ALPINE: ALPENGLOW HY6 Z WODOROWYM SILNIKIEM SPALINOWYM V6

Zaprezentowany w 2022 roku model koncepcyjny Alpenglow był swoistym manifestem i zapowiedzią kierunków rozwoju marki w zakresie designu i zrównoważonej innowacyjności.

Już wówczas pokazał potencjał wodorowego silnika spalinowego pod względem osiągów. To realistyczne rozwiązanie, które pozwala oferować sportowe modele aut spełniające najwyższe wymagania pod względem dekarbonizacji. W ten sposób marka Alpine jest przygotowana na ewentualne, przyszłe zmiany przepisów.

---

Zobacz także:

MERCEDES-AMG ONE KOLEJNY RAZ POBIŁ REKORD NA TORZE NÜRBURGRING
 

ROZMAITOŚCI

---

 

Po pierwszym jeżdżącym prototypie napędzanym 2.0-litrowym 4-cylindrowym turbodoładowanym silnikiem o mocy 340 KM na scenę wkracza obecnie Alpenglow Hy6 z całkowicie nowym silnikiem o ponad dwukrotnie większej mocy. Jest to silnik widlasty V6 o pojemności 3.5 litra o unikalnej konstrukcji opracowanej przez Alpine w celu zapewnienia optymalnego spalania wodoru. Rozwija moc 544 kW (740 KM), czyli ponad 150 kW/l (210 KM/l), zapewniając Alpenglow rekordowo wysokie osiągi, idealnie dopasowane do imponującego designu show car, znacząco zmienionego wraz z wprowadzeniem nowego silnika.

Bruno Famin, dyrektor Alpine Motorsports powiedział: Opracowany przez nas całkowicie nowy silnik V6 Hy6 stanowi świadectwo naszego zaangażowania w badania nad napędem wodorowym, który dzięki wysokim osiągom mógłby znaleźć zastosowanie w sportach samochodowych. To rozwiązanie umożliwia kultywowanie sportowych pasji i wyścigów samochodowych dzięki bardzo ekologicznemu silnikowi V6 o imponującej mocy jednostkowej i brzmieniu, które wzbudza dreszcz emocji wśród kierowców i widzów przy maksymalnych 9000 obr./min. Model koncepcyjny Alpenglow Hy6 jest doskonałą ilustracją tego, co można zrobić, aby odnieść sukces w kluczowym etapie dekarbonizacji sportów samochodowych.

Grupa Renault jest głęboko zaangażowana w prace nad napędem wodorowym i powiązanymi technologiami

W Grupie Renault napęd wodorowy jest przewidywany w różnych rozwiązaniach, które pozwolą osiągnąć cele neutralności węglowej w Europie w 2040 roku i na świecie w 2050 roku.

– Grupa Renault proponuje poprzez HYVIA, swoją spółkę joint venture z firmą Plug, kompletny i unikalny ekosystem obejmujący lekkie samochody dostawcze na ogniwa paliwowe, stacje tankowania wodoru, jak również usługi finansowania i utrzymania flot samochodowych.
– W ramach konsorcjum HyMot Grupa Renault pracuje nad stworzeniem gamy wodorowych silników spalinowych dużej mocy do napędu pojazdów dostawczych użytkowanych na trasach pozamiejskich.
– Marka Renault prowadzi też prace badawczo-rozwojowe nad technologią zasilania silników elektrycznych z dwóch źródeł energii − „klasycznego” akumulatora trakcyjnego oraz wodorowego ogniwa paliwowego − zaprezentowaną w modelu koncepcyjnym Embleme podczas tegorocznego Międzynarodowego Salonu Samochodowego w Paryżu.
– Alpine bardzo mocno wierzy w rolę sportów samochodowych jako siły napędowej rozwoju przyszłych technologii mobilności. Silnik spalinowy zasilany wodorem jest rozwiązaniem bardzo obiecującym zarówno dla pojazdów wyścigowych, jak i drogowych.

Jeszcze bardziej wyrazisty design

Antony Villain, dyrektor ds. designu Alpine powiedział: Zaprezentowana w pierwszych miesiącach bieżącego roku jeżdżąca wersja modelu koncepcyjnego Alpine Alpenglow zyskała jeszcze bardziej na wyrazistości dzięki nowej jednostce napędowej Hy6. Zastosowanie silnika V6 było prawdziwym wyzwaniem technicznym, stąd jego wyeksponowanie w taki sposób, by był widoczny dla wszystkich w przeprojektowanej tylnej części auta. Poszczególne elementy designu nadwozia zostały zmodyfikowane w związku z ostrzejszymi wymogami aerodynamicznymi podyktowanymi wyższymi osiągami auta. Nowa stylistyka budzi skojarzenia z prędkością i podkreśla zalety napędu wodorowego.

Design nadwozia

Od czasu pojawienia się pierwszej wersji dwa lata temu, model koncepcyjny Alpine Alpenglow ewoluował w ramach bardzo ścisłej współpracy zespołów designerów i konstruktorów, aby pogodzić efektywność aerodynamiczną z jeszcze bardziej spektakularnym designem. W obecnej wersji Alpenglow Hy6 wyposażonej w nowy silnik V6 wprowadzono wiele nowych rozwiązań technicznych i modyfikacji, a design w całości karbonowego nadwozia w kolorze Specular Blue, został podkreślony ekstremalnymi akcentami.

Nowy silnik stanowi prawdziwe serce tego laboratorium na kołach. Został umieszczony w majestatycznej, otwartej oprawie, która wystawia go na spojrzenia z zewnątrz. Chroni go przyciemniona na niebiesko szyba, a komora, w której jest umieszczony została dopracowana w najdrobniejszych szczegółach. Tylna szyba przypomina kształtem kultową szybę z modelu A110 i posiada dwa przezroczyste wloty powietrza typu NACA, które zasilają dwa kanały prowadzące do chłodnicy oleju skrzyni biegów i wzmacniają wrażenie lekkości całej konstrukcji. Kolektor dolotowy („plenum”) z umieszczonym na nim logo Hy6 przywodzi na myśl wykończeniem pokrywy głowic zaworów w starych samochodach wyścigowych. Aby zapewnić skuteczne chłodzenie większego silnika, samochód zyskał nowe chwyty powietrza w postaci serii potrójnych wlotów i żaluzje umożliwiające odpowiedni nawiew, niezbędny dla zapewnienia bezpieczeństwa w otoczeniu wodorowego silnika.

Uzyskanie lekkości stanowi zawsze wyzwanie dla zespołu projektantów. Tu została wizualnie osiągnięta poprzez usunięcie mostka łączącego tylne błotniki. Pozostawiono je jakby w zawieszeniu, co pozwoliło odsłonić widok na silnik. Zastosowane rozwiązania pozwoliły również na zmniejszenie masy części, w szczególności poprzez zastosowanie karbonu. Nowy silnik Hy6, dwukrotnie mocniejszy od silnika Alpenglow Hy4, zapewnia wyższe osiągi i wymaga większego docisku aerodynamicznego. Odpowiedź na te wymogi jest najlepiej widoczna w obrębie tylnego spojlera. Nadal jest, wykonany z przezroczystego tworzywa dla zapewnienia wizualnej lekkości, ale jest ustawiony bardziej agresywnie, wyżej i bardziej wyścigowo. Jest wyposażony w nowe boczne stateczniki i solidnie zamocowany na specjalnych aluminiowych wspornikach. W rezultacie spojler jest bardziej widoczny od przodu prototypu. Statecznik w kształcie płetwy rekina również jest większy i bardziej widoczny. Pojawia się na nim logo Alpine, chemiczny symbol wodoru i barwna linia, przechodząca płynnie od magenty do niebieskiego odcienia, symbolizująca bezpieczny dla środowiska proces spalania. Końcówki wydechu, wykonane z Inconelu i wbudowane w tylne światła, wydzielają podczas pracy silnika parę wodną tworzącą piękny efekt oszronienia na przezroczystym spojlerze.

Felgi zachowują kształt i cieniowanie, które kojarzącą się z prędkością nawet na postoju i tworzą harmonijną całość z motywem graficznym opon, wykonanych przez Michelin specjalnie dla tego samochodu koncepcyjnego.

Design wnętrza

Mechanizm otwieranych ku górze drzwi zaprojektowano tak, by zwolnić możliwie, jak najwięcej miejsca i ułatwić wsiadanie do kabiny. Boczne pontony, nachylone w stronę kabiny, pozwalają kierowcy i pasażerowi zsunąć się po nich i ułatwiają zajęcie miejsca w idealnie dopasowanych fotelach kubełkowych obitych nowym rodzajem tkaniny reagującej na światło metalicznymi i niebieskimi barwami.

Trójkąt w przedniej części kokpitu został zachowany i stanowi również jeden charakterystycznych elementów marki Alpine, przywołujący na myśl góry. Spełnia wiele wizualnych funkcji dla kierowcy: nadaje impuls, wskazuje kierunek i może zmieniać barwę jak w grach wideo, by przykładowo wskazywać w czasie rzeczywistym siłę bocznych przeciążeń na zakrętach, prędkość obrotową silnika lub podawać informacje o czasach przejazdu.

Deska rozdzielcza zbudowana jest z poprzecznej, rurowej belki w kolorze magenta, częściowo zakrytej elementem w kształcie skrzydła samolotu. Zastosowane materiały nawiązują do świata samochodów sportowych. Znajdują się wśród nich włókno węglowe, aluminium i tapicerka z Alcantary z wytłaczanymi motywami 3D. Uwagę zwraca również przycisk rozruchu silnika w kolorze magenta oraz typowo rajdowa kierownica wzorowana bezpośrednio na kierownicach wyścigowych modeli Alpine. Umieszczone na bokach karbonowe osłony posiadają wyprofilowanie pozwalające domyślać się kształtu znajdujących się pod spodem zbiorników. Ponadto auto wyposażono w kilka dedykowanych punktów mocowania mini kamer, które uwieczniają obraz i dźwięk z torowych przejazdów Alpine Alpenglow Hy6.

Nowy silnik V6 Hy6 Alpine – unikalna jednostka, w całości zaprojektowana pod kątem napędu wodorowego

Jeżdżący wodorowy prototyp Alpine Alpenglow zaprojektowano jako prawdziwy samochód wyścigowy na karbonowym samonośnym nadwoziu stosowanym w klasie LMP3. Od samego początku było projektowane, aby sprostać osiągom całkowicie nowego silnika Hy6 V6, ponad dwukrotnie mocniejszego w porównaniu z 4-cylindrowym silnikiem, który napędzał pierwszy jeżdżący prototyp tego bolidu. Zaprojektowany od zera silnik V6 Hy6 jest unikalną jednostką, opracowaną przez zespół konstruktorów Alpine z Viry-Châtillon specjalnie pod potrzeby napędu wodorowego. Prace nad jego stworzeniem zajęły dwa lata. Z uwagi na specyfikę procesu spalania wodoru było to ogromne wyzwanie dla konstruktorów. Pozwoliło w wyjątkowym stopniu wzbogacić specjalistyczną wiedzę w tym zakresie. Francuska marka rajdowa Oreca, która jest technicznym partnerem Alpine, umożliwiła wykorzystanie zdobytego know-how w zaprojektowaniu silnika.

Chodzi konkretnie o 3,5-litrowy silnik widlasty V6 z dwiema turbosprężarkami, rozwarty pod kątem 100°. Ma aluminiowy blok cylindrów obrabiany w masie z suchą miską olejową. Wał korbowy posiada czopy przesunięte o kąt 20° w celu zapewnienia równomiernego zapłonu. Głowice są wykonane z odlewanego aluminium ze zoptymalizowanym układem chłodzenia. Rozrząd zapewniają cztery wałki w głowicy z napędem łańcuchowym i 4 zawory na cylinder sterowane za pomocą dźwigni rolkowych. Ze średnicą tłoka wynoszącą 95 mm i skoku 82,3 mm jest to tzw. silnik „nadkwadratowy”, o konstrukcji szczególnie dobrze przystosowanej do wysokich obrotów. Dźwięk wydobywający się z wydechów wykonanych z Inconelu został również starannie dopracowany, aby cieszyć ucho aż do maksymalnych 9000 obrotów na minutę. Maksymalna moc silnika Hy6 wynosi 740 KM przy 7600 obr./min, co odpowiada imponującej mocy jednostkowej 211 KM/l osiąganej przy maksymalnej prędkości pojazdu ponad 330 km/h. Przeniesienie napędu odbywa się za pośrednictwem odśrodkowego sprzęgła i sekwencyjnej skrzyni biegów Xtrac. Przy pracach nad tym silnikiem w pierwszej kolejności powstała wersja przeznaczona do bolidów wyścigowych, z możliwością jego późniejszego przystosowania do produkcji seryjnej.

Przy definiowaniu i dopracowywaniu elementów kluczowych dla osiągów tego silnika posłużono się metodologią stosowaną w pracach badawczo-rozwojowych nad silnikami Formuły 1. Komora spalania została zaprojektowana z uwzględnieniem paliwa wodorowego (a dokładniej wodoru cząsteczkowego H2), aby ułatwić powstawanie zawirowań i uzyskać w pełni jednorodną mieszankę przed przeskokiem iskry. To kluczowy warunek, ponieważ wodór cechuje się bardzo szerokim zakresem palności w mieszankach z powietrzem, co sprzyja nieprawidłowemu przebiegowi procesu spalania: przedwczesnemu zapłonowi (samozapłon przed przeskokiem iskry w świecy zapłonowej, skutkujący ekstremalnymi ciśnieniami w komorze) lub spalaniu stukowemu w efekcie samozapłonu, które powoduje wytworzenie fal uderzeniowych. Aby uniknąć tych zjawisk, niezbędne jest bardzo staranne zaprogramowanie procesu przygotowania mieszanki i jej wtrysku, uzupełnionego pośrednim wtryskiem wody, który pozwala przy okazji zmniejszyć emisję tlenków azotu NOx.

Trzy zbiorniki Alpenglow Hy6 napełnione są wodorem w postaci gazowej (2,1 kg wodoru w każdym) pod ciśnieniem 700 barów. Są umieszczone w bocznych pontonach i za kokpitem w wentylowanych komorach, szczelnie odseparowanych od kabiny. Regulator (reduktor) ciśnienia umożliwia jego obniżenie z 700 do 200 barów przed sprowadzeniem go do poziomu wymaganego w układzie bezpośredniego wtrysku do komory spalania.

Całkowite bezpieczeństwo instalacji wodorowej zapewniają liczne rozwiązania techniczne i środki ostrożności. Kompozytowe butle na ciśnienie 700 barów posiadają certyfikat zgodności z regulaminem 134. Zainstalowane w nich zawory bezpieczeństwa służą do szybkiego usunięcia paliwa w razie pożaru pojazdu, a stale pracujące czujniki sygnalizują wszelkie wycieki wodoru. Rozruch silnika podlega bardzo ścisłej procedurze z licznymi punktami kontrolnymi. System kolorowych kodów powiadamia kierowcę i służby ratunkowe o stopniu zagrożenia w przypadku każdego rodzaju nieprawidłowości.

Wodór w sporcie samochodowym – technologia przyszłości o dużym potencjale

Dwa zasadnicze rozwiązania napędu wykorzystującego zasilanie wodorem to ogniwa paliwowe (wytwarzające energię elektryczną do zasilania silnika elektrycznego) lub silnik spalinowy zasilany bezpośrednio wodorem. W Alpine wybór padł na drugą z tych opcji, gdyż oprócz pracy silnika − bardzo zbliżonej do klasycznego napędu pod względem wrażeń kierowcy i generowanego dźwięku, który jest w pełni zgodny z filozofią racer Alpine − ma liczne zalety, ważne w przypadku samochodu wyścigowego. Wśród nich należy wymienić wyjątkowo dużą moc oraz doskonałą sprawność silnika w fazach dużego obciążenia, jak również mniejsze zapotrzebowanie na moc chłodniczą z uwagi na odprowadzenie znacznej części ciepła przez układ wydechowy.

Te argumenty przemawiają za kontynuacją działań w obranym kierunku prac badawczo-rozwojowych Alpine w celu dalszej optymalizacji obiecujących rodzajów napędu. Jeśli chodzi o magazynowanie wodoru, Alpine należy do czołówki producentów, którzy myślą o przejściu na ciekły wodór. Taki wybór zasadniczo zmienia podejście do tematu i umożliwia lepsze zintegrowanie zbiorników z pojazdem i szybkie tankowanie.

Alpine Racing pilnie śledzi zmiany przepisów dotyczących sportów samochodowych i ma na uwadze projekt ACO (Automobile Club de l’Ouest) i FIA dopuszczenia samochodów z napędem wodorowym do wyścigu 24H Le Mans już w 2028 roku.

Dane techniczne Alpine Alpenglow Hy6:

Szerokość 2,10 m, długość 5,20 m, wysokość 1,14 m
Zbiorniki: 3 x 2,1 kg pod ciśnieniem 700 barów
Typ silnika: 6-cylindrowy, widlasty (100°) z podwójnym turbodoładowaniem
Pojemność skokowa: 3 500 cm3
Średnica cylindra x skok tłoka: 95 mm x 82,3 mm
Układ rozrządu: z czterema wałkami w głowicy z napędem łańcuchowym i 4 zaworami na cylinder sterowanymi za pomocą dźwigni rolkowych
Zasilanie: z bezpośrednim wtryskiem wodoru + pośrednim wtryskiem wody
Maksymalna moc: 740 KM (544 kW) przy 7 600 obr./min (czyli 211 KM/l)
Maksymalny moment obrotowy: 770 Nm przy 5000 obr./min (czyli 220 Nm/l)
Maksymalna prędkość obrotowa silnika: 9 000 obr./min
Sześciostopniowa, sekwencyjna skrzynia biegów
Przeniesienie napędu: na tylną oś
Maksymalna prędkość: ponad 330 km/h