CZ/EN

Aktuality

Vyvíjíme účinné řešení ke snížení emisí spalovacích motorů

Publikováno: 26. 04. 2020

Vědci na Fakultě strojní ČVUT v Praze v Centru vozidel udržitelné mobility (CVUM) nyní otevřeli dvě nové cesty ke snížení spotřeby paliva a emisí u pístových spalovacích motorů. Jedním z řešení je přimíchávání plynů do palivové směsi, například zemního plynu, propan-butanu, vodíku nebo jejich kombinace. Druhým řešením je zapalování chudých směsí v zážehových motorech ve vyplachované předkomůrce a následné zrychlené spalování směsi.

Důležitou součástí výzkumného týmu jsou také studenti doktorandi. Právě disertační práce Ing. Zbyňka Syrovátky ukazuje cestu ke zvyšování efektivnosti pístového spalovacího motoru a odhaluje potenciál alternativních paliv a návod k minimalizaci emisí. Ing. Syrovátka zpracoval podrobnou analýzu zapalovacího sytému s vyplachovanou předkomůrkou pro spalování chudé směsi v pístovém spalovacím motoru a navrhl vlastní patentované řešení. Spolu s dalšími doktorandy, pod vedením předních odborníků CVUM, navrhli a postavili experimentální motor, který využívá alternativní paliva, jako je zemní plyn, propan-butan, vodík nebo jejich kombinaci. Na základě provedených experimentů, simulačních modelů a optimalizace geometrie předkomůrky byl vytvořen detailní popis funkce a strategie řízení tohoto zapalovacího systému.

Optimalizovaná předkomůrka umožňuje výrazné rozšíření limitu zápalnosti chudé směsi v hlavním spalovacím prostoru. Předkomůrkový zapalovací systém je použitelný jak pro spalování plynných paliv, tak lehko odpařitelných kapalných paliv, například benzínu. Testování funkčních vzorků předkomůrkového zapalovacího systému prokázalo, že při částečném zatížení motoru a extrémním zředění směsi lze docílit snížení emisí oxidů dusíku ve spalinách pod hodnoty, které vyžaduje aktuální emisní legislativa a zároveň navýšit účinnost motoru. Dalšího snížení emisí lze dosáhnout použitím tohoto zapalovacího systému v kombinaci se spalováním paliv s příměsí vodíku. V tomto případě by se prudce snížila celková produkce oxidů dusíku i uhlíku.

Podrobnosti o tomto patentovaném technickém řešení najdete zde: https://www.fs.cvut.cz/predkomurka-snizuje-emise-spalovacich-motoru/

Proč je takové řešení nutné?

Pístový spalovací motor stále zůstává těžko nahraditelným zdrojem energie pro pohon vozidel. Neustále se zpřísňující legislativa na něj však klade čím dál větší nároky. Nejen z hlediska omezení celkové produkce CO2, ale v poslední době také spotřeby paliva. Další plánované omezení limitu CO2 pro rok 2030 znamená, že při použití konvenčních uhlovodíkových paliv nebude tento limit u větších vozidel dosažitelný. Proto tyto dosažené výsledky v CVUM jsou tak důležité, protože ukazují cesty k reálnému splnění nových limitů.

Velké naděje mnozí spatřují v elektromobilech, které jsou v současné době neoprávněně považované za „bezemisní“ vozidla i z hlediska legislativy. Bohužel, celkový dopad na produkci CO2 není korektně hodnocen, především v závislosti na zdroji elektrické energie, výrobě, následné likvidaci baterií atd. Masový přechod na elektromobily není v blízké době reálný i z dalších důvodů. Proto má spalovací motor stále zásadní význam, ale má-li zůstat konkurenceschopným, je třeba pracovat na jeho neustálém vývoji. Nevyhnutelné je hledání nových řešení pro zvýšení jeho celkové účinnosti, případně přechod k alternativním palivům s nižším obsahem uhlíku.

Na Fakultě strojní ČVUT v Praze se výzkumu a vývoji věnují odborníci v Centru vozidel udržitelné mobility (CVUM). Mezi jeho hlavní výzkumné úkoly patří výrazné snižování spotřeby paliv i emisí spalovacích motorů. Centrum také nedávno zajistilo, společně s TÜV SÜD, udržení nezávislé fyzické homologace vozidel v ČR. Na řadě úkolů spolupracují na platformě Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka (https://starfos.tacr.cz/cs/project/TE01020020) společně s ostatními vysokými školami technického zaměření a s předními výrobci automobilů v EU.

Celou tiskovou zprávu najdete zde.

Fotogalerie