1. Начало новой эры мобильности. BMW Hydrogen 7. (Краткая информация 2/3)

Первый в мире серийный водородный автомобиль класса премиум для ежедневной эксплуатации в стандартном варианте сходит с конвейера с высококачественным покрытием кузова с эффектом «металлик», причем уникальный характер автомобиля выразительно подчеркивает предлагаемый только для этой модели цвет Blue Water.

Бивалентный двигатель внутреннего сгорания для обеспечения максимального запаса хода.

Самой важной и инновационной разработкой для BMW Hydrogen 7 является бивалентный двигатель внутреннего сгорания. Его основу составляет двенадцатицилиндровый силовой агрегат с рабочим объемом 6,0 литра и системой VALVETRONIC от BMW 7-й серии. Максимальный крутящий момент 390 ньютон-метров достигается при частоте вращения 4300 об/мин. Двигатель V12 в BMW Hydrogen 7 сжигает в одних и тех же цилиндрах либо водород, либо бензин.

Запас хода водородного двигателя с бивалентным двигателем внутреннего сгорания составляет почти 700 километров и даже превосходит этот показатель BMW 760i. Поэтому водитель BMW Hydrogen 7 может рассчитывать на неограниченную мобильность и без проблем использовать свой автомобиль на значительном удалении от ближайшей водородной заправочной станции. Пригодность к ежедневному использованию, практическая ценность и удовольствие за рулем обеспечиваются, даже когда нет возможности заправить автомобиль водородом.

Двигатель внутреннего сгорания гарантирует надежность.

Концерн BMW Group сознательно сделал выбор в пользу двигателя внутреннего сгорания, чтобы придать импульс более широкому признанию и распространению водорода как источнику энергии для привода. В двигателе внутреннего сгорания используются совершенные технологии на основе ноу-хау, которое базируется на десятилетиях разработок в области моторостроения. Таким образом, эта концепция двигателя соответствует всем условиям, необходимым для обеспечения типичных для автомобилей марки BMW динамики и маневренности в том числе и при использовании водорода в качестве энергоносителя. Кроме того, только двигатель внутреннего сгорания способен работать на двух видах топлива.

Клапаны впуска как ключевые компоненты технологии.

Для работы на бензине подача топлива осуществляется путем непосредственного впрыска, для работы на водороде приготовление смеси происходит уже во впускных каналах. Для этого были разработаны новые клапаны впуска, конструкция и установка которых потребовали от разработчиков двигателя выполнения самых высоких требований. Рассчитанные на газообразный водород клапаны не только больше традиционных форсунок для впрыска бензина, но и имеют значительно больший рабочий диапазон: они работают с различными значениями системного давления и одновременно как с очень коротким, так и длительным временем впуска газообразного водорода. В доли секунды они подают точно дозированное количество водорода во впускаемый воздух.

По сравнению с традиционными видами топлива скорость сгорания водорода до десяти раз выше. Газораспределение бивалентного двигателя оснащено специальными функциями. Благодаря эксклюзивным системам BMW для плавной регулировки фаз газораспределения VALVETRONIC и регулировки распределительных валов двойной VANOS в распоряжении инженеров были идеальные инструменты для оптимизации метода сжигания водорода. С их помощью газообмен и приготовление смеси можно целенаправленно настроить на характеристики водородно-воздушной смеси.

Практическое решение по снижению выбросов CO₂.

При работе на водороде BMW Hydrogen 7 выделяет практически только водяной пар. Поэтому новая модель представляет собой значительный шаг вперед на пути к резкому снижению вредных выбросов индивидуальных автомобилей, в частности CO₂. В будущем предусматривается внедрение автомобиля, работающего только на водороде (моновалентная концепция). Кроме того, в рамках исследований концерн BMW Group также работает над освоением технологии топливных элементов в качестве вспомогательного источника энергии (APU) с целью обеспечения их максимальной пригодности к практическому использованию в автомобиле, так как они заметно эффективнее традиционных автомобильных аккумуляторных батарей.

Модель BMW Hydrogen 7 концерна BMW Group указывает практичный, прямой путь к созданию экологически безвредных автомобилей будущего. Внедрение водорода в отработанные процессы разработки, производства и сбыта представляет собой самый эффективный способ прочного утверждения водорода в качестве альтернативы традиционным видам топлива. Концерн BMW Group осознает свою роль двигателя прогресса в этой области. BMW Hydrogen 7 — это импульс, с помощью которого компания BMW повышает как доверие клиентов к этой технологии, так и привлекательность водородных автомобилей.

Сверхмощная вакуумная изоляция водородного резервуара.

Бивалентная концепция привода BMW Hydrogen 7 предполагает не только наличие специального механизма газораспределения двигателя, но и установку двух различных топливных баков. Водородный резервуар BMW Hydrogen 7 вмещает почти 8 кг (примерно 170 литров) жидкого водорода, обычный бензобак имеет емкость 74 литра.

Жидкий водород в качестве источника энергии ставит особые технические задачи при создании конструкции резервуара. Поскольку при атмосферном давлении водород переходит в жидкое агрегатное состояние только при температуре минус 253 градуса Цельсия, его хранение в автомобиле в течение длительного времени может обеспечить только новая сверхмощная вакуумная изоляция. Водородный резервуар BMW Hydrogen 7 имеет двойные стенки. В промежуточном пространстве толщиной 30 миллиметров находится несколько слоев алюминия и стекловолокна, снижающих теплопоглощение. Кроме того, мощный изолирующий эффект возникает благодаря вакууму, созданному в промежуточном пространстве. Тем самым исключается теплопередача по воздуху. Подвески внутреннего бака состоят из синтетического материала на углеродоволокнистой основе (CFK), который отличается низкой теплопроводностью.

Сверхмощная изоляция в высшей степени эффективно снижает теплопередачу. Она обеспечивает примерно такой же изоляционный эффект, как слой пенополистирола толщиной 17 метров. Если резервуар заполнить горячим кофе, то только примерно через 80 дней его температура снизится настолько, чтобы он стал пригодным к употреблению.

Система управления потерями от испарения контролирует утечку водорода.

Несмотря на сверхмощную вакуумную изоляцию, физически невозможно исключить незначительное проникновение тепла в резервуар. Это значит, что небольшая часть жидкого водорода со временем испаряется (по-английски: boil off). Однако эти незначительные количества испарившегося водорода возникают по прошествии 17 часов стоянки автомобиля. После этого давление в резервуаре повышается настолько, что газообразное топливо необходимо отводить в так называемую систему управления потерями от испарения. Она ограничивает давление в резервуаре и при превышении определенного оптимального значения обеспечивает контролируемый отбор и преобразование уже испарившегося водорода. Освобожденный газообразный водород смешивается в трубке Вентури с воздухом и окисляется в катализаторе до водяного пара. Называемая временем простоя фаза контролируемого полного испарения жидкого водорода из наполовину заполненного бака составляет около 9 дней. После этого в резервуаре остается количество водорода, которого достаточно примерно на 20 километров пути. Если время от времени использовать водородный режим работы BMW Hydrogen 7, то давление внутри резервуара из-за отбора водорода для двигателя снижается. После выключения двигателя снова начинается 17-часовой период стоянки, в течение которого потери отсутствуют.

Простой процесс заправки.

Концепция заправки водородом удобна для ежедневного использования и в принципе почти не отличается от обычной заправки бензином. Главным новшеством является герметичный и теплонепроницаемый стыковочный узел для заправки жидким водородом. Водитель подводит его к заливной горловине для жидкого водорода BMW Hydrogen 7 так же, как обычный заправочный пистолет, и фиксирует его вручную путем нажатия. Окончательным стопорением стыковочного узла и заполнением бака управляет система. Крышку заливной горловины водитель открывает и закрывает с помощью кнопки на передней панели рядом с рулевым колесом. Весь процесс занимает менее 8 минут. Благодаря простоте манипуляций и процессу заполнения, управляемому системой, заправка BMW Hydrogen 7 водородом осуществляется так же легко, безопасно и даже чище, чем традиционная заправка бензином.

Для скорейшего распространения по всему миру стандартной технологии заправки водородом концерн BMW Group совместно с международными партнерами разработал единое топливозаправочное устройство для жидкого водорода.

Высокий выступ на капоте указывает на уникальный источник энергии.

Размеры кузова BMW Hydrogen 7 основываются на концепции BMW 760Li, то есть эти модели имеют идентичные наружные размеры и базу. Характерная внешность удлиненного седана BMW 7-й серии практически не претерпела никаких изменений, однако повышенная масса автомобиля и размещение водородных компонентов потребовали новой разработки ряда деталей.

Отличительным внешним признаком BMW Hydrogen 7 стал новый, высокий выступ на капоте, которым водородный седан обязан увеличению конструктивной высоты двигателя из-за клапанов впуска H₂. Одновременно мощный контур капота указывает на расположенный под ним уникальный источник энергии водородного автомобиля.

На крышке багажника седана находится надпись «Hydrogen 7», а под боковыми повторителями указателя поворота — надпись «Hydrogen». Другими отличительными признаками являются прозрачная крышка заливной горловины H₂с изысканным хромированным обрамлением и облицовка заднего бампера с хромированными накладками. Надпись «BMW Hydrogen Power» на солнцезащитных шторках задних окон и накладках на пороги также обращают внимание на революционную технологию привода седана.

Абсолютно новой является оптимизированная по массе и одновременно более стойкая к ударам комбинированная конструкция ряда зон кузова из синтетического материала на углеродоволокнистой основе (CFK) и стали. Специальную смешанную конструкцию из CFK и стали концерн BMW Group разработал исключительно для BMW Hydrogen 7 с целью компенсации более высокой массы привода и топливной системы и соответствия особым требованиям безопасности, предъявляемым к этому инновационному автомобилю. Например среди прочего рамы боковин слева и справа теперь по периметру усилены CFK. Таким образом в краш-тестах достигаются такие же показатели, как у BMW 760Li.

Индикация водородной топливной системы в кокпите.

Салон водородного седана также внешне немногим отличается от салона BMW 760Li. На передней панели находятся новые индикаторы для водородного режима работы. В приборном щитке BMW 7-й серии на дисплее контрольной индикации появился символ «H₂», который загорается при работе двигателя на водороде. Кроме того, BMW Hydrogen 7 наряду с индикацией уровня бензина оснащается индикатором уровня H₂, указывающей уровень водорода в резервуаре в килограммах. Общий запас хода отображается в виде поперечной диаграммы, состоящей из двух частей, и в виде цифры. Индикация резервного остатка топлива для водорода (ок. 1,5 кг пригодного для использования остатка топлива примерно на 50 км пути) и бензина (ок. 15 литров минимум на 100 километров) отображается отдельно друг от друга.

Наиболее заметные внешние изменения в интерьере находятся в задней части салона. Они вызваны расположением водородного бака под задней полкой и за задними сиденьями. Заднее сиденье BMW Hydrogen 7 смещено примерно на 115 миллиметров вперед по сравнению с BMW 760Li и на 25 миллиметров назад по сравнению с обычной версией BMW 7-й серии. Оба задних пассажира в водородном автомобиле также пользуются комфортом седана BMW высшего класса. Из соображений компоновки центральный подлокотник в задней части салона установлен неподвижно. Поэтому BMW Hydrogen 7 рассчитан на четырех человек. Из-за размещения водородного резервуара емкость багажника стала меньше, чем у других вариантов BMW 7-й серии. Объем багажника BMW Hydrogen 7 составляет 225 литров, этого достаточно, например, для размещения двух сумок с комплектом для гольфа.

Алюминиевая ходовая часть облегченной конструкции от BMW 7-й серии.

Основу ходовой части BMW Hydrogen 7 составляет стандартная алюминиевая ходовая часть облегченной конструкции, которая обеспечивает динамику, характерную для BMW 7-й серии. Впереди используется двухшарнирная подвеска с тяговыми растяжками на амортизационных стойках, а сзади — интегральная четырехрычажная подвеска с компенсацией клевков при трогании и торможении. Повышение массы, обусловленное водородными компонентами, потребовало изменения настройки ходовой части. Кроме того, задняя подвеска BMW Hydrogen 7 усилена алюминиевыми и стальными элементами аналогично бронированной версии седана BMW 7-й серии. Ходовая часть водородного седана в стандартной комплектации дополнительно оснащается системой AdaptiveDrive с функциями подавления кренов и регулирования жесткости амортизаторов. Система AdaptiveDrive обеспечивает BMW Hydrogen 7 исключительную маневренность и уверенность на дороге и легкость управления при движении в крутых поворотах.

На BMW Hydrogen 7 устанавливается тормозная система от BMW 7-й серии. Тормозной путь автомобиля массой 2460 кг со скорости 100 км/ч до полной остановки составляет 41 метр.

Высокотехнологичная система контроля давления в шинах RDC.

В стандартной комплектации в BMW Hydrogen 7 используется новейшее поколение системы контроля давления в шинах RDC, работающей по принципу телеметрии по сигналам от датчиков. Система, заимствованная у гоночных болидов, имеет особенно острую настройку и соответствует новейшему уровню технологий контроля шин. Телеметрическая система контроля через короткие интервалы времени измеряет давление каждой шины и отображает на приборном щитке отклонения от нормального значения для каждой шины. В результате система еще раньше и точнее информирует водителя в том числе о постепенной потере давления в отдельном колесе.