Патент Toyota: как вода помогает решить главный недостаток водородного двигателя

В начале года японский автогигант подал целую пачку патентов, раскрывающих новые детали их водородного ДВС. Похоже, они всерьёз намерены вернуть двигателю внутреннего сгорания экологичное будущее. И ключ к этому — в самом простом веществе.

Водородный двигатель: два пути одной технологии

Чтобы мы понимали друг друга, давайте сразу расставим точки над i. Водород в транспорте используют по-разному.

• Первый, самый известный способ — топливные элементы. Это, по сути, мини-электростанции на колесах, где водород превращается в электричество для мотора.
• Второй путь — радикальный и старый как мир: просто сжечь водород в цилиндре, как бензин. Именно по этому, более авантюрному пути, идут ребята из Toyota. Звучит просто, но дьявол, как всегда, в деталях.

Не всё так чисто: главная проблема водородного ДВС

Казалось бы, что может быть чище? Сгорает водород — на выходе получается вода. Идеально! Но нет. Водород горит при астрономически высоких температурах, гораздо выше, чем бензин. А такой жар в цилиндре приводит к печальному побочному эффекту — образованию оксидов азота (NOx), тех самых, за которые так ругают дизели. Ирония судьбы: двигатель на чистом топливе всё равно производит вредный выхлоп.

Спасительная влага: при чём тут вода?

Решение, как часто бывает, лежало на поверхности. Чтобы снизить температуру горения, нужно охладить смесь прямо в цилиндре. Идеальный хладагент? Вода. При испарении она забирает колоссальное количество тепла. Более того, её присутствие в момент зажигания здорово повышает КПД всего процесса. Эту идею обсуждают давно, но технически воплотить её — задача не для слабонервных.

Похоже, Toyota нащупала путь. Судя по патенту, у их мотора будет две независимые «кровеносные системы»: одна для водорода, другая — для воды. Отдельная высокоточная форсунка будет впрыскивать в цилиндр микроскопические капли воды в строго рассчитанный момент — уже после закрытия клапана и воспламенения смеси. Ювелирная работа!

Вода для охлаждения: двойная выгода

Но и это не всё. Вторая система будет орошать водой снаружи самые раскалённые части двигателя, например, стенки цилиндров. Испаряясь, вода будет их охлаждать. Такая система может оказаться эффективнее традиционной с антифризом, экономя энергию и добавляя ещё пару процентов к КПД. Правда, придётся возить с собой запас воды. Не слишком ли сложно?

Пока это лишь идея на бумаге, защищённая патентом. Смогут ли инженеры воплотить её в металле и сделать надёжной — большой вопрос. Но сама попытка заглянуть в будущее таким неочевидным путём заслуживает уважения. Что, если именно вода станет тем самым недостающим пазлом в головоломке водородной эры?