split-cycle motor: 4takt wordt 2takt?

[DeWitte]

De Amerikaanse Scuderi Group uit West Springfield Massachusetts heeft op het congres van de Society of Automotive Engineers (SAE) in Detroit onlangs een nieuwe 'split-cycle' motor geïntroduceerd. Een verbrandingsmotor met dubbele zuigers, waarin het traditionele viertaktproces in tweetaktwerking wordt omgezet. Bij een viertaktmotor wordt het totale proces van inlaat, compressie, verbranding en uitlaat in vier zuigerslagen cq. twee krukasomwentelingen uitgevoerd. Nadeel van zo'n viertakt is dat je een bepaald aantal krukasomwentelingen per minuut eigenlijk maar voor de helft arbeidsslagen (= vermogen) realiseert. Natuurlijk kennen we de traditionele tweetaktmotor (vroeger o.m. gebruikt door Saab, DKW, Trabant) die bij ieder toerental even zoveel arbeidsslagen heeft, maar met name het hoge verbruik en de emissie hebben die motor al lang geleden de das omgedaan. Bij de 'split-cycle' motor worden de vier 'takten' wél in één krukasomwenteling uitgevoerd. Ook in de vorige eeuw werd er al mee geëxperimenteerd, zonder dat daar serieuze productie uit is ontstaan. Scuderi heeft nu echter een prototype van een motor met dubbele zuigers gepresenteerd, die deze maand ook echt moet gaan proefdraaien en die volgens het bedrijf grote verbruiks- en emissievoordelen heeft ten opzichte van de gewone viertaktmotor.

Het viertaktproces wordt verdeeld tussen twee zuigers/cilinders, die bijna gelijktijdig de opgaande en neergaande slag maken. De eerste inlaat/compressiezuiger zuigt bij het naar beneden gaan lucht naar binnen en comprimeert die vervolgens bij het omhoog gaan. Aan het einde van die slag opent een klep, waardoor een cross-over buis naar de twééde cilinder wordt geopend. De gecomprimeerde lucht komt daarin terecht, precies op het moment dat de tweede arbeid/uitlaatzuiger naar beneden gaat. Op datzelfde moment wordt er brandstof ingespoten en volgt ontsteking. De tweede zuiger maakt dan een arbeidslag (vermogen) en bij het weer omhoog gaan de uitlaatslag, waarbij de gassen door een uitlaatklep worden afgevoerd. Kind kan de was doen. In één krukasomwenteling zijn inlaat, compressie, arbeid en uitlaat achter de rug. Kijk voor een filmpje van het werkingsprincipe op www.scuderigroup.com. Het bekende nadeel van een split-cycle verbrandingsmotor (traag transport van de lucht door de cross-over leiding en het achterblijven van gecomprimeerde lucht in de compressiecilinder) zegt Scuderi te hebben overwonnen door een speciaal mechanisme, waardoor de kleppen van die transportbuis buitenwaarts openen en de inlaat/compressiezuiger bij het omhoog gaan tot op minder dan één millimeter van de cilinderkop kan worden gebracht. Daardoor wordt de lucht volgens de ontwerpers voor bijna 100 procent snel en effectief naar de andere cilinder gevoerd.

Scuderi belooft tot 80% minder NOx (stikstofoxiden) en een 10% tot 15% lager verbruik en CO2-emissies. De compressieverhouding kan namelijk zeer hoog zijn (gesproken wordt van 100:1 en 50 bar luchtdruk) omdat er alleen maar lucht wordt samengedrukt. Aan de andere kant wordt bij de arbeidslag láát ontstoken (15 graden na bovenste dode punt), wat voor minder NOx zorgt. Bij gebruik van een turbo wordt de luchtdruk zelfs tot 130 bar opgevoerd en zou er een verbruiksvoordeel van 25% tot 50% bereikt kunnen worden. De motor levert bij 6000 toeren per minuut 137 pk per liter cilinderinhoud, terwijl het koppel ,,op het niveau van dieselmotoren ligt,'' aldus de ontwerpers.

Verder leent het concept zich ook uitstekend voor hybride-uitvoering. Omdat het systeem eigenlijk bestaat uit een compressor aan de ene kant en een 'motor' aan de andere kant, kan door toevoeging van een luchtopslagtank bij afremmen op de motor een voorraad gecomprimeerde lucht worden opgeslagen, waarmee de arbeid/uitlaatzuiger later weer naar beneden kan worden bewogen. De Scuderi-motor zou daarmee een zogenaamd 'luchthybride' (Air-Hybrid) zijn geworden, die eenvoudig is te produceren. Scuderi verwacht volgend jaar verdere ontwikkelingsresultaten van de split-cycle motor te kunnen melden. Dan moeten de turbo- en hybrideversies gereed zijn. Partners van het bedrijf zijn onder meer Bosch, dat de inspuit-en onstekingssystemen van de motor levert, alsmede Mahle dat de zuigers ontwikkelde. In 2012 zou de eerste auto met Scuderi-motor al op de markt moeten komen. Volgens het bedrijf wordt er met autofabrikanten uit Amerika, Europa als Azië over het concept gepraat, waarbij zowel Daimler, Honda, PSA als Fiat zijn genoemd.



bron Telegraaf