Vývoj spalovacích motorů je možná poslední dobou v útlumu, neznamená to ale, že by úplně skončil. Krom běžných jednotek se pokračuje i s výzkumem odvážnějších strojů a hodně se snaží i v Číně.
Čína má jeden z nejvyšších podílů elektromobilů mezi novými vozy na světě. Loni tvořily asi 33 % trhu, což znamená, že se zde prodalo více elektromobilů než ve zbytku světa dohromady. Vysoký podíl kolem 15 % ale mají plug-in hybridy a kolem 5 % se drží sériové hybridy neboli elektromobily se spalovacím prodlužovačem dojezdu.
Díky tomu se v Číně stále pracuje na vývoji nových spalovacích motorů, které už většinou plní nějakou roli v hybridních systémech. Nejčastěji jde o přeplňovanou patnáctistovku, občas ale i v Číně popustí uzdu fantazii. BYD tak loni začal vyrábět první čínský motor typu boxer, právě v roli generátoru energie v sériovém hybridu.
Došlo i na wankel, který už podobně používá Mazda. Čínská automobilka Changan loni začala testovat jednorotorový wankel o výkonu 53 kW jako generátor energie. Plánuje jej však nasadit do létajících aut neboli osobních dronů. Výhodou wankelu jsou totiž kompaktní rozměry, nízká hmotnost a minimální vibrace. Ze stejného důvodu zvažuje použití wankelu v „létajících autech“ i automobilka Xpeng. Wankelovy motory pro hybridy mimochodem testoval i Huawei, Leapmotor nebo Xiaomi.
Boxer má dalšího zastánce. Auto s ním uvedla značka známá elektromobily
Ještě odvážnější počin každopádně plánuje automobilka Changan. Její pobočka Hunan Tianyan totiž úspěšně otestovala turbínový generátor. Zajímavé je, že podle firmy má být tento systém „vyjímatelný“. Jestli to znamená jen jednodušší možnost instalace motoru pro automobilku, nebo chce opravdu nechat manipulaci na zákaznících, ale není ze zprávy jasné.
Fungování mikroturbíny je teoreticky jednoduché. Celý proces začíná v lopatkovém kompresoru, který nasává okolní vzduch a pod vysokým tlakem ho vhání do spalovací komory, kde se mísí s palivem. Zapálená směs vytvoří proud horkých plynů, které při expanzi roztáčejí turbínu s pevnými rozváděcími lopatkami. Tato turbína je uložena na společné hřídeli s vysokootáčkovým generátorem, jenž kinetickou energii rotace okamžitě přeměňuje na střídavý proud. Ten je následně přes výkonovou elektroniku s pokročilým tepelným managementem usměrněn a poslán do akumulátoru vozidla.
Systém se podle Číňanů pyšní několika výhodami, včetně kompaktnější konstrukce, vyšší energetické hustoty a lepší adaptability na různé druhy paliv. U klíčového komponentu, kterým je plynová turbína, společnost podle tiskové zprávy „využila své odborné znalosti v oblasti navrhování proudových strojů spolu s 3D numerickými simulacemi turbulence k analýze vnitřních polí proudění v kompresoru a turbíně. Současně vyvinuli vysoce účinný systém kuličkových ložisek, výkonný lopatkový kompresor a turbínu s pevnými rozváděcími lopatkami, čímž nakonec zvýšili účinnost turbíny o více než 5 %.“
Turbína coby generátor? Subaru zkoumá nový přístup k hybridům
Changan zvažuje nasazení v sériových hybridech, ale také v dronech a dalších létajících strojích. Zatím tedy byla první jednotka úspěšně spuštěna a vygenerovala elektřinu. Nyní probíhají zátěžové testy, které mají potvrdit slibované 5% zvýšení účinnosti a stabilitu tepelného managementu při dlouhodobém provozu. Během letošního roku začne Changan testovat tento modul v některém ze svých elektrických vozů.
Pokusy už tady byly
Pokud se turbínu podaří opravdu dostat do auta, nebude to rozhodně poprvé. Podobné pokusy probíhaly už od poloviny minulého století. Jako první turbínu do auta nasadil už v roce 1950 britský Rover, jehož prototyp JET 1 dosáhl v roce 1952 rychlosti přes 240 km/h. Následoval General Motors se sérií prototypů Firebird z 50. let, které vypadaly jako mix mezi autem a stíhačkou.
Naopak velmi pohledný byl prototyp Fiat Turbina z roku 1954, který měl turbínu uloženu v zadní části vozu. Auto dávalo výkon 220 kW ve 22.000 otáčkách a maximální rychlost měla být až 250 km/h. Nakonec se s vývojem nepokračovalo, protože se nedařilo vyřešit obrovskou spotřebu a přehřívání. Ve stejném roce postavil podobný vůz i Renault. Jeho Étoile Filante mělo výkon 201 kW při 28.000 otáčkách a vytvořilo rekord pro turbínové vozy. Na solných pláních v Bonneville dosáhlo rychlosti 307,4 km/h.
Škoda vyvíjí spalovací motor pro USA. Pohánět bude obrovský pick-up Scout
V roce 1977 turbínu do vozu nasadila i Toyota, která už tehdy přišla s velmi moderním systémem. Malý sporťák Toyota Sports 800 Gas Turbine-Hybrid měl totiž malou turbínu o výkonu 22 kW, která byla propojena s generátorem elektřiny. Ten dodával energii elektromotoru, který kola poháněl přes dvourychlostní převodovku.
Podobných turbínových projektů bylo více, nejdále se každopádně dostal projekt Chrysler Turbine Car, kterého se mezi lety 1963 a 1964 vyrobilo 55 kusů. Experimentální dvoudveřové kupé se nedostalo do sériové výroby, 50 kusů se ale dostalo do testování mezi zájemci z veřejnosti. Výsledkem ovšem bylo, že vzhledem k náročnému startování, slabé dynamice, hluku a vysoké spotřebě není v projektu budoucnost. Většina vozů byla automobilkou zničena a do dnešních dnů jich přežilo jen devět.
Motor dosahoval výkonu 97 kW při 36.000 otáčkách za minutu, přičemž volnoběžné otáčky se pohybovaly mezi 18.000 a 22.000 ot./min. Při nulových otáčkách výstupního hřídele byl motor schopen vyvinout točivý moment 576 Nm. Na volnoběh teplota jeho výfukových plynů nepřesáhla 82 °C. Při jízdě rychlostí 193 km/h běžela turbína na maximu 60.000 ot./min. Kompresor motoru A-831 měl kompresní poměr 4 : 1 a účinnost 80 %; jeho spalovací komora pracovala s účinností 95 %.
Ford s motorem od Boeingu: Thunderbird poháněla v roce 1956 spalovací turbína
Jeden z dochovaných kusů se dostal k americkému moderátorovi Jay Lenovi, který jej ve své dílně renovoval a občas s ním vyjíždí. Fascinace turbínovým pohonem a bohatství získané dekádami v showbyznysu vedly k dalšímu unikátnímu projektu. V roce 2006 ve spolupráci s General Motors a firmami Honeywell, Alcoa a BASF představil koncept nazvaný EcoJet.
Sportovní vůz designem připomínajícím tehdejší cadillaky využívá modifikovaný hliníkový rám z Chevroletu Corvette Z06, ale karoserie je kompletně vyrobena z kombinace karbonu a kevlaru, aby byla extrémně lehká a pevná. Srdcem vozu je vzadu uprostřed umístěná plynová turbína Honeywell LTS101, která se běžně používá v helikoptérách.
Produkuje přibližně 485 kW a 542 Nm točivého momentu a je upravena tak, aby spalovala bionaftu. Auto má ale dvě nádrže: jednu s kerosinem (Jet A) pro start a proplach motoru a druhou s bionaftou pro samotnou jízdu. Protože turbína vyžaduje neustálé zatížení, je propojena se čtyřstupňovou automatickou převodovkou s hydrodynamickým měničem z corvette. Podle Lena by byl klasický manuál nepoužitelný, protože při každém sešlápnutí spojky by se turbína bez zátěže okamžitě přetočila a mohla by explodovat.
Zajímavostí interiéru je multimediální systém běžící na Windows Vista. Ve videích se ale ukazuje další nevýhoda tohoto pohonu. Turbína je tak hlučná, že Jay používá profesionální letecká sluchátka, která mu umožňují mluvit s pasažérem. Ačkoliv jde o koncept existující v jediném kuse, je schválen pro silniční provoz a Leno s ním občas vyjíždí na kalifornské cesty.
Ford Big Red Gas Turbine Truck (1964) • Ford
Zdroj: Changam, zdroj foto: Chrysler, Changan, Fiat, Jay Leno