Μετά την Porsche και η Mazda έχει καταθέσει αίτηση για ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας ενός εξάχρονου κινητήρα εσωτερικής καύσης που στοχεύει στην εξάλειψη των εκπομπών CO2.
Η Mazda αποκαλεί αυτόν τον τύπο κινητήρα “σύστημα αναμόρφωσης καυσίμου” και τον περιγράφει ως έναν τρόπο ανάκτησης άνθρακα, βελτίωσης της θερμικής απόδοσης και παροχής ενός αυτοκινήτου με ουδέτερο ισοζύγιο άνθρακα. Λειτουργεί ως εξής: Ο κινητήρας παράγει υδρογόνο από βενζίνη χρησιμοποιώντας τη δική του θερμότητα και έναν καταλύτη. Στη συνέχεια, καίει αυτό το υδρογόνο και αποθηκεύει τον άνθρακα που θα απομακρυνθεί αργότερα. Το αποτέλεσμα είναι ένας κινητήρας που μπορεί να κάψει βενζίνη με μηδενικό CO2, τουλάχιστον τις περισσότερες φορές.
Ο κινητήρας αποθηκεύει μόνο μικρές ποσότητες υδρογόνου, επομένως δεν χρειάζεται πολύπλοκες δεξαμενές. Εάν δεν υπάρχει αρκετό υδρογόνο έτοιμο για χρήση, μπορεί απλώς να λειτουργήσει με τον παραδοσιακό τρόπο με βενζίνη μέχρι να είναι έτοιμο το υδρογόνο. Θα μπορούσε να σώσει τον κινητήρα εσωτερικής καύσης από την τελική εξαφάνιση, αλλά υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα. Αυτή είναι σχεδόν η πιο πολύπλοκη λύση από τη Mazda που έχουμε δει ποτέ.
Ένας τετράχρονος κινητήρας λειτουργεί ως εξής: Στον πρώτο χρόνο (γνωστός και ως διαδρομή εισαγωγής), εισάγεται αέρας με μια διαδρομή καθόδου του πιστονιού και προστίθεται καύσιμο. Στον δεύτερο χρόνο (διαδρομή συμπίεσης) το πιστόνι κινείται προς τα πάνω, συμπιέζοντας το μείγμα έτσι ώστε το μπουζί να μπορεί να το αναφλέξει και να το σπρώξει προς τα κάτω (διαδρομή ισχύος) κατά τη διάρκεια του τρίτου χρόνου. Ο τέταρτος χρόνος, ο χρόνος εξαγωγής, σπρώχνει τα καυσαέρια προς τα έξω καθώς το πιστόνι κινείται προς τα πάνω. Και η διαδικασία επαναλαμβάνεται από εκεί και πέρα.
Στην αρχή της καύσης ο εξάχρονος κινητήρας της Mazda λειτουργεί παρόμοια με έναν τετράχρονο κινητήρα. Μπορεί επίσης να ανοίξει μια βαλβίδα εξαγωγής για να αναρροφήσει τον αέρα εξαγωγής, για απλούστερο EGR. Οι δύο επιπλέον χρόνοι λειτουργίας συμβαίνουν στο τέλος του χρόνου εξαγωγής και σε αυτούς διαχωρίζεται το υδρογόνο και το CO2. Μετά τους χρόνους εισαγωγής, συμπίεσης και καύσης, ο νέος κινητήρας υφίσταται τη διαδρομή επανασυμπίεσης. Εδώ, ο αέρας εξαγωγής διοχετεύεται μέσω μιας πρόσθετης βαλβίδας σε έναν αποικοδομητή. Αυτός είναι ουσιαστικά ένας πρόσθετος καταλυτικός μετατροπέας χωρίς ακριβά μέταλλα. Κατά τη διάρκεια της ίδιας διαδρομής, ψεκάζεται βενζίνη στον ζεστό αέρα εξαγωγής. Το ζεστό μείγμα καυσαερίων και καυσίμου εισέρχεται στον αποικοδομητή και ο άνθρακας – καθαρός άνθρακας, δεν είναι ακόμα CO2 – κολλάει στον καταλύτη.
Στη συνέχεια, ο άνθρακας αποθηκεύεται σε μια δεξαμενή, επιπλέον αέρας εισέρχεται στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της εκτόνωσης (πέμπτος χρόνος) και η διαδρομή εξαγωγής ολοκληρώνεται (έκτος χρόνος) όπως ακριβώς συμβαίνει στον τέταρτο χρόνο ενός τετράχρονου κινητήρα, όπου δεν εκπέμπεται άνθρακας. Αυτό που απομένει μετατρέπεται σε υδρογόνο χρησιμοποιώντας τη θερμότητα από τον κινητήρα και τον καταλυτικό μετατροπέα, που στη συνέχεια μπορεί να απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα. Φυσικά, ο άνθρακας πρέπει να αφαιρεθεί κάποια στιγμή και η Mazda προτείνει το άδεισμα του ρεζερβουάρ άνθρακα να γίνεται κατά τη διάρκεια των σέρβις τακτικής συντήρησης.
Η πατέντα της Mazda περιγράφει ένα αρκετά περίπλοκο κινητήρα που απαιτεί αρκετά πρόσθετα εξαρτήματα σε σύγκριση με έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Χρησιμοποιεί ελαφρώς διαφορετικές μεθόδους στον καταλύτη και χρησιμοποιεί έναν τετράχρονο κύκλο όπου ο τέταρτος είναι ένας “κύκλος σάρωσης” που έχει όλες τις βαλβίδες εισαγωγής, εξαγωγής και αποικοδομητή ανοιχτές ταυτόχρονα. Σκέψου το σαν έναν ακόμη πιο πολύπλοκο δίχρονο κινητήρα.
Ο συγκεκριμένος κινητήρας είναι πολύ πιο περίπλοκος από έναν τρέχοντα κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η προσθήκη μιας ολόκληρης επιπλέον διαδρομής βαλβίδων σημαίνει περισσότερα εξαρτήματα και έναν περίπλοκο σχεδιασμό κυλινδροκεφαλής. Η επιπλέον βαλβίδα και η βαλβίδα εξαγωγής πρέπει να ανοίγουν και να κλείνουν από έναν ενεργοποιητή, όχι από έναν εκκεντροφόρο άξονα.
Κάθε κύλινδρος θα μπορούσε να μοιράζεται έναν μόνο αποικοδομητή, αλλά στη συνέχεια οι μηχανικοί πρέπει να βεβαιωθούν ότι ένας κύλινδρος δεν τραβάει όλο τον αέρα. Ο αποικοδομητής και οι δίοδοι του θα πρέπει επίσης να είναι σε θέση να χειρίζονται τη θερμότητα καύσης. Έπειτα, υπάρχουν τρία επιπλέον μπεκ ψεκασμού, μια μικρή δεξαμενή αποθήκευσης υδρογόνου και ένα ρεζερβουάρ άνθρακα που θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο, μιας και ένα λίτρο βενζίνης περιέχει περίπου 0,66 κιλά άνθρακα. Έτσι, για κάθε ρεζερβουάρ 55 λίτρων, θα παράγονται περισσότερα από 35 κιλά άνθρακα.
Η ιδέα είναι καταπληκτική και σίγουρα ενδιαφέρουσα. Αλλά η εφαρμογή είναι ένας εφιάλτης και η πραγματική της απόδοση είναι αμφισβητήσιμη. Μένει να δούμε εάν η Mazda καταφέρει να περάσει στη παραγωγή τη συγκεκριμένη πατέντα στα επόμενα χρόνια.