Jedna z nejvíce kontroverzních věcí, které jsem kdy udělal, bylo
to, že jsem se začal navážet do příznivců alternativních pohonných systémů
na elektrolýzu vody. Na první pohled je to nudné a pro většinu lidí bezvýznamné
téma, ale flaškomrdi se mohou posrat, když se do nich někdy strefím. Ve
svých reakcích jsou ještě choleričtější než cykloaktivisté, kteří se omezují
na stereotypní výhrůžky zavedením sedlovky do análu.
V posledních měsících to vypadá, že komunita bublinářů nalezla ultimátní
zbraň na agenta ropné lobby. Stalo se tak v okamžiku, kdy BMW demonstrovalo
svůj záměr dovybavit své motory vstřikováním vody. Jeden z argumentů, které
jsem používal byl ten, že kdyby to fungovalo, tak by to už každej montoval
sériově. Při současném honu za emisemi CO2 by něco takového byl dar z nebes
a kdyby někdo tu technologii rozchodil, tak by na tom vydělal megabalík
prachů. A najednou BMW přijde s vodním systémem v autě. Bublináři začali
pociťovat satisfakci. Marně.
Teď se na to mrknem. Na konci zjistíme, že tohle nemá s HHO společného
nic kromě toho, že je v autě nádrž na vodu.
HHO
je systém směsného spalování původního paliva, tedy benzínu nebo nafty,
které dodává ropná lobby, společně s oxyhydrogenem, který se produkuje
elektrolytickým rozkladem vody. Spalování obou složek najednou prý přináší
výrazný nárůst efektivity motoru. Elektřina pro rozklad vody se získává
jak jinak než spalováním paliva a HHO, čímž je proces perpetua mobile završen.
První systém, který BMW ukázalo veřejnosti, byl nainstalovaný v BMW
M4, která fungovala jako zahajovací vozidlo v Moto GP v loňském roce. Vypadalo
to poměrně triviálně a také to takové bylo. Na sacím potrubí byly umístěny
čtyři injektory. Podle fotek to byly běžné benzínové injektory pro nepřímé
vstřikování, které si můžete koupit v krámě. Dá se tedy předpokládat, že
čerpadlo a další součástky byly také převzaty z palivového systému. Účelem
tohoto zařízení, jak ostatně sami jeho autoři sdělili, bylo ochlazovat
vzduch před nasátím do motoru, protože voda se bude ve styku s horkým vzduchem
měnit na páru a tím odebere vzduchu teplo. Tím se do motoru dodá méně tepla
a potlačí se tendence ke klepání. Také se vytvoří prostor pro zvyšování
výkonu, například zvýšením kompresního poměru, předstihu nebo plnícího
tlaku turba. Současně se také změní objem nasávaného vzduchu, takže při
stálém zdvihovém objemu lze do válce dostat více kyslíku. K tomu nadávkovat
více paliva a máme tady více power. Jasný jak facka.
Otázka, která by mohla zaznít, zní, proč ochlazovat vzduch takto složitě,
když mají mezichladič stlačeného vzduchu. Jenže to nejde dělat neomezeně.
Účinnost IC jde při velkém výkonu a velkém průtoku rapidně dolů. Plocha
IC je daná rozměry a aerodynamikou vozidla a jeho účinnost pro velké průtoky
a velké teplotní spády výrazně klesá. Vstřikování vody do sání by tento
problém mohlo řešit, stejně jako se kdysi řešil vstřikováním většího množství
paliva, které pak vyletělo za různých světelných a zvukových efektů ven
výfukem, což u vozidel se současnými emisními specifikacemi už moc nejde.
Ne že by nějaké směrnice přímo zakazovaly plameny z výfuku, ale vypadá
to málo ekologicky uvědoměle, protože auto uvědomělého řidiče v druhé oteplovací
desetiletce nejen nekouří, ale také nevrčí a nejede. Také si můžeme vzpomenout
na Subaru WRX a tlačítko I/C splash, které vyvolalo polití IC vodou (celá
generace motoristických novinářů si myslela, že se tím polévají kotouče
brzd) nebo pytlíky s ledem populární ve světě WRC. To je to samé jen praktikované
nepřímo. Dá se tedy očekávat, ohledně řídící strategie, že při malé zátěži
chladil vzduch IC a při vyšších se k tomu vstřikovala do motoru voda.
U tohoto nepřímého vstřikování vody vidím hned několik problémů. Ten
největší se jmenuje koroze. V motoru to má všechno trochu jiný grády než
na povrchu samopalu vz. 58, protože v motoru je pár set stupňů teploučko
a oxidy dusíku, které rády vytvářejí kyselinky. Voda a tyhle svinstva se
dostanou kolem pístních kroužků do oleje. Korodovat budou nejen všechna
možná ložiska, ale také stěny válců, ze kterých se vytratí speciální povrch,
kterého se dociluje honováním a který umožňuje mazání a odvod tepla takový,
jaký je v moderních motorech třeba. Kromě toho nízkotlaké vstřikování vody
do sání bude mít za následek, že se voda do spalovacího prostoru dostane
více nebo méně dokonale rozprášena, spíš tam tak nějak chrstne. To uspíší
jednak uvedenou korozi, ale bude to generovat další problémy, například
nehomogenní rozložení směsi ve válci, a zhoršení emisí. Nakonec nelze ani
zajistit, že voda vstříknutá do kanálu jednoho válce neskončí ve válci
úplně jiném a vůbec je to velmi nepřesné. Myslím si, že nepřímé vstřikování
vody je s to motor velmi rychle zničit. Garantovat přiměřenou životnost
vozidla s něčím takovým pravděpodobně není možné, ale u safety caru je
to koneckonců buřt.
Soudruzi z Bavorska přišli ještě z něčím jiným, a to asi rok poté, co
představili tento první a podle mě improvizovaný systém, na kterém si ověřili,
že to funguje a odladili si matematické modely pro další fázi vývoje. Systém
známý pod zkratkou DWI je duální přímé vstřikování a BMW ho představilo
médiím v červenci v Miramasu. Přímo do válce se vstřikuje jak palivo, tak
voda. Architektura systému mi není známa, vypadá to, že před vysokotlakými
injektory jsou zařazeny ještě další ventily, které v případě potřeby otevřou
přívod vody a dojde ke smíchání benzínu s vodou. Vzniklá směs je následně
vstříknuta do válce společně. Dost bizarní záležitost. Výsledné parametry
vypadají však víc než zajímavě. Účinnost při maximálním zatížení měla narůst
o 8%, kompresní poměr bylo možné zvýšit z 9,5 na 11, snížení teploty spalování
o 700°C, tříválcový motor 1,5l dosáhl maximálního výkonu 215 koní . Při
zkušební jízdě spotřebovalo BMW řady 1 na čtyřkilometrový úsek 0,04 litru
vody. Automobilka se také zamyslela nad tím, kde brát vodu (z klimatizace)
a jak to pořešit, když mrzne (samočinné vypuštění zhruba sedmilitrové vodní
nádrže).
Takové provedení by mohlo alespoň z větší části eliminovat problémy
s korozí (nesprchujeme stěny válců). Nevýhodou kromě zrušení vrstvení směsi
(které beztak není přiliš perspektivní z emisního hlediska) je nepochybně
cena, protože je třeba do auta zamontovat celkem hodně drahých součástek,
kterým vévodí vysokotlaká vodní pumpa, což by úsporu paliva pravděpodobně
nebylo s to vyvážit. Pokud se voda vstřikuje jen v plné zátěži, nebude
to v NEDC cyklu poznat a tím pádem se to neprojeví v emisích CO2 a nebude
tak vykazovat zjistitelný přínos v evropské emisní Potěmkinově vesnici.
Nepříjemné jsou energetické ztráty (vodní pumpa bude nejspíš poháněná od
motoru a poběží, i když spotřeba vody bude nulová) i nárůst hmotnosti,
ohledně které je BMW tradičně velmi cimprlich. Jakou šanci má tento systém
na sériové uplatnění, to si netroufám tvrdit.
Jak jsem se tedy pokusil objasnit, ačkoli je výchozí surovina stejná,
funkční princip HHO a zařízení, které demonstrovalo BMW, je zcela odlišný.
No, ale přesto, kdyby tam vrazili ještě HHO booster a pořádnou flašku od
okurek, tak by jim to urvalo kola.
Celá inovace není ve svém principu ničím novým, nový prvek je kombinace
s moderním řízením a přímým vstřikováním. Poznatek, že za mlhy mívají spalovací
motory větší výkon nedává hodně lidem spát a s něčím podobným si hrají
různí zlepšovatelé už někdy od 60. let. Většinou se jednalo o různé ejektory,
které přisávaly vodu do sání nebo adaptace čerpadla od ostřikovačů skla.
Celou řadu water injection kitů můžete najít na internetu doteď, obsahují
většinou elektrickou pumpu, nádrž, hadičky a k jejich úspěšné implementaci
je třeba hodně štěstí. Dokud neexistovaly použitelné mezichladiče vzduchu,
nabízely vstřikování vody samy automobilky, například Saab 99 v modelu
Turbo S, kde vstřikování vody přidávalo asi 15 koní k výkonu a v těch několika
málo dochovaných prý dosud funguje.
Ohledně lití vody do motoru dominuje spíše letecký průmysl. I zde hrálo
BMW roli průkopníka, protože vsstřikování vody vyzkoušeli během války na
motoru BMW 801 ještě dříve, než jej Messerschmitt zavedl do série. Směs
vody a metanolu se vstřikovala do sání za kompresor. Bohužel u vzduchem
chlazeného radiálního motoru docházelo k prasklání hlav válců. Systém byl
později upraven tak, aby vstřikoval do sání dodatečné palivo, což zvyšilo
výkon motoru také a nebylo třeba dodatečných rozvodů vody a vzduchu. Systém
použitý ve stíhačce Me-109 verzí G a K se sériově montoval zhruba od roku
1944. Směs tvořilo 50% vody, 49,5% methanolu a 0,5% antikorozního přípravku
označkovaného jako Schutzöl 39. Jelikož v tehdejší EU na flotilových emisích
koncernu Daimler ani Luftwaffe ještě tolik nezáleželo jako dnes, účelem
celého zařízení bylo ochladit vzduch za kompresorem a dostat tak z motoru
větší výkon především v malých výškách. Systém neměl čerpadlo, kapalinu
z nádrže vyhnáněl stlačený vzduch, který se odebíral za kompresorem. Při
přesunutí plynové páky na 100% se otevřel ventil a MW50 začalo být aktivní.
Podle dobových svědectví byl efekt dramatický, stíhači pronásledující messerschmitty
popisují změnu barvy kouře z výfuku a protivníkovu zjevnou akceleraci.
Na motorech DB-605 se také provádělo zkoumání, zda je výhodnější vodu vstřikovat
před nebo za kompresor. Prý to z hlediska výkonu vycházelo nastejno. FW-190
Combi známý jako Ta-152 kombinoval dokonce vstřikování vody a nitro, známé
jako GM-1. Motory s životností v desítkách hodin snesly kdeco.
Další zajímavou story o lití vody do motoru, tentokrát do tryskového,
si můžete přečíst zde.
Uvidíme tedy, zda BMW nakonec dotáhne uvedený systém do sériové výroby,
přičemž problematiku životnostních testů vidím jako zásadní. Aby se v tom
neutopila dobrá pověst automobilky, do které už stejně na několika místech
solidně zatéká.
13.09.2015 D-FENS