Hidrogénmotor a Ferraritól, ami fejjel lefelé fordított

A Ferrari új innovációja egy hidrogénhajtású belső égésű motor, amely tiszta és környezetbarát hajtást biztosít, miközben megőrzi a sportautókra jellemző magas teljesítményt. A hidrogén tüzelőanyag felhasználásával a cél a szén-dioxid-kibocsátás és egyéb káros anyagok csökkentése, mivel a hidrogén égése során vízgőz keletkezik, ami nulla károsanyag-kibocsátást jelent. Az új motor arra hivatott, hogy a hagyományos benzin- vagy dízelmotorok kiváltására szolgáljon és ugyanakkor nagy energiasűrűséget biztosítson tisztán égethető hidrogén használatával.

Motor és elrendezés

A motor fordított I6-os (sorhatos) konfigurációban működik, amely a helytakarékosság és a hidrogéntartályok elhelyezésének optimalizálása miatt inverz (fordított) elrendezést használ. A fordított kialakítás azt jelenti, hogy a motor alkatrészeit olyan módon pozícionálják, hogy a hidrogéntartályok és egyéb alkatrészek a motor körül legyenek elhelyezhetők, javítva a jármű súlyelosztását és belső térkihasználását. Ez különösen fontos egy sportautó esetében, mivel a jobb súlyelosztás javítja a teljesítményt és a menetdinamikát.

Hidrogéntartályok

Az autóról nem mindent tudunk, de azt igen, hogy több hidrogéntartállyal rendelkezik, két elsődleges hidrogéntartály található a motor két oldalán, amelyek gömb alakúak lehetnek a jobb nyomáselosztás érdekében. Ezenkívül egy vagy több további hidrogéntartály helyezkedhet el a motor fölött, amelyek hengeres alakúak lehetnek. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a hidrogént optimális módon tárolják, miközben a helytakarékosságot és a súlyelosztást is maximalizálják.

Motorfelépítés

A motor „fejjel lefelé” fordított, a hajtókar és a vezérműtengely pedig a hengerek fölött, pontosabban alatt található. A hengerek lefelé nyitottak, ami eltér a hagyományos elrendezéstől. A fordított motor egyik legnagyobb kihívása a gravitációs hatások kezelése, különösen az olajozás terén. Egy hagyományos nedves karteres olajozási rendszerben a gravitáció kulcsfontosságú szerepet játszik az olaj visszavezetésében az olajteknőbe, hogy a szivattyú újra felhasználhassa azt. A fejjel lefelé fordított elrendezésben ez nem működhet a hagyományos módon, ezért a Ferrari egy nyomás alatt álló, száraz karteres rendszert alkalmaz, amelyet modern versenymotoroknál is használnak. A Ferrari terve három szivattyút tartalmaz: egy nyomószivattyút az olajadagolásra a blokk egyik oldalán, valamint két szivattyút a másik oldalon, amelyek az olajat visszaszivattyúzzák a rendszerbe. A szivattyúkat a vezérműtengelyek hajtják, biztosítva, hogy az olaj mindig a megfelelő helyre kerüljön és ne maradjon feleslegesen a motorban. Az egyik legnagyobb kihívás egy fordított motor esetében az, hogy az olaj bejuthat a hengerekbe, ami hidrolockot, azaz folyadékütést okozhat, azaz túl sok olaj kerül a hengerekbe és a dugattyúk nem tudnak szabadon mozogni. A Ferrari ezt úgy kívánja megoldani, hogy a visszaszívást végző szivattyúk elegendő hatékonysággal működjenek, minimalizálva a motor leállása után visszamaradó olaj mennyiségét.

A Ferrari a turbófeltöltés terén is innovatív megoldásokat alkalmaz, az ikercentrifugális feltöltők a sebességváltó kettős tengelykapcsoló-dobjához kapcsolódnak, lehetővé téve, hogy a töltők közös tengelyen 100 000 fordulat/perccel forogjanak. Emellett a szabadalom egy elektromos turbófeltöltős rendszert is javasol, amelyben a turbinák egy generátort hajtanak, az így keletkezett energiát akkumulátorban tárolják, majd a kompresszorokat meghajtó elektromotorhoz továbbítják. Ezek az innovatív megoldások lehetővé teszik, hogy a fordított motor biztonságosan és hatékonyan működjön, miközben minimalizálják a gravitáció okozta problémákat, különösen az olajozás terén. A két kompresszorral felszerelt rendszer természetesen intercooler rendszereken keresztül hűti a beáramló levegőt, ezáltal növelve a teljesítményt.

Hőmenedzsment és anyaghasználat

A hidrogén égése magas hőmérsékleten történik, ami jelentős igénybevételt jelent a motor belső alkatrészeire. Az ilyen hőhatások fokozott kopást és anyagfáradást okozhatnak, így a mérnökök speciális hőálló anyagokat, például alumínium ötvözeteket, kerámiát és speciális acélokat alkalmaznak. A motor belső hőmérsékletének szabályozására fejlett hőmenedzsment rendszerek és kenési technológiák használatosak, amelyek segítenek a motor élettartamának meghosszabbításában és a teljesítmény optimalizálásában.

Új technológiai kihívások

A hidrogén tüzelőanyag kezelése új kihívásokat támaszt a tervezésben. A hidrogéntartályoknak rendkívül ellenállónak kell lenniük, mivel a hidrogén molekulamérete nagyon kicsi és könnyen szivároghat. Ezért a hidrogéntartályokat úgy kell megtervezni, hogy képesek legyenek nagy nyomáson tárolni a hidrogént és garantálni tudják a biztonságos tüzelőanyag-ellátást. Az elektromos turbófeltöltők, valamint a nagy teljesítményű akkumulátorok is új követelményeket támasztanak a rendszer integritása és hőmenedzsmentje szempontjából.

Az autó kialakítása a nagy teljesítmény és a környezetbarát hidrogénhajtás kombinációját célozza meg, miközben optimalizálja a helyet és a súlyelosztást a jobb vezetési élmény és a hatékonyság érdekében.

forrás: motortrend.com