7. Двигатель: 12-цилиндровый двигатель объемом 6 литров с системой непосредственного впрыска бензина и системой подачи водорода во впускной коллектор.

BMW Hydrogen 7 — это значительный шаг вперед автомобильных инженеров на пути к снижению выбросов CO₂в атмосферу. Бивалентный 12-цилиндровый двигатель модели BMW Hydrogen 7 может практически без выброса вредных веществ в атмосферу потреблять водород, а также работать на бензине как обычный двигатель внутреннего сгорания. Благодаря этой революционной технологии BMW Hydrogen 7 открывает путь для практического перехода на экологически чистые технологии в автомобилестроении. Бивалентный 12-цилиндровый двигатель BMW Hydrogen 7 позволяет решить проблемы с дозаправкой, которые имеют место в сформировавшейся инфраструктуре, ограничивающей использование водорода в качестве топлива. Данная инновационная технология демонстрирует осознание концерном BMW Group ответственности в качестве технологического лидера в области разработки приводных систем.

• Максимальная скорость 230 км/ч на водородном приводе.
• Выбросы двигателя состоят практически только из паров воды.
• Концерн BMW подтверждает свое технологическое лидерство в области разработки приводных систем.

Уровень технологий по состоянию на сегодняшний день таков, что только двигатель внутреннего сгорания обладает наилучшим набором характеристик для работы по бивалентной схеме. Водители, которые решились на использование чистой энергии, не будут ограничены в своей мобильности благодаря бивалентному двигателю. Запас хода BMW Hydrogen 7, который составляет примерно 700 километров, был даже увеличен по отношению к обычным автомобилям с бензиновыми двигателями. По сравнению с технологией на топливных элементах концепция двигателя внутреннего сгорания находится на более высокой стадии формирования, которая основывается на опыте, собранном в течение многих десятилетий. Кроме вытекающей из этого надежности данной концепции отличные динамические характеристики двигателя внутреннего сгорания также являются важным аргументом за его повседневное использование.

Серийный 12-цилиндровый двигатель, способный работать на водородном топливе.

12-цилиндровый двигатель первого в мире серийного водородного автомобиля класса «Люкс» для повседневной эксплуатации является прямым родственником силового агрегата модели BMW 760i и располагает самыми современными технологиями, такими как системой изменения хода клапанов VALVETRONIC и системой управления распредвалами для стороны впуска и выпуска Double-VANOS. Конструкция бивалентного двигателя внутреннего сгорания позволяет сжигать в цилиндрах водород или бензин. Особенность: мощность автомобиля одинакова в обоих режимах работы, двигатель без каких-либо задержек может переходить с водорода на бензин и обратно.

Мощность силового агрегата объемом 6 литров составляет 191 кВт/260 л.с., которая позволяет модели BMW Hydrogen 7 развивать максимальную скорость 230 км/ч, после чего срабатывает электронный ограничитель. Максимальный крутящий момент составляет 390 Н/м при 4300 об/мин. Водородный седан ускоряется с 0 до 100 км/ч за 9,5 секунды. В режиме работы на водородном топливе запас хода модели BMW Hydrogen 7 составляет более 200 километров, еще 500 километров можно проехать на бензиновом топливе. Обладая такими характеристиками, бивалентный двигатель V12 первого водородного автомобиля премиум-класса для повседневной эксплуатации обеспечивает вне зависимости от режима работы типичные для всех автомобилей BMW динамику, комфорт и надежность. По этой причине бивалентный привод лучше подходит для того, чтобы новый вид альтернативной энергии получил более широкое распространение.

Система VALVETRONIC создает оптимальные условия для работы на водородном топливе.

Характеристики горения водорода и бензина или дизельного топлива значительно отличаются друг от друга. Водород сгорает быстрее бензина. Благодаря более высокой скорости горения смесь из водорода и воздуха обладает неоспоримыми преимуществами: при одинаковом расходе энергии достигается более высокий КПД, чем при сгорании бензина. Различные характеристики горения обоих видов топлива компенсируются с помощью специальных функций системы управления бивалентного двигателя внутреннего сгорания.

Разработанная BMW система управления нагрузкой без использования дроссельной заслонки VALVETRONIC и система управления распредвалами Double-VANOS являются идеальными инструментами для гибкого управления бивалентным двигателем V12. Ведь данные системы позволяют точно настраивать газообмен и ритм работы клапанов в соответствии с характеристиками водородо-воздушной смеси. Система VALVETRONIC регулирует продолжительность и ход передвижения клапанов. Электроприводной эксцентриковый вал с помощью рычага между распредвалом и впускными клапанами цилиндров преобразует поднятие кулачков в движение клапанов с повышающим или понижающим коэффициентом. Система VANOS позволяет посредством гидравлического регулировочного механизма изменять начало и конец открытия клапанов.

Впускные клапаны как ключевые компоненты технологии.

Смесеобразование в бивалентном двигателе V12 при работе на бензине и водороде осуществляется по-разному. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью системы непосредственного впрыска. Подготовка водородо-воздушной смеси осуществляется уже во впускных каналах. Распределители водорода интегрированы во впускную систему. Являясь инновационной технологией, клапаны для подачи водорода в систему впуска доказывают высокое инженерное искусство разработчиков двигателя. Газовые клапаны больше обычных форсунок и обладают более широким рабочим диапазоном: они должны работать при разных давлениях в системе как с короткими, так и длинными временами впуска. Каждую сотую долю секунды они в непрерывном режиме подают во впускные каналы необходимый объем водорода.

Чистое смесеобразование сводит к минимуму содержание оксидов азота.

Тот факт, что органическое топливо содержит углерод ©, в случае с обычными двигателями внутреннего сгорания является причиной выброса в атмосферу вредных веществ, сокращение которых требует значительных затрат. Данная проблема при использовании в качестве топлива водорода уже не актуальна, так как при его сгорании не выделяются ни диоксид углерода (CO₂), ни углеводороды (HC), ни окись углерода (CO). При сгорании смазочного масла и промывке абсорбера бензобака выделяются очень малые объемы CO₂, HC и CO, благодаря чему режим работы двигателя BMW Hydrogen 7 на водороде характеризуется как «практически без выброса вредных веществ». CO₂возникает при сгорании паров бензина и в результате преобразования катализатором газов HC и CO. Абсорберы на автомобилях с бензиновыми двигателями используются для улавливания паров бензина, возникающих, например, при сильном солнечном излучении. Содержание вредных веществ в ОГ в режиме работы на водороде ограничивается лишь несколькими процентами от граничных показателей норм токсичности «Евро 4».

Поэтому при рассмотрении токсичности ОГ бивалентного 12-цилиндрового двигателя значение имеют только выбросы оксидов азота (NO_X). При высоких температурах горения более 1000 градусов по Цельсию вне зависимости от типа топлива при соединении атмосферного азота и кислорода в камере сгорания двигателя образуются газы NO_X. Гибкая система управления двигателя BMW Hydrogen 7 обеспечивает такую стратегию работы двигателя, которая препятствует образованию оксидов азота. В соответствии с данной стратегией, которая при полной нагрузке предусматривает количественное регулирование, бивалентный двигатель работает в так называемом стехиометрическом режиме. Это означает, что соотношение воздуха и топлива в смеси выровнено (Лямбда = 1). В данном рабочем диапазоне достигается максимальная мощность двигателя. При этом благодаря трехполосному катализатору выбросы NO_Xв атмосферу сводятся к минимуму.

В диапазоне частичной нагрузки управление нагрузкой осуществляется аналогично дизельному двигателю путем регулирования качества смеси. В этом случае двигатель работает с большим избытком воздуха (Лямбда > 2), т.е. топливо-воздушная смесь обеднена. Сгорание топлива в такой бедной смеси происходит при более низких температурах. Так как данные температуры находятся ниже отметки, при которой происходит образование NO_X, то в результате сгорания смеси выделяется очень малый процент NO_X. На основании широкого диапазона воспламеняемости водорода двигатель в режиме функционирования на водороде может работать на очень бедной смеси, т.е. с малым процентом содержания топлива, что дополнительно повышает его эффективность.

В диапазоне между полной (Лямбда = 1) и частичной (Лямбда > 2) нагрузкой выбросы NO_X, напротив, сильно возрастают. Это приводит к тому, что доля эмиссии ОГ в данном диапазоне существенно увеличена. Система управления двигателя модели Hydrogen 7 в состоянии исключить данный диапазон и переключаться непосредственно между сжиганием бедной смеси при частичной нагрузке и стехиометрическим сгоранием при полной нагрузке. Неблагоприятный для характеристики токсичности ОГ диапазон топливо-воздушной смеси между Лямбда = 1 и Лямбда = 2 плавно пропускается системой управления двигателя.

Интеллектуальная стратегия управления бивалентного двигателя V12 позволяет вне зависимости от типа топлива развивать большую мощность и при этом свести к минимуму выбросы вредных веществ во всем рабочем диапазоне. При этом для оптимизации соотношения мощности, эффективности и токсичности силового агрегата в процессе сжигания смеси нацелено используются все особенности водорода. Так двигатель модели BMW Hydrogen 7 даже в режиме работы на водороде обеспечивает отличную динамику и при этом выбрасывает в атмосферу практически только одни водяные пары.

Создав концепцию бивалентного 12-цилиндрового двигателя, концерн BMW Group уже не в первый раз доказал свою компетенцию в секторе разработки приводных систем и укрепил свои лидирующие позиции в области инновационных технологий.