Водород поможет дизелю?
Как и все в этом мире, судьба дизеля оказалась переменчивой. Еще недавно он был в авангарде борьбы за экологию. Новейшие системы снижения токсичности отработавших газов, уникальные сажевые фильтры, прецизионная топливная аппаратура, программное обеспечение для оптимального управления впрыском – все это вселяло надежду, что конструкторы на верном «зеленом» пути.
Но после скандала с Volkswagen в 2015 году репутация дизеля оказалась подмоченной. И тут на арену экологического цирка вышел электромобиль. Именно его стали возводить на пьедестал, ехидно посматривая в сторону присмиревшего дизеля. Некоторые автопроизводители стали грозить отказом от ДВС в ближайшие десятилетия, а многие компании уже сегодня вкладывают солидные деньги в развитие электропривода. Так что, дизельгейт навсегда?
Но публикации в зарубежной прессе утверждают, что еще не все потеряно. И будущее сверхнизких выбросов может быть… дизельным. Так считает Эван Джонсон, технический директор компании HyTech Power (США). По его мнению, дизель просто нуждается в помощи альтернативного топлива – водорода. Ввод этого газа в воздушно-топливную смесь может существенно уменьшить расход топлива и снизить эмиссию отработавших газов.
Есть и конкретные цифры. HyTech Power обещает сокращение потребления топлива на 20–30%, снижение содержания твердых частиц в выхлопе на 85%, а оксидов азота – от 50 до 90%. Если Джонсон окажется прав, водородная инъекция может спасти дизель от забвения.
HyTech Power именует свою технологию ICA (Internal Combustion Assistance) – «внутренняя помощь сгоранию». Это практическая реализация известной идеи добавления чистого водорода и кислорода к дизельному топливу непосредственно перед его воспламенением – тем самым можно улучшить характеристики двигателя. Еще десять лет назад это было лишь заманчивой теорией, но времена изменились, и теория воплотилась в жизнь.
Работа ICA начинается с получения водорода методом электролиза. Тут все как обычно: на катализатор в резервуаре с водой подается ток, атомы водорода и кислорода отделяются друг от друга, и водород направляется к специальному впускному отверстию двигателя. Далее он вводится в воздушно-топливную смесь непосредственно перед сгоранием. Водород горит в 10 раз быстрее дизельного топлива, поэтому он быстро и во всем объеме камеры воспламеняет всю смесь. В итоге сгорание проходит гораздо эффективнее, а вредных выбросов образуется меньше.
Однако эта технология таила немало подводных камней. Повышение эффективности использования топлива было незначительным, и прежде всего потому, что система потребляла слишком много энергии из бортовой сети для электролиза. В лаборатории этот процесс увеличил экономию топлива всего на 5%. На дороге показатели немного улучшались, но сильно зависели от состояния двигателя, качества топлива и нагрузки. Итог был неутешительным: выгода не оправдывала затрат.
Сегодня компания HyTech Power заявила, что решила эти проблемы, создав небольшой электролизер, который оказался в 3–4 раза эффективнее предыдущих. А новое программное обеспечение «научилось» оптимизировать время впрыска водорода. Специалисты HyTech обеспечили синхронизацию собственных алгоритмов с сигналами датчиков коленчатого и распределительного валов, и теперь программа в реальном времени определяет, когда и сколько впрыснуть водорода в каждый цилиндр.
Важно, что система ICA с программным обеспечением как дополнительное оборудование может быть адаптирована к любому двигателю. Tech Power утверждает, что при цене ICA 10 тыс. долл. большинство коммерческих грузовиков смогут «отбить» эти деньги через девять месяцев за счет экономии топлива и снижения затрат на техническое обслуживание. А для стационарных дизель-генераторов время окупаемости будет еще меньше.
Мэтью Борст, занимающий ответственный пост в Обществе автомобильных инженеров (SAE), заявил, что разработки HyTech могут возродить интерес к дизелю.
«Главное здесь – алгоритмы управления процессом, – уточнил г-н Борст. – Контроль процесса электролиза и управление впрыском водорода полностью отвечают современным требованиям к грузовым перевозкам по сокращению вредных выбросов. Потенциал новой системы представляется мне весьма перспективным».
Система ICA совместима и со старыми дизелями. Этой весной проводились дорожные испытания дизельных грузовых автомобилей в Сиэтле. Грузовики, принадлежащие FedEx, продемонстрировали 20–30%-ю экономию топлива с одновременным сокращением эксплуатационных расходов на фильтрацию твердых частиц.
А вот и независимая оценка. Лаборатория швейцарской экспертной компании SGS подтвердила, что ICA повысила топливную экономичность грузовых автомобилей FedEx на 27,4%. В настоящее время проводятся пробные испытания ICA с участием компании Caterpillar.
HyTech пока неохотно обсуждает долгосрочные перспективы своего детища. Дело в том, что ICA – лишь первая из водородных систем, находящихся в разработке. В частности, планируется создание подобного устройства для автомобилей с бензиновым двигателем, но подробности держатся в секрете.
Однако система ICA уже продается, и возникает вопрос: а как она будет делить рынок с электроприводом, в частности, с разработками той же Tesla?
Уже знакомый нам технический директор HyTech Power Эван Джонсон говорит, что электрическая платформа пока не имеет инфраструктуры для длительных непрерывных перевозок. И Мэтью Борст из Общества автомобильных инженеров SAE с ним соглашается.
Но вот что любопытно. Оба специалиста сходятся во мнении, что сегодня нельзя отдать предпочтение конкретной технологии – будь то электропривод, дизель или силовая установка с другими источниками энергии.
Но система ICA от HyTech и другие исследования в области дизельного топлива могут стать мостиком к эффективным двигателям будущего. И чем шире будет у человечества выбор, тем лучше.
По материалам зарубежной печати
