Disclaimer: dit artikel bevat technische uitspraken
De motor in uw auto doet momenteel verschrikkelijk zijn werk.
Aanbevolen video's
Je motor hoeft maar één ding te doen: benzine omzetten in mechanische energie door deze te verbranden. Het doet dit meerdere keren per seconde wanneer het actief is - en het doet dit erg slecht. Bij het verbranden van gas ontstaat warmte. Die hitte, in de vorm van een snelle explosie, drijft de wielen van je auto aan (met een paar onderdelen en stappen ertussen). Daarom moet uw motor zoveel mogelijk van die warmte (explosie) opvangen. Maar de motor in uw auto vangt waarschijnlijk slechts een schamele 20-30% van de warmte op die hij produceert. Dit getal wordt ‘thermisch rendement’ genoemd als je lange tijd naar school bent geweest, en in 1975 Amerikaanse leger testte een vrachtwagen die een thermisch rendement tot 48% behaalde met behulp van een ‘adiabatische motor’. Deze waanzinnig klinkende motor beloofde ook meer pk's en verhoogde tegelijkertijd de efficiëntie. Dus waar komt deze motor vandaan, en waarom gebruiken we hem vandaag niet?
Het concept van adiabatisch is zo oud als de autotechniek (tussen haakjes, het wordt uitgesproken als ‘aid-ee-a-bad-ik’), en betekent eenvoudigweg een systeem waarin warmte niet kan binnenkomen of weggaan. Als er warmte binnenin wordt opgesloten, is deze adiabatisch. Dus waarom zou je proberen de warmte in een motor op te vangen, terwijl ongeveer een derde van de typische motorruimte wordt gebruikt voor het afvoeren van warmte via radiatoren en koelvloeistofstromen? In theorie wil je dat warmte je benzine verdampt. Zoals u wellicht weet, brandt vloeibare benzine eigenlijk niet zo goed; het is de damp bovenop een plas gas die daadwerkelijk brandt.
Daarom, wat jij Echt behoefte is benzinedamp. Het gebeurt gewoon dat vloeibaar gas voor ons gemakkelijker te transporteren, op te slaan, te pompen en in auto's te gebruiken is. Op dit moment gebruiken we injectoren om vloeibaar gas in extreem fijne sprays in de verbrandingskamer te spuiten. De theorie is dat hoe fijner de spray is, hoe sneller de verdamping. Een andere geweldige manier om vloeistoffen te laten verdampen is door de temperatuur ervan te verhogen. Een systeem met warmteopvang zou dus veel beter zijn in het creëren en verbranden van brandstofdamp. De problemen met het vasthouden van de warmte in een motor zullen duidelijk zijn voor iedereen die ooit zonder motor is geweest van koelvloeistof – moderne motoren hebben de neiging (dramatisch) te stoppen met functioneren boven ongeveer 250 graden Fahrenheit.
De voorstanders van adiabatische motoren beweren dat het thermische rendement de 50% kan benaderen, en het brandstofverbruik meer dan 50 mpg.
Het risico van exploderende motoren wordt gecompenseerd door de potentiële winst: een grotere thermische efficiëntie, veel betere kilometers per gallon en een gezonde toename van het aantal pk's. Als dit allemaal een beetje als een wonderpil klinkt, komen we daar wel op terug. Hoe dan ook beweren de voorstanders van adiabatische motoren dat het thermisch rendement 50% of meer kan benaderen. Het brandstofverbruik kan meer dan 50 mpg bedragen, en een kleine viercilinder uit de jaren 80 kan 250 pk produceren – allemaal tegelijkertijd tijd.
Het idee van een adiabatische automotor bestaat al minstens sinds de jaren vijftig en is het meest luid gepusht door een paar hot-rodders genaamd Henry “Smokey” Yunick en Ralph Johnson. Omdat de technologie beweert zowel het brandstofverbruik te verhogen EN het aantal pk's te vergroten, terwijl het tegelijkertijd het tegenovergestelde doet van welke motor dan ook ontwerpers zijn er tientallen jaren mee bezig geweest (het verwijderen van warmte), adiabatische motoren hebben altijd een beetje ongelooflijk geleken te goed om waar te zijn.
Auto en chauffeur genaamd BS over Smokey en Ralph toen ze naar Florida gingen om het met eigen ogen te zien Hete Rodder ondersteunde de twee monteurs in de achtertuin. En zo ging het decennialang door, waarbij sommigen geloofden dat deze technologie een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de auto-industrie, terwijl anderen het slangenolie noemden. Het leek erop dat niemand bereid was het systeem aan een rigoureuze en wetenschappelijke test te onderwerpen. Niemand dus, totdat het Amerikaanse leger erbij betrokken raakte.
In 1975 ontwierp de Tank Automotive Command-divisie van het Amerikaanse leger, in samenwerking met Cummins, een testvoertuig om adiabatische technologie te evalueren. Vreemd genoeg was de belangrijkste drijfveer voor het onderzoeken van deze motoren niet de efficiëntie, het vermogen of het aantal kilometers per gallon. Blijkbaar werd maar liefst 60 procent van de storingen in legervoertuigen veroorzaakt door problemen met het koelsysteem. Elimineer het koelsysteem en elimineer de storingen, zo luidde de gedachte.
Om deze theorie te testen, rustten de legerjongens een vrachtschip van 5 ton achteraf uit met de speciale motor, en gooiden ze ook 338 pond aan koelcomponenten weg. De ingenieurs van Cummins vervaardigden de motor uit keramisch-metalen componenten – inclusief de kop, zuigers, kleppen, cilindervoeringen en uitlaatpoorten - die zijn ontworpen voor temperaturen boven de 2000 graden Fahrenheit. De hele eenheid was omhuld met zware isolatie en leidingen die warmte naar de brandstofroutes in de motorruimte stuurden.
Het legerteam testte de truck gedurende 16.000 kilometer en registreerde een brandstofbesparing van 38 procent ten opzichte van een traditionele legertruck. Dat gezegd hebbende, haalt de traditionele vrachtwagen ongeveer 6 MPG, dus zelfs met een stijging van 38 procent hebben we het slechts over 8,28 MPG. Ze registreerden ook een thermisch rendement van 48% en riepen uit: “…de adiabatische motor is de zuinigste motor ter wereld.” Dat is veel lof. Dus wat gebeurde er?
Niets. Er is niks gebeurd. Er was geen grote samenzwering tegen deze technologie. Oliemaatschappijen stuurden geen hit squads en creëerden geen desinformatiecampagnes. In plaats daarvan sloeg de technologie niet aan, om dezelfde reden dat technologie voortdurend faalt: padafhankelijkheid. Het zou een veel grotere inspanning vergen om de autoproductie, de dienstverlening en de secundaire industrie over te schakelen op adiabatische technologie dan het nastreven van verdere efficiëntie met traditionele componenten. Het ombouwen van de hele industrie naar keramische componenten werd niet als pragmatisch, financieel verstandig of klantgericht beschouwd en werd daarom geschrapt. Als de industrie in de jaren tachtig al te vast zat op haar pad, is dat vandaag de dag zeker nog meer het geval.
De thermische efficiëntiecijfers die adiabatisch mogelijk maken, worden nu zelfs aangetroffen in traditionele motoren met de nieuwste ontwikkelingen. In 2014 verkondigde Toyota luidkeels dat ze een testmotor hadden ontwikkeld met een efficiëntie van 38%, en recentelijk heeft de Society of Automotive Engineers geproduceerde prototypemotoren bijna 50% thermisch rendement. Tegenwoordig zie je ook 4-cilindermotoren met 250 pk of meer in gezinsauto’s. Conventionele technologie heeft de beweringen van adiabatische aanhangers ingehaald, dus het is onwaarschijnlijk dat we deze vreemde en mooie motoren binnenkort buiten experimenten of musea zullen zien. Wat deze technologie heeft gedood voordat deze van start ging, was eenvoudigweg het momentum van de industrie en de prioriteringsbeslissingen van R&D-afdelingen. Het is misschien een minder sexy verhaal, maar daarom niet minder waar.
Aanbevelingen van de redactie
- We hebben de zelfrijdende Mercedes-technologie getest die zo geavanceerd is dat deze in de VS niet is toegestaan.
