Спортивный BMW укрощает водородную бомбу

Спорткар BMW H2R — это ультрасовременная технология обуздания опасного топлива. И это разведка боем. Знаменитая фирма создала скоростной болид, чтобы приблизить дату выхода на рынок роскошных водородных лимузинов седьмой серии.

20 сентября 2004 года компания BMW объявила об установлении 9 рекордов в категории автомобилей, работающих на водороде.

Это рекорды прохождения различных дистанций при старте с места (например, 1 километр — 26,6 секунды), а также максимальные скорости на различных отрезках, наконец — максимальная скорость водородного автомобиля — 302,4 километра в час.

Расшифровок имени машины предложено несколько: "H two Race Car", "Hydrogen Record Car" и "Hydrogen Research Car".

Race, стало быть — гонки. Разгонная динамика аппарата не уступает внушительной максимальной скорости. 6 секунд с места до 100 километров в час.

Масса машины (с полным баком и водителем) составляет 1560 килограммов. Её кузов отличается небольшой лобовой площадью (1,85 квадратного метра) и очень низким коэффициентом сопротивления воздуху (0,21).

Без внешней обивки H2R выглядит устрашающе (фото с сайта gizmo.com.au).

Но, разумеется, главное, чему H2R обязан свое прытью — это шестилитровый 12-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Он развивает более 285 лошадиных сил.

Мы уже рассказывали, что BMW, вопреки большинству компаний, считает, что водородное питание на автомобили должно прийти не в виде топливных элементов, а, в первую очередь, как топливо для ДВС.

И не известно ещё, что сложнее сделать. Дело в том, что водород сгорает иначе, чем бензин. При различных нагрузках и соотношении топлива и воздуха — получаются другие графики изменения температуры и давления в цилиндре, другая скорость горения.

И все эти параметры выше, чем при бензине или дизельном топливе. А это значит, что нужны принципиально иные системы подачи топлива, другие материалы клапанов, их сёдел и камер сгорания, иные программы управления двигателем.

Вроде бы, создав экспериментальные "семёрки" с водородными движками, компания решила все эти проблемы. Но… Теперь немцы объявляют, что в новой машине воплотили "самые-самые" свои идеи на этот счёт. Ведь совершенству нет предела.

Нужно заметить, что хотя водород в H2R хранится как жидкость (теплоизолированный бак вмещает 11 килограммов топлива), в двигатель водород поступает уже в газообразном виде.

Предварительно водород проходит теплообменник, использующий тепло системы охлаждения мотора.

Затем газ подаётся под давлением во впускной коллектор — перед впускными клапанами цилиндров.

Поскольку смесь водорода и воздуха опасна, топливо "заталкивают" в самый последний момент — перед закрытием клапана. Это непростая задача, так как газа нужно подать много и за очень короткий промежуток времени.

Это стало возможным благодаря специальной версии системы управления клапанами двигателя под названием Valvetronic.

Для улучшения аэродинамики немцы разработали систему диффузоров, сглаживающих поток позади машины (фото с сайта gizmo.com.au).

С помощью гидравлики и электропривода, управляющего промежуточными рычагами и эксцентриками, установленными между распредвалом и клапанами, электроника мгновенно изменяет не только общее время открытия клапанов, момент (по углу поворота вала) начала их подъёма и окончания закрытия, но и высоту подъёма.

Вместе это позволяет получать любой состав смеси и менять количество поступающего в двигатель воздуха — на всех режимах и без использования классической дроссельной заслонки, как у других ДВС.

Valvetronic уже работает на серийных, бензиновых, моторах компании, но для водорода пришлось существенно пересмотреть эту систему. Заметим, это сложная задача, учитывая, что всего на создание H2R ушло каких-то 10 месяцев.

Как мы уже сказали, водород впрыскивается в самый последний момент. А в начале такта всасывания в цилиндр поступает лишь воздух. И он немного охлаждает стенки камеры сгорания, снижая риск преждевременного воспламенения смеси.

Интересно, что система управления двигателем на всех режимах так рассчитывает соотношение количества воздуха и водорода в цилиндре, что практически не образуются оксиды азота — единственный яд, который теоретически способен выбрасывать в атмосферу автомобиль с ДВС на водороде.

Комплекс безопасности на новой машине также заслуживает внимания. Водород в автомобиле — это бомба на колёсах? Возможно. Но, во всяком случае, это хорошо контролируемая бомба.

Здесь есть несколько клапанов на баке и в системе подачи топлива, которые следят за давлением взрывоопасного газа, испаряющегося в медленно нагревающемся от атмосферы баке.

Система же клапанов следит за утечками жидкого водорода, реагируя уже не на повышение, а на понижение давления в "жидкой" магистрали. При появлении признаков течи автоматика перекрывает выходящие из бака линии.

Эффектный спорткар призван проложить дорогу водородным лимузинам BMW седьмой серии (фото с сайта gizmo.com.au).

Над всем этим "размышляет" телеметрическая система, подобная тем, что используются в Формуле-1. Разумеется, вся информация о работе комплекса доступна водителю, и у него есть (в дополнение к автоматике) "ручная" кнопка, перекрывающая выход водорода из бака.

Остальные элементы машины — алюминиевая рама, спортивные подвески, карбоновый кузов, длиной 5,4 метра и шириной 2 метра — выполнены на соответствующем двигателю уровне. Но не они здесь главные. Всё затевалось именно ради новых водородных технологий.

Напомним, экспериментальные "семёрки" BMW, бегающие на водороде, сохранили и бензобак. Два топлива здесь не используются в смеси между собой. Просто владелец может последовательно переключать питание мотора между бензиновым и водородным баками.

А это означает, что ему не придётся беспокоиться о наличии водородных заправок на всём пути своего следования.

Самое интересное в новости о H2R: BMW объявила, что начнёт серийное производство битопливных (водород/бензин) лимузинов в течение конвейерной жизни уже этого, текущего поколения "семёрки".

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru