Ανάφλεξη με λέιζερ αντί για μπουζί;

Τα καρμπυρατέρ έδωσαν την θέση τους στα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα ψεκασμού, η κλασική ντίζα παρέδωσε την σκυτάλη στο ηλεκτρονικό γκάζι. Όλο και περισσότερα εξαρτήματα ελέγχονται ή αντικαθιστώνται από ηλεκτρονικά αν και αρκετά ακόμη αντιστέκονται. Ένα από αυτά είναι και το μπουζί. Για πόσο όμως ακόμη μπορεί να συνεχιστεί η ανάφλεξη που δημιουργείται από την ροή ιόντων παράγωντας υψηλή τάση ανάμεσα σε δύο ακίδες;

Πριν δοθεί η απάντηση ας ανοίξουμε μία μικρή παρένθεση και ας θυμηθούμε το Audi A1 e-tron. Ένα πρωτότυπο που εξοπλίζεται με κινητήρα Wankel σε ρόλο γεννήτριας επαναφορτίζοντας τις μπαταρίες. Για πολλούς και διαφόρους λόγους οι ειδικοί στην Audi θεωρούν πως ο βάνκελ είναι ιδανικός σε αυτό το ρόλο, γνωστό ως “range-extender”. Aς αποκαλέσουμε αυτού του τύπου κινητήρων ως «επαυξητικούς» μιας και σκοπός τους είναι η αύξηση της αυτονομίας ενός EV (όπως στο Chevrolet Volt).

Ο καθένας, όπως και στην Audi, γνωρίζουν πως δεν υπάρχει άλλη εταιρία από τη Mazda που να γνωρίζει καλύτερα την τεχνολογία του Wankel και σύμφωνα με ανεπιβεβαίωτες αναφορές στο διαδίκτυο οι ιθύνοντες της μίας γερμανικής εταιρίας συζητούν πιθανή συνεργασία για την εξέλιξη νέας γενιάς κινητήρων. Οι αναφορές αυτές κάνουν λόγο για μία νέα τεχνολογία ανάφλεξης του μίγματος με την βοήθεια ακτίνων λέιζερ! Γιατί η ανάφλεξη να μην πραγματοποιείται από μία δέσμη φωτονίων στοχευόμενη σε όποιο επιθυμητό σημείο του θαλάμου καύσης;

Η ιδέα της ανάφλεξης του μίγματος σε ένα κύλινδρο δίχως την γένεση ηλεκτρικού σπινθήρα υπάρχει εδώ και δεκαετίες. Ποιος είναι ο λόγος που δεν έχει προχωρήσει; Με πολύ απλά λόγια οι κλασικοί σπινθηριστές είναι η φτηνότερη, απλούστερη και οικονομικότερη μέθοδος ανάφλεξης. Μια τεχνολογία με λέιζερ κοστίζει, πρέπει να αποδειχτεί μακροπρόθεσμα αξιόπιστη και απαιτεί φυσικά την πρόοδο της ηλεκτρονικής που ξεκίνησε να μπαίνει για τα καλά στην αυτοκινητοβιομηχανία μόλις την τελευταία δεκαετία. Κίνητρο για τη εξέλιξη της ανάφλεξης με λέιζερ αποτελούν οι αυστηρότερες προδιαγραφές ρύπων και η κατανάλωση που συνεπάγεται την καύση πτωχών μιγμάτων με βέλτιστη απόδοση ισχύος

Διαβάστε εδώ για την τεχνολογία VCR & για την τεχνολογία HCCI.

Η ιδανική ανάφλεξη του μίγματος στον θάλαμο καύσης θα ήταν μία δέσμη ενέργειας που θα περνούσε μέσα από μία οπτική κρυστάλλινη δίοδο (φανταστείτε ένα μικρό παράθυρο στην κυλινδροκεφαλή). Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα είναι πως ακτίνα λέιζερ υψηλής ενέργειας μπορεί να προκαλέσει αποτελεσματικότερη ανάφλεξη ενώ μπορεί να μετατοπισθεί το «βάθος» του σημείου έναυσης. Ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα είναι πως απαιτείται σταθερότητα απουσία δονήσεων ώστε να διατηρείται η «ευστοχία» της ακτίνας.

Μία από τις πρώτες εταιρίες που ασχολήθηκαν με την εν λόγω τεχνολογία ήταν η Denso την δεκαετία του 1980 και φυσικά η Bosch (ο εφευρέτης του μπουζί). Οι Peugeot-Citroen ασχολήθηκαν με την ακτίνα λέιζερ στους ΜΕΚ όπως και η Ford σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ σε ένα project που ξεκίνησε το 2008. Πριν από περίπου δύο μήνες μία ομάδα επιστημόνων από την Ιαπωνία (του Ινστιτούτου NINS ή National Institutes of Natural Sciences) που συνεργάζεται με την Denso (μέλος του ομίλου Toyota) παρουσίασε στη Βαλτιμόρη ένα ολοκληρωμένο σύστημα ανάφλεξης με λέιζερ ισχύος 100 gigawatts/cm²με ενέργεια παλμών περίπου 100 millijoules. Η ακτίνα δεν μπορεί να προκαλέσει με ένα παλμό ανάφλεξη για αυτό πραγματοποιούνται πολλαπλοί με περίοδο 800 picoseconds.

Μένει να δούμε αν τελικά το μπουζί θα εκτοπισθεί από το λέιζερ και πότε. Οι φήμες πάντως υποστηρίζουν πως ο αντικαταστάτης του RX-8 ίσως και να κινείται από έναν επαναστατικό Wankel που η «ελεγχόμενη» ανάφλεξη με λέιζερ θα μειώνει τα συμπτώματα στεγανότητας, κατανάλωσης και εκπομπής ρύπων. Για να δούμε…