Motory na uhlíkově neutrální paliva

Na stavebním veletrhu Bauma 2025 byly v expozici firmy Yanmar vystaveny dva motory, které používají alternativní paliva. Základní provedení těchto motorů vychází z motorů vznětových a hlavní změnou je upravená hlava válců, odlišný palivový (případně i zapalovací) systém a podle typu paliva zvolené řešení pro úpravu škodlivin ve výfukových plynech.

Yanmar 4TN88G je zážehový čtyřválec se zdvihovým objemem 2,2 l, který umožňuje spalování LPG, metanu, nebo benzinu a s drobnou úpravou i methanolu. Drobná úprava spočívá především v úpravě palivového systému, který musí zvládnout podstatně vyšší dodávku metanolu s ohledem na jeho zhruba poloviční výhřevnost, než jakou mají ostatní tři výše uvedená paliva. V provedení na LPG dosahuje motor výkonu 61 k a podobný výkon bude jistě dosažitelný i při spalování metanu.

Bez turba

Zajímavé je, že tento motor je řešen jako atmosféricky plněný. Z nádrže je LPG či CNG veden do railu z něhož je pomocí otevírání elektromagnetických ventilů dávkován do sacího potrubí každého z válců. Tam se mísí s nasávaným vzduchem a putuje do válců, kde se o jeho zážeh stará zapalovací svíčka.

Spalování metanu i propan-butanu přináší obecně vyšší teplotní zatížení hlavy válců a zejména pak ventilů (palivo se ve válci neodpařuje a tedy spalovací prostor neochlazuje) a tak je u nového motoru věnována pozornost jejímu chlazení.

Motor pracuje se stechiometrickým poměrem vzduch/palivo a škodliviny z výfukových plynů zachycuje klasický třícestný oxidačně-redukční katalyzátor.

Vodík jako palivo budoucnosti?

Ze vznětového, přeplňovaného motoru Yanmar 4TN101 vychází jeho verze umožňující spalovat vodík. Zásadní změna je v hlavě motoru, která nemá vstřikovače a ty jsou nahrazeny zapalovacími svíčkami. Krom toho je jiný palivový systém. Výrobce to nespecifikuje, ale pravděpodobně je vodík v hlavě válců veden přímo do spalovacího prostoru, nikoliv do sacího potrubí. Důvod je ten, že hořlavost tohoto paliva je vysoká a pokud se vodík dávkuje až na konci sacího cyklu je eliminováno nebezpečí zpětného zášlehu a hoření paliva v sacím potrubí, stejně tak je menší pravděpodobnost nekontrolovaného zážehu ve válci. Protože vodík je extrémně hořlavý je tomu uzpůsobena i zapalovací soustava motoru, která pracuje s nízkým předstihem. A proto je i relativní dostatek času pro naplnění válce vodíkem i při pozdějším „vefuku“ paliva.

Vodíkový motor je zatím naladěn na 95 k, ale potenciál má vyšší, obdobný jako v případě vznětového provedení které může mít až 143 k. Použití vodíku se jeví jako zajímavé a přináší nulové emise oxidu uhličitého. Vodík má také asi čtyřikrát vyšší energetickou hustotu než motorová nafta (vztaženou na kg paliva). Ovšem obtížnější je jeho skladování a nepříznivá je též cena, která je při přepočtu na dodanou energii asi třikrát vyšší než u klasického paliva typu nafta nebo benzin.

Vodíkový motor vytváří jen nízké emise škodlivých látek, výjimkou jsou pouze oxidy dusíku. Je zajímavé, že při spalování stechiometrického poměru paliva a vzduchu může být tvorba NOx významná, proto se častěji používá nikoliv poměr 1, ale 2, tedy přebytek vzduchu a tím i kyslíku při němž je tvorba oxidů dusíku údajně zanedbatelná. Tím se snižuje poměr výkonu vztažený na jednotku zdvihového objemu, ale vodíkový motor pak nemusí mít zařízení na úpravu výfukových plynů.*

Celý článek najdete v Mechanizaci zemědělství 7/2025.