nieuws

Roterende gasklep, revolutie voor de benzinemotor?

Techniek

“Onze roterende gasklep maakt benzinemotoren tot 25% zuiniger” , zeggen promovendus Michael Boot, zijn compagnon Trudo Arts en afstudeerder Ruud Eichhorn van de TU Eindhoven. “Bovendien ben je sneller weg bij het stoplicht.” Alweer zo’n wonderidee of moeten we ze echt geloven?

Roterende gasklep, revolutie voor de benzinemotor?

De gasklep is belangrijk in een benzinemotor. De bestuurder regelt er de motorlast mee, door meer of minder lucht toe te laten. Tegelijkertijd is die gasklep bij deellast een enorme sta-in-de-weg. Hij bederft dan het rendement van de motor.

Gaskleptheorie

TU Eindhoven-promovendus Michael Boot geeft een kort college over de natuurkundige achtergrond van de gasklep: “Achter de gasklep ontstaat een partieel vacuüm. Bij vrijwel gesloten gasklep kan de druk daar dalen tot 0,2 bar. Dat betekent dat de lucht met een factor 5 geëxpandeerd is”.

Expansie en wrijving

“Maar als de lucht expandeert, waarom wordt hij dan niet kouder?”, vraagt Boot zich af. “Immers, als je comprimeert stijgt de temperatuur, als je expandeert daalt de temperatuur.” Hij geeft zelf het antwoord: “Bij de smoring over de klep ontstaat zoveel wrijvingswarmte dat de door expansie ontstane temperatuurdaling volledig wordt opgeheven”.

Geen wrijving maar bewegingsenergie!

Met die kennis in het achterhoofd ligt de roterende gasklep ineens voor de hand. Die produceert geen wrijvingswarmte, maar gaat draaien. Het gevolg: de geëxpandeerde lucht achter de gasklep is koud en de bewegingsenergie van de roterende gasklep komt ter beschikking.

Extra dynamo

De Eindhovense wetenschappers drijven met die energie een extra dynamo aan. Met het gaspedaal regelt de bestuurder de stroomafname van die dynamo en daarmee de luchttoevoer naar de motor.

Hoog rendement

Op die manier produceert de gasklep stroom en gekoelde inlaatlucht.

Boot bespreekt beide. Eerst de stroomproductie: “Het gaskleptoerental is hoog, wel 90.000 t/min. Daardoor en ook omdat we een borstelloze dynamo gebruiken, zetten we meer dan 95% van de bewegingsenergie om in elektrische energie. Een gewone autodynamo scoort niet beter dan 50%”.

Gasklep als airco

Dan de koudeproductie: “Achter de roterende gasklep monteren we een warmtewisselaar. Daarin koelen we interieurlucht. Bij deellast maakt dat de aircopomp overbodig”.

Twee keer 1,5 kW

Klinkt briljant, maar werkt het ook? “We hebben het systeem ingebouwd in een Nissan met 2.0 motor. Bij een constante snelheid van 140 km/h, produceert het 1,5 kW koelvermogen en ook 1,5 kW mechanisch vermogen.” Indrukwekkend! Zeker voor wie bedenkt dat de gasklep bij die snelheid al meer dan half open staat en dat het opwekken van die vermogens via de normale dynamo en airco een veelvoud daarvan aan motorvermogen kost.

Tijdelijke intercooler

Boot denkt niet dat auto’s met het systeem helemaal zonder aircocompressor kunnen: “Bij volgas is er geen vacuüm en dus geen gekoelde inlaatlucht”. Toch profiteert de bestuurder ook dan: “De werktemperatuur van de warmtewisselaar is -10 à -15°C. Als je vol gas bij het stoplicht wegtrekt, werkt die koude massa als tijdelijke intercooler. Met 10 à 20% meer lucht in de verbrandingskamer heb je dan ook 10 à 20% meer koppel”.

Bevriezing?

Boot is niet bang voor condensatie of bevriezing van inlaatlucht in de warmtewisselaar: “Meestal is de verblijfstijd in de warmtewisselaar daarvoor te kort. Dreigt het bij bepaalde weercondities toch te gebeuren, dan verhoogt het systeem de werktemperatuur”.

Starten in een taxi

Oké, met de theorie zit het wel goed, nu de praktijk. Het bedrijfje van de Eindhovenaren, Progression-Industry werkt samen met IvoTax: “Dat Eindhovense taxibedrijf neemt nog deze maand een taxi met V6 of V8 benzinemotor in gebruik. In de eerste fase rijdt die auto met een gewone gasklep en loggen we alle data. Vanaf januari komt ons systeem erin. En gaat het zich bewijzen”.

‘Een grote Duitse autofabrikant’

Wie weet is dat nog maar het begin, ‘een grote Duitse autofabrikant’ heeft al belangstelling getoond. De roterende gasklep met eigen ogen zien? Geen probleem, Progression-Industry toont een auto met het systeem op de stand van de TU Eindhoven op de AutoRAI 2009.

Erwin den Hoed (Redactie Auto & Motor TECHNIEK)

Reageer op dit artikel