Page 11

11

Simon Ster 42.4 | april 2011

De verbrandingsmotor is de aandrijving van bijna alle auto’s, bussen, vrachtwagens en schepen in de wereld. Het nadeel van de verbrandingsmotor is de uitstoot van schadelijke stoffen (stikstofoxiden, onverbrande koolwaterstoffen, koolstofmonoxide en fijnstof) en koolstofdioxide. Bij de traditionele verbrandingsmotor, moet er een afweging gemaakt worden tussen de hoeveelheid CO2 -uitstoot en de hoeveelheid schadelijke stoffen dat vrijkomt bij de verbranding. Vijftien jaar geleden kwam hier verandering in met de doorbraak van lage temperatuur verbranding, ook bekend onder de naam HCCI (homogeneous charge compression ignition). Bij deze nieuwe verbrandingstechniek wordt de diesel dusdanig met de lucht vermengd, dat er een verbranding plaats kan vinden die gelijkmatig verspreidt is over de verbrandingskamer (in plaats van in zes tot tien relatief nauwe conische vlammen). Door de lage verbrandingstemperatuur, kan een lage NOx-uitBengt Johansson stoot bereikt worden. Helaas heeft HCCI ook nadelen. Zo is het verbrandingsproces moeilijk te regelen. Daarom is men bezig met varianten op HCCI zoals Partially Premixed Combustion (PPC of PCCI). Door gebruik te maken van twee brandstofinjecties kan de verbrandingsnelheid gecontroleerd worden, waarmee hoge rendementen gehaald kunnen worden tot wel 57%. De werking van HCCI-motoren en PCCI-motoren zal verder worden uitgelegd op het symposium van Simon Stevin door professor Bengt Johansson. Deze toonaangevende professor is hoofd van de afdeling verbranding op de universiteit van Lund (Zweden) en wordt wereldwijd uitgenodigd om zijn onderzoek te presenteren op conferenties. Binnenkort wordt hij tevens deeltijdhoogleraar bij Combustion Technology van werktuigbouwkunde op de TU/e. De energie die een liter benzine of diesel bevat, wordt in een auto bij lange na niet 100% omgezet in beweging (typisch slechts 25% bij benzine en 35% bij diesel). Het grootste deel van deze energie gaat verloren aan warmte. Het rendement van een auto kan daarom ook

verhoogd worden door te proberen deze verliezen om te zetten in nuttige energie. Tegenwoordig is het de moeite waard om kleine verliezen van bijvoorbeeld 2% terug te winnen. Dat klinkt als verwaarloosbaar klein, maar als dit mogelijk is op meerdere plaatsen in een auto, dus door een cocktail van diverse oplossingen, dan kan een dergelijk voertuig aanzienlijk zuiniger gemaakt worden. Een voorbeeld van een innovatie die met deze insteek is ontwikkeld, is het zogeheten Waste Energy Driven Air Conditioning System. Dit systeem is op de TU/e bedacht door dr.ir. Michael Boot (werktuigbouwkunde alumnus en deeltijd docent bij W) en heeft de potentie brandstofverbruik en dus CO2-uitstoot te reduceren met maar liefst 10%. De meeste auto’s Michael Boot met benzine motoren, werken met een gasklep. De gasklep is een vlinderklep die de hoeveelheid aangezogen lucht bij benzinemotoren doseert. Over deze klep treden zogeheten smoorverliezen op, tenzij het gaspedaal helemaal ingetrapt is. Deze verliezen kunnen deels teruggewonnen worden door de gasklep te vervangen door een turbine. Aan de turbineas is een high-speeddynamo gekoppeld die elektriciteit produceert. De lucht, die de turbine passeert, wordt koud door de uitzetting. Dit fenomeen treedt niet op bij een vlinderklep. De koude lucht na de turbine, kan gebruikt worden als airconditioningassist en/of als intercooler. De brandstof winst van WEDACS zit hem in het gedeeltelijk ontlasten van riem aangedreven appendages zoals de dynamo en aircopomp en is dus indirect. WEDACS is de launching technology van een TU/e spin-off bedrijf genaamd ProgressionIndustry BV. De medeoprichter van dit bedrijf, dr. ir. Michael Boot, zal op het symposium zijn ervaring delen over het opzetten van het bedrijf binnen de TU/e. Ondanks dat de verbrandingsmotor al 135 jaar oud is, valt er nog een hoop aan te verbeteren. Professor de Goey verwacht dat het rendement van verbrandingsmotoren zal stijgen naar 60%. Samen met slimme uitvindingen waarmee verliezen terug gewonnen kunnen worden, zal de auto van de toekomst een stuk verder komen op een liter brandstof.

Simon Ster 42.4  
Simon Ster 42.4  

De vierde Simon Ster van haar tweeënveertigste jaargang

Advertisement