- Dé internetsite voor de Automotive Professional · stante toerental minder belast en kan...

Over de mogelijke verdwijninvan de verbrandingsmotor

DE ONTWIKKELING van de ver-brandings- of benzinemotor wordtdoor sommigen wel eens beschouwdals de grootste technische prestatievan de twintigste eeuw. Thans staatde voortstuwingsbron van de auto- ons populairste vervoermid-

del - bloot aan hevige kritiek en erzijn er zelfs die menen dat dit typemotor helemaal moet verdwijnen. Zijmenen dat de explosie.notor nimmerzal kunnen voldoen aan de uiterststrenge normen tegen luchtverontrei-niging die omstreeks 19JO, zowel inde Verenigde Staten als in Europa,zullen gelden. Hij zou dan moetenworden vervangen door de schoneelektro-motor. De elektrisch aangedre-ven auto ligt evenwel nog lang nietbinnen ons bereik. Daarom menen an-deren dat men de oplossing moet zoe-ken in motoren met een z.g. continu-verbrandingsproces, waardoor lucht-verontreiniging tot een aanvaardbaarminimum kan worden teruggebracht.Men wijst dan op drie mogelijkemotortypen: de stoo.nmachine, deStirlingmotor en de gasturbinemotor.

AAN HET BEGIN van de entwikke-ling van de auto was nog niet te voor-spellen wat uiteindeluk de beste

voortstuwingskracht zou zijn: de luid-ruchtige. snel defect gerakende ex-plosiemotor of de in de spoorwegenreeds toegepaste stoommachine. Nadatde explosiemotor zodanig was verbe-terd dat het de meest flexibele engoedkoopste motor was gewordenwaarover we thans kunnen beschik-ken, ging men de stoommachine alszwaar, onhandig en onrendabel be-schouwen. Toch heeft de stoommachi-ne een duidelijke ontwikkeling door-gemaakt, waardoor er van deze voort-stuwingabron een aantal belangwek-kende voordelen zijn te noe nen: ge-ringe luchtverontreiniging, grote va-riatie in brandstof, vereenvoudigdstarten aangezien de motor zonderstartmotor op gang ko ut, geen ge-luidshinder. Het aantal nadelen ligtechter hoger: zwaar, o.nvangrijk dooreen zeer grote koelinstallatie en eengrote radiator, een laag rendement(20%.), traag bij het starten en in deacceleratie, duur door allerlei extraregel- en veiligheidsapparatuur. Ver-der zal zo'n stoo.naandrijving een me-chanische transmissie naar de wielenmoeten hebben, hoewel een type metelektrische overbrenging niet uitge-sloten moet worden geacht.Deskundigen zIJn van oordeel dat -

De bronnen van luchtvervuiling van de automobielmotor,

20

1

gelet op voor- en nadelen - de ~rnnm__

turbine-auto alleenbiedt als overgangsfase naartrisch voortgedreven auto.Sommige menen dat de :stlLrl1ng·-mlotol!;.iets geheel nieuws enop motorgebied is, Hetdeze thermische motor werdreeds in 1876 uitgevonden doordominee, Robert Stirling. Philipshet in 1958 over en bracht hetontwikkeling,

De werking van de Stirling-motorin het kort als volgt worden on:lscltre·,JIven: een onder hoge drukgas (helium of waterstof) circuleerttussen een kamer met hoge tempera-tuur en een kamer met lage tempera-tuur. In de "hete" kamer ontspanthet gas, in de "koude" wordt het sa-mengeperst, In de circulatie tussende twee kamers worden calorieën toe-gevoerd die afkomstig zijn van dewand die door een brander wordtverhit. Niet-verbruikte calorieën wor-den bij de terugkeer van het gas naarde koude kamer opgevangen door eengenerator die ze bij de volgende tochtvan het gas naar de hete kamer weerafstaat. De gascirculatie wordt instand gehouden door een zuiger eneen zogenaamde sweeper. De op- enneergaande beweging van de zuigerwordt omgezet in een draaiende be-weging. hetgeen gebeurt door een"ro.nboïdale" (ruitvormige) aandrij-ving. Hierdoor ontstaat een volkomengelijkmatige beweging, die weinig la-waai en trillingen veroorzaakt. Devoor- en nadelen van dit motortypeko.nen sterk overeen met die van destoommachine. Bovendien is het start-koppel niet sterk genoeg. Het rende-ment ligt ongeveer gelijk aan dat vande diesel.notor (30 tot 40%). Er is netals bij stoom een omvangrijkeinstallatie nodig. De groteheid - geen kleppen; geenvan verhitte onderdelen - be1tekent.een belangrijk voordeel. Philipsthans licenties verleend aan GeneralMotors (V.S.) en MAN (West-Dui~land). Men onderzoekt of menzwaardere voertuigen dedoor een Stirling-motor kangen. In ons land rijden twee


autobussen met een Philipa/Stirlmg-motor proef,

GENERAL MOTORS EN FORD zul-len binnen niet al te lange tijd in deVerenigde Staten vrachtauto's enstadsbussen op de markt brengen diemet gasturbines worden aangedreven.Ook British Leyland in Engeland,MAN in West-Duitsland en Renaultin Frankrijk hebben belangstellingvoor de gasturbine. De belangrijkstevoordelen van de gasturbine zijn, datdeze een gering gewicht heeft enweinig ruimte vraagt. Deze vertoontdan ook veel overeenkomst met deturbine-motoren van vliegtuigen. Omeen behoorlijk rendement te verkrij-gen is voor de uitlaatgassen eenwarmtewisselaar nodig. Verdere na-delen: hun economische toepassing isbeperkt tot een aantal voertuigen, na-melijk tot die welke motoren boven de40D pk nodig hebben. Ze zijn voortsalleen bruikbaar op lange trajectendie zonder onderbreking met hogesnelheid kunnen worden afgelegd. Zo-als dit met name in de VerenigdeStaten mogelijk is. In Europa zullenze zeker niet binnen de eerste tienjaar worden toegepast.Hoewel de hierboven beschrevenmotortypen met een continu-verbran-dingsproces aanzienlijk minder lucht-verontreiniging veroorzaken, betekentdit niet dat ze aan de voor 1980 opge-

stelde Amerikaanse normen zullenvoldoen, Gezien de opgesomde nade-len van de verbrandingsmotor zijnsommige deskundigen in een andererichting gaan denken: het zogenaam-de hybridische voertuig. Hoe steltmen zich dat voor? Men wil de niette miskennen voordelen van de flexi-bele explosiemotor niet missen. Nuwordt de grootste luchtverontreini-ging door deze motor veroorzaakt bijhet zogenaamd stationair draaien of inieder geval bij een zeer laag toerental.Als men de motor nu eens op een con-stant toerental laat lopen met weinigverontreinigende componenten in deuit.laatgrssen en men legt van deovertollige energie een voorraad aan?Men komt zo op een voortstuwings-bron die nogal ingewikkeld lijkt, maarbelangrijke voordelen heeft. De aan-drijving wordt dan gevormd dom' eenthermische motor met een constant,relatief hoog toerental, een generatorvoor de opwekking van elektriciteit,een batterij met een hoge capaciteiten één of meer elektromotoren voorde aandrijving van de wielen. Devoordelen zijn: een soepele tractiedoor de elektrische aandrijving; dethermische motor wordt door zijn con-stante toerental minder belast en kandaardoor ook kleiner zijn (men schattwee maal zo klein als de gewone ex-plosiemotor). De nadelen liggen even-wel toch weer op hetzelfde vlak als

in de hiervoor beschreven motor-typen. De batterij of accumulator zalgroot en zeer zwaar zijn, waardoor dehybridische motor het meest geschikthikt voor zware bedrrifsvoertuigen ofstadsbussen. De "elektro-bus" vanDaimler-Benz in West-Duitsland -waarmee men bevredigend heeftproefgereden - is er eigenlijk al eenvoorbeeld van. Wat betreft de ther-mische motor in het hybridische sy-steem is een ruime keus voorhanden.De explosiemotor, de diesel- of deStirlingmotor, men zou ze allemaalkunnen gebruiken. De laatste tijdzoekt men het echter in de kleinegasturbine die circa 40.000 toeren perminuut kan maken. Als men er in zouslagen geschikte dynamo's te ontwik-kelen. zouden de hiervoor genoemdenadelen van de gasturbine wegvallen,want door de elektrische tractie ver-groot men de flexibiliteit van dezevoortstuwingsbron aanzienlijk en ishij tevens niet meer beperkt tot ver-mogeris boven de 400 pk,

I~DIEN men ertoe zou overgaan eenhybridisch voertuig te ontwikkelenen het auk te gaan toepassen, is hetniet onwaarschijnlijk dat men er inzal slagen de accu krachtiger te ma-ken. Dan zou, dool' de vergrote actie-rad.us, de thermische motor in hetsystee TI kunnen verdwijnen, zodatmen over een volledige elektromotor

)fllllnwagen van General Motors met elektromotoren, de Een elektrische stndstrolleubus omstreeks het jaar 1880 inmeest kostbare auto die ooit werd gemaakt. Londen.

DIBBLE'S ELECTRICALLY PROPELLED r .••RRIAl;E


21

2

\'001' de aandrijving beschikt. Menheeft dan twee mogelijkheden voor deenergie-toevoer: men rijdt overdag enlaadt 's nachts op het lichtnet de accubij of men laat de accu op serv ie-stations verwisselen dool' een volle.Dit laatste hoeft niet méér tijd in be-slag te nemen dan het vullen vaneen benzinetank.Mogelijk is ook dat eens een brand-stofcel de thermische motor kan ver-vangen. Deze is reeds ontwikkeld, on-der meer door Esso Research, maarbeeft het grote nadeel nog niet be-stand te zijn tegen sterke schomme-lingen in de energie-afname.Deze overwegingen geven een beeldvan een evolutieproces waarbij viatussenfasen het uiteindelijke doel: eenvolledig elektrisch voertuig dat geenverontreiniging veroorzaakt, zal wor-den gerealiseerd. Of het ook werke-lijk zo zal gaan valt evenwel te be-twijfelen. Het elektrische voertuigbestaat immers al: stationskarreties,vuilniswagentjes en het zogenaamdeJarret-voertuig. De kleine elektrischestadsauto is de droomwens van veleverkeersexperts. De overheid in velelanden moedigt de research op dit ge-bied aan en de overeenkomst tussenEsso en Ashholm voor de verdere ont-wikkeling van de Esso brandstofcel,dient ook binnen dit kader te wordengezien.

HET PRINCIPE hiervan berust opedelmetalen, elektroden (platina) enwaterstof. Dit laatste kan men ver-krijgen door het kraken van een aan-tal chemische stoffen zoals hydrazine,methanol en koolwaterstoffen.De cel wordt dus als het ware verge-zeld door een fabriek voor de produk-tie en zuivering van waterstof. Daar-om weegt een cel met een capaciteitvan 1 kW enkele tientallen kilogram-men. Een explosie.notor van ander-halve kilogram wekt hetzelfde vermo-gen op. Tractie waarbij de brandstof-cel energie levert is dus voorlopig nogniet economisch. Elektroden zoudenbijvoorbeeld niet van edelmetaal moe-ten zijn en het kraakproces zou over-bodig moeten worden. Methanol iszonder twijfel de beste brandstof,want het kan gemakkelijk worden ge-wonnen uit aardgas of lichte benzineen biedt bovendien weinig problemenbij de aanvoer.Het Esso-Alsthomproject is overigensniet in de eerste plaats gericht op hetontwikkelen van een brandstofcel tenbehoeve van transportmiddelen, maal'richt zich op een algemeen gebruikervan. Zeker is dat een succesvol re-sultaat in dit researchproject van

22

3

groot belang zou kunnen zijn voor deontwikkeHng van de elektronischeauto.Of men nu de accu of de brandstofcelzal gaan gebruiken, het is zeker datmen de auto opnieuw zal moeten ont-werpen, niet alleen wat energiebron,maar ook wat veiligheid betreft. On-getwijfeld zal in de auto van de toe-komst elektronica een zeer belang-rjjke rol spelen, vooral in de controlevan accu's, elementen, motoren, rem-systemen en stuurinrichtingen. Bo-vendien kan elektronica een wezen-lijke functie vervullen in het zoge-naamd moduleren van naar de moto-ren overgebrachte energie. Een voor-beeld daarvan zien we in het inFrankrijk ontwikkelde STIL-voertuig.De motor van deze auto is, ondankszijn beperkt produktlevermogen. mo-gelijk toch de afschaduwing van eentoekomstige techniek. Wat betreft deverdere constructie van de futuristi-sche elektrische auto: deze zal zeerdegelijk moeten worden gebouwd enuitermate eenvoudig te besturen zijn.Slechte chauffeurs, die onnodig ont-koppelen of de motor laten afslaan,enz. zullen dan niet meer bestaan.

DE JAPANSE ondernemingen YuasaBattery Company en Tokyo ShibauraElektric Company hebben een zwavel-natriumbatterij ontwikkeld met devolgende lijst van prestaties. De bat-terij kan in een voertuig dat circa1000 kilogram weegt zoveel energieaan de motor leveren dat een topsnel-heid van 90 kilometer wordt bereiktmet een actieradius van 210 kilo-meter. De batterij, met 0,150 kWh perkilogram, heeft ecn levensduur vanmaximaaliDO ladings/ontladingscyclLDeze Japanse ondernemingen stellenzich VOOl' om over circa drie jaar meteen accu uit te komen die over eencapaciteit van 0,200 kWh beschikt en700 maal kan worden opgeladen. Voor1976 hopen ze zelfs een accu gereedte hebben van 0,300 kWh die 1000keel' kan worden opgeladen en overeen actieradius van 600 kilometer zalbeschikken. Deze accu zou dan 60.000kilometer mee kunnen.In Frankrijk heeft een wetenschappe-lijke commissie normen aanbevolenvoor de grootte en de prestaties vaneon voertuig dat zou mogen rijden ineen nieuwe stad, Vaudreuil nabijRouaan. Daar zal het elektrische voer-tuig niet langer dan drie meter mogenzijn en slechts plaats mogen biedenaan twee volwassen personen mettwee kinderen. De kruissnelheld magde 60 kilometer pel' uur niet over-schrijden en de actieradius zal circa

Principe van de Philips-Ford-Stirlinl1-Motor type viercilinder met dubbelwer-kende zuigers. De op en neer gaandtbeweging van de zuigers wordt via eakantelschijf overgebracht op el!lldraaing van de as.Verklaring van de nummers: A ver-brandingsruimte, verhitting van hetwerkgas - B ruimte boven de zuiger,zg. .,hete" ruimte, gevuld met heet gaJ,helium C gasverdringer, isolatie-lichaam - D zuiger - E "koude" ruimteonder zuiger, geL'uld met koud gas -F afdichtingskraag - G :migerstang -H kartelschijf - J kogellagering - Kdruklager van as - L drijfas.

150 kilometer bedragen. De kilometer-prijs zal dan op ongeveer zeven centkomen, hetgeen nog de helft lager isdan die van de huidige autotypen.Het in bedrijf stellen van een elektri-sche stadsauto of een lange-afstands-auto met elektriciteit als energiebronhangt, zoals we uit het voorgaandemogen concluderen, volledig af vande ontwikkeling van doelmatige engoedkope batterijen, accumulatoren ofbrandstofcellen.Accumulatoren, of ook wel "rever-sibele elektrochemische generatoren"genoemd, zijn in allerlei vormen ver-krijgbaar. Een belangrijk kenmerk ishun energie per massa-eenheid (hetaantal kWh per kilogram batterij) enhun vermogen. Men kan twee syste-men met relatieve nadelen noemen:de klassieke loodaccu is aan de zwak-ke kant en het van hoge kwaliteitzijnde nikkel-systeem is erg duur. Helgrote voordeel van het laatste systeem


snelle lading en ontlading. Dezeaccumulatoren kunnen een ca-

van 0,100 tot 0,400 kWh perhebben, maar het aantal ke-

rnen ze kan opladen is be-800 tot 1000 maal is voor een

~morru:scrle tractie wel het minimum.zink-luchtsysteem biedt, volgensmeeste deskundigen, thans de

grootste mogelijkheden. evenals trou-wens de eerder genoemde zwavel-nabiumaccu. Deze zijn relatief goed-koop.Een groot nadeel van de laatsteIs dat hij alleen bij een temperatuurvan 300' C werkt. Er dient dus eenhitteisolatie bij te zijn, want bij breukzou er brandgevaar ontstaan. Koudeaeeu's verdienen dus wel de voorkeur.Hoe dan ook, men is ervan overtuigddat het met behulp van accumulato-ren of batterijen mogelijk zal zijn eenseen bruikbaar, economisch stadsvoer-tuig te ontwikkelen. Voor elektrischeauto's die geschikt zijn voor lange af-standen zou men dan brandstofcellenkunnen toepassen. Als het elektrischevoertuig ooit zal worden gerealiseerdbehoeven de huidige service-stationsniet overbodig te worden: omwisse-ling van batterijen. brandstof voorcellen, verhuren van stadsauto's kun-nen eveneens lucratieve activiteitenworden.Zal deze auto er eenmaal komen om-dat men een schoon vervoermiddelwenst? Er zijn deskundigen die voor-spellen dat de elektrische auto ereenmaal zal komen op grond van zijngoede eigenschappen, waardoor hij denatuurlijke opvolger zal worden vande auto met explosiemotor. Toch moe-ten in dit verband twee ontwikkelin-gen worden gesignaleerd die op eengeheel ander principe zijn gebaseerd:de John Hopkins Universiteit in deVerenigde Staten verricht researchop het gebied van een zogenaamdinertie-vliegwiel dat kinetische ener-gie opslaat waarop een stadsvoertuigcirca 150 kilometer kan rijden. Ditvliegwiel zou ongeveer 100 kilogramwegen en bij leegloop 30.000 toerenper minuut maken, hetgeen een hoe-veelheid energie oplevert van 0,100kWh per kilogram. Dat is driemaal zoveel als de loodaccu opbrengt.Verder menen deskundigen dat metde Stirlingmotor alle luchtverontrei-niging kan worden vermeden als menhem zonder brandstof laat rijden. Menlaadt de energietank door het smeltenvan lithium fluoride. De bij stolling(ca. 850' Cl vrijkomende warmtewordt via een natrium warmtegelei-der naar de Stirlingmotor gevoerd,Uiteraard is dit systeem nog in hetproefstadium. Men verwacht echter

dat het vijf tot acht maal de energie.van een laadaccu kan opleveren.Een variant op dit proces is het ge-bruik van uitgegloeid aluminium dattot ongeveer 1500· C is verhit.

REEDS EERDER is in dit artikel opeen Franse ontwikkeling gewezen:hel STIL-voertuig. Het is ontworpendoor de Franse onderneming La Voi-ture Electronique.Het voertuig biedt plaats aan tweepersonen, heeft een ledig gewichtvan 170 kilogram, waarvan een lood-accu van 65 kilogram het grootstedeel voor zijn rekening neemt. Desnelheid is circa 27 kilometer per uuren de actieradius bedraagt, afhanke-lijk van de lading en de rij-omstandig-heden, 30 tot 70 kilometer. De be-stuurder bedient zijn voertuig doormet een hefboompje, Stille genaamd,te manipuleren; hij kan ermee ver-snellen, afremmen, stoppen en draai-en. In deze StUic, waaraan hel voer-tuig zijn naam ontleent. bevindenzich zogenaamde positie-transductors,die informatie voeren naar twee co-deringseenheden. Deze coderen de in-formatie en zenden de gegevens doornaar de eleklronische apparatuur diede energie voor de motoren modu-leert. In elk van de achterwielen be-

vindt zich een uiterst lichte motor.De richting wordt gewijzigd dool' eenverschillende hoeveelheid energienaar elk van de twee drijfwielen testuren.In 1834 construeerde de Groningsehoogleraar Stratingh een voertuigjedat met behulp van een elektromotorwerd voortbewogen. Reeds enkele ja-ren daarvoor. in 1837, had de SchotRobert Davidson een wagentje ont-worpen dat eveneens met een elektro-motor was uilgerust en zijn energieverkreeg uit een batterij met zink- enijzer-elektroden.In Parijs reed in 1881 zelfs een elek-trisch aangedreven stadsbus, die zo'nsucces had dat rond de eeuwwisse-ling in deze stad. maar ook in Londenen New York, een groot aantal vandeze bussen dienst deed. In 1886speelde de Engelsman Radcliff Wardhet zelfs klaar een bus te construerendie een 8000 kilometer lange tochtvolbracht, De gemiddelde snelheid vandil voertuig bedroeg echter slechtself kilometer per uur. De eerste taxi-onderneming ter wereld, de LondonElectric Cab Company, maakte ookgebruik van elektrische auto's.Zelfs het wereldsnelheidsrecord voorauto's heeft een aantal malen op naamgestaan van elektrisch aangedreven

Links het Jarret-t)oertuig en daaronder de Amsterdamse witkar.


23

4

voertuigen. In 1898 vestigde de Fran-se graaf Gaston de Chasseloup Lan-bat een record van 63 kilometer peruur met zo'n wagen, maar dit werdreeds in 1899 verbeterd door de BelgCamille Jenatsky die met een elektri-sche auto 106 kilometer per uur haal-de. In 1902 reed de Amerikaan Char-les Bakel' met een elektrisch aange-dreven voertuig zelfs 135 kilometerper uur.

OOK THOMAS EDISON was over-tuigd van de waarde van een elek-trische auto en heeft er zelfs één ge-construeerd. Met dit type. uitgerustmet een nikkel/ijzer accu, volbrachthij een prestatietocht van 1600 kilo-meter.Ondanks de snelle opkomst van debenzinemotor heeft de elektrischeauto het nog betrekkelijk lang volge-houden: tot 1923 bijvoorbeeld reed hetAmsterdamse taxibedrijf Atax er nogmee. Dit waren auto's van het merkHedag, een Duits fabrikaat,Overigens wordt de duurste auto tel'wereld de maanauto van de Apollo-16-expeditie. ouk door elektromotorenaangedreven.In dit artikel zijn de mogelijkhedenvan diverse energiebronnen en vor-men van voortstuwing in het toe-komstige wegverkeer besproken. Deslotconclusie is: het elektrische voer-tuig zal de auto met explosiemotorwaarschijnlijk wel opvolgen. Wan-neer? De deskundigen op dit gebied

"Schone" motoren, zoals de Stirlingmotor en de stoommotor zullen zich in deplaats lenen voor inbouw in stadsvoertuigen. Op deze tekening is een veroE'liilCffllf;.getoond van de inbouwmogelijkheden van ca. zestig pk motoren vanin een toekomstige taxi voor vier personen. DuideZijk is te zien dat de SlOI07Tlm(nor(boven) meer hoogte, maar minder lengte vereist dan de Stirlingmotor. Deze laatstfvergt bovendien nogal wat ruimte om zich heen voor extra grote radiateuren, Ver·klaring van de nummers: 1 :iifferentieel met aandrijving van voorwielenversnellingsbak) - 2 as draaizuigers - 3 dubbelzuiger stoommotor type "Gvanu"-4 stoomcondensator - 5 aandrijving van brandstof- en oUepomp - 6 computer - 7radiateur - 8 stoomgenerator - 9 dynamo - 10 accu's - 11 watertank - 12 brandstof-tank (dieseloUe) - 13 bagagebak - 14 vierpersoons taxi met schuifdeuren - 15 uit·Zaat stoomgenerator - 16 zitplaats chauffeur - 17 dubbele radiateuren - 18 ver-hitterkop - 19 Stirlingmotor - 20 aandrijving met versnellingsbak.

zijn het daar nog niet over eens. Vei-liger is het om aan te nemen dat men

De elektrische auto van Camille Jenatzy uit 1899 droeg de naam ,,La JamaisContente" (Nooit tevreden)_ In handen van de graaf de Chasseloup-Laubat reeddeze wage)1 66 km per uur.

24

5

in de komende jaren een aantalprototypes en kleine series van elek-trisch aangedreven vervoermiddelenzal ontwikkelen ten behoeve van spe-ciale doeleinden. Uit deze ontwikke-ling zal dan mogelijk een type voort-komen dat door zijn eigenschappenveiliger, economischer en schoner zalzijn dan de auto met explosiemotor.

Deze langzame overgang naar eennieuw type voertuig zal dan niet inde eerste plaats ontstaan omdat mendaar door milieu beschermende wettentoe gedwongen zal worden, maar om-dat elektrische voortstuwing doelma-tiger en goedkoper zal zijn.

NA DRIEKWART EEUW ONTWIK-KELING heeft deeen zodanige graad vanperfectie bereikt dat de meestemobilisten niet eens meer wetenzich onder de motorkap afspeelt.hoeft bij zo'n volmaaktewingsbron ook niet meer.deze motor één groot nadeelden: verontreiniging van demet gassen. Dat heeft hijdaan, maar nu er zovéél auto'sbeginnen we het pas goed te merken,


In feite zou geen luchtverontreinigingmogen voorkomen, want in principeontstaan bij de verbranding vall hetbrandstofmengsel - lichte koolwater-stoffen met een juiste hoeveelheidlucht - slechts onschadelijke rest-produkten. namelijk kooldioxide enwater. Maal' omdat de automobilistaan zijn voertuig allerlei eisen stelt -snel en gemakkelijk starten en op-warmen, regelmatig stationair draai-en en krachtig optrekken - is in hetmengsel een, zij het lichte overmaataan brandstof nodig. De uitlaatgassenvan de auto bevatten daarom onver-brande resten, niet of onvolledig ver-brande koolwaterstoffen en kool-monoxide. Door de hoge temperaturenin de cilinders ontstaat daal' tevenseen verbinding van zuurstof en stik-stof, waardoor in de uitlaatgassenstikstotoxlden voorkomen. Dit laatstegeldt echter voor elke verbrandingin aanwezigheid van lucht. Verderbevalten de uitlaatgassen nug de unt-ledingsprodukten VHn tetra-ethylloodin de vorm van loodoxidedeeltjes.loodoxlchlorldon, enz.De knalpot is wel de belangrijkste,maar niet de enige bron van lucht-verontreiniging door de auto. Tussenzuigers en cilinders is altijd een zeke-re lekkage waardoor de gassen vande verbrandingskamer via het carterin de buitenlucht komen. Die gassenbevatten niet- of onvolledige verbran-de koolwaterstoffen. Tenslotte vindter ook nog een geringe verdampingvan benzine uit tank en carburatorplaats, Men schat dat van de vcrout-reinigende koolwaterstoffen 55",{ viade uitlaat vrijkomt, 25(7, via het car-ter en 200/, via tank en carburator.Men heeft verder berekend dat eengemiddelde Amerikaanse auto perjaar 750 kilogram koolmonoxide pro-duceert, 225 kilogram koolwaterstot-fen, 40 kilogram stikstofoxiden entwee tot vier kilugram vaste deeltjeszoals loodzouten en koolstof. Voor degemiddelde Europese aulo gelden devolgende cijfers: 350 kilogram kool-monoxide, 40 kilogram koolwaterstof-fen, 16 kilogram stikstofoxiden enéén kilogram vaste deeltjes. Zelfs in-dien men deze cijfers met tien miljoenzou vermenigvuldigen, betekent hetnog haast niets in vergelijking tot deons omringende atmosfeer. Het istrouwens gebleken dat tweederde deelvan de in de dampkring verspreidekoolmonoxide uit de oceanen vrij-komt. Het verontreirugingsprobleerndoet zich dan ook alleen voor in ste-den waar talloze auto's tegelijk delucht verontreinigen. Zo zijn el' stede-lijke gebieden waar een koolmonoxi-

De Stanley Steamer uit het jaar 1910. De ~toomlVagell was gemisloos en snel enveroorzaakte geen uitlaatgassen. De hoel'eelheid meegevoerd uxrter bedroeg 150liter. De druk in de ketel was 27 at.mosfeer, de snelheid lag tussen de 60 en 90 kmper uur.

deconcentratie vall 20 tot 30 ppm.(parts per million / delen pel' mil-joon) heel gewoon is. Niemand twij-felt Cl' aan dat de geëmitteerde stof-fen schadelijk en hinderlijk zijn. Tochis het ondanks de talrijke medischestudies nog steeds moeilijk de schade-lijke invloed ervan vast te stellen. Deproefneming met politie-agenten opeen druk kruispunt is bekend: bijverstokte rokers, die vijf uur temid-den van veel afvalgassen produceren-de auto's hadden gestaan maar geensigaret mochten opsteken, bleek hetcarboxyhernoglobine na deze dienst-periode zelfs nog gedaald, Verderwerd onder meer vastgesteld dat het

loodgehalte in het bloed van Nieuw-Guinese inboorlingen weirug ver-schil vertoonde met dat van cle inwo-ners van Chicago.Natuurlijk overtuigen deze argumen-ten niet: de sigaret is niet ongevaar-lijk en lood is een bekende gifstof.Veel hygiënisten menen dat stikstof-oxiden gevaarlijker zijn dan tot voorkort werd aangenomen. De auto wordter clan ook van verdacht carcinogeneprodukten te verspreiden. Om al dezeredenen wil men een "schone" autoontwerpen.

DE STRIJD tegen de luchtverontrei-niging door het autoverkeer begon

Van Gend en Loos gebruikt seder! korte t.ijd een C/C/utal elektrische !lestelwagellsvoor stadsweTk.

25

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 6

ongeveer tien jaar geleden in deAmerikaanse staat Californië. Daarwaren heel wat motieven voor: in devallei waarin Los Angeles ligt rijdencirca vijf miljoen auto's rond met eenbenzineverbruik dat bijna het drie-voudige is van dat in Nederland, Om-ringende heuvels omsluiten de vallei,waar langdurige windstille periodesmet sterke temperatuurschommelin-gen heersen. De brandende zonnestra-len verourzaken verder een chemischereactie tussen de geëmitteerde kool-waterstoffen en stlkstofoxlden wateen aanzienlijke luchtverontreinigingteweegbrengt. Gevolgen zijn ondermeer: beperkt zicht, tranende ogen,ernstige schade aan gewassen. Sinds1961 zijn tegen de Californische smogvele maatregelen getroffen. Toenmoesten alle auto's voorzien wordenvan een recirculatiesysteem van decartergassen naar de inlaatleiding. Se-dert 1965 geldt deze regel Vaal' hethele gebied van de Verenigde Staten,De emissie van koolwaterstoffen

werd daardoor met een vierde terug-gebracht. Frankrijk voerde een soort-gelijke maatregel in 1964 in. In 1966werd in Californië de volgende stapgenomen: er werden maximum gren-zen bepaald vuor alle verontreinigen-de bestanddelen in de uitlaatgassen.In 1968 werden deze voorschriftenuok elders in de Verenigde Statenvan kracht. De grenswaarden wordenin grammen per mijl uitgedrukt. Degemiddelde koolwaterstofemissie werdvan 11 gram tot 3,3 gram per mijl te-ruggebracht; de overeenkomstigewaarde van koolmonoxide werd ge-reduceerd van 80 tot 35 gram per mijl.In 1970 werden deze grenswaardennog eens verlaagd tot respectievelijk2,2 gram en 23 gram pel' mijl. In 1970werden in Californië en in 1971 inde Verenigde Staten de maximumermssres van koolwaterstoffen uittank en carburator tot 0,4 gram permijl beperkt. Er is derhalve in deVerenigde Staten een aanzienlijke da-ling te constateren in de emissie van

De auto !s ongetwijfeld zowel de groot.ste als de IlU?e8!besproken uitvinding vanonze eeuw. Begroet u!s het vervoermiddel voor iedereen in het begin 1'an deeeuw is de auto in de zeventiger jaren het zwarte schuap in vele opzichten.

26

7

,De elektrische stads411to V4n Ford.

luchtverontreinigende stuffen doorhet autoverkeer,Wat Europa betreft: door de EuropeseEconomische Commissie werd eenproefmethode uitgewerkt, de zoge-naamde Europese cyclus die is geba-seerd op de rij-omstandigheden in onswerelddeel. Bepaalde aanbevelingenworden thans in Frankrijk en West-Duitsland gevolgd en ingevoerd. Zomoeten sedert 1971 in Frankrijk allenieuwe modellen en alle van 1972 aIgebouwde wagens aan deze eisen vol-doen,Aangezien de analysemethoden aan-zienlijk verschillen, is het mueilijk deEU[(lpese normen met de Amerikaan-se te vergelijken. De Europese wor-den in grammen per kilometer uitge-drukt. Als men rekening houdt methet verschillende type auto, komt mentot een gemiddelde van 30 gram kool-monoxide en 2,2 gram koolwaterstof-fen per kilometer,

OM DE EMISSIE van luchtverontrei-nigende stoffen uit de uitlaat te ver-minderen zijn de constructeurs voor-namelijk uitgegaan van twee metho-den: een optimale verbranding bij elktoel'ental bewerkstelligen uf de rest-produkten bij het verlaten van de mo-tor verbranden.Bij de eerste methode kan door eenverandering aan de carburator bij hetstatlcnair draaien van de mutor en bijlage snelheden een arm mengsel wor-den ingevoerd. Als men sneller gaalrijden treedt een tweede sproeier inwerking. Hier zou het elektronischeInjectiesysteem een oplossing bieden,Ook kan men de toevoerlucht ver-warmen zodat de benzine beter ver-dampt. De voorontsteking muet mendan zo afstellen dat een welhaast voJ·ledige verbranding tot stand komtVerder kan het openen van de klep-[len nauwkeuriger worden geregeld,Tenslotte kan men het sluiten van desmourklep vertragen om emissies bijsnelheidsverrnlndering te beperken.Deze modificaties dienen echter zo teworden uitgevoerd dat de soepele


werking van de motor met wordt ge-schaad. Volgens de tweede methodewordt door middel van een pompjelucht toegevoegd aan de uitlaatgas-sen op het ogenblik dat deze de moto!'verlaten. Daardoor worden de onver-brande resten volledig verbrand.Bovengenoemde methoden zijn nietalleen geschikt om aan de Califnrni-sehe normen te voldoen. maal' menzou deze tevens kunnen toepassen inEuropese auto's om aan de voorschrif-ten in ons werelddeel te kunnen be-antwoorden.Om koolwaterstofemissies uit tank encarburator tc beperken heeft EssoResearch enige jaren geleden eenapparaat ontworpen, het zogenaamdeEvaporative Loss Control Device(ELCDJ, dat door middel van actievekuul verdampte koolwaterstoffen op-vangt en weel' terugvoert naar demotor. In de auto-industrie zijn enke-le soortgelijke systemen ontwikkeld,hoewel er constructeurs zijn die hetcarter gebruiken om de dampen vastte houden. In elk geval dient de ben-zinetank te worden gewijzigd.Nu is er geen enkel apparaat dat zun-der onderhoud regelmatig blijft wer-ken. Dool' bepaalde additieven in olieen benzine te gebruiken, kan de mo-tor langer voldoen aan anti-luchtver-ontreinigingsnormen. Additieven ver-hinderen afzettingen in de inlaatlei-ding. ze houden de motor in zijn ge-heel schoon en beperken bovendiende slijtage omdat ze voorkomen dat deklep van het recirculatiesysteem voorgassen verstopt raakt. Inde strijd te-gen luchtverontreiniging door hetautoverkeer staat Californië nogsteeds vooraan, Sinds kort zijn daarweer nieuwe voorschriften vastge-steld ten aanzien van koolmonoxideen koolwaterstofverdarnpingcn, ter-wijl ook een strengere norm voor stik-stofoxiden werd opgesteld. Het overi-ge deel van de Verenigde Staten wilzich hiermee confurmeren, zodat dezenieuwe normen in de luop van 1976overal van kracht zullen zijn. Menheeft in Amerika uok gedacht aanvoorschriften om de uitworp van vas-te stofdeeltjes te beperken, hetgeenzou neerkomen op een geringer ge-bruik van tetra-ethyllood. Voorstellendaartoe zijn gedaan. maar maatrege-len zijn nog niet vastgesteld. Hier-voor is reeds J;eweZCll op de specialeumstandigheden in de Los Angeles-vallei, die de rechtstreekse oorzaakzijn van de strijd tegen de luchtver-ontreiniging dool' het verkeer. Wan-neer de giftigheid van koolwaterstof-en stikstofoxide-emissies defenitief isbewezen, zullen deze "ok in landen

waar geen oxiderende smug optreedtwel aan banden worden gelegd. Zelfsals het alleen om koolwaterstoffen enkoolmonoxide zou gaan, is het moei-lijk om voor 100<:,< aan de normen tevoldoen. Indien men bij een brand-stofmengsel van lucht en benzine dekoolwaterstoffen- en koolmonoxide-emissies tot een minimum kan terug-brengen, namelijk dool' middel van zo-genaamde naverbrandingsapparatuur,dan ontstaan juist stikstofoxiden, on-der meer door de temperatuurstijgingvan de gassen.

DE RESEARCH in de laboratoria vande auto- en olie-industrio heeft totdusver vier methoden tot beperkingvan stikstufoxiden opgeleverd:a. een vertraagde ontstekingb. een recirculatie van een deel del'ui tlaatgassenc. toepassing van een rijk mengseld. een katalysator in de uitlaat.Door de ontsteking te vertragen kanmen de stikstofoxidenconcentratie totcirca 5090 van de oorspronkelijkewaarde reduceren. Tegelijkertijd even-wel stijgt dan het brandstofverbruikell wordt de soepele werking van demotor aanzienl ijk minder.Essn Research heeft aangetoond dateen recirculatie van 12% uitlaatgas-sen naar de inlaat de vorming vanstikstofnxiden halveert. De maximumtemperatuur in de cilinder muet danwel worden verlaagd. Bij een reelreu-

latie van meer dan 12'.'; uitlaatgassenlunetioneert de moto!' minder goed.Bovendien is het twlj îclachtig of ditsysteem zonder al te veel onderhoudkan werken.Door de toevoeging van een rijkermengsel kan eveneens de hoeveelheidgeëmitteerde stikstofoxiden wordengereduceerd. Ook hier is het directegevolg: een niet onaanzienlijke stij-ging van het brandstofverbruik. Ten-slotte kan men stikstofoxiden doormiddel van katalysatoren omzetten instikstof. Esso heeft voor deze methodeeen koper-nikkel-katalysator ontwik-keld die uitstekend voldoet.Al deze methoden hebben echter éénding gemeen: in de poging het gehal-te aan stikstofoxiden te verlagen, ver-hoogt men weer dat van de koul-monoxide en van de kuoJwaterstoffen.Daarom ging men een naverbran-dingsapparaat ontwerpen dat Of ka-talytisch is Of thermisch werkt.Zo ontstonden er twee systemen:1. Een rijk mengsel en een recircula-tie van uitlaatgassen. gekoppeld aaneen thermisch naverbrandingssysteern.Het door Esso ontworpen systeem"Synchrothel'mal" is op dat principegebaseerd_2. Een meervoudige katalytische be-handeling van de uitlaatgassen. Eeneerste katalysator reduceert de stik-stofoxiden, een tweede oxideert kool-monoxide en koolwaterstoffen totkooldioxide en water. Voor dit pro-

Fiat :<tad:<wagen. een m'jde! dat zowel ge~chikt is 1100r een ,1erbrandingslJlotor ulsvoor elektrische au ndrijd ng. Bijzonderheid: geen T(I nlelI die open kun nen, m (lU rwe! airconditioning.


27

8

Dual-Auto: opengewerkte tekening, een studie naar schoon en veilig verkeer in1980. Er zijn in dit ontwerp tal van punten verwerkt, waarvan men aanneemt, datzij in de naaste toekomst verwezenlijkt zuILen moeten worden i.v.m. I.uchtveront-reinigingsbelJerkingen.Verklaring van de nummers: 1 wegklapbare lampen - 2 sig-naal/ampen (richtingaanwijzers, groot tichl signaal, stadslicht) - 3 luchtstroom langsde voorruit maakt samen met de t'orm t'an de wagen ruitenwissers overbodig - 4stuurarnJ - ;; bovenste wieldraagarm - 6 tuimelaar van het anti-rol-veersysteem(systeem Norbert Hamy) - 7 draagarm van het 'veersysteem - 8 verbindi.ngstuimelaartussen onderstel en carrosserie - 9 speCiale veiligheidsbanden met Z.g. regengroef enveiligheidsring (systeem Firestone LXX) - la schijfrem met elektrische anti-blok-kerîngs beveiliging (Teldix systeem) - 11 vervormbare bumper met rollen op hetbreedste punt van de wagen - 12 aansluiting voor leiding naar batterijen-oplader(bij parkeermeters en garages) - 13 verstelbare koude luchtuitlaat - 14 dunnemetaalconstructie voor deformatie bij botSingen - 15 enkel pedaal voor remmen enversnel!en (intrappen is vertragen, op latelI komen is !'ersllellen! - 16 telecopischestuurkolom - 17 voor licht, richtingaanwijzers, claxon en snelheidsregeling - 18 vastmiddengedeelte van stuurkolom met duimschakelaars lichte plastic constructie rondgehele instrumentenbord, en kachel-air conditioner - 19 parkeerrem - 20 hoofd-schakelaars van keuze bij aandrijving, temperatuurregeling en radio - 21 stoelzittingmet koelluchtopeningen - 22 veiligheidsriemen (heupgordels met automatische in-stelling en blokkering boven 1,6 G.) - 23 uitdraaibare hoofdsteunen - 24 uersterktekooiconstructie rond de inzittenden (vloer met honingraad staal-plastic sandwich,hoge versterkte zijkanten en zware eoor- en achterschotten) - 2.'i batterijen t'oorstadsaandrijving - 26 luchtinlaa t ~la1t gast urbiTtl' - 27 asbak - 28 ufbuiging in luch t-kanaal voor atvoer van steentjes en tVater - 29 01Jklapbare middensteun tussen deachterzetels - 30 starter t'an turbine - 31 gasturbine, enkele compressor, dubbeleturbine (systeam Rover) - 31 warm/euitwisselaar van gasturbine - 22 elektromotor -34 uittaatkanaal na warmte uitwissel aar - 35 tandwielkast van achterwielaandrij-Ving - 36 motor bevestigingsframe - 37 ga.~zu.iveringsinstallatie en geluiddemper -38 uitlaatpijp - 39 controle-apparatuur van gaszuivering (verzegeld) - 40 bagage-ruimte achter - 41 inlaat van de cabine luchtafzuiging - 42 uitlaat. cabinevert'ersing- 43 bediening van klapdeur (elektrisch) 44 veiligheidssl.ot - 45 schuifraam - 46 klap-deur - 47 kerosinetank - 48 lampen voor gevaar-signaal en mist.

cédé ontwikkelde Esso de zogenaam-de Dual Catalyst.

gen, hetgeen dus nauwelijks aan-vaardbaar is. Bij de Dual Catalysttreedt slechts een weinig hoger ver-bruik op, maar worden de katalysato-ren snel door loodzouten onbruikbaargemaakt.

Proefnemingen wezen uit dat het eer-ste systeem, de "Synchrothemlal", hetbrandstofverbruik met 16'k deed stij-

9 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

EEN UITSCHAKELING van de lood-toevoegingen zou dus ook op grondvan deze overweging diepgaand moe-ten worden onderzocht. Die uitscha-keling zou zeer ingrijpend zijn. Reedsvijftig jaar wordt tetra-ethyllood aanbenzine toegevoegd om de klopvast-heid daarvan, aangeduid met het oe-taangetal te verhogen en dus de pl'es-taties en het rendement van de motorop te voeren. Het lood gewoon weg-laten zou het benzineverbruik met157.. doen toenemen.Men kan inderdaad loodvrije benzinemet hoog octaangetal produceren.Chemisch gezien betekent dat de ver-vanging van de rechtlijnige paraffi-nen of olefinen door isoparaffinen ofaromaten. Bijna traditioneel is het datAmerikaanse benzine rijk is aan iso-paraffinen en de Europese aan aroma-ten, In de Verenigde Staten gelooftmen niet dat het aromaatgchalte inbenzines mag worden verhoogd tot20 of 40'1;. Men vreest dat dan desmog nog zal toenemen en dat even-eens de vorming van polynucleairekoolwaterstoffen zal groeien. Merk-waardig genoeg bevatten de meesteEuropese benzines al jarenlang circa45% aromaten. In Europa kan menhet loodverlies alleen compenserendoor extractie van isopentaan of dourisomerisatie van paraffinen, waardoormen eveneens een hoger octaangetalvel-krijgt. Wel op een dure manier,want de kostprijs van benzine zoucirca twee cent pel" liter stijgen. Datis niet het enige: nieuwe installaties

voor de vcredellng van benzine zou-den nodig zijn, die niet alleen kost-baar zijn maar waarvan de bouw ja-ren zou vergen. Strengere voorschrif-ten moeten dus op goede argumentenberusten en bovendien lange tijd vante voren worden aangekondigd.Rest ons nog de kwaliteit van de ben-zine. De olie-industrie is hier reedsjaren mee bezig. De vluchtigheid vande brandstof dient zodanig te zijn datze bij sterk iwsselende temperaturennog voldoet. Daarom wordt er eenzomer-, voorjaars- en herfstkwaliteiten een winterkwaliteit geproduceerd.Zeer vluchtige benzine laat een snellestart toe, verdampt beter in de motor,verbrandt beter en bevat minderluchtverontreinigende stoffen. De on-verzadigde koolwaterstoffen vormenook nog een probleem. Ze behoren totde actiefste verbindingen voor smog-vorming. Het is dus belangrijk hetaantal ervan in de lichte benzine-fracties te verminderen. In Californiëbeeft men dit reeds voorgesteld enals men de olie-industrie de tijd gunt.

zal men in staut zijn nuk deze wijzi-ging ill de brandstof door te voeren.Voor de verbruiker vloeit hier eenprijsverhogtng uit voort en dus moeteerst worden nagegaan of alles demoeite wel loont.

HET PROBLEEM der luchtverontrei-niging door het autoverkeer wordtdoor Esso Research, door andere ol ie-maatschappijen. door de auto-industrieen door vele overheidsinstanties in-tensief bestudeert.In het verleden heeft de mens tot hetuiterste gestreefd naar een verhogingvan zijn Ievensstandanrd, Thans reali-seert men zich dat zo'n hoge welvaartveel aan waarde inboet als hij gepaardgaat met verontreiniging van onsleefmilieu. Sinds de uitvinding vande auto heeft men gestreefd naar ho-gere prestaties bij een lagere kost-prijs, maar thans beseft men dat zo'nvooruitgang niet ten koste van zui-vere lucht mag gaan.Toch mogen we vaststellen dat in delaatste decennia het verhoogde rende-

Een tang is een tang

maar! ..... • •onbetwist de beste waterpomptang is

ChannellockSlot met schuinondergefreesdegleuven. Kan nietdoorslippen , . .

Gesmeed uit gelegeerd staal.Vertanding hoog-frequentelektrisch gehard.

Amerikaans fabrikaat.

Vraagt uw grossier/gereedschaphandelaar om dezeunieke tang.

100 % veilig

Import: lInauwelussen N.V.

__ ALKMAAR

Schoumanlaan I-l - Telefoon onoo·I ll44· - Postbus 174

ment van de auto de luchtverontrei-niging heeft teruggedrongen: een be-tere verbranding en een lager olie-verbruik maken dat el' minder afval-stoffen in de atmosfeer komen, Hetprobleem is echter gegroeid omdat hetaantal auto's zo is toegenomen. In Ne-derland van 250.000 in 1948 tot 2,5miljoen in 1972.

DE TOEKOMST van de automobielzal in belangrijke mate afhangen vande wijze waarop men de problemenvan de verbrandingsmotor kan oplos-sen. Tegelijkertijd echter dient menwel te bedenken, dat die verbran-dingsmotor het voornamelijk heeftkunnen winnen dankzij zijn superieu-re capaciteiten. Als men thans naarandere mogelijkheden zoekt. dan kande verbrandingsmotor zoals wij dienu al meel' dan een eeuw lang ken-nen, niet worden uitgeschakeld. In-tegendeel: de verbrandingsmotor isnog lang niet buiten spel. Boven-staand nrtikel levert el' het bewijsvan.

Uw cliênt wil zekerheid

~- .....-..11û~7/;

••••••••••••••"''1i1''

Geef die met hr-t vNmaarctr'merk DfLUXOLrn het car tur Ell bouw daarmee eon trouweklnntpnknnq op ProlJlr'i'rrdoos rijden i'S ~~)nplP/lf'f Iq v e r k o op a r uu m en t. DaaromDE LUXOL SIIPP' Hl VI. <I" Mul1l4rJde oliemfl! dp laruw ,uh'rn, duur P.Xtfd Inqebouw{f(·,.~s"rv," DELUXOl "'Sf'i""h ",."kI aan delo~~()n'SI z.. 'I"" "'1 ook [lm1" l!ekel1dh~id1)lj ''I,.\''lOH transport u a. door t••t~wbrH!dpcartr-r kontroltJ'i. waar ook dt'" luxe \-'\'aqun nU'lDE LU XOL SlIf"" H, Vi Oil ,'~n up to d,,'"voo,<I,·,·1,,'Thadll.

verkoop zekerheid,dus .....DElUXOl

motorolie: ',~A.\J'..l-I~ r, !·!'1111(ltTftlni."'H\.' III '(l1("J ,'~.:.,'


29

10

- Dé internetsite voor de Automotive Professional · stante toerental minder belast en kan...

Documents

Transcript of - Dé internetsite voor de Automotive Professional · stante toerental minder belast en kan...