Tří vědci tvrdí, že vyprojektovali malý motor, který bude do pěti let na na trhu. Pro spotřebitele by se měl stát zajímavý tím, že ačkoli při jeho nákupu bude muset zákazník sáhnout o 1000 dolarů hlouběji do kapsy, než jak tomu bude v případě klasického motoru, na každý litr paliva s tímto motorem ujede o 30% delší dráhu. Tento malý motor by svojí vysokou účinnost měl dosahovat dokonce bez potřeby vysoce oktanového benzínu!
Všechno to zní tak trochu jako pohádka. Navíc je to jen pouhý výhled do budoucna, který je na konkrétní informace skoupý. Ani bychom takovému sdělení nevěnovali pozornost, kdyby prohlášení pocházelo z jiné instituce, než jakou je MIT.

Zvětšit obrázek

Boston, pohled na Massachusetts Institute of Technology přes řeku Charles.

MIT je zkratka pro Massachusetts Institute of Technology. Je to zřejmě největší uskupení vědátorů na Zemi a iInformace z MIT není radno brát na lehkou váhu. Jde o ústav, který se může honosit tím, že odtud pochází 63 nositelů Nobelových cen. V tento moment jich zde pracuje 7. V MIT pracuje deset tisíc lidí a z nich je 992 vysokoškolských profesorů. Jde o instituci, která je špičkovým pracovištěm a lidé, kteří zde pracující si nepouští ústa jen tak na špacír. Tím jen chceme předeslat, že informace o motoru, kterou zde nyní pustili do světa, by neměla být jen kachna pro novináře, která má za cíl krátkodobě zvednout hodnotu akcií a zvýšit tím zájem investorů, jak se to občas u menších výzkumných institucí děje.

A co že je v pozadí této převratné novinky? Nápad jednoduchý jako facka. Jde "jen" o etanolem přiživený turbo motor. Autoři nápadu tvrdí, že pokud by se tímto motorem nahradily všechny motory v autech, které v USA nyní jezdí, potom by stávající potřeba 140 miliard galonů ročně klesla o 30 miliard galonů.

Cohn, John B. Heywood s Leslie Bromberg tvrdí, že jejich motor je levný, vysoce účinný, nezhoršuje životní prostředí a na zvýšení výkonu bude používat biopalivo.  O něco takového se inženýři automobilek snaží celá desetiletí. Zlepšit tak výrazně účinnost konvenčních motorů se dosud nedařilo. Všechny tyto snahy narážely na limit, který je dán tzv. „klepáním motoru“. Jde o samovznícení paliva, které nezpůsobuje jen kovové klepání motoru, ale snižuje jeho životnost a vystavuje motor nebezpečí poškození.

Něco málo teorie o klepání
Tepelná účinnost je tím větší, čím je větší kompresní poměr. Jeho zvyšování je však omezeno klepáním motoru a samovznícením. Zvyšováním kompresního poměru se zvyšuje rychlost hoření směsi až na 300 až 500 m/s. Směs začne hořet v místě zapálení, hoření se šíří v kulových plochách a spaliny stlačují dosud nezapálenou směs, která se ohřeje. Při vysoké teplotě stlačované směsi se neodvede všechno teplo stěnami a směs vzplane současně v celém objemu. Vznikne tlaková vlna, která narazí na stěny válce i na píst, nastává detonace. Detonace se opakují při každém zápalu a způsobují klepání motoru. Dalším zvyšováním kompresního poměru se směs zapálí kompresním teplem ještě před přeskočením elektrické jiskry, dochází ke samovznícení, které snižuje výkon motoru. Při klepání se zvětšuje namáhání součástí motoru. Palivo se nedokonale spaluje a nespálený uhlík se usazuje na stěnách kompresního prostoru a podporuje vznik dalšího klepání. Elektrody svíček se mohou rozžhavit a předčasně zapalovat směs.

 V MIT nyní našli cestu, jak limit, který konstruktérům diktovala mez komprese a samozápaly, obejít. Když motor pracuje v zátěžovém, těžkém režimu, při kterém je vznik klepání motoru pravděpodobné, elektronicky řízené zařízení zajistí, že se do rozžhaveného válce vstříkne na patřičné místo malé množství etanolu. Ten se okamžitě odpaří a tím zchladí výbušnou směs. Samovznícení paliva se tak zažehná. Podle Bromberga se jim při simulovaných pokusech daří zvýšit tlak ve válcích třikrát, než kolik se u konvenčních SI motorů používá, přesto ke klepání nedochází. Motorové testy provedené spolupracovníky z Ford Motor Company, potvrdily výsledky laboratorních testů, kterých Bromberg dosáhl na modelovém zařízení. 

Zvětšit obrázek

Vědci z MIT, kteří vyvinuli výkonem odpovídající ale velikostně poloviční motor. Z leva: Leslie Bromberg, hlavní inženýr ve Plasma Science and Fusion Center. Daniel Cohn, vedoucí výzkumného oddělení tamtéž. John Heywood, profesor mechaniky a ředitel Sloan Automotive Lab. (Foto: Donna Coveney)

Díky tomu, že se konstruktéři tímto opatřením zbavili onoho limitu samozápalů, mohli včlenit do koncepce nového motoru dva technické prvky, které pomáhají dnešním dieselovým motorům, aby byly tak účinné. Protože se ale v tomto případě nejedná o naftový motor, ale o benzínový, je ve srovnání se vznětovými motory šetrnější co do produkce emisí.
Když si zrekapitulujeme o co tedy jde, tak v prvé řadě se v nově koncipovaném motoru využívá extrémně vysokého plnícího tlaku. Do válce je při sání vtlačeno mnohem více vzduchu a paliva, než kolik by se jej tam vešlo za normálního atmosférického tlaku. To ale znamená, že z malého objemu motoru se dostane vysoký výkon a motor může být malý.
Za druhé. Motor je navržený tak, aby při stlačování směsi pístem ve válci došlo k dalšímu enormně vysokému kompresnímu tlaku. Čím větší tlaky se před zapálením směsi se v motoru dosáhne, tím je využití paliva účinnější. A to je další plus pro tento motor, protože tím roste nejen jeho zmíněný výkon, ale i jeho účinnost.

Skloubení těchto technických vylepšení zvyšuje výkon, velikostně stejného objemu motoru, více než dvakrát. Snad ještě důležitější, než je růst výkonu, je pro konstruktéry lákavé ono zmíněné zmenšení objemu pohonné jednotky, což dovolí zvětšení užitného prostoru v malých autech. Provedené výpočty předpovídají, že nový motor bude velmi šetrný a při stejném výkonu bude o 20 až 30 procent účinnější.

Etanolem přikrmovaný motor má srovnatelné výhody s motorem hybridním. Bude ale levnější. Zatímco pořízení auta s hybridním systémem vyžaduje sáhnout do kapsy o 3 000 až 5 000 dolarů hlouběji, zájemce o tento motor si připlatí jen 1 000 dolarů. Novinkou v tomto autě budou dvě nádrže. Jedna klasická na benzín, druhá na etanol pro situace, kdy se z motoru bude „ždímat“ maximum. Druhá z nádrží nebude velká, protože ono „přikrmování“ etanolem v kritických režimech spotřebuje méně než pět galonů etanolu na 100 galonů benzínu. Pro řidiče to bude znamenat doplňovat nádržku s lihem zhruba jednou měsíčně, nebo až jednou za tři měsíce, podle stylu jízdy. Etanol nemusí být čistý, motor se spokojí s E85. Tedy směsí etanolu s benzinem kterou jsou v USA již na pumpách připraveni prodávat. Pokud vše půjde hladce, budou tato auta jezdit po USA do pěti let. Prakticky se jedná o auta, která jsou z části na alternativní palivo, i když jen nepatrně. Jejich hlavním trumfem je, že benzín budou spotřebovávat ekonomičtěji.