De dieselmotor
Door A. J. Coster
Nee, de dieselmotor heet niet naar de brandstof die hij verbruikt. Naamgever is Rudolf Diesel, een Fransman die een groot deel van zijn leven werkt aan een verbrandingsmotor met een hoger rendement dan de bekende benzinemotor. Zijn geesteskind is doorgedrongen tot alle uithoeken van de wereld. De uitvinder maakt de grote doorbraak zelf echter niet mee. Op 29 september 1913 wordt de 55-jarige na een bootovertocht over het Kanaal vermist. Een ongeluk?
Diesel, zoon van Beierse emigranten, wordt op 18 maart 1858 in Parijs geboren. Zijn opleiding krijgt hij in Duitsland. Tijdens zijn schoolperiode in Augsburg doet hij onderzoek naar manieren om het rendement en de betrouwbaarheid van verbrandingsmotoren te verhogen. Daar krijgt hij vooral gelegenheid toe in de Parijse ijsfabriek van professor Carl von Linde, rond 1885. In het laboratorium experimenteert Rudolf met verschillende soorten brandstof.
Hij heeft dan al een basisprincipe voor zijn motor. Tijdens zijn onderzoeken valt hem vooral op dat het elektrisch systeem (nodig om benzine tot ontbranding te brengen) storingsgevoelig is. Daarnaast zou hij er graag van af willen vanwege het extra gewicht. Diesel ontwikkelt een motortype waarbij de lucht die zich in de cilinder bevindt zodanig wordt verdicht dat de daarna toegevoegde brandstof spontaan ontbrandt. De dieselmotor ziet het licht en de uitvinder krijgt uiteindelijk in 1892 zijn patent.
In zijn laboratorium zoekt Diesel naar een brandstof die goed in zijn motor kan worden toegepast. De gangbare benzine heeft een te hoge zelfontbrandingstemperatuur om te kunnen gebruiken. Diesel gaat aan de gang met een mengsel van lucht en kolenstof. Dat loopt niet goed af. Omdat de hoeveelheid toegevoegd poeder moeilijk is te regelen, raakt de motor van slag. Uiteindelijk ontploft hij. De uitvinder vindt later een brandstof die wel voldoet.
Probleem is de inspuiting van de juiste hoeveelheid, met de juiste verdeling op het juiste moment. De brandstof moet tegen de hoge luchtdruk (3,5 megapascal of 35 atmosfeer) boven in de cilinder worden ingespoten. Rudolf, en later ook andere onderzoekers, spuiten de brandstof eerst in met behulp van samengeperste lucht via een luchtverstuiver. Later komen er brandstofpompen die betrouwbaar werken bij de vereiste hoge drukken (30 tot 40 megapascal). De dieselbrandstof kan nu rechtstreeks en onverdund worden ingespoten. Om een betere verneveling en verdeling te krijgen, bedenken ingenieurs een wervelkamer op de kop van de cilinder. Hier vindt een voorverbranding van de diesel plaats, waardoor de hoofdverbranding in de eigenlijke cilinder beter verloopt. Het principe van de indirecte dieselmotor.
Lange tijd is de indirecte dieselmotor beeldbepalend bij dieselmotorbouwers. Vanwege de rendementsverliezen in de wervelkamer zoeken de experts de oplossing toch weer in de richting van directe inspuiting. Deze motoren zijn wel rumoeriger, vanwege een onvollediger verbranding.
Toepassers van dieselmotoren, met name autofabrikanten en scheepsbouwers, zijn nu op zoek naar mogelijkheden om die herrie te vermijden. Dit doen zij door de ingespoten brandstof zo fijn en nauwkeurig mogelijk in te spuiten. Technieken als de pompverstuiver en de common-railinjectie (die tot voor kort alleen in theorie bestonden, maar praktisch niet toepasbaar waren) maken nu hun doorbraak mee.
Bij de pompverstuiver heeft iedere cilinder een eigen brandstofpompje, dat door middel van een nok bediend wordt. Een common-raildiesel heeft een pomp die een hele leiding waaraan de verstuivers zitten, onder druk zet. De toepassing van deze nieuwe technieken heeft tot gevolg dat de dieselbrandstof steeds beter gecontroleerd tot ontbranding komt. Dit heeft zijn effect op het verbruik. Volkswagen heeft al een automodel dat een verbruik van 1 op 30 met gemak moet kunnen halen.
Natuurlijk zijn deze waarden niet met alle soorten en typen dieselmotoren te verwezenlijken. De toepassingsgebieden verschillen dan ook nogal. Het maakt veel uit of de motor wordt gebruikt als snellopend dieseltje (enkele tienden kW's sterk) in kleine modelvliegtuigjes of als grote, langzaam lopende diesel van meer dan 60.000 kW (bijna 82.000 pk) in een mammoettanker. De enige overeenkomst is dat zij beiden werken op het basisprincipe van Rudolf Diesel.
Het genie uit Parijs komt echter niet toe aan het genieten van het succes van zijn uitvinding. Tijdens een reis met de Kanaalboot Dresden slaat hij overboord. Boze tongen beweren dat dit zelfmoord is vanwege financiële tegenslagen, verkeerde investeringen en twisten over rechten en octrooien. Wat blijft, is een erfenis die ontegenzeggelijk van invloed is op de snelle ontwikkeling van de westerse wereld in de 20e eeuw.
Relevante websites:
Geschiedenis en techniek van dieselmotor:
Diesel tips en trucks:
eng.sdsu.edu
freeautoadvice.com
