Turbínový motor: Prečo zmizol z pod kapoty automobilov?
Turbínový motor je motor s vnútorným spaľovaním, ktorý na základe riadeného spaľovania premieňa tepelnú a tlakovú energiu pracovnej látky na mechanickú prácu. Turbínový motor stláča vzduch a do tohoto vzduchu následne pridáva palivo, čím sa vytvára pracovná zmes, ktorá po zapálení horí.
Po zapálení zmesi vznikajú horúce plyny, ktoré veľmi rýchlo expandujú a tak premieňajú svoju tepelnú a tlakovú energiu na mechanickú prácu motora.
Obsah
Ako sa dostal turbínový motor do auta?
Odkedy sa turbínový motor dostal pod kapotu automobilov prešlo už mnoho dekád. Už v 30-tych rokoch minulého storočia sa zrodila vízia turbínového automobilu, ktorý by mal oproti ostatným automobilom poháňaným piestovými spaľovacími motormi mnoho výhod, medzi ktoré môžeme zaradiť hlavne možnosť spaľovať takmer ľubovoľné palivo.
Na vývoji automobilu s turbínovým pohonom pracovalo niekoľko automobiliek, avšak väčšina z nich po čase od tohoto projektu ustúpila. Priekopníkom spomedzi ostatných automobiliek sa však stal Chrysler, ktorý pri vývoji automobilu s turbínovým motorom zotrval a už v 50-tych rokov vytvoril niekoľko prototypov turbínového auta.
V 60-tych rokoch vytvoril Chrysler 50 áut, ktoré niesli meno Chrysler Turbine. Tieto automobily boli medzi rokmi 1964 až 1966 nasadené do testovacieho programu, pričom boli rozdané približne 203 vodičom v 133 rôznych mestách Spojených štátov.
Tento testovací program pomohol spoločnosti Chrysler určiť rôzne problémy s ktorými sa Chrysler Turbine potýkal. Medzi problémy s turbínovým autom môžeme zaradiť jeho veľmi komplikovaný štartovací potup, vysokú spotrebu paliva, hlučnosť motora, slabšiu akceleráciu, ale taktiež nestály a vysoký voľnobeh (2200 ot/min).
Vysoká spotreba paliva? Toto sú najčastejšie poruchy, ktoré ju spôsobujú
Test však odhalil aj niekoľko výhod nasadenia turbínového motora v automobile, ako napríklad veľmi plynulý chod motora a jeho dlhú životnosť v kombinácii s pomerne nízkymi požiadavkami na údržbu.
Základné komponenty turbínového motora
1. Turbína
Srdcom turbínového auta Chrysler bol motor s plynovou turbínou A831. Tento motor znamenal odklon od konvenčných piestových motorov s regeneračným cyklom, ktorý poskytoval vysokú tepelnú účinnosť a nižšie emisie.
2. Systém nasávania vzduchu a paliva
Motor A831 využíval systém nasávania vzduchu a paliva, ktorý pozostával zo vzduchového filtra, kompresora a palivového čerpadla. Vzduch vstupoval do systému cez vzduchový filter, ktorý sa potom presunul do kompresora.
Tento kompresor, odstredivého typu, zvýšil tlak vzduchu pred jeho prenesením do spaľovacej komory. Palivové čerpadlo na druhej strane zabezpečovalo stály prísun paliva do spaľovacieho procesu.
3. Zostava spaľovacej komory a turbíny
V spaľovacej komore sa stlačený vzduch zmiešal s palivom, kde došlo k jeho zapáleniu. Výsledný horúci plyn rýchlo expandoval a smeroval k zostave turbíny.
Táto zostava pozostávajúca z dvoch turbínových kolies spojených jedným hriadeľom premieňala tepelnú energiu plynu na mechanickú energiu a poháňala vozidlo vpred.
4. Výfukový systém
Na rozdiel od tradičných motorov, ktoré vylučujú výfukové plyny, motor A831 sa vyznačoval unikátnym systémom na recykláciu týchto plynov. Plyny prechádzali cez regenerátor, ktorý absorboval ich teplo skôr, ako sa vyčerpali.
Toto teplo sa využívalo na predhriatie stlačeného vzduchu vstupujúceho do spaľovacej komory, čím sa znížilo množstvo paliva potrebného na spaľovanie a prispelo sa k celkovej účinnosti motora.
Ako funguje turbínový motor v aute?
Funkcia turbínového motora je jednoduchá. Kompresor nasáva a stáča vzduch, čím sa zvyšuje jeho tlak a teplota približne na 200 °C. Tento stlačený vzduch následne prechádza cez výmenníky tepla, kde sa zohrieva na ešte vyššiu teplotu (cca 500 °C).
Po tom ako vzduch prejde cez výmenníky tepla vstupuje do spaľovacej komory, kde sa do vzduchu pridáva palivo. Vzduch spolu s palivom vytvorí pracovnú zmes, ktorá je zapálená zapaľovacou sviečkou.
Po zapálení zmesi vznikajú horúce plyny, ktoré veľmi rýchlo expandujú a putujú najskôr cez lopatkové koleso turbíny, ktoré poháňa kompresor a neskôr cez druhé lopatkové koleso, ktoré poháňa hnacie kolesá auta.
Zapaľovacie sviečky: Ako vôbec fungujú a čo ich životnosť?
Výfukové plyny, ktoré vychádzajú z turbíny sú pri leteckých motoroch extrémne horúce. Pri automobiloch poháňaných turbínovým motorom sa však využívalo špeciálne zariadenie, nazývané ako turbínový regulátor, ktoré pomáhalo zohrievať vstupný vzduch a zároveň tak chladiť výfukové plyny.
Ide teda o akýsi výmenník tepla medzi vstupným a výstupným plynom motora. Toto riešenie bolo veľmi efektívne, pretože výfukové plyny Chrysleru Turbine dosahovali len 60 °C.
Otáčky turbínového motora sú regulované pomocou špeciálnej klapky umiestnenej pred lopatkovým kolesom. Keďže sa motor chladí sám, nepotrebuje žiadnu chladiacu kvapalinu, ani chladiaci vzduch a tak sa niet čomu čudovať, že tento motor obsahuje len približne 20% dielov v porovnaní s piestovým spaľovacím motorom.
Chladiaca kvapalina: Aká je jej úloha a čo znamená rozdielna farba?
Ďaľšou výhodou tohoto motora je aj možnosť jazdiť takmer na ľubovoľné palivo, ako napríklad benzín, nafta, kerozín, raketové palivo, rastlinný olej a iné. Pri prezentácii Chrysleru Turbine v Južnej Amerike jazdilo toto auto dokonca aj na tequilu a v Južnej Afrike zas na koňak.
Dôvod ukončenia výroby turbínového auta
Výhody turbínového motora neprevýšili nevýhody jeho nasadenia v automobile. Nižší výkon, vysoká cena a vyššia spotreba mu vrazili dýku do chrbta a turbínové auto sa tak kvôli nedostatku financií na ďalší vývoj odsúdilo na zánik.