Японська автомобільна фірма Mazda оформила патент на шеститактний мотор, здатний добувати гідроген з бензину та спалювати його на заміну звичайному пальному. Таким чином, карбон залишається всередині системи, а шкідливі викиди зменшуються до найменших показників.
Принцип функціонування інноваційної технології
Схема роботи виглядає так: теплова енергія мотора та каталізатор розщеплюють бензин, внаслідок чого виробляється гідроген, що прямує в камеру згоряння, а карбон фіксується в окремій зоні й надалі підлягає утилізації. Коли бракує гідрогену, двигун може функціонувати як типовий бензиновий агрегат.
У мотора є шість тактів: чотири звичних та два додаткових. Під час одного з них відпрацьовані гази проходять крізь "декомпозер", де відбувається відокремлення вуглецю. Потім виконується такт "розширення", котрий усуває залишковий обсяг повітря.
Деталізований цикл роботи
Перші три такти функціонують як у звичайному моторі:
- Перший такт (впуск): повітря всмоктується до циліндра
- Другий такт (компресія): суміш здавлюється поршнем
- Третій такт (робочий процес): спалювання суміші сприяє переміщенню поршня вниз
Додаткові такти зумовлюють унікальність системи:
- Четвертий такт (ре-компресія): замість викиду назовні, відпрацьовані гази спрямовуються через спеціальний клапан у "декомпозер" — пристрій, що нагадує каталітичний нейтралізатор, але без дорогих металів
- П'ятий такт (ре-розширення): залишкові гази повертаються назад до циліндра задля додаткової роботи розширення
- Шостий такт (остаточний випуск): очищені гази виводяться в атмосферу
Технологічні труднощі
Схема значно ускладнює структуру. Вуглець, який акумулюється, потрібно регулярно усувати. Окрім цього, результативність такого способу наразі залишається сумнівною.
Однією з найзначніших проблем є накопичення вуглецю. Бензин переважно складається з карбону за масою — кожен літр пального містить приблизно 0,66 кг вуглецю. Це засвідчує, що заповнений 50-літровий бак створить майже 33 кг твердого карбону, котрий необхідно кудись дівати. Mazda передбачає наявність очисної системи, проте не уточнює, з якою періодичністю її необхідно спорожнювати.
Також новий двигун потребуватиме:
- Додаткових клапанів з електронним чи гідравлічним управлінням
- Окремого інжектора для здійснення подачі пального в декомпозер
- Ще одного інжектора для подачі гідрогену в циліндр
- Невеликого резервуара для накопичення гідрогену
- Блоку збору та складування карбону
- Складної системи управління, що визначатиме, коли функціонувати в 4-тактному, а коли в 6-тактному режимі
Технічні обмеження та нерозв’язані питання
Патентний документ не містить відомостей про ефективність системи. Незрозуміло, чи компенсується енергія, затрачена на розкладання бензину, більш чистим згорянням гідрогену. Не виключено, що уся система з усіма рухомими елементами та додатковим підігрівом виявиться менш продуктивною за простий бензиновий двигун.
Також у шеститактному режимі двигун втрачає потужність. Mazda пропонує відшкодувати це електромотором, що збільшує вагу, вартість та складність.
І попри те, що Mazda стверджує про можливість роботи "без викидів оксидів карбону", це не було підтверджено. Гідроген згоряє без забруднень, проте за умов високих температур все ще здатний утворювати оксиди азоту.
Історичний контекст та особливості Mazda
Ця розробка не випадкова — Mazda має багатий досвід створення незвичних двигунів:
- Роторний двигун Ванкеля: компанія десятиріччями підтримувала цю технологію, незважаючи на проблеми з ефективністю та надійністю
- Skyactiv-X: бензиновий двигун, що працює подібно до дизельного, з компресійним запалюванням
- Двигуни зі ступенем компресії 14:1: що функціонують на звичайному бензині
Перспективи та реальність
Ідея практично безвідходного ДВЗ може надати йому другий шанс в еру електрифікації. Можливі переваги:
- Використання наявної інфраструктури заправних станцій
- Відсутність необхідності у складних водневих баках
- Змога функціонування на звичайному бензині, якщо виникне потреба
- Потенційна утилізація уловленого карбону в промисловості (виробництво сталі, пігменти)
Проте чимало експертів схиляються до думки, що дана розробка є скоріше "науковим проєктом", а не реальною альтернативою електромобілям. Основні застереження:
- Складність виготовлення: вартість та надійність такого двигуна можуть бути неприйнятними для масового ринку
- Практичність обслуговування: необхідність регулярного видалення карбону ускладнює експлуатацію
- Конкуренція з електромобілями: зниження ціни акумуляторів та розширення мережі зарядних станцій
- Брак прототипів: поки це лише патент, що не має діючих зразків
Майбутнє технології
Станом на 2025 рік, електромобілі складають приблизно 18% світових продажів, а бензинові автівки — близько 70%. Мільярди автомобілів з ДВЗ все ще використовуються на автошляхах світу.
Ідея Mazda може виступити перехідним етапом: застосовувати наявні заправні станції, уловлювати вуглець до його вивільнення та спалювати гідроген, вироблений всередині автомобіля.
Перспективи значні, проте сумнівів ще більше. Наразі ніхто не знає, чи зможе даний шеститактний двигун виробляти достатньо гідрогену досить оперативно, чи функціонувати достатньо потужно.
Патент — це ще не автомобіль. Це концепція на папері, що чекає випробувань в реальності. Mazda, можливо, окреслила майбутнє, але шлях до нього буде довгим. У світі, де Toyota й досі робить ставку на гібриди та гідроген, а впровадження електромобілів не є тим переломним моментом, на котрий покладали надії регулятори, шеститактний водневий "франкенмотор" може виявитися тією неординарною, але вражаючою обхідною дорогою, котра підтримає функціонування ДВЗ ще на декілька років.
Mazda й надалі демонструє, що вона не завершила з двигунами внутрішнього згоряння. І, можливо, двигуни також ще не завершили з нами.
Джерело: ukr.media