مقدمه
با کاهش منابع فسیلی، شرکت‌های خودروسازی به فکر یافتن منابع سوختی جایگزین افتادند. در طول ۲۰ سال گذشته، تویوتا در حال بررسی یک گزینه منحصربه‌فرد، یعنی سوخت هیدروژنی بوده است. شرکت ژاپنی در ابتدا از سوخت هیدروژنی به‌عنوان عاملی برای فعال‌سازی موتور الکتریکی استفاده می‌کرد، ولی حالا روی پیشرانه هیدروژنی کار می‌کند. تویوتا در حال حاضر مشغول توسعه یک موتور احتراقی هیدروژنی است که می‌تواند تحولی را در صنعت خودروسازی جهان به وجود آورد.
ناگفته نماند که علاوه بر کمبود زیرساخت‌های سوخت هیدروژنی، تویوتا با چالش‌های دیگری نیز دست‌وپنجه نرم می‌کند. بهبود راندمان احتراق سوخت هیدروژنی یکی از همین چالش‌ها است. بااین‌حال، تویوتا تلاش می‌کند تا این موانع را پشت سر بگذارد و نشان دهد که هیدروژن می‌تواند یک منبع انرژی بادوام برای خودروها باشد. در این مقاله بیشتر با موتور احتراقی هیدروژنی تویوتا آشنا می‌شوید.
ماهیت رقابت‌طلب موتور هیدروژنی تویوتا
یکی از مسائل استفاده از سوخت‌های پاک به ازدست‌دادن پرفورمنس و رانندگی اسپرت مربوط می‌شود. این مسئله باعرضه سوپر کارهای برقی ریماک یا تسلا رفع ابهام شده است و تویوتا H2 نیز می‌تواند قابلیت موتورهای هیدروژنی را در پیست مسابقات به اثبات برساند. تویوتا چند مدل خودرو مسابقه‌ای را با استفاده از تکنولوژی احتراق هیدروژنی H2 ساخته و آن‌ها را روانه پیست کرده است. جی‌آر کرولا، جی‌آر یاریس و کانسپت GR H2 Racing معروف‌ترین مدل‌هایی هستند که با استفاده از موتور هیدروژنی توانایی بالایی را در مسابقات از خود نشان داده‌اند.
شروع آزمایش جاده‌ای موتور هیدروژنی
تویوتا در حال حاضر پیشرانه احتراق هیدروژنی خود را در مدل‌های تولیدی نصب‌کرده و در شرایط جاده‌ای مختلف در کشورهای متفاوت مورد آزمایش قرار داده است تا اطمینان حاصل کند که عملکرد این موتورها دست‌کمی از پیشرانه‌های درون‌سوز معمولی ندارد. کرولا کراس آزمایش‌های متعددی را در زمستان هوکایدو ژاپن و در تابستان حومه استرالیا پشت سر گذاشته و به نتایج مطلوبی دست‌یافته است. فاز آزمایش معمولاً آخرین فاز تولید یک خودرو به‌حساب می‌آید؛ بنابراین می‌توان حدس زد که خودروی احتراق هیدروژنی تویوتا در آینده نزدیک به طور رسمی رونمایی می‌شود.
نمونه اولیه جاده‌ای با نام‌آشنا
موتور احتراق هیدروژنی تویوتا تاکنون به شکل‌های مختلف روی بدنه‌های متفاوت نصب شده است. آخرین نسخه این پیشرانه در یکی از جدیدترین کراس‌اوورهای تویوتا به نام Crolla Cross به‌کاررفته تا به‌واسطه برند خوشنام کرولا و کلاس محبوب شاسی‌بلند، توجهات بیشتری را به خود جلب کند و روی این حوزه درحال‌رشد، مسلط شود.
پیشرانه هیدروژنی در کانسپت کرولا کراس
محصول آینده تویوتا، یعنی کانسپت کرولا کراس از موتور هیدروژنی ۱.۶ لیتری ۳ سیلندر توربوشارژ استفاده می‌کند. این موتور هیدروژنی، همان پیشرانه به‌کاررفته در ماشین مسابقه‌ای جی‌آر کرولا H2 است که سرعت و قدرت قابل‌توجهی را به نمایش می‌گذارد. موفقیت GR Crolla H2 در مسابقات استقامتی ثابت می‌کند که موتور هیدروژنی تویوتا از لحاظ کاربرد به پتانسیل موردنیاز دست‌یافته است. این موتور ۱.۶ لیتری همچنین در مسابقات رالی نیز مورداستفاده قرار گرفته و کارایی خود را در شرایط جاده‌ای خشن و ناهموار به اثبات رسانده است. موفقیت در مسابقات استقامتی و رالی را می‌توان به‌صورت موفقیت در کاربردهای روزمره تفسیر کرد.
فعالیت روی موتور هیدروژنی ۸ سیلندر
تویوتا قصد دارد یک موتور احتراق هیدروژنی بزرگ‌تر و قوی‌تر بسازد و به‌منظور رسیدن به این هدف، همکاری خود را با یکی از غول‌های موتورساز ژاپنی یعنی یاماها، آغاز کرده است. موتور هیدروژنی ۸ سیلندر تویوتا حدود ۵ لیتر حجم داشته و تقریباً سه برابر بزرگ‌تر از موتور ۱.۶ لیتری فعلی است. این موتور ۴۴۴ اسب بخار قدرت دارد و بر پایه پیشرانه ۸ سیلندر به‌کاررفته در لکسوس RC-F ساخته می‌شود.
احتراق هیدروژنی، بخشی از آینده کربن خنثی تویوتا
اگرچه تویوتا باور دارد که هیدروژن بهترین گزینه برای آینده بدون کربن است، ولی به کاوش و بررسی گزینه‌های دیگر ادامه می‌دهد. تویوتا سرمایه عظیمی را صرف توسعه فناوری‌های هیبریدی و الکتریکی کرده و ازآنجاکه هیدروژن هنوز به‌عنوان یک منبع سوختی تجاری در نظر گرفته نمی‌شود، کماکان از برنامه‌های خود جهت ساخت و عرضه خودروهای هیبریدی و برقی پیروی می‌کند. کمری به‌عنوان یکی از پرفروش‌ترین خودروهای این شرکت در سال ۲۰۲۵ در نسخه تمام هیبریدی روانه بازار خواهد شد. تویوتا همچنین یک باری حالت جامد با پشتیبانی از محدوده ۱۲۰۰ کیلومتری را برای خودروهای برقی خودساخته است. باتوجه‌به دستاوردها و تسلط کافی روی بازار هیبریدی‌ها و برقی‌ها، تویوتا زمان کافی برای تکمیل پروژه هیدروژنی خود دارد. شرکت ژاپنی در حال ایجاد یک چشم‌انداز عالی از آینده سبز و فاقد آلایندگی با استفاده از تمام تکنولوژی‌های موجود است.
میرای پیش‌گام استفاده از موتور هیدروژنی
تویوتا از مدت‌ها پیش به آینده موتورهای هیدروژنی امیدوار بوده است. اگرچه امروزه خودروهای برقی سرتیتر خبرها هستند، ولی فناوری برقی‌سازی خودرو در واقع یک تکنولوژی قدیمی محسوب می‌شود. هیدروژن، گام واقعی به سمت تکنولوژی پیشرفته است و تویوتا به‌عنوان پیش‌گام این فناوری نوین شناخته می‌شود. این شرکت ژاپنی در واقع در سال ۲۰۱۶ از نخستین خودروی هیدروژنی جاده‌ای خود به نام میرای (Mirai) به معنی آینده رونمایی کرد. تا سال ۲۰۲۲ بیش از ۲۱ هزار دستگاه میرای در سراسر جهان به فروش رسید. میرای از فناوری سلول سوختی استفاده می‌کند و هیدروژن، انرژی‌بخش موتوربرقی آن است.
پیشرانه احتراق هیدروژنی در جی‌آر کرولا H2
همان‌طور که گفته شد، تویوتا پیشرانه احتراق هیدروژنی خود را در ماشین‌های مسابقه‌ای تعبیه کرده است. جی‌آر کرولا H2 که در سال ۲۰۲۳ در رقابت ۲۴ ساعته فوجی رونمایی شد، از هیدروژن مایع به‌عنوان سوخت مصرفی استفاده می‌کند. کاربرد هیدروژن به طور قابل‌توجهی شعاع پیمایشی خودرو را افزایش می‌دهد. در حال حاضر، جی‌آر کرولا با هدایت تیم مسابقه‌ای روکی ریسینگ در پیست‌های مسابقه‌ای و جاده‌های مختلف تحت آزمایش است. احتراق هیدروژنی نه یک رؤیا و خیال‌پردازی، بلکه یک فناوری ممکن و شدنی به‌حساب می‌آید که نه‌تنها توانایی حرکت ماشین‌های جاده‌ای، بلکه قابلیت انرژی‌رسانی به خودروهای مسابقه‌ای را دارد.
فناوری تکراری برای باک سوخت
برای ساخت موتور احتراق هیدروژنی لازم نبود تویوتا از صفر شروع کند. شرکت ژاپنی، همان سیستم سوخت‌رسانی موجود در موتورهای درون‌سوز را برای تکنولوژی جدید خود به کار گرفته است. کانسپت کرولا کراس از همان سیستم پکینگ هیدروژن در خودرو میرای استفاده می‌کند. ازآنجاکه این سیستم امکان پیمایش مسافت ۴۰۰ مایلی را برای میرای فراهم می‌آورد، می‌توان انتظار داشت کرولا کراس نیز محدوده پیمایشی مشابهی داشته باشد.
راهکاری بالقوه برای حل یکی از مشکلات اصلی احتراق هیدروژنی
یکی از اصلی‌ترین مشکلات موتورهای احتراق هیدروژنی، دمای بیش از حد ناشی از احتراق است. تویوتا در سپتامبر سال ۲۰۲۳، راهکاری را برای حل این مشکل پیشنهاد کرده که به‌منظور کاهش دمای موتور، آب را درون محفظه احتراق تزریق می‌کند. در این سیستم، هرگاه خودرو در شرایط پرفورمنس بالا باشد، آب با باز شدن سوپاپ به داخل سیلندر تزریق شده و خنک‌سازی به طور لحظه‌ای انجام می‌شود. در شرایط رانندگی عادی و نرمال، آب با بسته‌شدن سوپاپ به داخل سیلندر تزریق می‌شود تا عملیات خنک‌سازی به‌صورت تدریجی اتفاق بیفتد و راندمان موتور بهینه شود.
این راهکار ابتکاری «زمان‌بندی تزریق دوگانه» نام دارد. بسته به حالت رانندگی، ایسیو تصمیم می‌گیرد که چه زمان آب را وارد محفظه احتراق کند. قطرات آبی که درون سیلندر تزریق می‌شوند، گرما را جذب کرده و پس از بخارشدن، از موتور خارج خواهند شد. بدین ترتیب، موتور خنک می‌شود، بدون اینکه تداخلی در عملکرد آن به وجود آید.
آزمایش خودروهای تجاری هیدروژنی ۶ سیلندر در استرالیا
اواخر سال ۲۰۲۳، تویوتا چند خودرو شهری HiAce را به نسخه تجاری هیدروژنی تبدیل و روانه خیابان‌های استرالیا کرد. موتور به‌کاررفته در این ماشین‌ها، همان موتور موجود زیر کاپوت لکسوس L600 است که با اعمال تغییرات لازم، با سوخت هیدروژنی کار می‌کند. این ماشین‌ها همچنین دارای سه باک سوخت هیدروژنی (متعلق به میرای) هستند. بدین ترتیب، خودرو شهری HiAce هیدروژنی تویوتا از یک موتور ۳.۵ لیتری توئین توربوشارژ ۶ سیلندر استفاده می‌کند که از طریق گیربکس ۱۰سرعته اتوماتیک، ۱۶۱ اسب بخار قدرت و ۳۵۴ نیوتن متر گشتاور را به چرخ‌ها وارد می‌کند. محدوده پیمایشی این خودرو حدود ۱۲۴ مایل معادل ۲۰۰ کیلومتر اعلام شده است.
دیدگاهتان را بنویسید