Wave Disc Engine

Wave Disc Engine | foto: Michigan State University

Naděje pro hybridy: turbínový motor vyrobí energii efektivně

  • 113
Motor z dílen Michiganské státní univerzity nenahradí běžné spalovací motory, je určen pro hybridní auta. Má vysokou účinnost, nízké emise, je lehký a má být levný. Jeho cesta do aut ale bude ještě dlouhá.

Univerzita dostala na vývoj motoru grant ve výši 2,5 milionu dolarů od amerického ministerstva energetiky, aby vědci vytvořili prototyp, který podstoupí praktické zkoušky. Na vývoji motoru se podíleli i výzkumníci z Varšavské univerzity.

Diskový motor využívá pro zážeh tlakovou vlnu a má oproti konvenčním motorům méně pohyblivých částí. V originále se motor jmenuje Wave Disc Generator (WDG) a patří mezi turbínové motory. Využívá tlak expandujících plynů na lopatky oběžného kola rotoru.

Výzkumný tým předvedl prototyp motoru grantové komisi amerického ministerstva energetiky v březnu a počítá, že do konce roku bude mít připravenu produkční verzi motoru s výkonem 25 kW. Ta by již mohla do sériové výroby. Přesto nelze očekávat, že se diskový motor-generátor objeví v autech už během příštího roku.

Princip motoru je jednoduchý. Má tvar disku, v kterém je turbína s esovitě prohnutými lopatkami. Palivo se vzduchem přichází ze středu, na obvodu jsou pak dva výfukové kanály. Jakmile se směs paliva a vzduchu pootočením rotoru dostane do uzavřené části komory, vzroste tlak a vznikne rázová vlna. Ta následně natlakovanou směs paliva zažehne a dalším pootočením rotoru se plyny dostanou do výfukového kanálu, kterým plyny opustí vysokou rychlostí motor a zachovají tak jeho pohyb.

Podle výzkumného týmu motor dokáže přeměnit až 60 procent paliva na energii, u konvenčních pístových motorů je to přitom jen okolo patnácti procent. S tím souvisí i výrazně nižší emise – podle autorů jsou až o devadesát procent nižší. Výhodou diskového motoru je absence mnoha pohyblivých částí, které má klasický pohon automobilů, snižuje se tak ztrátové tření. Motor nemá písty, ventily a s nimi související rozvody a není zde ani převodovka nebo kliková hřídel. Na vysoké účinnosti se výrazně podílí i optimalizovaný tvar kanálů mezi lopatkami rotoru.

Na druhou stranu se u takového motoru mnohem obtížněji regulují otáčky. I z tohoto důvodu má být motor určen jako generátor elektrické energie pro hybridní automobily, nikoliv pro přímý pohon jako je tomu u konvenčních pohonných jednotek. Kombinace elektrického pohonu se spalovacím generátorem elektrické energie je navíc dnes často zmiňovaný a (do budoucna) preferovaný způsob pohonu hybridních automobilů.

Současně prodávané hybridy, jako je třeba Toyota Prius, totiž kombinují elektrický pohon a tradiční pístový motor. Oba motory jsou ale spojené s převodovkou a pohání přímo kola. S ohledem na malou kapacitu baterií tak současné hybridní auto stále po většinu jízdy používá k pohonu konvenční pohonný řetězec.

Kombinací elektrického motoru a diskového generátoru WDG by tak odpadla část pohonného ústrojí, čímž by se snížila hmotnost celého auta. Podle výzkumného týmu by se mohlo ušetřit až 500 kilogramů, což rozhodně není zanedbatelná hodnota.