- Trefwoorden:
- Alternatieve motortechniek,
- Duke Engine,
Duke’s axiale kantelschijfmotor
woensdag 28 december 2011
Lees gerust de bovenstaande kop nog een paar keer. Inderdaad, Duke zal wel de naam van de uitvinder zijn, de Nieuwzeelander Noel Duke. Maar ziet u ook al voor zich hoe een kantelschijfmotor zou moeten werken? En wat te denken van axiaal? Om u nog verder in verwarring te brengen noemen we een vijfcilinder met drie bougies. Het bestaat, en het werkt. Verdiep u eens rustig in de Duke-motor.
Al te diep gaat de website van Duke Engines niet in op de finesses, hoe in een periode van kennelijk een jaar of tien hun bijzondere motor is ontstaan. Anderzijds is wel te zien hoe hun derde-generatie proefmodel op de testbank draait. En er wordt niet al te geheimzinnig gedaan over testresultaten. Die een indruk geven dat dit merkwaardige ding best goed werkt.
Kromme krukas
Het centrale principe is een draaiende kantelschijf, onder een hoek op een as gemonteerd. Deze as kan opgevat worden als de aangedreven krukas. De kruk is hier een schuin gedeelte in de as. Om dat schuine deel zit een schijf.
Tegen die schijf steunen in een kogelgewricht bevestigde drijfstangen met zuigers. Druk je nu, vanaf de cilinderzijde gezien, tegen de ‘hoge’ kant van de schijf dan zal de krukas wegdraaien. Daarbij kantelt de schijf naar één kant weg, en weer terug als hij vanaf de cilinder gezien aan de ‘lage’ kant komt.
De schijf draait om het schuine deel in de krukas, maar zou in principe niet met de krukas mee hoeven te draaien. In de Duke motor is de schijf gereduceerd tot een ring met vijf poten eraan, voor elke cilinder één.
Maar het werkt toch wel stukken beter als de cilinders ook draaien, met medeneming van zuigers, drijfstangen en de kantelschijf waarin ze vast zitten. Dan weet je zeker dat de kantelschijf steeds de krukas de goede kant op wegduwt.
Axiaal, zonder kleppen
De Duke-motor werkt op een viertaktcyclus. Eigenlijk is het overbodig de term ‘axiaal’ toe te voegen, bij een kantelschijfmotor kan het niet anders dan dat de cilinders parallel aan de krukas liggen. Axiaal dus, evenwijdig aan de motor-as.
Het feit dat de cilinders hier rond de krukas moeten draaien is geen puur nadeel. Ze draaien langs een afdekplaat, de cilinderkop zo u wilt, waarin poorten en bougies zitten. Een soort roterende in- en uitlaat, al zijn het hier juist niet de poorten die roteren, maar de cilinders.
Er zitten vijf cilinders in de Duke-motor, waarbij het cilinderhuis draait met eenvijfde van het krukastoerental, en in tegengestelde richting. Het komt dan met het viertaktproces zo uit dat tweemaal drie poorten, plus drie bougies, genoeg zijn om de vijf cilinders aan het werk te houden.
Duidelijke cijfers
Leuk bedacht allemaal, met relatief weinig onderdelen en een compacte buisvorm voor de motor. Maar werkt het ook echt? Dat is met name dit jaar uitvoerig geprobeerd. De Duke vijfcilinder heeft drie liter cilinderinhoud, levert 105 kW vermogen en 320 Nm koppel. Het maximum toerental is wel beperkt, 3500 t/min waarbij cilinders, zuigers en kantelschijf dus met 700 t/min draaien.
De Duke is 19 % lichter en 36 % kleiner dan een benzinemotor van vergelijkbare cilinderinhoud. Overigens is eerst getest met vliegtuigbenzine Jet A-1, zeg maar petroleum. Daar loopt de motor goed op, in eerste instantie wordt ook gedacht aan toepassing in (sport)vliegtuigen, vanwege laag gewicht en klein formaat.
Maar diezelfde voordelen zouden tellen voor een range extender-motor in elektrische auto’s. Daarvoor denkt Duke aan een 1250 cc vijfcilinder die 55 tot 70 kW kan leveren. Nu wordt gewerkt aan een geoptimaliseerde 3.0 Duke-motor, die 6000 t/min moet kunnen weerstaan en dan 137 kW sterk wordt.
Klinkt goed
Het gemeten specifiek verbruik zou niet hoger liggen dan bij bekende productie-zescilinders. Om de compactheid te benadrukken laat Noel Duke weten dat de kleine range extender-versie in een koffertje zou passen dat als cabinebagage in het vliegtuig mee mag.
Video’s op de site van Duke Engines laten zien dat de motor van nature nauwelijks onbalans kent, en dus trillingsarm loopt. Omdat cilinderblok en zuigers niet snel hoeven draaien neemt het aggregaat makkelijk gas aan. Dat klinkt allemaal goed, zo ook het geluid van de motor op de testbank.
De vraag is natuurlijk hoe lang de kogelgewrichten op de kantelplaat meegaan. En nog veel meer hoe de ringvormige afdichting zich gaat houden, die tussen het draaiend cilinderblok en de stilstaande afdekplaat nodig is.
Peter Fokker (Redactie AMT)
