BIGtruck Techniek
Dieselmotor met twee zuigers per cilinder
BIGtruck Reportage
Headerblok overlay desktop
BIGtruck Reportage
Headerblok overlay mobile
Alle truckmerken en toeleveranciers zoals Cummins en Fiat Power Train ontwikkelen inmiddels elektrische aandrijvingen al dan niet met waterstof, maar de diesel is zeker nog nodig. Dieseltechniek is betrouwbaar en je kunt dat spul overal ter wereld tanken. Hoe belangrijk dat is wordt op dit moment bewezen in Oekraïne, want daar is zelfs het op gang houden van een leger op diesel al een uitdaging, laat staan elektrisch of op waterstof.
De huidige Euro-6 dieselmotoren zijn eigenlijk de meest betrouwbare, efficiënte en duurzame motoren ter wereld. Toch wordt er ook nog steeds keihard gewerkt aan nieuwe dieselmotoren, want die blijven gewoon nodig. Allereerst voor het lange afstand transport, want daar is gewoon nog geen alternatief voor, maar ook voor defensievoertuigen, brandweer en andere essentiële diensten waarvoor experimenteren met alternatieven geen optie is.
Eén van die ontwikkelingen in een dieselmotor wordt gedaan door het Amerikaanse bedrijf Achates. Zij werken aan een unieke verbrandingsmotor. De opzet is een driecilinder motor waarin zes zuigers tegen elkaar in werken. Van een cilinderkop is daardoor dus geen sprake. Via poorten in de cilinderwand wordt de diesel in de verbrandingskamer gespoten waarna de ontbranding beide cilinders wegdrukt. De eerste resultaten zijn veelbelovend en er heeft zich inmiddels zelfs een grote klant gemeld, namelijk het Amerikaanse leger.
Twee krukassen
Het gaat hier dus om een motor met twee krukassen, aan de bovenkant en de onderkant van het blok. In bijgaande video wordt duidelijk hoe dat werkt. Dat de cilinderkop ontbreekt is volgens Achates (spreek uit eejkéties) een groot voordeel. “In een cilinderkop gaat veel warmte verloren, een hoofdoorzaak voor het relatief lage thermische rendement van verbrandingsmotoren. Met onze motor blijft de warmte tussen de zuigers in de cilinders en is die dus optimaal inzetbaar.” Werken met twee zuigers heeft nog een voordeel, aldus het bedrijf: je halveert de drijfstanglengte en daarmee verlaag je de zuigersnelheden wat weer goed is voor de levensduur. De motorenbouwer heeft metingen laten doen bij de overkoepelende SAE (Society of Automotive Engineers) waarbij rendementen van meer dan 40% tot maximaal 46% werden behaald. Die cijfers hebben betrekking op een breed toerengebied. Het bedrijf heeft een prototype 2,7 liter motor, typisch inzetbaar in een auto of pick-up, en een 10,7 liter exemplaar, dat in een Peterbilt-truck is ingebouwd. Daarmee wordt nu in de praktijk proef gereden. Deze motor levert 400 pk en 1750 pound/feet, wat neer komt op 2300 Newtonmeter, een keurige waarde voor een hedendaagse 40 tonner. Dat zijn waarden die je normaal gesproken zou verwachten bij een dertien liter motor met zes cilinders in lijn en één zuiger per cilinder.
Supercharger en turbocharger
De motor heeft een mechanische compressor om tot een stabiele druk van de inlaat te komen. Ook is er een turbo gemonteerd om de uitlaat en spoeling te optimaliseren. Tot nu toe zijn er steeds driecilinders gebouwd, waarbij de slagen mooi op elkaar aansluiten, zegt de bouwer en dat voorkomt trillingen. Bij meerdere cilinders ontstaat er een overlap die eigenlijk niet gewenst is. Toch zijn motoren mogelijk met meer dan drie cilinders mogelijk, zegt Achates, dat in het filmpje ook een vijfcilinder laat zien.
Uitstoot
Op het gebied van uitstoot, laat deze tweetaktmotor mooie resultaten zien. Dat is opvallend, want begin jaren negentig sneuvelden projecten om tweetaktmotoren in kleine auto’s te stoppen juist vanwege de te hoge uitstoot. Maar bij de Achates motor is het anders. De efficiency van tegen elkaar in werkende zuigers en het ontbreken van een cilinderkop, neemt veel nadelen weg. Qua NOx-uitstoot zou de motor al de waarden behalen die in 2027 in Californië geëist worden. Hetzelfde geldt voor PM, particulate matter, oftewel fijnstofdeeltjes. Volgens een woordvoerder zijn SCR en EGR niet nodig, wat de prijs van de motor en het gewicht flink verlaagt ten opzichte van motoren zoals wij die nu kennen.
Alleen maar voordelen?
Op het web zijn vrij eenvoudig nadelen te vinden, die we aan de fabrikant hebben voorgelegd. Over het hogere gewicht zegt het bedrijf dat de motor zich nog in de testfase bevindt en dat de definitieve versie hoogstwaarschijnlijk lichter zal zijn. Verder is smering een berucht zwak punt bij motoren die werken volgens het tweetaktprincipe. De fabrikant gaat er verder niet veel op in en verwijst naar de samenwerking net Cummins, dat de motor wil gaan produceren en het recent gesloten contract met het Pentagon.
Amerikaanse leger
Achates zegt dat er negen autofabrikanten zijn die massaproductie van deze motor willen onderzoeken, dan wel op zich nemen. Inmiddels heeft het bedrijf 87 miljoen dollar gekregen van het Amerikaanse leger, om de motor in samenwerking met Cummins verder te ontwikkelen. Dat leger is trouwens meteen een megagrote klant, want dat is de grootste fleetowner van dieselvoertuigen ter wereld. Verder weet Achates zich verzekerd van de steun van Aramco, de Saoedische oliegigant. Die zien in het project waarschijnlijk een mooie kans om ook in de komende decennia nog klanten te vinden voor fossiele brandstoffen. Overigens zou de nieuwe dieselmotor ook prima op andere brandstoffen kunnen lopen, zoals HVO of GTL.
Inzet
Ook wanneer we in een ver geëlektrificeerde wereld wonen met elektrische verwarming van huizen en gebouwen en met elektrische auto’s en vrachtwagens, zullen op bescheiden schaal diesels gebouwd blijven worden. Denk aan inzet in rampgebieden zoals vorig jaar met die overstromingen, of in oorlogssituaties. Als de stroom uitvalt is het goed om op een ander, beproefd systeem te kunnen terugvallen. Hetzelfde geldt voor afgelegen gebieden in primitieve landen zonder infrastructuur. Hopelijk kunnen we op termijn proefrijden met een tweetaktdiesel van de moderne soort. Een prototype zit nu, zoals de foto’s laten zien, in een Peterbilt. En wie Peterbilt zegt, weet dat DAF nooit ver weg is. Bekijk vooral het filmpje!