Motocykl z napędem wodorowym? Kawasaki twierdzi, że to możliwe!

Początkiem 2020 roku pojawiła się informacja, że Kawasaki pracuje nad nową wersją doładowanego silnika stosowanego w hipersportowych motocyklach serii H2. Rysunki patentowe ujawniały podwójne wtryskiwacze w dwóch odrębnych układach zasilania. Niedawno pokazano oficjalny prototyp tego silnika. Ale to nie koniec nowości, bo w tej historii pojawił się bardzo ciekawy wątek. Okazuje się, że projekt jest także krokiem w stronę opracowania silnika spalinowego napędzanego wodorem. 

To co w tej historii jest najciekawsze to fakt, że takie rozwiązanie pozwoliłoby na utrzymanie dotychczasowego charakteru napędów motocykli, przy uzyskaniu niemal całkowitej bezemisji w aspektach ekologicznych. Czy to nie brzmi pięknie? Oby tylko nie zbyt pięknie by było prawdziwe.

Widoczny na opublikowanej przez japoński “AutoBy” fotografii zmodyfikowany silnik dla serii H2 nie jest napędzany wodorem. Ma za to podwójny wtrysk, łączący konwencjonalne rozwiązanie z bezpośrednim wtryskiem benzyny pod wysokim ciśnieniem. Taki system zasilania można już spotkać w napędach samochodowych (np. jednostki D4-S Toyoty). Chodzi w tym przypadku o zmniejszenie emisji – paliwo jest dotryskiwane już po zamknięciu zaworów wydechowych, dzięki czemu niespalona benzyna nie wydostaje się poza komorę. Pomaga to także w uzyskiwaniu wyższych stopni sprężania i uboższej mieszanki paliwa z powietrzem bez zwiększonego ryzyka wystąpienia spalania stukowego.

Wtrysk, doładowanie i wysokie sprężanie

Inżynierowie Kawasaki mierzą daleko w przyszłość i nie straszne im są niekonwencjonalne rozwiązania oraz nieszablonowe podejście do rozwoju. Równolegle nad pracami rozwojowymi doładowanych silników, trwają także działania nad projektem motocyklowego napędu hybrydowego. Jeśli w przyszłości udałoby się połączyć silniki elektryczne ze spalinowymi, ale karmionymi czymś znacznie bardziej ekologicznym od benzyny, to dopiero zrobiłoby się zielono i bezemisyjnie.

Przeczytaj też:

Kawasaki potwierdza: będzie motocykl hybrydowy!

Połączenie tradycyjnego portowego wtrysku z bezpośrednim ma jeszcze inne zalety. Konwencjonalny wtrysk pomaga obniżyć temperaturę w dolocie i pomaga w czyszczeniu gniazd zaworowych po stronie ssącej. Daje także więcej czasu na odparowanie i wymieszanie paliwa z powietrzem. Aby w układach z wtryskiem bezpośrednim uzyskać zbliżony efekt, trzeba stosować bardzo duże ciśnienia wtrysku. Takie ciśnienie w przypadku Kawasaki jest uzyskiwane za pomocą dodatkowej pompy paliwa, która napędzana jest przez specjalną krzywkę na wałku rozrządu po stronie wydechowej. Różnica ciśnień w obydwóch układach wtryskowych jest kolosalna i wynosi ponad 1400 psi. Tak zasilany silnik jest zatem bardziej skomplikowaną konstrukcją, ale nie na tyle by porzucić tego typu rozwiązania i nie skorzystać z ich zalet. Zwłaszcza, że dzięki takim rozwiązaniom można pokusić się o pójście krok dalej i zamianę paliwa z benzyny na…

Napęd wodorowy: wizja przyszłości?

Chociaż prototypowy silnik został stworzony z myślą o konwencjonalnych paliwach, a jego system bezpośredniego i pośredniego wtrysku benzyny zapewnia znaczne korzyści w zakresie emisji i wydajności, Kawasaki już teraz wykorzystuje go jako część drogi rozwojowej w kierunku silnika spalinowego zasilanego wodorem. Po detonacji w komorze spalania wodór zamienia się w parę wodną, dzięki czemu oferuje ogromną przewagę pod względem emisji nad paliwami kopalnymi opartymi na węglu. Nie jest jednak tak, że układ wydechowy wypluwa wyłącznie wodę. W powietrzu atmosferycznym mamy przede wszystkim azot, a jego obecność nadal oznacza, że ​​emitowane są również związki NOx z silnika spalinowego napędzanego wodorem. Jednak taka emisja jest nieporównywalnie mniejsza niż w przypadku spalania benzyny. Wtrysk bezpośredni jest niezbędny dla silnika spalinowego napędzanego wodorem, ponieważ wodór w postaci gazowej wyparłby zbyt dużo powietrza z ładunku wlotowego, gdyby został wtryśnięty pośrednio. To z kolei miałoby ogromny wpływ na wydajność. Efekt ten można zniwelować wtryskując wodór pod wysokim ciśnieniem do cylindra już wypełnionego powietrzem i to sprężonym w układzie dolotowym przez będącą na wyposażeniu silników z serii H2 sprężarkę. Projekt zakłada nie tylko utrzymanie wydajności na obecnym poziomie, ale nawet zwiększenie generowanej mocy przy ogromnym przeskoku względem ekologii.

Oczywiście za technologią wodorową stoją nie tylko zalety, ale także problematyka związana z otrzymywaniem czystego wodoru oraz przechowywaniem go i tankowaniem do pojazdów w bezpieczny sposób. Zbiorniki paliwa w takim wypadku nie będą już mogły być wykonywane z cienkiej blachy, czy tworzywa. Między innymi dlatego o wodorze mówi się cały czas jako o paliwie przyszłości. I to już od długiego czasu. Trzeba jednak przyznać, że opcja ciągłej możliwości kręcenia silnika spalinowego na wysokie obroty również w przyszłości brzmi dla nas naprawdę kusząco.