Toyota, Mazda i Subaru ratują silnik spalinowy. Oto japońska rewolucja

Toyota, Mazda i Subaru ratują silnik spalinowy. Jest umowa

Toyota słynie z rzędowych silników czterocylindrowych o wysokiej mocy oraz sprawności cieplnej. Jednostki benzynowe wykorzystywane w napędach hybrydowych Corolli czy Yarisa produkuje w Polsce.

Mazda jest znana z silników Wankla oraz najnowszej generacji diesli, zachwycających kulturą pracy, mocą i niskim zużyciem paliwa. W przypadku Subaru typowe są silniki typu bokser.

Japońskie firmy nie wierzą w samochody elektryczne?

Japońskie firmy, w przeciwieństwie do europejskich producentów, bardzo chłodno podchodzą do zmiany napędów na elektryczny. Obecnie w Europie oferują po jednym modelu bateryjnym EV i uważają, że różne silniki spalinowe oraz nowoczesne paliwa jak ciekły wodór czy neutralne węglowo benzyny odegrają istotną rolę na drodze do osiągnięcia neutralności klimatycznej. Stąd trójca podpisała umowę, dzięki której na rynek trafi kolejna generacja silników spalinowych o zdecydowanie lepszych osiągach – większej mocy i wyższej wydajności.

Nowe silniki będą mniejsze, mocniejsze i bardziej oszczędne. Zmieni się sposób projektowania nadwozi

Nowe silniki spalinowe będą też mniejsze, a to zrewolucjonizuje sposób projektowania nadwozi. Maska powędruje niżej i wzrośnie efektywność aerodynamiczna, a bardziej opływowe auto ma zużywać mniej paliwa. Prace rozwojowe już trwają i są prowadzone zgodnie z zaostrzającymi się normami emisji spalin. Przy okazji firmy pochwaliły się swoimi osiągnięciami…

Toyota wprowadzi nowe czterocylindrowe silniki benzynowe 1.5 i 2.0

Toyota ujawniła dwa nowe czterocylindrowe silniki benzynowe. Jednostka 1.5 trafiła do zespołu hybrydowego zamontowanego pod maską Priusa (foto niżej). Ta konstrukcja jest bardziej kompaktowa stąd zajmuje mniej miejsca od obecnie stosowanej 2-litrowej jednostki. Zupełnie nowy silnik 2.0 również będzie częścią układu hybrydowego w przyszłych modelach japońskiego koncernu.

– Żeby zapewnić naszym klientom różnorodne możliwości osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla, konieczne jest podjęcie wyzwania, jakim jest rozwój silników dostosowanych do przyszłego środowiska energetycznego. Trzy firmy, które mają te same aspiracje, będą udoskonalać technologie silników i przyjaźnie konkurować – powiedział Koji Sato, prezydent, członek zarządu oraz prezes Toyota Motor Corporation.

Mazda rozwija silnik Wankla

– Będziemy nadal oferować klientom ekscytujące samochody, udoskonalając silniki spalinowe na potrzeby ery elektryfikacji i poszerzając wielotorowe możliwości osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. Silnik Wankla jest kompatybilny z napędami zelektryfikowanymi oraz paliwami neutralnymi węglowo, dlatego Mazda będzie nadal rozwijać tę technologię poprzez współtworzenie i konkurencję, aby zapewnić jej szeroki wkład w społeczeństwo – stwierdził Masahiro Moro, dyrektor reprezentatywny, prezydent i prezes Mazda Motor Corporation.

Toyota już tankuje ciekły wodór jak benzynę, nastąpił przełom

Nowe jednostki pozwolą też odejść od paliw kopalnych i od początku będą przystosowane m.in. do symetrycznej benzyny, biopaliw czy ciekłego wodoru. Toyota już wykorzystuje wodór jako paliwo alternatywne dla benzyny.

Prace nad wodorowym silnikiem spalinowym rozpoczęto w 2017 roku. W 2021 roku znaną dziś z GR Yarisa trzycylindrową jednostkę 1.6 turbo G16E-GTS przystosowaną do spalania wodoru najpierw dostała wyścigowa Toyota GR Corolla H2 Concept, która obecnie rywalizuje w wyścigach japońskiej serii Super Taikyu. Samochód początkowo był zasilany wodorem w stanie gazowym. Niedawno jednak nastąpił przełom i świat poznał nową odsłonę tego auta – paliwem stał się ciekły wodór. Co jest ważnym krokiem w pracach nad wodorowym silnikiem spalinowym. Auto nadal korzysta z tego samego silnika, ale zastosowanie ciekłego wodoru skróciło czas pitstopów i umożliwiło uzupełnianie paliwa w tym samym miejscu co auta korzystające z paliw konwencjonalnych. Ciekły wodór nie wymaga też tak dużej liczby urządzeń dodatkowych jak wodór w formie gazowej, a przestrzeń potrzebna na instalację aparatury jest czterokrotnie mniejsza niż wcześniej. Co więcej, brak konieczności sprężania gazu oznacza, że można zatankować wiele aut jedno po drugim.

– Założeniem tego projektu było stworzenie silnika wodorowego w oparciu o silnik spalinowy, by w ten sposób umożliwić konwersję obecnych aut spalinowych na wodór i przyspieszyć proces dochodzenia do neutralności węglowej – wyjaśnił Naoki Ito, inżynier Toyoty odpowiedzialny za eksperymentalny silnik.

Toyota GR Yaris spala wodór zamiast benzyny

W wodorowych prototypach GR Yaris oraz Corolla Sport na potrzeby wodorowego silnika 1.6 zmodyfikowano układ zasilania i wtrysku – w stosunku do tych stosowanych w jednostkach benzynowych. Nowe wtryskiwacze opracowali specjaliści z Denso (firma należy do Toyoty). Zdaniem Japończyków wodorowa trzycylindrowa jednostka 1.6 z turbodoładowaniem dzięki technologiom rodem z rajdów odznacza się wytrzymałością cieplną i ma same zalety. Wodór spala się szybciej niż benzyna, a to oznacza dużą dynamikę przy doskonałych wynikach pod względem ochrony środowiska. Silnik nie truje dwutlenkiem węgla – poza CO₂ w śladowych ilościach przy spalaniu oleju silnikowego (co ma miejsce również w przypadku silników benzynowych). Pracuje ciszej, bez wibracji i do tego żywiołowo reaguje na pedał gazu.

Toyota Corolla Cross spala wodór zamiast benzyny, silnik 1.6 turbo/261 KM

Toyota Corolla Cross H2 Concept jest najnowszą fazą rozwoju silnika benzynowego na wodór. Pod karoserią rodzinnego SUV-a turbodoładowane 1.6 ze sportowej GR Corolli H2 produkuje 261 KM i 360 Nm momentu obrotowego. Zbiorniki wodoru pochodzą z Toyoty Mirai. Prototypowy model zachowuje pełną funkcjonalność - oferuje 5-osobowe wnętrze i duży bagażnik. Co ważne, auto opracowano z myślą o seryjnej produkcji. Obecnie samochód jest szlifowany w rzeczywistych warunkach drogowych.

Zdaniem Toyoty silniki wodorowe mogą doprowadzić do szybkiej redukcji emisji CO₂ w motoryzacji przy wykorzystaniu dopracowanych, masowo produkowanych jednostek spalinowych. Idąc dalej – mogą także dać nowe życie nawet 40-letnim samochodom.

Inżynierowie Toyota Gazoo Racing, czyli komórki odpowiedzialnej za sporty motorowe i projekty niemożliwe, planują oferować silnik spalinowy na wodór kolekcjonerom i pasjonatom motoryzacji, którzy będą chcieli przebudować swoje klasyczne samochody na auta bezemisyjne. Za przykład możliwych modyfikacji posłużyła sportowa, tylnonapędowa Corolla AE86 w wersji Trueno (z otwieranymi przednimi światłami), która otrzymała właśnie spalinowy napęd wodorowy.

Toyota Corolla AE86 H2 łączy 40-letni silnik benzynowy z wodorem

Toyota przy budowie Corolli AE86 H2 wykorzystała rozwiązania sprawdzone przy konwersji modeli GR Yaris i GR Corolla na auta wodorowe. Najważniejsze było dostosowanie do spalania wodoru klasycznego silnika 1.6 4A-GEU, seryjnie montowanego w AE86. W przeciwieństwie do samochodów elektrycznych na baterie czy ogniwa paliwowe, auta z silnikiem wodorowym mogą korzystać z komponentów napędów benzynowych.

Toyota Corolla AE86 H2 spala wodór zamiast benzyny

Inżynierowie musieli jednak obejść się bez wsparcia cyfrowego - nie mieli do dyspozycji modelu 3D. Silnik 4A-G powstał cztery dekady temu. Oznacza to, że dla młodego i średniego pokolenia konstruktorów Toyoty jednostka była zupełnie nieznana.

– Oryginalny silnik 4A-G trafił na rynek, gdy uczyłem się w szkole podstawowej. Zetknąłem się z wieloma rozwiązaniami, których wcześniej nie znałem. Udało nam się jednak je połączyć z zastosowaniem technologii silnika wodorowego, którą wypracowaliśmy dla nowoczesnych jednostek GR Yarisa H2 i GR Corolli H2 – powiedział Jun Miyagawa, inżynier specjalizujący się w bezemisyjnych napędach.

Toyota Mirai i wodorowy GR Yaris podzielił się technologią

Inżynierowie ograniczyli przeróbki klasycznej tylnonapędowej Corolli do minimum. Zmiany w silniku 4A-GEU objęły wtryskiwacze paliwa, przewody paliwowe i świece zapłonowe. Oryginalny układ wydechowy i tłumik zostały odpowiednio zmodyfikowane, a zamiast baku zamontowano dwa wysokociśnieniowe zbiorniki wodoru z Toyoty Mirai.

Jak jeździ Toyota Corolla na wodór zamiast benzyny? Nadzieja stała się rzeczywistością

Konstruktorzy zapewniają, że wodorowa Corolla AE86 H2 prowadzi się jak standardowe auto benzynowe, a po modyfikacjach waży tylko 995 kg, o 55 kg więcej od oryginału. Przyspieszenie jest porównywalne z klasyczną benzynową wersją AE86.

– Reakcja na wciśnięcie pedału gazu jest dokładnie taka sama. Dźwięk silnika i wibracje również dają takie same odczucia. Zauważyłem to już, startując wodorową GR Corollą w wyścigach Super Taikyu. Wodór to naprawdę nowy rodzaj energii, dzięki któremu nadzieje na jasną przyszłość dla motoryzacji stają się rzeczywistością – stwierdził Masahiro Sasaki, kierowca wyścigowy Toyota Gazoo Racing.