном времени управляет впрыском, зажиганием, давлением наддува и составом смеси, минимизируя риски преждевременного зажигания. Это позволило добиться стабильной работы на всех режимах, сообщает IE.
Команда пока не раскрывает конкретные технические характеристики двигателя, которых удалось добиться. Известно, что сам двигатель почти не выбрасывает углекислый газ, хотя абсолютно «чистым» его тоже назвать нельзя: при сгорании водорода в воздухе образуются оксиды азота. Возможно, для более тщательного контроля сгорания ему потребуется дополнительный катализатор. Однако если удастся решить вопросы производства «зеленого» водорода (полученного без выбросов СО2 в атомсферу) и контроля оксидов азота, такие двигатели могут стать промежуточным или даже постоянным решением для тяжелых грузовиков, особенно на маршрутах, где электрификация затруднена.
Китайская компания Weichai Power сообщила, что ее водородный двигатель WP15 первым в мире среди тяжелых водородных ДВС подтвердил соответствие экологическому стандарту China VI, что открывает путь к его коммерческому применению в грузовом транспорте. В ходе испытаний установка мощностью 600 л. с. достигла пикового теплового КПД 46,8%.
