Zapalování směsi paliva se vzduchem pomocí laserového paprsku by mělo snížit spotřebu automobilů a množství jimi produkovaných emisí. Je to proto, že tenounké laserové paprsky s vysokou energetickou hustotou dovedou zažehnout podstatně chudší směs než doposud obvyklá zapalovací svíčka.
O laserovém zapalování jako o výhodné alternativě se poprvé začalo uvažovat už někdy v 70. letech. Jenže tehdy bylo prakticky nemožné vyrobit malé a dostatečně výkonné lasery, nemluvě o cenové dostupnosti technologie. Na letošní konferenci laserů a elektrooptiky v Baltimoru ale japonští vědci ukázali laserový systém, který lze snadno našroubovat do hlavy válce namísto zapalovací svíčky. Možná tak stojíme na počátku konce jedné hodně dlouhé éry.
Laserové zapalováníLaserová zapalovací svíčka umožňuje zapálit směs paliva se vzduchem dále od povrchu hlavy válce. Existuje i relativně snadná možnost vícebodového zapalování, ke kterému stále stačí pouze jeden laserový modul svíčky. V obou případech se dosáhne nižších tepelných ztrát a lepšího postupu plamene zapalovacím prostorem.  |
Princip zapalování směsi v klasickém zážehovém motoru se totiž prakticky nezměnil víc než 100 let. První zapalovací svíčky, takové, jak je známe dnes, totiž pochází už z roku 1898, kdy si žádost o patent nezávisle na sobě podali Nikola Tesla, Frederick Richard Simms a Robert Bosch. Právě v podniku třetího jmenovaného pak inženýr Gottlob Honold v roce 1902 navrhl zapalování se svíčkou a takzvaným magnetem, které se stalo základem snad všech zapalovacích soustav až dodnes.
Jistě, svíčky se zdokonalovaly, magneto nahradil přerušovač, později rozdělovač a nakonec elektronická regulace zapalování. Ale princip, kdy zapalovací svíčka díky přeskoku jiskry zapálí stlačenou směs paliva se vzduchem, se nezměnil. Příští rok oslaví 110 let od svého vzniku. Vynález zapalovací svíčky ve spojení s vysokonapěťovým magnetoelektrickým zapalováním bez nadsázky nastartoval rychlý rozvoj automobilismu.
Vládu zapalovacích svíček by mohly za nějakou dobu ukončit právě laserové systémy zapalování. Princip jejich funkce je poměrně jednoduchý. Namísto jiskry, která přeskočí mezi elektrodami svíčky, "posvítí" do válce skrz malou čočku i několika impulzy miniaturní laser. Ten dodá dostatek energie pro zažehnutí směsi.
Laserové systémy mají mít oproti klasickým svíčkám řadu výhod. Zatímco samotná svíčka dovede zažehnout směs pouze v jednom místě blízko hlavy válce, správně nasměrovaný laserový paprsek tak může učinit prakticky kdekoli ve spalovacím prostoru. Tým vědců z Japonského národního institutu přírodních věd zkouší dvou- a třípaprskové jednotky, které by zažehly směs na více místech najednou.
Zapálení směsi dále od hlavy (a více zdroji) válce má několik výhod: postup hoření celým spalovacím prostorem bude rovnoměrnější a hořící směs se nebude od počátku ochlazovat o "studené" stěny válce a o samotnou svíčku. Tato vylepšení o něco zlepší účinnost spalovacího procesu. Laser navíc bez problému funguje při vysokých kompresních poměrech.
Výhodou laserového zapalovacího systému je i snazší elektronické řízení. Zatímco zapalovací svíčka vydá svou energii v řádu milisekund, laser totéž zvládne v řádu nanosekund. Ovládání takového systému tak nemá prakticky žádné zpoždění a zapalování bude možné řídit ještě přesněji než doposud. V důsledku těchto vlastností bychom se tak měli dočkat výrazného snížení spotřeby. Těžko říci, kolik to konkrétně bude, to ostatně neuvádí ani japonský vědecký tým.
Vývoj laserových zapalovacích soustav bude jistě ještě nějakou dobu trvat. Japonští vědci se ale spojili se společností Denso Corporation, která má mimo jiné bohaté zkušenosti právě s výrobou zapalovacích svíček. Denso patří do koncernu Toyota, a tak je pravděpodobné, že by si časem mohla právě tato automobilka připsat prvenství v aplikaci novinky.
Historie zapalovací svíčky Patent na zapalovací svíčku od Nikoly Tesly První elektrické zapalování použil u spalovacího motoru už v roce 1807 François Isaac de Rivaz. Zapalovací svíčku jako první použil Étienne Lenoire v roce 1860 a tento rok je považován za rok jejího vynálezu. První patenty na zapalovací svíčku, tak jak ji vlastně známe dnes, získali nezávisle na sobě v roce 1898 Nikola Tesla, Frederick Richard Simms a Robert Bosch. Teprve však inženýr posledně jmenovaného, Gottlob Honold, dokázal v roce 1902 potenciál zapalovací svíčky využít díky vynálezu magneta. Tím byl podle všeho položen základ pro rozvoj spalovacích motorů. |
