Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Federal-Mogul představil novinku v oblasti, jež se u benzínových motorů nezměnila už sto let. Zapalovací svíčku chce nahradit ionizátorem.

Snaha o výrobu úspornějšího automobilu je odjakživa jednou ze základních hybných sil automobilového vývoje. Bývaly doby, kdy šlo nejen o „papírovou” snahu, výrobci se opravdu snažili o šetření zákazníkovy peněženky. Motory, převodovky, aerodynamika a další součásti aut byly optimalizovány pro reálnou úspornost ve statisticky nejočekávanějších jízdních režimech. Světlo světa tak například spatřily řadové šestiválce od BMW, které dodnes leckoho udivují schopností pohybovat se v reálném provozu se spotřebou motorů s o polovinu menší kubaturou.

Vítr se ale obrátil a automobilky, aby přežily, se musely vzdát myšlenek na dobro zákazníka. Místo toho se snaží přizpůsobit administrativnímu tlaku, který sice vede k výborným výsledkům na papíře, čísla počítaná majiteli při čerpání paliva už ale tak ohromující nejsou. Normální smrtelníci to ví dávno, byrokratům se teprve rozsvěcuje a prý s tím něco udělají. Zřejmě něco, co současný stav ještě zhorší...

Abychom automobilkám úplně nekřivdili, ani ony úplně nezahodily boj za snížení spotřeby za hlavu. Protože jsou slušné baterie pro elektromobily stále v nedohlednu, nadále pokračují v evoluci motorů s vnitřním spalováním. Používají se moderní materiály snižující vnitřní ztráty, vylepšuje se management motorů, zvyšují se plnicí tlaky a kvalita homogenity směsi ve spalovacím prostoru. Jen jedna věc zůstává stále stejná. Zapalovací svíčka je svým způsobem konstantou benzínových motorů a ačkoliv i ona prošla vývojem, od své první podoby se příliš nezměnila. Přitom je právě kvalita svíčky a tím i její schopnost zapálit směs jedním z rozhodujících faktorů pro účinnost motoru.

U dnešních motorů je už téměř samozřejmé, že se většinou pracuje s poměrem vzduchu a paliva blízkému stechiometrickému poměru 14,7:1 (lambda = 1). Jen při větší zátěži si některé bohatší směsí pomáhají k chlazení spalovacího prostoru, výfukových svodů či katalyzátorů. Obvykle jde o přeplňované jednotky a je to jeden z důvodu jejich „užranosti” při velkém zatížení. Za normálních podmínek ale platí výše zmíněné a trend směřuje k vyššímu využívání chudých směsí, kdy je do válce vháněn přídavný vzduch nebo dokonce výfukové plyny. Tím dochází k virtuálnímu zvětšení spalovacího motoru a zvýšení účinnosti motoru.

Přináší to s sebou řadu problémů, vysokou teplotou hoření a tím produkce oxidů dusíku počínaje a nerovnoměrným spalování a tedy vyšším mechanickým namáháním a produkcí sazí konče. Pro dobré zapálení chudé směsi je navíc potřeba vyšší energie jiskry, což ale malé svíčky v dnešních motorech nezvládají. Právě s tímto zádrhelem má pomoci nové řešení společnosti Federal-Mogul, která přišla se zapalováním prostřednictvím technologie Advanced Corona Ignition System (ACIS).

Tradiční jiskřiště sestávající ze dvou elektrod je u novinky nahrazeno čtyřmi kovovými trny, na které je v okamžiku zapálení přiveden střídavý elektrický proud o frekvenci 1 MHz. V okolí trnů dojde k vytvoření elektrického pole s potenciálem až 72 kV, které způsobí ionizaci směsi (rozdělení atomů na ionty) a vzniku plazmy. To celé trvá jen několik nanosekund (vytvoření oblouku u svíčky zabere 70 mikrosekund, tedy 10 000x déle). V okamžiku dosažení dostatečné hustoty elektronů dojde k výtrysku ionizovaných plynů směrem do spalovací komory a vícenásobnému zapálení směsi. Místo jednoho centralizovaného výbuchu dojde ke čtyřem menším. Hoření směsi proběhne rychleji a homogeněji a spaliny tak mají více času k rozpínání.

Teoreticky to zní velmi pěkně a technickým povahám už jsou teoretické výhody takového systému asi zřejmé. Kratší doba potřebná k iniciaci systému umožňuje daleko přesnější časování, zrychlení hoření zase zvyšuje účinnost přeměny chemické energie paliva na mechanickou práci. Zatímco dnešní nejlepší motory zvládnou směs s lambdou až 1,5, nový systém posunuje tuto hodnotu až k lambda = 2. V trochu představitelnějších číslech to znamená, že pouhá aplikace systému ACIS u benzínového turbomotoru o objemu 1,6 l přinesla úsporu paliva mezi 5 a 10 procenty v závislosti na provozním režimu. Optimalizací motoru by však mělo být možno dosáhnout úspory až 30 %.

ACIS by tak opravdu mohl přinést zásadní a reálné úspory, lidé z automobilové branže jsou k němu ale prozatím skeptičtí. Přestože je fyzicky aplikovatelný na současné motory bez velkých změn, neobejde se bez vlastní řídící jednotky a úprav celkového managementu. Svíčky dnes navíc produkuje kde kdo a jejich cena je téměř zanedbatelná, ACIS svými nároky na přesnost a úpravy techniky prozatím představuje příliš velké riziko a zvýšené výrobní náklady. Tak je to ale s každou novou technologií a pokud budou výrobci přestat chtít balamutit své zákazníky a nabídnout opravdu úsporná auta, budou muset překročit zavedené hranice a poohlédnout se právě po takových novinkách, jakým je ACIS. Sám výrobce si prozatím věří jen na použití ve vysoce výkonných motorech. Ale odtamtud už to do normálních aut není zase tak daleko.

Mirek Brokeš