Dízelből hidrogén MAHLE-Metier fejlesztés

Még nincs is a közutakon a hidrogéntechnológia - legalábbis a tömeges felhasználói szinten biztosan nem - de az iparági számvetések már megelőzik önmagukat. Konkrétan a szállítmányozó céges ügyfelek jövőbeni terveit célozva a MAHLE és a Metier sok lépéssel járnak a mindennapok gyakorlata előtt.

A MAHLE Powertrain és a Metier Technologies közösen dolgozik azon a megoldáson, amely lehetővé teszi meglévő dízel-teherautók -potenciálisan - hidrogénüzeművé alakíthatóságát. A projekt bemutatója a CENEX Expo 2025-ön lesz, amelyet a napokban - szeptember 3–4-én - rendeznek az angliai UTAC Millbrookban. A demonstrációs jármű egy DAF LF220 platformra épül, amelyben a 6,7 literes, hathengeres dízelmotort alakították át teljes mértékben hidrogén tüzelőanyaggal üzemelő belső égésű motorra.

A MAHLE Powertrain önmagában is képes lenne hidrogénmotor-fejlesztésre, hiszen saját próbapaddal és tapasztalattal rendelkezik (például a Project Cavendish keretében), mégis a Metier Technologies bevonásával dolgozik, mert vélhetően ez a partnerség mind műszaki, mind üzleti szempontból előnyös. A Metier több mint három évtizedes tapasztalatot halmozott fel motorvezérlési, szelepidőzítési és alternatív tüzelőanyagokra épülő megoldásokban, így kifejezetten a hidrogén-befecskendezés és a prototípus-motorátalakítás területén hozhat létfontosságú know-how-t a projektbe. A MAHLE mint nagy, globális beszállító inkább rendszerszintű OEM-fejlesztésekben erős, míg a kisebb, agilis Metier gyorsabban képes egyedi prototípusok gyártására – például a képeken látható CNC-mart hidrogén-befecskendező sín kialakítására. A projekt közös végrehajtása lehetővé teszi a kockázatok és költségek megosztását is: pl. ha a MAHLE adja a próbapadi infrastruktúrát és a rugalmas ECU-t, a Metier pedig a hidrogén-hardvert, a mechanikai átalakításokat és a flotta-konverzióhoz kapcsolódó üzleti tapasztalatot. A közös fellépés kommunikációs előnyt is biztosít, hiszen a MAHLE presztízse és a Metier gyakorlati, piacközeli megközelítése együtt jóval erősebb üzenetet képvisel a CENEX Expo-hoz hasonló iparági eseményeken, mintha a MAHLE önállóan mutatna be egy laboratóriumi prototípust.

A konverzió során a MAHLE Powertrain által fejlesztett Flexible ECU (MFE) platformot alkalmazzák, amely lehetővé teszi a pontos, térképalapú (befecskendezési térkép) kalibrációt és az égési folyamat optimalizálását a hidrogénhez. A rendszer speciális hidrogén-befecskendezőket, új biztonsági megoldásokat és részletes motortérképezést is magában foglal.

A nehézkesen elérhető – rendelkezésre álló - forrásokból kikerestük a demonstrációs jármű képeit és megpróbáljuk azonosítani mit látunk a képen:

A fotón egy próbapadra telepített, átalakított DAF LF220 teherautó-motor látható, amelynek 6,7 literes soros hathengeres dízelmotorját hidrogén-üzemre konvertálták. A zöldre festett blokk, a kék szilikoncső- és rozsdamentes vezetékek, valamint a sárga mérőszenzorok egyértelműen árulkodnak a fejlesztői környezetben zajló környezetről. A laikus szem számára kusza kábelrengeteg mögött valójában egy kulcsfontosságú részlet húzódik: a kábelkötegek és érzékelők közvetlenül a kipufogóleömlő közelében futnak. Ez a hőterhelés szempontjából kritikus zóna, hiszen a hidrogén-üzemű motoroknál a kipufogógáz-hőmérséklet magasabb, mint a dízeleknél, különösen a szegénykeverékes üzem mellett. Itt válik el a fejlesztői tesztmotor a sorozatgyártottól: a kábelek és érzékelők hőállóságát, árnyékolását és redundanciáját különleges figyelemmel kellett megtervezni.

A hengerfej fölött elhelyezett befecskendező sín és a hozzá csatlakozó extra érzékelők szintén árulkodnak arról, hogy itt nem hagyományos dízel befecskendezőről, hanem speciális hidrogén-injektorokról van szó. Mivel a hidrogén szivárgási kockázata nagyságrendekkel nagyobb, minden csatlakozásnál túlnyomásbiztosító és szivárgásdetektor szükséges. Maga a sín nagy valószínűséggel nem sorozatgyártott, hanem prototípus jellegű, CNC-vel mart, egyedi darab.

A sárga mérődobozok tipikusan próbapadi indikátor szenzorok, amelyek valós idejű nyomás- és hőmérséklet-adatokat szolgáltatnak az égéstérből. Ezek segítségével a fejlesztők indikátordiagramokat készítenek, amivel a hidrogén égésének karakterisztikája pontosan analizálható. Ez már nem egyszerű átalakított motor, hanem indikátoros égéstérvizsgálatra előkészített kutatási demonstrátor, amelyből a sorozatalkalmazások számára értékes adatok nyerhetők.

Mi érdekeset láthatunk még “motormérnöki és -technikusi szemmel” ezen a képen:

A kép bal alsó részén jól kivehető a lendkerék közepe és a jeladó-tárcsa környezete, amely a főtengely-szöghelyzet érzékelésének kritikus pontja; fejlesztési motorokon gyakran használnak itt nagyfelbontású, akár 360–720 fogú jeladót, hogy az égésidőzítést nagy pontossággal lehessen mérni. A kipufogóvezeték rozsdamentes acélból, hegesztett szakaszokkal készült, ami prototípus-jellegre utal, hiszen sorozatban öntvény lenne, míg a hegesztett kivitel lehetővé teszi a csőhosszak vagy érzékelőportok gyors módosítását. A szívóoldalon látható alumíniumöntvény-könyök szintén nem sorozatelem: a hidrogén-levegő arány pontos szabályozásához itt extra nyomás- és hőmérsékletérzékelőket építettek be. A kék szilikoncsövek mellett feltűnő nagyméretű gyorscsatlakozók és laborjellegű fittingek szintén a próbapadi jellegre utalnak, hiszen a rendszer gyakran átalakítható, nem fix sorozatmegoldás. A motor körül látható túlméretezett kábel- és szenzorrendszer nemcsak az ECU-hoz, hanem kísérleti mérőműszerekhez is tartozik: ez egyértelmű jele annak, hogy indikátoros égéstérnyomás-mérést végeznek, redundáns és több ponton duplikált érzékelőkkel. A hengerfej körül elhelyezett befecskendező sín sem a dízel common rail szabványt követi, hanem hidrogén-befecskendezők számára készült egyedi, CNC-mart prototípusdarab, mivel a nagyobb gázmennyiség adagolása és a szivárgásbiztos tömítési technika teljesen eltér a dízeltől. A hengerfej fölé rögzített több jeladó valószínűsíti, hogy henger-nyomás érzékelők is futnak a rendszerben, amelyek az indikátor-diagramok elkészítéséhez nélkülözhetetlenek, ám sorozatgyártásban nem maradnának így. A szokatlanul sok gyorscsatlakozó és kiegészítő szelep végül egyértelműen biztonsági funkciót lát el: a hidrogénszivárgás veszélye miatt a motor körül folyamatos szivárgásmonitoring működik, ami magyarázza a szenzorok kiemelkedően nagy számát és redundanciáját.

A motor megbízhatóságát és teljesítményét a hírek szerint a MAHLE northampton-i hidrogénmotor-tesztpadján vizsgálták, amelyet kifejezetten nehéz-tehergépjárművekhez fejlesztettek ki. A fejlesztés egyik legnagyobb ígérete, hogy a hidrogénüzeműre alakított motor alacsonyabb költségeket (TCO – Total Cost Ownership) kínálhat, mint az akkumulátoros elektromos vagy a tüzelőanyagcellás alternatívák, miközben képes hosszabb működési ciklusokat és nagyobb hasznos terhelést biztosítani. Emellett nulla helyi emisszióval működik, így különösen előnyös lehet például drákói antiemissziós-szigorral őrzött városi behajtási zónákban.

A jövőbeli tervek szerint 2026 közepétől tesztüze indul a kijelölt flottáknál, majd 2027 elején térítéses, volumenarányos bevezetés következhet. A Metier kiemelten számol olyan régiókkal, ahol a hidrogén-infrastruktúra már fejlődőben van, így például Skóciával és Anglia délnyugati részével. Infrastrukturális szempontból mindehhez együttműködések kiépítése kell a hidrogénszolgáltatók, a flottakezelők és lízingcégek között, hogy a felhasználói döntések meghozatala idejére a gyártói és szolgáltatói, mind pedig a felhasználói oldal számára zökkenőmentes legyen.

Reméljük a fejlesztők nem haragszanak meg rövid kis elemzésünkért, hiszen oly izgatottan várjuk mi fog ebből kisülni!

Addig is: Hidrogén híreink és szakanyagaink “Hidrogén hajtás rovatunkban” találhatja a kedves olvasó:

https://autotechnika.hu/cikkek/hidrogen-hajtas

Forrás: mahle-powertrain.com, metiertechnologies.com, automotivepowertraintechnologyinternational.com