Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

MUSIC: stará dobrá předkomůrka se vrací, tentokrát do benzinového motoru

  11:00aktualizováno  11:00
Mnozí si jistě pamatují na dnes již hodně zastaralé vznětové motory se spalováním s předkomůrkou. Tuto ideu před více než dvěma lety vzkřísil tým vývojářů z Coventry University ve Velké Británii. Tentokrát se ji však rozhodli aplikovat na zážehový motor. A dosahují velmi pozoruhodných výsledků.

Motor MUSIC | foto: MUSI ENGINES Ltd.

Princip klasických komůrkových vznětových motorů nedal spát vývojářům z Coventry University, a  tak po jisté době bádání vznikl koncept motoru s názvem MUSIC - Merritt Unthrottled Spark Ignition Combustion. Jak ale celý název konceptu napovídá, nejde tentokrát o motor vznětový, nýbrž zážehový. Principiálně se však od původních komůrkových dieselů liší minimálně – k přípravě i zapálení směsi se používá speciální komůrka umístěná mimo prostor válce. Stejně jako u některých typů komůrkových dieselů pak v tomto prostoru probíhá i prakticky celý proces hoření.

Motor MUSIC

V Coventry vymysleli speciální hlavu válců, kterou následně vyvinula a vyrobila firma Powertrain Technologies. Právě v hlavě válců se nachází ona předkomůrka, která je u motoru MUSIC tak důležitá. Válcový prostor je umístěn s osou téměř ve vodorovné poloze a s prostorem válce je spojen úzkým kanálem. V prostoru ústí kanálu do komůrky jsou umístěny dva vstřikovače – jeden pro nízká zatížení a druhý pro vysoká. Na opačném konci komůrky pak najdeme klasickou zapalovací svíčku.

Motor MUSIC

Během kompresní fáze pak píst žene vzduch skrze kanál do předkomůrky. Jak se píst přibližuje k horní úvrati, rychlost a teplota vzduchu stoupají. Kanál a tvarování komůrky způsobí silnou šroubovitou rotaci vstupujícího vzduchu. Na začátku kompresní fáze začne i vstřik paliva – do v tuto chvíli relativně studeného vzduchu s nižší rychlostí se vstřikuje palivo ze vstřikovače, který je umístěn rovnoběžně s osou komůrky.

Za daných podmínek se vytvoří stechiometrická (tj. Lambda = 1) směs, která se díky dalšímu proudění natlačí až do prostoru těsně před svíčkou. Mezitím ale rychlost a teplota vzduchu vstupujícího do komůrky rostou, takže směs se stává chudší a palivo se navíc rychleji vypařuje.

Celkově tak vzniká vrstvená směs s tím, že ke konci kompresní fáze se do předkomůrky může dostávat již jen čistý vzduch. Vůbec to ale nevadí, protože v prostoru kolem svíčky je směs v ideálním poměru, takže není vůbec problém ji zažehnout. Chudší fáze směsi pak začnou hořet s tím, jak postupuje plamen.

Motor MUSIC

Tento v běžném prostoru válce prakticky nemožný způsob výrazného rozvrstvení směsi umožňuje motoru pracovat celkově s velmi chudou směsí paliva a vzduchu. Při nízkém zatížení je tak poměr vzduch:palivo až 150:1. Při vysokém zatížení pak přichází ke slovu ještě druhý vstřikovač, umístěný kolmo na osu komůrky. Ten má vyšší průtok než první vstřikovač, a je tak schopen dodávat dostatek paliva i v konečné fázi komprese, kdy je rychlost vzduchu v spojovacím kanálu nejvyšší.

V tom případě pak může dojít i k tomu, že je část paliva vstříknuta až do malého zbývajícího prostoru nad pístem. Hoření z komůrky tak přejde až do samotného prostoru válce a směs je v tomto případě prakticky homogenní a stechiometrická. Vzhledem k tomu, že je motor schopen zcela bez problémů směs výrazně vrstvit, nemusí být nijak škrcen. V sání proto chybí škrticí klapka a do spalovacího prostoru vždy vstupuje plné množství vzduchu. Použity jsou také pouze dva ventily na válec. Tato řešení snižují ztráty sání.

Motor MUSIC

Celý tento teoretický koncept se podařilo přivést do praxe. Speciální hlava válců od Powertrain Technologies nahradila tu původní u dvoulitrového čtyřválce Duratec ve Fordu Mondeo. A hned první testy, jejichž výsledky byly publikovány v létě roku 2008, přinesly výborný výsledek – spotřeba paliva se snížila o 19,8 % oproti původnímu motoru, což je jistě velmi dobrý výsledek. Největší úspory se dosahuje právě při nízkých zatíženích – motor ušetří až 42,5 % paliva.

Z tohoto hlediska je tak jasné, že koncept MUSIC je výhodný především pro větší motory, které častěji pracují v režimu částečného zatížení. U malých motorů, řekněme pod 1,5 litru objemu, nebude efekt tak výrazný. Výrazně sníženy (až o 80 %) jsou také emise NOx a nespálených uhlovodíků. Motor prakticky potřebuje katalyzátor pouze v režimech vysokého zatížení.

Autoři projektu se navíc domnívají, že celkové úspory lze ještě výrazně zvýšit – minimálně o 5 % optimalizací vstřikovačů. Testovací hlava válců totiž používala běžně komerčně dostupné vstřikovače bez jakýchkoli úprav. Dalších zlepšení je možno dosáhnout aplikací přeplňování nebo třeba proměnného kompresního poměru. U motoru MUSIC totiž není proměnný kompresní poměr žádný problém – stačí, když bude stěna válce se svíčkou posuvná.

To je technicky poměrně snadno řešitelný problém, zatímco u běžných motorů je takový systém velmi komplexní. Již v roce 2000 přišel švédský SAAB s konceptem motoru SVC (Saab Variable Compression), který se ale právě díky své složité konstrukci (zdvihala se hlava válců) nikdy nedočkal praktické aplikace. Nejpravděpodobnější příčinou je pramalá spolehlivost a životnost takové konstrukce. To by u konceptu MUSIC neměl být žádný problém.

Před nedávnem pak autoři projektu MUSIC publikovali další výsledky, které mají podpořit optimistickou náladu. Výsledky svých měření tepelné účinnosti motoru na testovací stolici totiž porovnali s daty moderního vznětového motoru, která se jim podařilo získat od renomované vývojářské firmy. V tomto případě se jim dokonce podařilo překonat účinnost vznětového motoru, čímž splnili svůj cíl.

V daném případě jsou ovšem výsledky porovnání diskutabilní. O porovnávaném vznětovém motoru a podmínkách jeho testování totiž není mnoho známo – víme jen to, že šlo o moderní (tzn. přímovstřikový common-rail) vznětový motor s objemem 2,4 litru. Takových popravdě řečeno dnes mnoho není a domníváme se, že by mohlo jít o 2,4litrový pětiválec Volvo, který původně vyvinula na zakázku firma Ricardo.

Motor MUSIC

To podmínky testu motoru MUSIC známe – na testovací stolici si motor sám poháněl palivové a olejové čerpadlo, zatímco chlazení bylo napojeno na externí oběh. Proto motor také nepoháněl žádný ventilátor. Rovněž alternátor byl vyřazen z provozu. Za těchto podmínek dosáhl motor v některých režimech účinnosti i přes 40 %, což je hranice účinnosti motoru vznětového. V porovnání s neznámým motorem pak MUSIC vykazoval v některých případech až třetinový nárůst účinnosti.

Motor MUSIC

Účinnost motoru přes 40 % je opravdu nebývalá. MUSIC jí dosahuje třeba i proto, že jsou v něm výrazně eliminovány tepelné ztráty – plocha spalovací komory je totiž je asi 40 % plochy spalovacího prostoru vznětového motoru. Spalování paliva je také podstatně rychlejší a probíhá prakticky v prostoru s konstantním objemem, což je termodynamicky výhodnější varianta.

Celkově jsou tak výsledky testů motoru MUSIC velmi nadějné, a tak je snad jen otázkou času, kdy se toto řešení objeví v praxi. Výrobci motorů by ani nemuseli příliš měnit zaběhnutou výrobu – oproti standardním motorům je odlišná totiž pouze zmíněná hlava válců.







Nejčtenější

Audi A7 Sportback
Nové Audi A7 Sportback umí až do 160 km/h plachtit s vypnutým motorem

Nové Audi A7 Sportback je pořádný kus auta, zcela nová generace přijíždí jen pár měsíců po nové vlajkové lodi značky, limuzíně A8. Pětidveřový fastback z ní...  celý článek

Yamaha podle všeho připravuje vstup velkého tříkolového motocyklu na trh....
Motorkáři zbrojí na Miláno, letos ve znamení naháčů a nového GoldWingu

Hlavní novinky motorkářské výstavy EICMA v Miláně letos podle většiny upoutávek přijedou z Japonska. Módní retro vlna pro příští rok nabírá ostřejší a...  celý článek

Sbírka starých škodovek trutnovského spolku Reincars.
Jejich vášní jsou staré škodovky, nadšenci jich obnovili už tři desítky

Je jich šest a spojuje je láska ke starým škodovkám. Členové trutnovského spolku Reincars dávají desítky let starým automobilům nový život.  celý článek

Toyota Tj Cruiser
Autofotka týdne: Toyota zkřížila SUV s dodávkou

Crossovery, to jsou dnes módní auta křížící SUV s kdečím. Obvykle to ovšem končí u vcelku konvenčně tvarovaných aut. U Toyoty se ale odvázali, jejich koncept...  celý článek

Nově vyrobené vozy Seat v továrně automobilky ve španělském Martorellu (24....
Katalánsko je automobilová velmoc, snahy o odtržení děsí výrobce

Bouřící se Katalánci dělají vrásky také automobilkám. V nejbohatším regionu Pyrenejského ostrova, který se chce odtrhnout od Španělska, sídlí Seat a velkou...  celý článek

Další z rubriky

Nově vyrobené vozy Seat v továrně automobilky ve španělském Martorellu (24....
Katalánsko je automobilová velmoc, snahy o odtržení děsí výrobce

Bouřící se Katalánci dělají vrásky také automobilkám. V nejbohatším regionu Pyrenejského ostrova, který se chce odtrhnout od Španělska, sídlí Seat a velkou...  celý článek

Dětská sedačka s airbagy
VIDEO: Dětská autosedačka dostala airbagy, už se prodává

Každý den je podle světových statistik více než 5 500 dětí vážně zraněno při haváriích v silničním provozu. Děti mají v poměru k tělu větší hlavu než dospělí a...  celý článek

Škoda Rapid Spaceback ScoutLine
VW dál plánuje levné auto pro Čínu. Indii má na starost Škoda

Navzdory zmrazení jednání s indickou Tata Motors pokračuje Volkswagen v plánu na vstup do segmentu levných aut. Do roku 2020 chce mít dvě nové modelové...  celý článek

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.