Wie JCB seinen serienmäßigen Wasserstoffmotor in ein 800 PS starkes Rennmonster verwandelte

Das stellt eine dramatische Steigerung gegenüber dem 55 kW (74 PS) starken Wasserstoffmotor des Unternehmens dar, der für Baumaschinen wie den wasserstoffbetriebenen Baggerlader 3CX von JCB entwickelt wurde.

Laut JCB handelt es sich bei dem Rennmotor nicht um eine modifizierte Version des Serienmotors, sondern um einen komplett neuen Motor.

Der in Großbritannien ansässige Baumaschinenhersteller nutzte jedoch die Architektur und die Erkenntnisse aus fünf Jahren und 100 Millionen Pfund (132 Millionen US-Dollar) Entwicklungsarbeit an Wasserstoffmotoren, um einen speziell für den Rennsport entwickelten Antrieb zu schaffen.

Mark Richards, leitender Ingenieur bei JCB Excavators, sprach im Vorfeld des Testlaufs am 16. Juni auf dem RAF-Flugplatz Wittering in Großbritannien und erklärte, wie das Unternehmen die Wasserstoffverbrennung für Off-Highway-Anwendungen erstmals angegangen sei.

„Es gab schon früher Versuche mit Wasserstoffverbrennungsmotoren“, sagte er. „Grundsätzlich ist es einfach, einen Wasserstoffmotor zum Laufen zu bringen, aber schwierig, ihn gut laufen zu lassen – und mit gut laufen meine ich, die gewünschten Wirkungsgrade zu erreichen, die Emissionen zu reduzieren und auch die gewünschte Leistung zu erzielen.“

Der neue Motor, der für Hydromax entwickelt wurde, basiert auf der Architektur des Wasserstoff-Verbrennungsmotors, der auch im Serien-Wasserstoffmotor von JCB zum Einsatz kommt (Bild: JCB).

Frühere Versuche von Herstellern wie BMW und Mazda, einen Wasserstoffverbrennungsmotor für den Automobilsektor zu entwickeln, basierten auf der Umrüstung eines Saugdieselmotors – mit unterschiedlichem Erfolg. Das Problem bestand darin, dass die hohe Verbrennungstemperatur in einem Saugmotor zu hohen NOx-Emissionen und einem relativ geringen Wirkungsgrad führte.

Anstatt einen vorhandenen Offroad-Dieselmotor umzubauen, entwickelte JCB einen speziell angefertigten Wasserstoffverbrennungsmotor auf Basis von Turboaufladung, Fremdzündung und Niedertemperaturverbrennung.

Das Ergebnis ist ein Motor, der die Leistungs- und Drehmomentcharakteristika seines Diesel-Pendants erreicht und dabei laut Richards einen etwas höheren thermischen Wirkungsgrad erzielt. Er erfüllt zudem die Abgasnorm Stufe V ohne Diesel-Abgasnachbehandlungssysteme wie selektive katalytische Reduktion (SCR) oder Dieseloxidationskatalysator (DOC).

Einer der Hauptvorteile für JCB liegt darin, dass ein Großteil der Motorenarchitektur unverändert bleibt. Ölwanne, Grundplatte, Motorblock, Zylinderkopf, Ansaugkrümmer und Ventildeckel werden mit dem Basismotordesign geteilt, sodass Wasserstoffmotoren auf denselben Produktionslinien wie Dieselmotoren gefertigt werden können. Laut Richards werden rund 60 % der Motorkomponenten in Großbritannien beschafft und hergestellt.

Der Serienmotor, der 2025 die EU-Typgenehmigung für den kommerziellen Vertrieb erhielt, nutzt die Saugrohreinspritzung. Dabei wird Wasserstoff mit einem Druck von etwa 10 bar in den Ansaugkrümmer eingespritzt, bevor er sich mit Luft vermischt und in den Brennraum gelangt.

Hydromax' Motor „aufrüsten“

Für Hydromax benötigte JCB jedoch deutlich mehr Leistung.

Richards erläuterte, wie das Unternehmen den Basismotor von der serienmäßigen 55-kW-Version (74 PS) auf eine neue Einheit mit 800 PS pro Motor umgestellt hat, was bei dem zweimotorigen Fahrzeug eine Gesamtleistung von 1600 PS ergibt.

Das Unternehmen erhöhte die Motordrehzahl von rund 2.200 U/min bei seinen Baumaschinen auf fast 4.000 U/min beim Hochleistungsprototypen. Laut Richards hat sich das Drehmoment im Vergleich zum Serienmotor vervierfacht.

Um diese Leistung zu erzielen, war eine grundlegende Überarbeitung erforderlich.

Die beiden Wasserstoffmotoren im Hydromax-Auto während Tests auf dem RAF-Flugplatz Wittering im Juni 2026 (Bild: JCB)

Der im Serienmotor verwendete Stößelstangen-Ventiltrieb wurde durch eine Doppelnockenwellen-Anordnung ersetzt. Laut Richards ermöglicht diese Änderung eine deutlich präzisere Ventilsteuerung bei hohen Drehzahlen und reduziert die Systemverwindung.

Die Kraftstoffzufuhr hat sich ebenfalls grundlegend verändert. Während der Serienmotor auf Saugrohreinspritzung setzt, verwendet der Rennmotor Direkteinspritzung mit einem von etwa 10 bar auf rund 50 bar erhöhten Kraftstoffdruck. Die direkte Einspritzung von Wasserstoff in den Brennraum ermöglicht die Zufuhr deutlich größerer Kraftstoffmengen in der begrenzten Zeitspanne bei höheren Motordrehzahlen.

Gleichzeitig reduzierte JCB auch das Motorgewicht, verbesserte die Kühl- und Schmiersysteme und führte eine Trockensumpfschmierung ein, um die Motoren seitlich innerhalb der schmalen Karosserie des Stromlinienfahrzeugs montieren zu können.

Lord Anthony Bamford mit dem JCB-Wasserstoffverbrennungsmotor. (Bild: JCB)

„Die Trockensumpfschmierung ist bei Rennwagen üblich. Dadurch schwappt das Öl bei schnellen Kurvenfahrten nicht herum und steht jederzeit zur Verfügung. Im Rennwagen haben wir eine Ölsaugpumpe – die sogenannte Ölförderpumpe –, die jede Sekunde einen Liter Öl um jeden Motor pumpt und so die Schmierung des Motors während des Liegens gewährleistet“, erklärte Richards.

Die Konstruktion senkt den Schwerpunkt des Fahrzeugs und gewährleistet gleichzeitig eine konstante Ölversorgung auch unter extremen Betriebsbedingungen.

Eine weitere große Herausforderung war die Kühlung. Um diese zu bewältigen, entwickelte JCB ein Eiskühlsystem. Die aus dem Turbolader austretende Luft wird mit rund 200 °C auf unter 10 °C abgekühlt, bevor sie in den Ansaugkrümmer gelangt. Die höhere Dichte der kühleren Luft trägt zur Maximierung der Leistung bei, erklärte Richards. Dafür wurden zwei Tanks eingebaut, die jeweils bis zu 250 kg Eis fassen können.

Trotz der erheblichen technischen Änderungen sind einige Elemente jedoch vertraut geblieben. Richards merkte an, dass die im Rennmotor verwendete Kurbelwelle dieselbe sei wie die in den Serien-Diesel- und Wasserstoffmotoren von JCB.

Die ursprünglich während der Entwicklung des 55-kW-Motors durchgeführten Berechnungen der numerischen Strömungsmechanik wurden auch in das Rennprogramm übernommen.

Die nächste Station für den Hydromax-Rennwagen, der Mitte Juni auf dem RAF-Flugplatz Wittering getestet wurde, sind die USA. Am 2. Juli wird der Wagen mit einem eigens gecharterten Antonow-Flugzeug über den Atlantik geflogen, bevor er an der Bonneville Speed Week (1.–7. August) auf den Bonneville Salt Flats in Utah teilnimmt, wo später im Monat ein Rekordversuch stattfinden soll.

Am Steuer des Fahrzeugs wird Wing Commander Andy Green sitzen, der vor zwei Jahrzehnten, im Jahr 2006, mit dem Dieselmax-Fahrzeug von JCB einen Weltrekord für dieselbetriebene Landgeschwindigkeiten von etwas über 350 Meilen pro Stunde aufstellte. Andy Green hält auch den Gesamtweltrekord für Landgeschwindigkeiten, den er 1997 mit dem ThrustSSC bei 763 Meilen pro Stunde aufstellte.

Wing Commander Andy Green wird den Hydromax-Wagen bei seinem Geschwindigkeitsrekordversuch auf den Bonneville Salt Flats im August 2026 steuern (Bild: JCB).