این خودروساز ژاپنی به دنبال پیاده‌سازی رویکرد نوین خود با سوزاندن مستقیم هیدروژن در یک موتور ۳٫۵ لیتری V6، برنامه‌ریزی برای دستیابی به قدرتی معادل ۸۷۱ اسب بخار را آغاز کرده است. این پیشرانه به‌عنوان بخشی از پروژه مشترک H24EVO، بین تویوتا و میشن H24 توسعه یافته است؛ پروژه‌ای که در تاریخ ۲۶ سپتامبر ۲۰۲۶ رونمایی شد و نمایش عمومی آن برای اوایل سال ۲۰۲۸ برنامه‌ریزی شده است.
تغییر رویکرد تویوتا در توسعه ابرخودروی هیدروژنی
مدت‌هاست که میشن H24 بر روی طرحی مبتنی بر استفاده از سلول‌های سوختی هیدروژنی کار می‌کرد؛ اما به‌تازگی به تصمیمی جدید دست یافت و انتخاب کرد تا به جای آن، سیستمی توسعه دهد که در آن هیدروژن به‌طور مستقیم در موتور احتراق داخلی استفاده می‌شود. در مفهوم سلول سوختی، هیدروژن برق تولید کرده و موتور الکتریکی خودرو را تغذیه می‌کند، در حالی که در روش جدید، هیدروژن به عنوان سوخت در فرایند احتراق موتور عمل می‌کند.
این تغییر لنز همزمان با رویکردهای مشابه در میان دیگر خودروسازان اتفاق می‌افتد که به سوی فناوری سلول سوختی روی خوش نشان نداده‌اند. به‌عنوان نمونه، جنرال موتورز و پلتفرم HYDROTEC این شرکت، گواهی بر این تغییرات به شمار می‌آیند. اما تغییر رویکرد به معنای کنار گذاشتن هیدروژن نیست، بلکه این نشان می‌دهد که شرکت‌ها در تلاشند تا روش‌های جدیدی را برای بهره‌گیری از این منبع انرژی کشف کنند.
در یک خودرو معمولی که از سلول‌های سوختی بهره‌می‌برد، هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و برق تولید می‌کند و این برق، موتورها را فعال می‌سازد. به همین دلیل، خروجی اگزوز تنها بخار آب است و این سردسته‌ای از مزایا فراروی این سامانه قرار دارد. همچنین استفاده غیرمستقیم از سوخت فسیلی نیز به‌عنوان مزیت مهم دیگری مطرح می‌شود.
با این حال، نیازهای یک خودروی مسابقه‌ای با یک خودرو عادی چندان مطابقت ندارد. سامانه سلول سوختی به مجموعه‌ای از اجزا نیاز دارد که باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا انرژی لازم برای مسابقات طولانی مدت را تأمین کنند. در نتیجه، این ابعاد علاوه بر انباشت بزرگتر هیدروژن، وزن و حجم را افزایش می‌دهد.
گزارش‌ها بیانگر آن است که میشن H24 به این نتیجه رسیده است که تجهیزات فعلی سلول‌های سوختی نمی‌توانند به‌طور مؤثر در مسابقات استقامتی عملکرد مناسبی ارائه دهند. به همین دلیل، تویوتا در طراحی ابرخودروی جدید خود، به قدرت ۸۷۱ اسب بخاری و موتور V6 هیدروژنی متمسک شده است. این رویکرد، ترکیبی از سوخت پاک و صدای غرش موتور را به این خودرو می‌بخشد و موجب تمایز آن در دنیای ابرخودروها می‌شود.
وزن؛ کلید موفقیت در پیست مسابقه
در دنیای مسابقه، وزن اضافه فقط یک عدد روی کاغذ نیست و بر روی کارایی خودرو تأثیر چشم‌گیری دارد. هر کیلوگرم اضافی می‌تواند شتاب‌گیری را به چالش بکشد، بر روی عملکرد در پیچ‌ها تأثیر بگذارد و حتی سرعت نهایی خودرو را کاهش دهد. وزن اضافی همچنین فشار بیشتری بر روی تایرها اعمال می‌کند، به همین دلیل کاهش وزن خودرو برای تیم‌های مسابقه بسیار حیاتی است.
میشن H24 در پروژه H24EVO حداکثر وزن ۱۲۵۰ کیلوگرم را هدف قرار داده است. بر اساس این پروژه، احتراق مستقیم هیدروژن در موتور درون‌سوز می‌تواند به کاهش وزن و ریشه‌کن کردن پیچیدگی‌های مرتبط با سامانه‌های سلول سوختی کمک کند. اما دستیابی به وزن هدف به‌تنهایی کافی نیست. خودرو باید علاوه بر سبک‌بودن، قدرت و قابلیت اطمینان و همچنین الگوهای کارکردی پایدار را ارائه دهد که این ترکیب برای مسابقات لمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
نقش تویوتا و موتور ۳٫۵ لیتری V6
در راستای این برنامه، تویوتا موتور ۳٫۵ لیتری V6 را برای آزمایش در اختیار میشن H24 قرار می‌دهد. در صورت کسب نتایج مثبت، پیش‌بینی می‌شود که این موتور در مسابقات نیز به کار برده شود. نمونه اولیه این پیشرانه با یک سامانه هیبریدی ترکیب خواهد شد و هدف از این پروژه، دستیابی به توان ۸۷۱ اسب بخار است که حتی در بین خودروهای مسابقه‌ای GT3 عدد فوق‌العاده‌ای محسوب می‌گردد.
میشن H24 هم‌اکنون به‌جای این‌که ابتدا صرفاً کارکرد یک موتور درون‌سوز با هیدروژن را بررسی کند و سپس بر روی افزایش توان تمرکز کند، از ابتدا به دنبال مشخص کردن قدرت هدف است. یکی از نکات بارز این طرح، تداوم بخش عمده‌ای از اصول پایه موتور درون‌سوز است. موتور ۳٫۵ لیتری V6 تویوتا به تغییرات انقلابی در طراحی نیاز ندارد و اجزای کلیدی آن، از جمله سیلندرها، پیستون‌ها، میل‌لنگ و ورودی هوا، به همان شیوه حفظ خواهند شد.
به این ترتیب، کل ساختار ابرخودروی هیدروژنی تویوتا با مهندسی آشنا و قابل شناسایی طراحی شده و انتقال نیروی آن با یک گیربکس مکانیکی استاندارد انجام می‌شود. این موضوع به وضوح با طراحی سلول‌های سوختی تفاوت دارد که نیاز به تجهیزات خاص زیر کاپوت افترا دارد و ممکن است مهندسان را با چالشی نوین رو به رو سازد.
در مقابل، استفاده از موتور درون‌سوز هیدروژنی به مهندسان این امکان را می‌دهد که بسیاری از اجزا و اصول مهندسی آشنا را حفظ کنند. آشنایی با سازوکار این پیشرانه می‌تواند در زمان تعمیرات و تنظیمات در پیست، فرآیند را برای تیم آسان‌تر کند.
ترکیب موتور هیدروژنی و سامانه هیبریدی
موتور ۳٫۵ لیتری V6 در H24EVO به‌تنهایی ایفای نقش نمی‌کند و در کنار یک سیستم هیبریدی قرار می‌گیرد. این بخش به پروژه فناوری‌های آشنای جدیدی وارد خواهد کرد. سامانه هیبریدی به احتمال زیاد قابلیت بازیابی انرژی را خواهد داشت که می‌تواند در حین مسابقه مورد استفاده قرار گیرد.
ترکیب سیستم احتراق هیدروژنی با سامانه هیبریدی به گروه این امکان را می‌دهد که از دو منبع توان بهره‌برداری کند و در عین حال، از برخی فناوری‌های پایدار موجود در خودروهای هیبریدی بهره‌برند. با این حال، توان نهایی و رفتار این سیستم به آزمایش‌ها و نحوه هماهنگی میان موتور درون‌سوز و بخش الکتریکی بستگی خواهد داشت.
تویوتا و میشن H24 اکنون می‌توانند با کنار گذاشتن فناوری سلول سوختی، تمرکز بیشتری بر بهبود وزن موتور ۳٫۵ لیتری V6 و توان آن در دورهای بالا داشته باشند. موفقیت این برنامه می‌تواند راه را برای طراحی موتورهای آینده گشود و احتراق مستقیم هیدروژن را به گزینه‌ای جدی‌تر برای توسعه پیشرانه‌ها تبدیل نماید. در این صورت، تویوتا قطعا در خط مقدم نوآوری‌های حوزة موتورهای هیدروژنی قرار خواهد گرفت.
چالش‌های ذخیره‌سازی و انتقال هیدروژن
با وجود تغییر در فناوری، چالش ذخیره‌سازی هیدروژن همچنان یکی از موانع اصلی این پروژه محسوب می‌شود. حتی در مورد مصرف هیدروژن در یک موتور درون‌سوز، باید روشی مطمئن برای نگهداری و انتقال آن به موتور طراحی گردد. در این برنامه، هیدروژن باید به شکل مایع ذخیره شود و این کار مستلزم فشرده‌سازی و همچنین حفظ دما به‌صورت مداوم می‌باشد.
میشن H24 برای این منظور، مخزن‌های برودتی تولیدشده توسط فوریا را تأمین کرده است، اما چنین تجهیزاتی همه مشکلات را حل نمی‌کند. سوخت باید تحت دما و فشار بسیار دقیقی به موتور برسد، و در اینجا تحمل خطا نیز نسبت به موتورهای بنزینی بسیار کمتر است. طراحی پمپ‌ها و اجزای لازم برای انتقال سوخت تحت فشار، از چالش‌های بزرگ تیم میشن H24 به حساب می‌آید. تمام این تجهیزات باید به گونه‌ای طراحی شوند که درعین کارکرد مؤثر، وزن کمی داشته باشند.
این ابرخودروی هیدروژنی به عنوان یک خودروی مسابقه‌ای در نظر گرفته شده، و بنابراین هر جزء مربوط به ذخیره، خنک‌سازی یا انتقال هیدروژن باید با محدودیت‌های وزنی پیست سازگار باشد. لذا تیم باید تعادل لازم بین ایمنی، کارایی و قابلیت اطمینان را برقرار کند.
تفاوت در فرآیند احتراق هیدروژن نسبت به بنزین
با این که ساختار اصلی موتور به‌طور signifigeach حفظ خواهد شد، روش کار یک موتور هیدروژنی دقیقاً مشابه نسخه‌های بنزینی نخواهد بود. خصیصه‌های احتراق هیدروژن و بنزین به‌طور بنیادی متفاوت از یکدیگرند و به همین دلیل، نیاز است که موتور بر اساس نوع سوخت تنظیم گردد. این تفاوت‌های موجود می‌توانند بر فرآیند احتراق و در نهایت بر روی کارآیی قوای محرکه اثر بگذارند.
هنوز پارامترهای دقیق تغییراتی که غول خودروسازی ژاپنی و میشن H24 در فرآیند احتراق موتور ۳٫۵ لیتری V6 ابرخودروی هیدروژنی تویوتا اعمال خواهند کرد تا با نیازهای هیدروژن مایع همخوانی داشته باشد، روشن نیست. اسناد پروژه اطلاعات دقیقی در این زمینه ارائه نمی‌دهند و نهایتاً نتیجه‌گیری به نتایج آزمایش‌های آینده وابسته خواهد بود.
سرعت و پایداری در مسیر مولسان
چنانچه موانع فنی برطرف شود و برای تمامی چالش‌ها حل‌هایی پیدا گردد، مرحله آزمایش واقعی پروژه H24EVO شروع خواهد شد. میشن H24 قصد دارد که خودرو به حداکثر سرعتی حدود ۳۲۰ تا ۳۳۰ کیلومتر بر ساعت دست یابد. دستیابی به چنین سرعتی در مسیر مستقیم مولسان، برای رقابت‌پذیری این خودرو اهمیت بسیاری خواهد داشت و موتور نیاز به عملکرد پایدار حتی در سرعت‌های بالا و تحت بار سنگین دارد.
فقط دستیابی یک‌باره به سرعت هدف با اهمیت نیست؛ بلکه قوای محرکه باید بتواند در طول زمان طولانی، بارها و بارها با حداکثر توان کار کند و عملکردی ایمن و پایدار ارائه دهد. اگر ابرخودروی هیدروژنی تویوتا در پیست به موفقیت دست یابد، این پروژه می‌تواند راه را برای استفاده از موتورهای احتراق هیدروژنی در خودروهای مصرفی همواره نماید.
- هزینه پیچ و مهره‌های پاگانی از یک پورشه صفر کیلومتر بیشتر است!
- ابرخودروهای ماندگار دهه ۶۰؛ میراث‌دارانی که دنیای سوپراسپرت‌ها را ساختند
- ابرخودرو دریم فقط یک ماکت بود؛ پایان پروژه Nebula Next 01 در کمتر از ۱ سال!
- ابرخودروی ردبول RB17 با موتور 1200 اسب‌بخاری V10 برای نخستین‌بار در گودوود به حرکت درآمد
- ابرخودرو برقی بی وای دی دنزا Z با قدرت 1582 اسب‌بخار برای رقابت با فراری و پورشه معرفی شد
برنامه‌ریزی پروژه و اهمیت موفقیت آن
طرح کنونی برنامه، نمایش H24EVO در مسابقات لمان در سال ۲۰۲۸ و ورود آن به رقابت‌های رسمی در سال ۲۰۳۰ را به‌عنوان هدف اعلام کرده است. با توجه به زمان‌بندی، فاصله کمی تا رسیدن به نخستین هدف یعنی رونمایی رسمی خودرو در مسابقه باقی مانده است. تا آن زمان، میشن H24 و تویوتا باید راهکار مناسبی برای ذخیره‌سازی هیدروژن مایع پیدا کنند که هم ایمن بوده و هم به وزن خودرو اضافه نکند.
این پروژه به گونه‌ای طراحی شده که صدای جذاب موتور را در کنار بهره‌گیری از سوخت پاک عرضه کند. هدف آن است که هیجان و صدای آشنا موتور احتراق داخلی حفظ گردد، در حالی که به جای بنزین از هیدروژن بهره‌برداری شود. همکاری تویوتا و میشن H24 در حال حاضر به‌عنوان یکی از پروژه‌های مهم در این حوزه شناخته می‌شود و به نظر می‌رسد که برندهای دیگر هم به‌تدریج به سمت فناوری احتراق هیدروژن قدم بردارند.
در صورتی که H24EVO به موفقیت برسد، احتمال دارد که دیگر غول‌های خودروسازی نیز به بررسی موتورهای احتراق هیدروژنی علاقمند شوند. این پروژه می‌تواند نشان دهد که برای پیشرفت به سمت سوخت‌های پاک، نیازی نیست که به‌طور کامل موتورهای احتراق داخلی کنار گذاشته شوند و شاید با حفظ بخش عمده‌ای از ساختار، بتوان به‌جای بنزین از هیدروژن استفاده کرد. منابع اصلی گزارش شامل اطلاعاتی از تویوتا، میشن H24، گراند نیوز، فدراسیون بین‌المللی اتومبیل‌رانی، جی‌پی موتوراسپورت و کارباز است.
نظرات کاربران