Spaľovací motor môže byť skoro bez emisií. Porsche vyskúšalo osemvalec spaľujúci vodík.

Asi každý motorista postrehol, že pri vývoji vozidiel sa čoraz častejšie kladie dôraz na ekológiu. Začínajú byť uprednostňované elektromobily a rôzne tipy hybridov. Elektromobilita je však zatiaľ v plienkach a má svoje muchy, tak ako každá iná technológia. Našťastie tu máme automobilky, ktoré nepodľahli riadenej elektrifikácii.

Napríklad taký Hyundai má Nexo a nákladné vozidlo Xcient. Tieto vozidlá však pomocou elektrochemickej reakcie vyrábajú elektrickú energiu z vodíka. Je tu však aj spaľovanie vodíka, ktoré neprodukuje skoro žiadne emisie, no nám motoristom ponechá klasické spaľovanie. Toyota už minulý rok upravila Corollu Sport, ktorá spaľovala vodík a následne Yaris GR. Teraz Porsche virtuálne skúšalo 4,4-litrový osemvalec, ktorý spaľuje vodík.

Vincenzo Bevilacqua , Senior Expert Engine Simulation v Porsche Engineering, povedal:

V súčasnosti sa celosvetovo pracuje na vodíkových motoroch, ale prevažne sa to robí pre úžitkové vozidlá s relatívne nízkym špecifickým výkonom okolo 50 kW na liter zdvihového objemu.

„Vyvinuli sme preto vodíkový spaľovací motor, ktorého cieľom je zodpovedať výkonu a krútiacemu momentu súčasných vysokovýkonných benzínových motorov ako koncepčná štúdia. Zároveň sme mali za cieľ dosiahnuť nízku spotrebu paliva a udržať emisie na rovnakej úrovni ako okolité ovzdušie.“

„Východiskovým bodom našej štúdie bol existujúci 4,4-litrový osemvalcový benzínový motor alebo skôr jeho súbor digitálnych údajov, keďže sme celú štúdiu vykonali virtuálne pomocou simulácií výkonu motora.“

Úpravy modelu motora zahŕňali vyšší kompresný pomer a spaľovanie prispôsobené vodíku, ale hlavne nový systém prepĺňania turbodúchadlom.

„Pre čisté spaľovanie vodíka musia turbodúchadlá na jednej strane poskytnúť približne dvakrát toľko vzduchu ako v benzínových motoroch. Na druhej strane však nižšie teploty výfukových plynov majú za následok nedostatok energie na ich pohon na strane výfuku,“ vysvetľuje Bevilacqua.

Vodíkový motor sa výkonom okolo 440 kW vyrovná pôvodnému benzínovému agregátu. Aby bolo možné lepšie posúdiť výkon hnacieho ústrojenstva, Porsche Engineering ho testovalo v referenčnom vozidle luxusného segmentu s relatívne vysokou celkovou hmotnosťou 2 650 kg na Nürburgring Nordschleife aj keď úplne virtuálne. Jazda sa uskutočnila pomocou tzv. digitálne dvojča, teda počítačová reprezentácia skutočného vozidla.

S časom na kolo 8 minút a 20 sekúnd preukázalo vozidlo vysoký potenciál z hľadiska jazdnej dynamiky. Vďaka svojmu chemickému zloženiu sa pri spaľovaní vodíka neuvoľňujú ani uhľovodíky, ani oxid uhoľnatý a nehrajú úlohu ani častice.

Z hľadiska optimalizácie emisií vodíkového motora sa preto odborníci z Porsche Engineering zamerali na oxidy dusíka. V rozsiahlych optimalizačných kolách prispôsobili pracovnú stratégiu motora pre čo najčistejšie spaľovanie.

Ich prístup spočíval v udržiavaní nízkej úrovne surových emisií pomocou extrémne chudobného a teda chladnejšieho spaľovania, čo umožnilo upustiť od systému dodatočnej úpravy výfukových plynov.

Vodíkový motor sa v súčasnej podobe pravdepodobne nedostane do výroby, ale to aj tak nebolo cieľom projektu. Namiesto toho sa pozornosť sústredila na preskúmanie technického potenciálu technológie alternatívnych pohonov a rozšírenie možností existujúcich technológií.

„Štúdia nám umožnila získať cenné poznatky týkajúce sa vývoja vysokovýkonných vodíkových motorov a pridať modely a metódy špeciálne pre vodík do našej metodológie virtuálnej simulácie,“ vysvetľuje Bevilacqua. „S týmto know-how sme pripravení efektívne zvládnuť budúce zákaznícke projekty.“