Vis labiau stebina variklių konstrukcijos pažanga, pavyzdžiui, mangano varikliai iš Japonijos. Tačiau šį kartą pasirodė logikai prieštaraujanti naujovė – plazminis variklis, kurio neturėtų būti, tačiau kas tai? Ir kaip tai įmanoma?
Pereinamojo laikotarpio plazmos technologija
Automobilių pramonėje nuolat ieškoma inovatyvių technologijų, kaip optimizuoti vidaus degimo variklių efektyvumą ir sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį.
Šiomis aplinkybėmis ypač aktuali tapo pereinamoji plazmos technologija. Ši technologija pagrįsta žemos temperatūros ir didelio tankio plazmos sukūrimu naudojant aukšto dažnio ir trumpos trukmės elektros impulsus.
Verta prisiminti, kad plazma yra ketvirtoji materijos būsena, panaši į dujinę, tačiau sudaryta iš jonizuotų atomų, kuriuose laisvai cirkuliuoja elektronai.
Didelė Japonijos pažanga
Ilgainiui ši technologija vis labiau populiarėjo, tačiau dabar ji žengė labai svarbų žingsnį komercializavimo link – Kalifornijos bendrovė „ Transient Plasma Systems“ (TPS ) sukūrė plazminę uždegimo sistemą, kuri jau naudojama viename Japonijos automobilyje.
Pasak Dano Singletono, vieno iš TPS įkūrėjų ir generalinio direktoriaus, ši sistema gali padidinti variklio efektyvumą iki 20 proc:
„Visi variklių konstruktoriai norėjo, kad būtų galima naudoti efektyvesnius degimo režimus“. „TPS uždegimo sistema išplečia šį ‚uždegimo langą‘, todėl uždegimo procesui sunaudojama kur kas mažiau degalų, o kartu pasiekiamas didesnis variklio efektyvumas ir sumažėja CO2 bei NOx.“
Kaip veikia šios sistemos?
Norėdami šiek tiek geriau suprasti, kaip jos veikia, turime prisiminti, kad tradiciniame vidaus degimo variklyje uždegimo žvakės atlieka užduotį uždegti degalus variklio cilindruose.
Tuo tarpu šioje naujoje sistemoje siūloma „uždegimo žvakė“, kuri nanosekundiniais plazmos impulsais uždega oro ir degalų mišinį variklio cilindruose, taip užtikrindama didesnį degimo efektyvumą ir sumažindama šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.
Sistema taip pat teikia kitų privalumų, pavyzdžiui, ilgesnis variklio komponentų tarnavimo laikas ir mažesnės degalų sąnaudos. Be to, ši sistema suderinama su įvairiais degalais, todėl yra universalesnė nei kitos uždegimo sistemos.
Bandymai buvo visiškai sėkmingi
Siekdama išbandyti šios technologijos efektyvumą, TPS ją įdiegė 2,5 l keturių cilindrų „ Toyota Camry“ variklyje , sukurtame veikti pagal efektyvų Atkinsono ciklą, ir pasiekė beveik 40 proc. šiluminį efektyvumą.
Ši technologija ne tik pagerina variklio efektyvumą, bet ir optimizuoja valdymą, leisdama šiek tiek labiau atidaryti EGR vožtuvą ir reguliuodama uždegimo laiką. Dėl šių pakeitimų variklio degalų sąnaudas pavyko sumažinti iki 6 %, palyginti su įprastine uždegimo sistema.
Be to, paaiškėjo, kad uždegimo sistema geriau toleruoja liesus mišinius, t. y. mišinius, kuriuose yra daugiau oro ir mažiau degalų. Remiantis ankstesnių modeliavimų rezultatais, pateiktais 2020 m. Sandia National Labs ataskaitoje, tai gali reikšti iki 20 % degalų sutaupymą.
Geriausia tai, kad šią naują uždegimo sistemą būtų galima įsigyti kaip papildomą įrangą. Nors reikės keisti variklio konfigūraciją, tai yra įprastas procesas, kurį dažnai atlieka tiuningo specialistai ir entuziastai.
Apibendrinant galima teigti, kad plazminė uždegimo sistema yra labai novatoriška, logikai prieštaraujanti technologija, teikianti didelę naudą efektyvumo ir tvarumo požiūriu, kaip ir šis įspūdingas NASA variklis, veikiantis panašiu principu.
