- בטויוטה HiAce המימני יותר מ-95% מחלקי המנוע זהים לאלה של מנוע קונבנציונלי.
- הנצילות התרמית מגיעה ל-39.3%, פליטות CO וה-HC כמעט אפסיות.0000
- טווח הנסיעה נשאר הבעיה הפתוחה המרכזית.
אוטוניוז, וינה, 05.05.2026 – טויוטה בסימפוזיון המוטורי של וינה את תוצאות שלב הפיתוח השלישי של מנוע הבעירה הפנימית המונע במימן (H2-ICE) המיועד לרכב מסחרי קל. את ההרצאה העביר נובו סאקומה, מנהל הפרויקט בטויוטה.
סאקומה אמר שהוואן HiAce עם המנוע המימני, השלים יותר מ-40,000 ק”מ בניסוי דרך באוסטרליה, ולדברי החברה לא נרשמה בו תקלה משמעותית. טויוטה מודה עם זאת שטווח הנסיעה, המוגבל בגלל כמות המימן שאפשר לאחסן ברכב, הוא האתגר המרכזי שנותר.
סאקומה פתח במסגרת האסטרטגית. טויוטה ממשיכה במדיניות ה- Multi-pathway שלה, שלפיה אין פתרון הנעה יחיד שמתאים לכל שימוש, והבחירה תלויה בטווח הנדרש ובסוג כלי הרכב.
סאקומה אמר שלמימן כנושא אנרגיה יש שני יתרונות עיקריים: הוא מאפשר אגירה זמנית של אנרגיה מתחדשת, ואפשר להובילו. בין שתי הדרכים לנצל מימן כדלק, תא הדלק יעיל יותר בעומסים נמוכים. מנוע הבעירה זול יותר ברכישה, משום שהוא נשען על רכיבים קיימים של מנועים קונבנציונליים. טויוטה בוחנת את הטכנולוגיה גם במכונות בנייה, במשאיות כבדות ובגנרטורים.
הפיתוח נעשה בשלושה שלבים. בשלב הראשון בנתה טויוטה רכב מרוץ מימני, משום שתנאי המרוץ הקיצוניים מספקים סביבה אידיאלית לאימות טכנולוגיות ליבה כמו בקרת הבעירה. בשלב השני פותח אב-טיפוס לקראת מסחור, ותהליך הבעירה שופר. השלב השלישי, שתוצאותיו הוצגו בסימפוזיון, התמקד בעמידה בתקני פליטה, בשיפור האמינות והעמידות ובניסויי דרך.
מהנדסי טויוטה הציבו שלוש מטרות. הראשונה היתה אמינות, שהוגדרה כעדיפות עליונה כדי לחסוך מהמשתמשים את חרדת הטווח. השניה הייתה ביצועים זהים לרכב הבסיס, כך שהשימוש לא יוגבל. השלישית הייתה כדאיות כלכלית, באמצעות שימוש חוזר מרבי בחלקים קיימים.
בסיס המנוע הוא מנוע בנזין V6 טורבו בנפח 3.5 ל׳ ממשפחת המנועים המודרנית של טויוטה, שתוכנן מלכתחילה לבעירה מהירה בעזרת מושבי שסתום בציפוי לייזר ומעברי יניקה ישרים שמייצרים זרימת Tumble חזקה. יותר מ-95% מהחלקים נשארו ללא שינוי. השינויים העיקריים נעשו במערכת אספקת הדלק, ברכיבי תא הבעירה ובמערכת אוורור בית הארכובה (PCV).
תפיסת הבעירה מבוססת על תערובת רזה מאד, בלמבדא 2.4 ומעלה, ועל הומוגניות גבוהה בתוך הצילינדר. לפי טויוטה, אזורים מקומיים עשירים בדלק מגדילים את פליטת תחמוצות החנקן ופוגעים בנצילות. התערובת האחידה מושגת בשילוב של זרימת Tumble חזקה והזרקה ישירה ממזרקים צדדיים, שהסילון שלהם מעצים את התנועה הסיבובית של האוויר.
המימן מאוחסן בשלושה מכלים בלחץ גבוה, מהסוג ששימש במערכת תאי דלק חשמלית שטויוטה מפתחת. המימן מועבר בקו בלחץ נמוך של 4 עד 5 מגה-פסקל. שסתום ניתוק בקו נסגר במצבי תקלה ובכיבוי המנוע. המזרקים פותחו על בסיס מזרקים קיימים. טויוטה לא הוסיפה להם מערכת סיכה, והבטיחה את עמידותם באמצעות אופטימיזציה של המפרט. מערך הפליטה כולל ממיר חמצון, זרז SCR ומזרק אוריאה ביניהם, אותה ארכיטקטורה שמשמשת במנועי הדיזל הסדרתיים של החברה. המטרה הייתה לעמוד בתקנות עם מינימום שינויים.
סאקומה הקדיש חלק נרחב מההרצאה לשלושה אתגרים הנדסיים. הראשון הוא השפעת המימן על חומרים. החשש אינו מוגבל לרכיבי אספקת הדלק, משום שמימן מתא הבעירה מגיע גם למעברי הפליטה ולבית הארכובה, וכך כמעט כל רכיב פנימי במנוע עלול להיחשף לסביבה מימנית. טויוטה בחנה שלושה מנגנוני כשל: התפרכות מימנית, החמורה בטמפרטורות נמוכות; תקיפת מימן, החמורה בטמפרטורות גבוהות; והיווצרות שלפוחיות בדקומפרסיה מהירה. מאחר שאי אפשר לבדוק כל רכיב בכל תנאי עבודה, נבחרו רכיבים מייצגים לפי התרחיש החמור ביותר לכל מנגנון כשל, סוג חומר ותנאי הפעלה. בבדיקות מתיחה בקצב עיוות איטי (SSRT) לא נמצאה השפעה של המימן על תכונות החומר לעומת תנאים רגילים.
האתגר השני הוא הצטברות מימן בבית הארכובה. חלק מהמימן דולף מתא הבעירה אל בית הארכובה, וריכוזו שם עולה בהדרגה. במתקן ניסוי שמדמה בית ארכובה מצאו המהנדסים שמעל ריכוז מסוים הלחץ מזנק בחדות. מודל בעירה הראה שהלהבה מתפשטת בכמה מעברים במקביל, והחזיתות מתנגשות זו בזו, דבר שעלול לגרום נזק לרכיבים. על בסיס זה נקבע ריכוז מטרה, ופותחה מערכת PCV חדשה ששולטת בריכוז המימן בכל טווח העבודה של המנוע במינימום רכיבים. בתחום הלא-מוגדש, הוואקום בסעפת היניקה מושך אוויר צח אל בית הארכובה. בתחום המוגדש, חלק מאוויר היניקה הדחוס מוזרם דרך בית הארכובה וחוזר אל היניקה.
האתגר השלישי הוא חדירת מים לשמן. מים שנוצרים בבעירת המימן מתעבים ומטפטפים לאגן השמן, יוצרים תחליב ומעלים את המפלס. כך עלולים להיגרם צריכת שמן מוגברת ומילוי־יתר. הבעיה נעלמת כשהמנוע מתחמם, אבל היא חריפה במיוחד בנסיעות קצרות וחוזרות במזג אוויר קר. טויוטה פיתחה מערכת שמעריכה את כמות המים באגן לפי תנאי העבודה של המנוע, בלי חיישן לחות ייעודי, ולדברי החברה ההערכות קרובות מאוד למדידות בפועל. כך הרכב יכול להתריע לנהג מתי לחמם את המנוע. בנוסף התגלה בקו ה-PCV תחליב צמיג מסוג “מים בשמן” עם תכולת מים של יותר מ-90%, שעלול לחסום מעברים. ניסויי ויזואליזציה במפריד השמן הראו שהיווצרות התחליב תלויה בטמפרטורת השמן ובכמות גזי ה-Blow-by, ושמתחת לסף מסוים אפשר למנוע אותה. בעקבות זאת שונה מפרט של כמה רכיבים.
בבדיקות על מתקן ניסוי במצב יציב נשמרה בעירה רזה, בלמבדא 2.4 ומעלה, בכל מפת העבודה. הנצילות התרמית המרבית הגיעה ל-39.3%, ופליטות הפחמן החד-חמצני והפחמימנים היו קרובות לאפס. במחזור WLTC חם, שנערך ללא חימום זרז, מדווחת טויוטה שהמנוע עומד בדרישות התקינה גם לאחר תוספת מקדמי בלאי וחימום זרז. לפני היציאה לכביש עבר המנוע את מבחני העמידות המקובלים למנועי ייצור סדרתי, ביניהם עבודה רציפה בעומס גבוה ומחזורי הפעלה בטמפרטורת נוזל קירור נמוכה, וכולם הושלמו ללא בעיות.
ניסוי הדרך נערך ברחבי אוסטרליה בשיתוף חברות מתחום המימן, והרכב שימש בו גם לקידום הטכנולוגיה. מכלי המימן הותקנו מתחת לרצפת ה-HiAce, כך שמרחב הנוסעים והמטען נשאר כמו בדגם הבסיס. הרכב נבחן בנסיעה עירונית, באזורים מאובקים ובתנאי קור. לאחר יותר מ-40,000 ק”מ ללא תקלה מהותית קבעה טויוטה שרמת האמינות גבוהה, אך ציינה שטווח הנסיעה נותר מוגבל.
בשאלות שלאחר ההרצאה התבררו כמה פרטים נוספים. על מימן נוזלי אמר סאקומה שטויוטה פיתחה מערכת כזו במנוע המרוץ, אבל בשל בעיות טכניות אין כרגע תוכנית ליישם אותה במנוע סדרתי, אף שהפיתוח נמשך. הוא גם הסביר מדוע נבחר מנוע גדול יותר מזה של ה-HiAce הסטנדרטי, שמונע בדיזל בנפח 2.8 ל׳: נפח של 3.5 ליטר נדרש כדי להשיג ביצועים זהים. לדבריו, גם התגובה בתנאי מעבר זהה לזו של מנוע הבנזין. לשאלה על מכלי מימן נוספים כאופציה להארכת הטווח השיב שמדיניות החברה היא לא לגרוע ממרחב הנוסעים והמטען, ושבמקביל מפותחים פתרונות אחרים, בהם מערכת הייברידית. על מערכת ההצתה אמר רק שהיא שונתה לשיפור האמינות, ושאינו יכול לפרט מטעמי סודיות.
כותרות אחרונות
תגובה