211service.com
Een efficiëntere ethanolmotor
Dankzij een verbeterde flex-fuelmotor kunnen voertuigen een beter brandstofverbruik halen uit een mix van ethanol en benzine. De druk in de motor verandert om zich aan te passen aan verschillende brandstofmengsels. Dit, samen met het gebruik van turbochargers, maakt hem volgens de ontwikkelaars bijna net zo efficiënt als een dieselmotor.
Grote boost : Deze afbeelding toont een model van Ricardo's Ethanol Boosted Direct Injection-motor. Aanzuigleidingen zijn blauw weergegeven; uitlaatpijpen in het rood.
Zogenaamde flex-fuelmotoren gebruiken een mengsel van brandstoffen, de meest voorkomende combinatie is ongeveer 15 procent benzine en 85 procent ethanol. Maar deze motoren hebben de neiging om een efficiëntievermindering van 30 procent te betalen omdat ze zijn geoptimaliseerd om benzine te gebruiken, zegt Rod Beazley, productgroepdirecteur voor benzine bij het ingenieursbureau Richard , gevestigd in Detroit. Daarom, hoewel commerciële mengsels van ethanol en brandstof, zoals E85, minder kosten dan benzine aan de pomp, is het toch goedkoper om een gewone benzinemotor te gebruiken, zegt hij.
De nieuwe Ethanol Boosted Direct Injection (EBDI)-motor van Ricardo is ontworpen om optimaal te profiteren van de gunstige eigenschappen van ethanol om de prestaties te verbeteren en het verbruik te verminderen. [Ethanol] heeft een zeer hoog octaangetal in vergelijking met andere brandstoffen en een hogere verdampingswarmte, zegt Luke Cruff, hoofdingenieur van het EBDI-programma bij Ricardo.
Een hoger octaangetal betekent dat een brandstof minder vatbaar is voor ongewenste detonatie of stoten. Een hogere latente verdampingswarmte betekent dat ethanol kan helpen de gascondities in de verbrandingskamer onder controle te houden door de temperatuur te verlagen. Door de druk en temperatuur te wijzigen, zal de in de motor geïnjecteerde brandstof efficiënter verbranden en de vorming van lachgas verminderen.
Gewone flex-fuelmotoren kunnen deze eigenschappen niet benutten omdat ze zijn geoptimaliseerd voor benzine en met een lagere cilinderdruk werken, zegt Cruff. De EBDI-motor bewaakt continu het brandstofmengsel met behulp van sensoren. Vervolgens past het de cilinderdruk, brandstofinjectie, kleptiming en andere factoren aan om ervoor te zorgen dat de omstandigheden het meeste uit de brandstofmix halen. Een manier waarop de motor de cilinderdruk aanpast, is door turbocompressor te gebruiken.
We hebben deze motor ontworpen om te worden geoptimaliseerd voor ethanol en gas, en elk mengsel van beide, zegt Beazley. We gebruiken al deze controlemechanismen om de compressiekarakteristieken van de motor effectief te veranderen.
Hierdoor kan de motor de kloof tussen motoren met vonkontsteking en diesel dichten, zegt Cruff. We kunnen gelijkwaardige prestaties uit het voertuig halen en, in sommige rijcycli, een vergelijkbaar brandstofverbruik, voegt Beazley eraan toe. Naast het verbeteren van de prestaties van ethanol-benzinemengsels, leveren deze aanpassingen ook verbeteringen op met benzine, hoewel de voordelen niet zo groot zijn. De turbolader maakt het bijvoorbeeld mogelijk om kleinere, efficiëntere motoren te gebruiken zonder in te boeten aan vermogen.
Dit is een natuurlijke progressie, zegt Hua Zhao , directeur van het Center for Advanced Powertrain and Fuels Research aan de Brunel University, in Londen, VK. Verschillende bedrijven proberen vergelijkbare benaderingen, zegt hij. Het is een goed idee, en onderdeel van een trend om motoren te verkleinen door grote motoren te vervangen door kleinere.
De technologie verschilt van een andere benadering om de motorprestaties te verbeteren met ethanol. In die benadering is de motor geoptimaliseerd om op ethanol te draaien, en wanneer benzine wordt gebruikt, worden kleine hoeveelheden ethanol vanuit een aparte brandstoftank in de motor geïnjecteerd om kloppen te voorkomen. (Zie De ongelooflijke krimpende motor.)
Momenteel is de conceptmotor van Ricardo alleen onder laboratoriumomstandigheden getest. Maar het bedrijf installeert een prototype in een GMC Sierra 3500 HD-pick-up. Door de grote 6,6-liter V8-dieselmotor te vervangen door Ricardo's kleinere 3,2-liter V6 EBDI-motor, zou het mogelijk moeten zijn om hetzelfde soort brandstofverbruik en dezelfde prestaties uit het voertuig te halen. De technologie is ook heel schaalbaar, zegt Beazley. Naast het vervangen van motoren in personenauto's, kan het worden gebruikt voor motoren in grote landbouwmachines, zegt hij.