Land Rover a patentat un nou motor cu combustie cu laser, care poate opera cu gaz şi hidrogen

A trecut mult timp de când compania britanică Jaguar Land Rover (JLR) nu a mai lansat niciun model nou şi niciun motor nou cu combustie. Jaguar e acum în pauză totală de producţie şi nu mai produce niciun automobil până când noua sa epocă electrică va putea fi implementată în producţie, cel mai probabil anul viitor. Iar Land Rover a revenit la folosirea unui motor V8 de la BMW, de 4,4 litri, renunţând la propriul motor V8 supraalimentat de 5,0 litri. Dar se pare că inginerii britanici de la JLR au lucrat, totuşi, la ceva nou în domeniul motoarelor cu combustie, întrucât acum câteva zile oficiul de proprietate intelectuală din Marea Britanie a publicat actele prin care JLR a patentat un nou motor cu combustie cu laser, care poate opera cu gaz metan şi cu hidrogen.

Imagine simbol cu fascicule laser

Ne-am şi putea imagina deja că viitoarele modele Land Rover vor putea merge cu gaz, şi vor avea şi butelii corespunzătoare, dar probabil miza care va suna frumos în comunicare e cea că aceste motoare vor putea opera şi cu hidrogen, iar partea care va asigura viabilitatea practică e abilitatea acestor motoare de a opera şi cu hidrogen.

Şi nu e de mirare că un singur motor ar putea opera fie cu gaz, fie cu hidrogen, şi probabil şi cu un anumit grad de amestec între ele, întrucât exact asta se întâmplă şi la turbinele cu gaz industriale, pentru centrale electrice, care sunt construite în ultimul timp cu posibilitatea de a opera cu gaz acum, dar sunt deja pregătite să opereze şi cu hidrogen, de obicei în amestec de până la 50%.

Totuşi, noua tehnologie de combustie a celor de la JLR e foarte interesantă. Ea prevede că în apropierea cilindrului vor exista între 4 şi 6 surse de laser, fiecare trecând apoi printr-o lentilă de concentrare, după care, trece printr-un soi de sticlă rezistentă termic spre interiorul cilindrului şi provoacă evenimentul de combustie. Întrucât pe diametrul cilindrului pot exista 4 sau 6 asemenea puncte, combustia se realizează simultan din mai multe puncte, fiind iniţiată de aceste lasere, care-şi trimit fasciculele concentrate spre interiorul camerei de ardere.

Beneficiul major al acestei tehnologii ar fi asigurarea unei combustii uniforme şi instantanee în întreg volumul cilindrului, iar inginerii JLR menţionează că asta ar creşte substanţial randamentul termic în cazul combustiilor gazoşi, precum metanul şi hidrogenul.

Asta ar permite şi funcţionarea cu un amestec sărac, sporind şi mai mult eficienţa combustiei, mai menţionează ei în documentele explicative ce însoţesc patenta. Asta ar reduce şi nivelul oxizilor de azot generaţi în combustie. Inginerii motivează că atunci când combustibilii gazoşi operează pe amestec sărăcit, poate apărea efectul combustiei lente, iar invenţia lor vine să-l elimine total.

Deoarece fiecare sursă de laser trece prin două puncte de concentrare şi focalizare, Land Rover a calificat sistemul drept un sistem multipoint de aprindere prin laser.

Inginerii mai menţionează şi de ce n-au optat pur şi simplu pentru mai mute bujii, cum s-a mai întâmplat în lumea auto în cazul motoarelor Twin Spark de la Alfa Romeo, spre exemplu. Britanicii spun că în cazul combustibilului gazos, prezenţa o punctelor fierbinţi în zona bujiilor poate duce la combustie spontană nedorită, în timp ce laserul elimină acest risc.

Foto: Motor Twin Spark de Alfa Romeo, cu două bujii per cilindru

Britanicii spun că numărul exact de surse laser şi puncte de combustie poate varia în funcţie de volumul unui cilindru. Pentru motoare mai compacte, s-ar putea utiliza şi reflectoare în interiorul cilindrilor, care să transmită lumina laser dintr-o sursă în mai multe puncte de combustie. Însă în cazul în care fiecare punct de combustie are propria sursă de laser, dirijarea acestuia poate fi făcută simultan, sau cu o latenţă minoră, pentru a crea efectul de vârtej.

Una din marile provocări va fi asigurarea unor ferestre transparente mici în pereţii cilindrilor, pe unde să pătrundă fasciculele de laser. Asta e o problemă majoră, de fapt, pentru că ferestrele trebuie să asigure etanşarea perfectă, dar totodată să reziste la mişcarea constantă a pistoanelor din preajma lor. Teoretic, se poate asigura o uşoară adâncitură în acea zonă faţă de nivelul peretelui cilindric, însă trebuie să mai ţinem cont că pe pereţii cilindrici se formează şi pelicule de ulei, care lubrifiază totul, iar existenţa unei adâncituri ar putea lăsa ulei prezent acolo, care nu va fi evacuat de segmenţi. Britanicii se limitează în a spune că vor folosi cuarţul în calitate de materiale pentru aceste fante din cilindri.

Asigurarea unei astfel de combustii, însă, ar însemna şi modificarea blocului sau chiulasei, astfel, încât sursele de laser şi elementele optice să aibă loc acolo. Britanicii spun că au luat în calcul atât amplasarea în blocul motor, cât şi în chiulasă. Totuşi, ei spun că numărul de 4 surse laser pe cilindru e unul optim, întrucât prezenţa a 6 surse per cilindru necesită un bloc mai mare, care adaugă greutate cu beneficii mai mici.

Foto: Variantă cu o singură sursă laseră, transmisă spre 4 lentile prin cabluri de fibră optică

Aşadar, patentarea noii tehnologii le-a fost acceptată celor de la Jaguar Land Rover. Întrucât Jaguar şi-a declarat deja tranziţia totală la modele electrice, e clar că acolo nu o vom vedea, însă modelele Land Rover ar putea beneficia de ea cu siguranţă. Mai ales că, teoretic, dacă acestea consumă hidrogen produs din energie regenerabilă, atunci emisiile sunt zero. Mai mult ca atât, şi gazul metan poate fi produs din energie regenerabilă, un exemplu recent al unei fabrici din Finlanda demonstrându-ne asta, iar în acest caz emisiile de CO2 emise la ardere ar fi echivalente cu CO2-ul captat din aer în timpul producţiei. Cert e că e unul din rarele cazuri din istoria recentă când inginerii JLR au o elaborare nouă în domeniul motoarelor cu combustie.