Živě: BMW na vodíkový pohon a se vstřikováním vody

Čím budou poháněny automobily v blízké budoucnosti je v podstatě jasné – hlavní roli budou mít nadále spalovací motory, které však budou doplněné nějakou formou elektrifikace. Dlouhodobý horizont ale zatím jasný zdaleka není. Pro automobily s dlouhým dojezdem se zatím jako optimální řešení jeví pohon na vodíkové palivové články, který nabídne až 750 kilometrů na jednu nádrž paliva a možnost naplnění za méně než pět minut.

Právě takový systém jsme měli možnost na akci zvané Innovation Days 2015 řídit. Ještě před tím jsme si ale prohlédli zajímavý matně černý prototyp poháněný vodíkovými palivovými články. Datum jeho vzniku je rok 2012, což je rok před tím, než BMW podepsalo s japonskou Toyotou dohodu o společném vývoji vodíkových palivových článků a souvisejících systémů.

Jako aktuální vývojové prototypy ale slouží dvě bílá BMW řady 5 Gran Turismo, do nichž je instalovaný pohon pomocí palivových článků ze společného vývoje BMW a Toyoty. Vpředu byl místo motoru umístěn palivový článek s 370 segmenty a příslušenstvím o výkonu 100 kW. Svojí velikostí a hmotností odpovídá zážehovému osmiválci. Jeho rozměry se u budoucí společně vyvíjené generace údajně zmenší na velikost čtyřválce.

BMW má zatím dva prototypy, z nichž každý má jinou vodíkovou nádrž (její vývoj je v rámci kooperace úkol BMW). Do vozu s kryogenní nádrží se vejde 7,1 kg vodíku (237 kWh) skladovaného při teplotě -230 až -210 stupňů Celsia, druhý vůz má nádrž na plynný vodík s tlakem 700 bar (70 MPa), což je v současnosti průmyslový standard. V tomto případě je zásoba vodíku 4,5 kg, což stačí na přibližně 450 km jízdy. Vodíková nádrž má v obou případech tvar válce s průměrem přibližně 400 mm a délkou přes dva metry umístěného podélně ve středovém tunelu.

Vývojové prototypy vážící 2200 kg ukazují, že tato technologie nabízí zajímavou dynamiku i praktickou použitelnost. Automobil s malým akumulátorem (cca 1 kWh) umístěným pod podlahou zavazadlového prostoru vykazuje rychlé reakce na pohyby plynového pedálu. Elektromotor umístěný mezi zadními koly nabízí výkon 180 kW (245 k). Cílem BMW a Toyoty je do roku 2020 navrhnout standardy a vyvinout pro sériovou výrobu připravené díly, které bude možné bez potíží používat. Nutno dodat, že Toyota má v tomto případě náskok, protože svůj vlastní vůz poháněný vodíkovými palivovými články již prodává pod označením Mirai.

Vstřikování vody v praxi

BMW již oznámilo použití systému vstřikování vody u motoru Safety Caru BMW M4 pro motocyklové MS MotoGP. Nyní ale tento systém upravilo a navrhlo pro použití i v „běžných“ motorech sériové produkce. Nový systém má „přímé“ vstřikování vody. Voda se v tomto případě v palivovém čerpadle smísí s benzinem a následně je do spalovacích prostorů vstřikována standardním způsobem. Přínos vstřikování vody je zejména ve vysokých otáčkách a při velkém zatížení, kde přeplňované spalovací motory bojují s vysokými teplotami a tendencemi k nekontrolovaným zážehům, tak zvanému klepání. Vstříknutá voda spalovací prostor ochladí, a tím toto riziko oddálí. Současně se zvětší množství paliva, které lze spálit, což vede k vyššímu výkonu. Ochlazení spalovacích prostorů má další efekt v tom, že lze zvětšit kompresní poměr motoru, což zvyšuje účinnost zejména při malém a středním zatížení. Celkově se ukazuje, že vstřikování vody umožní zvýšit výkon až o 10 % a současně snížit spotřebu paliva až o 8 %. Obecně platí, že úspory jsou větší při sportovním stylu jízdy a větším namáhání motoru.

Vývojový prototyp motoru, který již měl najeto více než 100 000 km, jsme mohli řídit v podobě přeplňovaného tříválce 1,5 litru umístěného v BMW řady 1. Motor, který měl původně výkon 150 (204 k) nyní disponuje 160 kW (218 k). Jde o motor, který není ze sériové produkce a má část dílů z jednotky pohánějící BMW i8. Motor měl zajímavý zvuk a značnou ochotu k vytáčení. Při sportovnějším stylu jízdy počítač vývojového prototypu ukázal úsporu paliva ve výši 19,4 procenta a spotřebování 0,07 l vody. Řidič aplikaci vody do motoru nijak nepozná, i když podíl vody může být až 30 procent, motor se chová zcela standardně.

Zajímavosti je, že automobil disponuje systémem, který sbírá vodu kondenzovanou na trubkách klimatizace. V běžných situacích prý tato voda stačí pro následné vstřikování v oblastech vysokého zatížení a není ji třeba doplňovat. Během zmiňované testovací jízdy, kdy bylo venku 31 stupňů Celsia systém byl schopen nasbírat 1,7 litru vody za hodinu. Když vezmeme v potaz, že testovací jízda trvala asi pět minut, je zřejmé, že v tomto případě by voda ještě zbyla. První sériový motor se vstřikováním vody se v podobě speciální verze BMW M4 objeví již v příštím roce. V běžných motorech se tento systém objeví o rok nebo dva později.

Fotogalerie