Miniaturowe silniki spalinowe

Miniaturowe silniki spalinowe

Program badań nad miniaturowymi silnikami spalinowymi (wielkość rzędu mulimetrów) został powołany przez brytyjskie Cambridge Combustion Research Centre i Micro-Engineering and Nanotechnology z Uniwersytetu Birmingham. Projekt ten będzie łączył rozwój nowoczesnych technologii w dziedzinie wytwarzania, spalania wewnątrzsilnikowego i projektów inżynierskich z technikami mikroprodukcji.

Większość ciekłych paliw węglowodorowych charakteryzuje się pond 300 razy większą energią w porównaniu z identyczną masą baterii niklowo-kadmowych i ponad 100 razy większą od baterii litowo–jonowych. Mikrosilniki spalinowe mogłyby stać się bardzo dobrym źródłem energii mechanicznej, otrzymywanej ze spalania paliw węglowodorowych – i w efekcie zastąpić baterie w urządzeniach przenośnych.

Silniki takie nie tylko działałyby dłużej od baterii (o tej samej masie) – średnio 20 razy dłużej przy wydajności rzędu 10%, ale też zmiana kapsuł z paliwem trwała by bardzo krótko. Mikrosilniki jako urządzenia kompaktowe, mogłyby znaleźć zastosowanie w przyrządach medycznych, wyposażeniu wojskowym, komputerach przenośnych, telefonach komórkowych, a nawet zabawkach.

Pierwotny pomysł budowy miniaturowych silników spalinowych przy użyciu technologii systemów mikroelektromechanicznych (MEMS) należy do Alana Epsteina z Stephen Senturia of Massachusetts Institute of Technology – zaproponował on taki projekt w połowie lat 90. Badania europejskie rozpoczęły się w 1999 roku na Uniwersytecie Birmingham, czego efektem jest opatentowany proces produkcji i kilka prototypów mikrosilników.

Współpraca dwóch ośrodków ma doprowadzić do wyprodukowania miniaturowego silnika spalinowego o wymiarach około 5 x 15 x 3 mm, mocy około 11.2 W przy obrotach rzędu 50 000 rpm.

Jednym z głównych problemów produkcji takich silników jest fakt, iż jego komponenty wytworzone na bazie krzemu nie wytrzymują wysokich temperatur spalania. Drugą barierą jest podtrzymanie spalania w miniaturowym pojemniku, utrudnione przez proces wymiany ciepła.

Naukowcy proponują zastąpienie krzemowych części ceramicznymi i dodatkowo użycie procesów autozapłonu do pokonania problemu wymiany ciepła. Po rozwiązaniu tych problemów, inżynierowie mają nadzieję na skomercjalizowanie produktu.