Zachráni čpavok spaľovacie motory? Toyota a GAC na tom už pracujú

Foto: TASR, Mahle

Mahle - motor na čpavok Čpavok má len polovičnú energetickú hodnotu ako benzín a ťažšie sa zapaľuje. Pomôcť by mohla predkomôrka, tak ako v prípade motorov v monopostoch F1.

Ak sa vám myšlienka spaľovania niečoho, čo sa zvyčajne spája s hnojivami a čistiacimi prostriedkami, zdá pritiahnutá za vlasy, verte, že to nie je až taký zlý nápad. Výskum používania amoniaku ako náhrady fosílnych palív je starý takmer ako samotné spaľovacie motory. Napokon, čpavok poháňal počas druhej svetovej vojny autobusy v Belgicku a americká armáda sa zaoberala jeho využitím v 60. rokoch.

Prečo to funguje? To ozrejmí pohľad na jeho chemický vzorec – NH3. Každá molekula amoniaku obsahuje teda jeden atóm dusíka a tri atómy vodíka, čo robí z čpavku fantastický „nosič vodíka“. A bez uhlíka. Takže, áno, keď motor spaľuje čpavok, v podstate sa dá povedať, že beží na vodík. A na rozdiel od vodíka nemusí byť uskladnený vo vysokotlakových nádržiach. Takže s čpavkom sa na rozdiel od vodíka lepšie manipuluje a lepšie sa tankuje.

Čítajte viac Toyota a GAC predstavili motor na čpavok. Produkuje o 90 % menej uhlíka

Samozrejme, má to aj isté nevýhody. Problém je napríklad v tom, že čpavok obsahuje menej energie ako benzín alebo nafta, iba 3,6 kWh na liter, jeho zapálenie je ťažšie a horí pomalšie ako fosílne palivá. Aj preto prehral boj s „komfortnými“ uhľovodíkovými palivami. V predchádzajúcom výskume sa presadili dva prístupy – buď rozdelenie amoniaku na vodík a dusík a následné spaľovanie plynného vodíka, alebo použitie fosílneho paliva na naštartovanie motora a až potom spaľovanie čpavku.

Foto: Toyota/GAC

Toyota a GAC vyvinuli motor na čpavok Prototyp 4-valca Toyoty a GAC-u má objem 2,0 litra a výkon 118 kW, čo by stačilo absolútnej väčšine bežných áut.

Prvý systém je drahý a druhý zas zvyšuje zložitosť konštrukcie motora. GAC a Toyota sa preto rozhodli vyvinúť motor, ktorý bude spaľovať priamo amoniak, takže nebude potrebovať transformáciu na vodík ani zásobu benzínu pre štartovanie. Pomocnú ruku pri vývoji podala GAC-u a Toyote spoločnosť Mahle Powertrain, ktorá už zverejnila podrobnosti o vývoji spaľovania amoniaku, ktorý by nahradil naftu v motoroch pre nákladné autá, autobusy, terénne stroje a veľké lode. Spoločnosť testovala dve rôzne metódy.

Prvým je dvojpalivový prístup, teda dovybavenie ťažkých turbodieselov druhým súborom vstrekovačov na vstrekovanie plynného čpavku ako hlavného zdroja energie. Ale Mahle Powertrain tiež úspešne otestoval aj svoj jednovalcový experimentálny motor na čistý plynný čpavok pomocou inovatívneho systému Mahle Jet Ignition (MJI). Systém MJI produkuje ultračisté spaľovanie s malým alebo nulovým množstvom škodlivých látok, ako sú NOx. A presne tento systém chce využiť Toyota a GAC.

Čítajte viac Zachránia syntetické palivá spaľovacie motory? A koľko budú stáť? Aj na to odpovedá špičkový palivár

MJI má v hornej časti každej spaľovacej komory malú predkomôrku s otvormi v spodnej časti. Zapaľovacia sviečka aj vstrekovač paliva sú vložené práve do predkomôrky. Malá náplň sa vstrekne najprv do predkomôrky, kým hlavná náplň vstupuje do valca cez obvyklé sacie otvory. Po zapálení náplne v predkomôrke je horúci plyn vytlačený cez otvory do valca, čím sa ľahko a rovnomerne „odpáli“ hlavná dávka čpavku. Podobná technológia sa napokon používa v motoroch pre monoposty F1. Alebo aj v motore Nutunno v niektorých Maserati.

Výhodou čpavku ako paliva je, že sa dá skvapalniť pri relatívne nízkom tlaku, len 7,5 baru, kým vodík sa prepravuje v nádržiach áut pri tlaku 750 barov. Takže tu máme takmer ideálne a čisté palivo, ktoré by mohlo zachrániť technológiu spaľovacích motorov. Štvorvalcový motor Toyoty a GAC-u má objem 2,0 litra a výkon 118 kW, čo by stačilo absolútnej väčšine bežných áut. Predsa len sú tu však riziká. Amoniak má silný zápach a je vysoko toxický. Napriek tomu sa s ním v doprave už stretávame. Je totiž súčasťou prísady AdBlue pre naftové motory, kde vstrekovaním do výfuku znižuje obsah oxidov dusíka v exhalátoch.