|
|
|
|
|
|
Im Oktober 2003 feierte der Mazda RX-8 Hydrogen RE seine Premiere auf der Tokyo Motor Show. Seine Besonderheit: Als erstes Fahrzeug kombinierte er Wasserstoff- und Benzinverbrennung. Während für die Benzineinspritzung die Technik des RENESIS-Motors beibehalten wurde, brachten die Ingenieure zwei zusätzliche Wasserstoff-Injektoren für jeden Rotor unter: Einer befindet sich direkt im Rotorgehäuse, der Zweite entlässt den Wasserstoff in den Ansaugkanal des jeweiligen Rotors.
Dabei wurde vornehmlich die Alltagstauglichkeit des Systems geprüft, schließlich sollte der RX-8 Hydrogen RE als erstes Fahrzeug dieser Art an Institutionen und Unternehmen verleast werden. Schon im März 2006, gut sechs Monate vor dem eigentlich geplanten Termin, konnten die ersten Fahrzeuge ausgeliefert werden. |
|
|
Sieht man von der individuellen Beschriftung ab, unterscheidet sich der RX-8 Hydrogen RE äußerlich nicht von seinem Serienpendant. Trotzdem wurde eine Reihe entscheidender Modifikationen vorgenommen. Die Reifen sind auf besonders geringen Rollwider- stand optimiert. Der Motor wurde um eine Abgas- rückführung ergänzt, die die Leistung erhöht und gleichzeitig NOx-Emissionen im Wasserstoffbetrieb reduziert. Gegenüber dem Straßentest-Prototypen des Jahres 2004 haben die aktuellen Modelle eine Viergang-Automatik für mehr Komfort im Stadtverkehr. Ursprünglich war das Fahrzeug mit einem manuellen Fünfgang-Getriebe ausgestattet. Die neue Automatik ermöglicht weiterhin manuelle Gangwechsel per Schalt-Paddel am Lenkrad. Um die Reichweite im Wasserstoffbetrieb zu erweitern und den leichten Mehrverbrauch der Automatik auszugleichen, wurden größere Wasserstofftanks mit einer Kapazität von 110 Litern eingebaut. Diese ermöglichen nun eine Reichweite von rund 100 Kilometern im Wasserstoff-Modus. Die Tanks sitzen im Heck des Wagens und halten den Treibstoff unter einem Druck von 350 bar. Der 61-Liter-Benzintank sitzt wie gehabt unter der Rückbank. Er vergrößert die Reichweite um zusätzliche 550 Kilometer auf insgesamt 650 Kilometer.
Im Innenraum sind Wasserstoffdetektoren angebracht, um frühzeitig vor ausströmendem Gas zu warnen.Wasserstoff ist erheblich entzündbarer als konventionelles Benzin. Schon etwa vier Prozent Luft genügen, um ein zündfähiges Gemisch zu erzeugen. Auch die Flammgeschwindigkeit ist deutlich höher als bei Benzin. Unter stöchiometrischen Bedingungen erzeugt Wasserstoff eine Flammgeschwindigkeit von rund 265 cm/s, während ein Benzin-Luftgemisch auf nur 40 cm/s kommt. Allerdings ist der Energiegehalt des Wasserstoffs auf das Volumen gerechnet durch seine geringe Dichte deutlich niedriger als der von Benzin. Die Entscheidung von Mazda, den Kreiskolbenmotor als Basis für die Wasserstoffverbrennung zu nutzen, entstammt nicht nur der Vorliebe der Marke für diesen einzigartigen Verbrennungsmotor. Tatsächlich ist der Kreiskolben-Motor ideal für die Verwendung mit Wasserstoff geeignet. Durch seine extreme Zündfähigkeit kann Wasserstoff im Brennraum eines Hubkolbenmotors Probleme verursachen, beispielsweise durch eine zu frühe (Selbst) Zündung, denn in einem Hubkolbenmotor wird das zündfähige Kraftstoff-Luft-Gemisch direkt in den heißen Brennraum geleitet. Dieser wird zudem durch im Betrieb sehr heiße Auslassventile verschlossen. Durch die hohe Entzündlichkeit von Wasserstoff kann es deshalb zu Zündungen bei noch geöffnetem Einlassventil kommen – keine ideale Bedingung für die Verwendung von Wasserstoff. Dagegen bietet der Kreiskolbenmotor mit seinen räumlich getrennten Einlass-, Brenn- und Auslass- kammern deutlich bessere Vorraussetzungen für die Nutzung von Wasserstoff. In der Einlasskammer herrschen immer vergleichsweise niedrigere Temperaturen, ein Kontakt des Gemisches mit der heißen Brennkammer kommt erst im berechneten Moment zustande - ungewollte Zündungen können so vermieden werden. Durch die geringe Dichte von Wasserstoff muss ein sehr hoher Volumenanteil von Wasserstoff in den Brennraum gefüllt werden: Etwa 29,5 Prozent des Zylindervolumens benötigt der gasförmige Wasserstoff für die Verbrennung - Benzin braucht im Vergleich nur rund 1,7 Prozent. Dadurch fällt der Luftanteil entsprechend geringer aus, die Verbrennung erfolgt nicht vollständig und es entsteht weniger Energie. Dieses Phänomen kann man teilweise durch die direkte Einspritzung des Wasserstoffes in den Brennraum ausgleichen. Hier bietet der Kreiskolbenmotor Vorteile, weil es aus räumlichen Gründen hier viel einfacher ist, einen zusätzlichen Injektor unterzubringen als in einem vergleichsweise engen Zylinderkopf eines Hubkolbenmotors. Die Verwendung eines Kreiskolbenmotors hat noch einen weiteren Vorteil für die Verbrennung des Wasserstoff-Luft-Gemischs. Durch den längeren zeitlichen Ablauf bei der Gemischbildung entsteht eine gründlichere Durchmischung und eine gleichmäßigere Verbrennung mit besserem Wirkungsgrad als im Hubkolbenmotor. Derzeit ist es schwer vorstellbar, dass ein Fahrzeug im täglichen Einsatz ausschließlich mit Wasserstoff funktioniert. Der Aufbau einer Infrastruktur für eine umfassende Versorgung mit Treibstoff befindet sich noch im Anfangsstadium. Ein ernsthafter Alltagsbetrieb ist so nicht darstellbar. Der Mazda RX-8 Hydrogen RE liefert für diese Situation die perfekte Lösung. Durch den Betrieb mit Wasserstoff oder Benzin bietet er Kunden die nötige Flexibilität, um auch im Alltag ein Wasserstoffauto zu nutzen. Quelle: Mazda |
|
Nachdem der RENESIS-Kreiskolbenmotor 2003 und 2004 gleich vier Preise
als „Engine of the Year“ gewonnen hatte, war es nur logisch, diesen
Motor auch als Basis zur Entwicklung eines Wasserstoffantriebs zu nutzen.
Ein Jahr nach der Vorstellung des Prototypen in Tokio erhielt Mazda vom
japanischen Verkehrs- ministerium die Erlaubnis für Straßentests mit dem
kombinierten Benzin-Wasserstoffantrieb.
Der Fahrer kann während der Fahrt von
Wasser- stoff auf Benzinbetrieb
wechseln. Dazu verfügt der RX-8 Hydrogen RE
über einen Schalter in Form des Wankelrotors. Während des Wasserstoffbe-
triebs ist dieser blau illuminiert. Eine Umschaltung von
Benzin- auf Wasserstoffbetrieb ist nur im Stand möglich. Geht der
Wasserstoffvorrat während der Fahrt zur Neige, wechselt das System
automatisch auf Benzinbetrieb. Die Anzeigen für Wasserstoffbe- trieb und
-Tank sowie Warnhinweise wurden in die Instrumententafel integriert.