تویوتا با معرفی یک ابرخودروی مجهز به موتور V6 هیدروژنی، قدرت ۸۷۱ اسب‌بخاری را با فناوری سوخت پاک ترکیب کرده است.

مسیر مستقیم مولسان میزبان خودرویی مسابقه‌ای از کلاس GT3 است که با صدای بلند و آشنای یک موتور بنزینی از آن عبور می‌کند؛ با این تفاوت که این خودرو به‌جای بنزین، هیدروژن می‌سوزاند.تویوتاقصد دارد با این طرح، توان نزدیک به ۸۷۰ اسب‌بخار را در کنار صدای پرهیجان موتور درون‌سوز حفظ کند و برای این کار استفاده از سلول سوختی را کنار گذاشته است.

راهکار این غول ژاپنی، سوزاندن مستقیم هیدروژن در یک پیشرانه ۳٫۵ لیتری V6 است که برای رسیدن به توان هدف ۸۷۱ اسب‌بخار توسعه می‌یابد. این پیشرانهخودرودر قالب پروژه مشترک H24EVO میان تویوتا و میشن H24 ساخته می‌شود. پروژه H24EVO در ۲۶ سپتامبر ۲۰۲۶ معرفی شد و رونمایی رسمی آن برای اوایل سال ۲۰۲۸ در نظر گرفته شده است.

تغییر مسیر تویوتا در پروژه ابرخودروی هیدروژنی

میشن H24 تا همین اواخر در چارچوب برنامه H24EVO روی استفاده از سلول‌های سوختی هیدروژنی کار می‌کرد، اما در نهایت تصمیم گرفت این مسیر را کنار بگذارد و به‌جای آن، قوای محرکه‌ای بسازد که در آن هیدروژن مستقیماً در موتور درون‌سوز می‌سوزد. در طرح سلول سوختی، هیدروژن برق تولید می‌کند و موتور الکتریکی خودرو را به حرکت درمی‌آورد اما در روش جدید، خود هیدروژن وارد فرایند احتراق موتور می‌شود.

این تغییر مسیر در شرایطی انجام می‌شود که برخی خودروسازان دیگر نیز اخیراً از فناوری سلول سوختی فاصله گرفته‌اند. جنرال موتورز و پلتفرم HYDROTEC این شرکت، یکی از نمونه‌هایی هستند که در همین زمینه مورد اشاره قرار می‌گیرند. با این حال، کنارگذاشتن سلول سوختی به‌خودی‌خود به معنای کنارگذاشتن فناوری هیدروژن نیست؛ بلکه نشان می‌دهد شرکت‌ها در حال بررسی روش‌های متفاوتی برای استفاده از این عنصر به‌عنوان سوخت هستند.

در یک خودروی معمولی مجهز به سلول سوختی، هیدروژن با اکسیژن واکنش شیمیایی می‌دهد و از این واکنش برق تولید می‌شود. سپس برق تولیدشده، موتورهای الکتریکی متصل به چرخ‌های محرک را به حرکت درمی‌آورد. در این فرایند خروجی اگزوز خودرو بخار آب است و آلایندگی مستقیم ناشی از خودرو عملاً از میان می‌رود. حذف احتراق متعارف بنزین و بهره‌وری بیشتر نیز از مزیت‌هایی هستند که برای چنین سامانه‌ای برشمرده می‌شوند.

اما شرایط یک خودروی مسابقه‌ای استقامتی با نیازهای یک خودروی عادی تفاوت زیادی دارد. سامانه سلول سوختی فقط از یک قطعه تشکیل نمی‌شود و برای کارکردن به مجموعه‌ای از سلول‌ها نیاز دارد. این مجموعه باید آن‌قدر بزرگ باشد که بتواند در طول یک مسابقه طولانی، انرژی موردنیاز خودرو را فراهم کند. بزرگ‌ترشدن سامانه نیز فضای بیشتری برای ذخیره هیدروژن می‌طلبد و به افزایش ابعاد و وزن مجموعه می‌انجامد.

گزارش‌ها حاکی از آن است که میشن H24 به این جمع‌بندی رسیده که سخت‌افزارهای فعلی سلول سوختی نمی‌توانند بدون افزایش بیش از اندازه وزن، عملکرد لازم را در مسابقات استقامتی فراهم کنند. به این ترتیب تویوتا در ابرخودروی جدید خود، فناوری هیدروژنی را با قدرت ۸۷۱ اسب‌بخاری و موتور V6 همراه کرده است. ترکیب سوخت پاک با غرش موتور، این خودرو را به محصولی متفاوت در دنیای خودروهای پرقدرت تبدیل می‌کند.

• پورشه میشن S؛ ابرخودروی مفهومی که تنها در هشت ماه ساخته شد
• ابرخودروی ایتالیایی Angelelli Tipo 829 با موتور ۵۰۰ اسب بخاری معرفی شد
• ۱۰ خودرو سوپراسپرت که از طراحی هواپیماها الهام گرفته‌اند
• رضوانی Beast X معرفی شد؛ ۱۵۶۰ اسب بخار قدرت در هایپرکار جدید
• آپولو EVO رونمایی شد؛ اژدهای جدید دنیای ابرخودروها با قلب تپنده فراری

وزن؛ عامل تعیین‌کننده در پیست

در مسابقه، اضافه‌وزن فقط عددی روی مشخصات خودرو نیست و می‌تواند به‌طور مستقیم بر عملکرد آن اثر بگذارد. هر کیلوگرم وزن بیشتر، شتاب‌گیری را دشوارتر می‌کند، عبور از پیچ‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد و می‌تواند از حداکثر سرعت خودرو بکاهد. وزن بالاتر همچنین فشار بیشتری به تایرها وارد می‌کند و در نتیجه کاهش جرم خودرو برای تیم‌های مسابقه اهمیتی اساسی دارد.

میشن H24 برای H24EVO حداکثر وزن تقریبی ۱۲۵۰ کیلوگرم را هدف گرفته است. از نگاه این پروژه، احتراق مستقیم هیدروژن در موتور درون‌سوز می‌تواند بخشی از وزن و پیچیدگی‌های مرتبط با سامانه سلول سوختی را حذف کند. با این‌ حال، رسیدن به وزن هدف به‌تنهایی کافی نیست. خودرو باید در کنار سبک‌بودن، قدرت مناسب، قابلیت اطمینان و عملکرد تکرارپذیر داشته باشد؛ ترکیبی که برای رقابت‌هایی مانند لمان اهمیت زیادی دارد.

نقش تویوتا و موتور ۳٫۵ لیتری V6

در این برنامه، تویوتا یک موتور ۳٫۵ لیتری V6 را برای آزمایش در اختیار میشن H24 قرار می‌دهد. اگر نتایج آزمایش‌ها رضایت‌بخش باشد، قرار است همین موتور در مسابقه نیز به کار گرفته شود. نمونه آزمایشی این پیشرانه با یک سامانه هیبریدی کار خواهد کرد و هدف پروژه از همان ابتدا، دستیابی به توان ۸۷۱ اسب‌بخار بوده است که حتی در دنیای خودروهای مسابقه‌ای GT3 نیز رقم قابل‌توجهی به شمار می‌رود.

میشن H24 به‌جای آنکه نخست فقط امکان کارکرد یک موتور درون‌سوز با هیدروژن را بررسی کند و بعد به سراغ افزایش توان برود، از ابتدا قدرت هدف را مشخص کرده است. یکی از نکته‌های مهم طرح، حفظ بخش زیادی از اصول پایه موتور درون‌سوز است. موتور ۳٫۵ لیتری V6 تویوتا برای استفاده از هیدروژن به تغییرات بسیار گسترده نیاز ندارد و اجزای اصلی آن، از جمله سیلندرها، پیستون‌ها، میل‌لنگ و ورودی هوا، قرار است حفظ شوند.

در نتیجه، معماری کلی ابرخودروی هیدروژنی تویوتا برای بسیاری از مهندسان آشنا خواهد بود و انتقال نیرو نیز با یک گیربکس مکانیکی استاندارد انجام می‌شود. این موضوع با طرح سلول سوختی تفاوت دارد. سامانه سلول سوختی به تجهیزات تخصصی متعددی در زیر کاپوت نیاز دارد و می‌تواند مهندسانی را که به موتورهای سنتی عادت دارند، با ساختاری ناآشنا روبه‌رو کند.

در مقابل، استفاده از موتور درون‌سوز هیدروژنی امکان می‌دهد بخش زیادی از اجزای اصلی و شیوه‌های مهندسی آشنا باقی بمانند. این آشنایی می‌تواند برای مهندسان و مکانیک‌های حاضر در مسابقه اهمیت داشته باشد، زیرا کار با قوای محرکه‌ای که ساختار آن به موتورهای رایج نزدیک است، برای تعمیر و تنظیم در پیست ساده‌تر خواهد بود.

• شاسی بلند تویوتا کراون سیگنیا ۲۰۲۷ با تجهیزات ایمنی و فناوری‌های بیشتر معرفی شد
• تویوتا هایلوکس ضد گلوله با زرهی هم‌قیمت خود خودرو معرفی شد
• شاسی‌ بلند بی ام و iX5 هیدروژنی به مرحله آزمایش جاده‌ای رسید
• پیکاپ تویوتا تاکوما H2 اورلندر معرفی شد؛ آفرودر هیدروژنی 547 اسب بخاری با قابلیت‌های بی‌نظیر
• هیوندای نکسو جدید؛ کراس اور هیدروژنی کره‌ای با 200 اسب بخار قدرت

ترکیب موتور هیدروژنی و سامانه هیبریدی

پیشرانه ۳٫۵ لیتری V6 در H24EVO به‌تنهایی کار نمی‌کند و در کنار یک سامانه هیبریدی قرار می‌گیرد. این بخش نیز فناوری‌هایی آشنا را به پروژه وارد می‌کند. سامانه هیبریدی احتمالاً مانند نمونه‌های متداول، توانایی بازیابی انرژی را خواهد داشت و از این قابلیت می‌توان در مسیر مسابقه استفاده کرد.

ترکیب موتور احتراق هیدروژن با سامانه هیبریدی به تیم اجازه می‌دهد از دو منبع نیرو بهره بگیرد و در عین حال، از برخی فناوری‌های موجود در خودروهای هیبریدی استفاده کند. با این‌ حال، توان نهایی و رفتار دقیق این مجموعه به نتیجه آزمایش‌ها و شیوه هماهنگی میان موتور درون‌سوز و بخش الکتریکی بستگی خواهد داشت.

تویوتا و میشن H24 می‌توانند پس از کنارگذاشتن مسیر سلول سوختی، تمرکز بیشتری بر سبک‌سازی موتور ۳٫۵ لیتری V6 و افزایش توانایی آن برای کار در دورهای بالا داشته باشند. موفقیت این برنامه می‌تواند دامنه طراحی موتورهای آینده را تغییر دهد و احتراق مستقیم هیدروژن را به گزینه‌ای جدی‌تر برای توسعه پیشرانه‌ها تبدیل کند. در چنین شرایطی، تویوتا می‌تواند در صف نخست نوآوری‌های مربوط به موتورهای هیدروژنی قرار بگیرد.

دشواری ذخیره‌سازی و انتقال هیدروژن

با وجود تغییر فناوری، ذخیره‌سازی هیدروژن همچنان یکی از دشواری‌های اصلی این پروژه است. حتی اگر هیدروژن در یک موتور درون‌سوز متعارف مصرف شود، باید راهی برای نگهداری و انتقال مطمئن آن به موتور در نظر گرفت. در این برنامه، هیدروژن باید به‌صورت مایع ذخیره شود و بنابراین لازم است تحت فشار قرار گیرد و برای حفظ حالت مایع نیز به سرمایش مداوم نیاز دارد.

میشن H24 برای این منظور مخزن‌های برودتی ساخته‌شده به‌وسیله فوریا را تأمین کرده است، اما وجود این مخزن‌ها همه مشکلات را برطرف نمی‌کند. سوخت باید در دما و فشار بسیار دقیقی به موتور برسد و دامنه خطای سامانه در مقایسه با موتور بنزینی بسیار محدودتر است. طراحی پمپ‌های تخصصی و قطعات لازم برای انتقال سوخت تحت فشار، از چالش‌های جدی پیش روی میشن H24 به شمار می‌رود. تمام این تجهیزات ویژه باید علاوه بر کارکرد دقیق، وزن کمی داشته باشند.

ابرخودروی هیدروژنی تویوتا قرار است یک خودروی مسابقه‌ای باشد و هر قطعه‌ای که برای نگهداری، خنک‌کردن یا انتقال هیدروژن به کار می‌رود، باید با محدودیت وزن خودرو سازگار شود. بنابراین تیم ناچار است میان ایمنی، عملکرد، وزن و قابلیت اطمینان تعادل برقرار کند.

تفاوت احتراق هیدروژن با بنزین

با وجود آنکه معماری پایه موتور قرار است تا حد زیادی حفظ شود، موتور هیدروژنی از نظر شیوه کارکرد دقیقاً مشابه نسخه بنزینی نخواهد بود. ویژگی‌های احتراق هیدروژن و بنزین با یکدیگر تفاوت دارند و موتور باید متناسب با سوخت جدید تنظیم شود. این تفاوت‌ها می‌توانند بر فرایند احتراق و نحوه عملکرد قوای محرکه اثر بگذارند.

هنوز مشخص نیست غول خودروسازی ژاپنی و میشن H24 دقیقاً چه تغییراتی در فرایند احتراق موتور ۳٫۵ لیتری V6 ابرخودروی هیدروژنی تویوتا ایجاد خواهند کرد تا با نیازهای هیدروژن مایع سازگار شود. متن پروژه، جزئیات نهایی این تغییرات را مشخص نمی‌کند و نتیجه کار به آزمایش‌های بعدی وابسته خواهد بود.

سرعت و دوام در مسیر مولسان

پس از برطرف‌شدن مشکلات فنی اگر برای همه آن‌ها راه‌حل پیدا شود، مرحله آزمایش واقعی H24EVO آغاز خواهد شد. میشن H24 می‌خواهد خودرو به حداکثر سرعتی در حدود ۳۲۰ تا ۳۳۰ کیلومتربرساعت برسد. دستیابی به چنین سرعتی در مسیر مستقیم مولسان برای رقابت‌پذیری خودرو اهمیت دارد و موتور باید بتواند در سرعت بالا و زیر بار زیاد، عملکردی پایدار داشته باشد.

رسیدن یک‌باره به سرعت هدف کافی نیست؛ قوای محرکه باید بتواند در طول حرکت‌های طولانی، بارها و بارها با نهایت توان کار کند و این عملکرد را به‌صورت ایمن و پایدار تکرار کند. اگر ابرخودروی هیدروژنی تویوتا در پیست موفق شود، این پروژه می‌تواند مسیر استفاده از موتورهای درون‌سوز هیدروژنی در خودروهای جاده‌ای را نیز هموار کند.

• 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

زمان‌بندی پروژه و اهمیت موفقیت آن

برنامه فعلی پروژه، نمایش رسمی H24EVO در مسابقه لمان طی سال ۲۰۲۸ و ورود امیدوارانه آن به رقابت‌های رسمی در سال ۲۰۳۰ را هدف قرار داده است. بر اساس این زمان‌بندی، رسیدن به نخستین هدف یعنی نمایش رسمی خودرو در لمان، کمتر از چهار سال فاصله دارد. میشن H24 و تویوتا تا آن زمان باید راهی برای ذخیره‌سازی هیدروژن مایع پیدا کنند که هم ایمن باشد و هم وزن زیادی به خودرو اضافه نکند.

در این پروژه، صدای پرهیجان موتور در کنار استفاده از سوخت پاک به یکی از ویژگی‌های متمایز تبدیل می‌شود. هدف آن است که هیجان و صدای آشنای موتور درون‌سوز حفظ شود، درحالی‌که سوخت مصرفی به‌جای بنزین هیدروژن باشد. برنامه مشترک تویوتا و میشن H24 در حال حاضر یکی از پروژه‌های مهم در این حوزه به شمار می‌رود، هرچند ممکن است برندهای دیگری نیز به‌تدریج به سمت احتراق هیدروژن حرکت کنند.

اگر H24EVO به پیشرفت خود ادامه دهد، احتمال دارد دیگر غول‌های صنعت خودرو نیز به توسعه موتورهای درون‌سوز هیدروژنی ترغیب شوند. موفقیت کامل این پروژه می‌تواند نشان دهد که برای حرکت به‌سوی سوخت پاک، لزوماً لازم نیست خود موتور درون‌سوز کنار گذاشته شود و شاید بتوان با حفظ بخش زیادی از ساختار آن، بنزین را با هیدروژن جایگزین کرد. منابع اصلی گزارش نیز شامل تویوتا، میشن H24، گراند نیوز، فدراسیون بین‌المللی اتومبیل‌رانی، جی‌پی موتوراسپورت و کارباز هستند.