Radboud Universiteit Nijmegen
In het oog van de ontploffing
Dieselmotoren moeten schoner worden. Door de motor alleen van buitenaf
te onderzoeken, is niet veel winst meer te behalen wat betreft de
uitstoot van schadelijke stoffen; ín de motor kan mogelijk wel nog
resultaat geboekt worden. Daarvoor moet je dan wel weten hoe bepaalde
brandstoffen zich gedragen in die motor. Om dat letterlijk in beeld te
kunnen brengen, heb je een motor nodig die optisch toegankelijk is.
Zo'n motor staat in het diesellab van de Radboud Universiteit
Nijmegen.
Filmpje van de verbranding van koolzaadmethylester
Filmpje van de verbranding van koolzaadmethylester (`koolzaaddiesel'
in de volksmond, een biobrandstof) in een cilinder(diameter plusminus
12 centimeter) van de transparante dieselmotor van het diesellab. Het
filmpje is opgenomen met een zeer snelle camera (meer dan 30.000
beelden per seconde) en wordt hier vertraagd afgespeeld. Wat in dit
filmpje 6 seconden duurt, neemt in werkelijkheid 4,2 milliseconden (=
0,0042 seconden) in beslag.
>Filmpje afspelen
Verbranding van gewone diesel
Verbranding van gewone diesel. Wat hier gebeurt, duurt in
werkelijkheid slechts 2,5 milliseconden (dus 0,0025 seconden).
In vergelijking met koolzaaddiesel valt hier onder meer op dat de
brandstof bij gewone diesel meer van binnen naar buiten ontbrandt; bij
de koolzaaddiesel begint de ontbranding verder naar buiten en slaat
dan naar binnen terug.
>Filmpje afspelen
Eind mei hebben junioronderzoeker Arjan Donkerbroek en postdoc Robert
Klein Douwel van de afdeling Applied Molecular Physics van het
Institute for Molecules and Materials een project afgerond waarbij ze
negen verschillende soorten brandstof testten in de grote DAF
dieselmotor in het lab. Ze gebruikten drie biodiesels (een op basis
van koolzaad, twee op basis van Jatropha, een vrucht die vooral groeit
in Tanzania), een synthetische brandstof en vijf andere
dieselvarianten (onder meer met meer of minder zuurstof). Op 21 en 22
juni presenteren ze hun resultaten op de conferentie `Towards clean
diesel engines' in Napels, Italië.
In dit project, gefinancierd door technologiestichting STW, werkt de
Radboud Universiteit samen met de Technische Universiteit Eindhoven.
De Nijmeegse toegevoegde waarde ligt met name in de optisch
toegankelijke motor, in het goed in beeld kunnen brengen van wat er
gebeurt in de motor. Dat proces te kunnen filmen, en de filmpjes
vertraagd kunnen afspelen, is voor dit onderzoek van groot belang.
Robert Klein Douwel: `Een motor vuurt tientallen keren per seconde.
Met het blote oog is niet te zien wat er allemaal zo snel gebeurt. Er
komen straaltjes brandstof uit de motor, die mengen zich met lucht en
komen tot ontbranding. Wij willen bijvoorbeeld weten op welk punt die
verbranding begint, hoeveel roet er vrijkomt, en of daarin verschillen
optreden als je varieert met het tijdstip waarop brandstof in de motor
gespoten wordt. Door alles te filmen en vertraagd af te spelen, of
zelfs in stills op te knippen, kunnen we heel precies de verschillen
zien. Je moet je echt voorstellen dat we hier met een liniaal de
lengte van de brandstofstralen zitten te meten.'
De processen die gefilmd worden, worden ook op andere manieren
gemeten. `Door de gegevens van die metingen naast de filmpjes te
leggen, kunnen we op de milliseconde precies vaststellen wanneer OH-,
CH- en NO-moleculen verschijnen. Is dat tegelijk met of eerder dan
roet - dat soort dingen willen we weten.'
Nogmaals: koolzaaddiesel en gewone diesel, nu in stills
Koolzaaddieselplaatjes
> Groter beeld koolzaaddiesel
Gewone dieselplaatjes
> Groter beeld gewone diesel
Wat er gebeurt buiten de motor, daar houden de Nijmeegse onderzoekers
zich minder mee bezig. `Dat is het aandeel van de Eindhovense
collega's. Het is natuurlijk wel van belang om daar met hen over te
praten. Stel dat wij ontdekken dat een bepaalde brandstof veel roet
oplevert in de beginfase van de verbranding, maar dat dat later toch
weer wegreageert voor het uit de uitlaat komt, dan is het dus onzinnig
om te zeggen dat die brandstof vervuilender is dan andere.'
Klein Douwel is dan ook blij dat technologiestichting STW onlangs een
nieuw project van de Nijmeegse en Eindhovense dieseldeskundigen heeft
goedgekeurd. `De weg naar schonere dieselmotoren, schonere
brandstoffen, minder uitstoot is nog lang en ons onderzoek levert daar
hopelijk wel een bijdrage aan, maar met alléén onze gegevens kun je
nog niet zo heel veel zeggen over waar de beste oplossingen liggen.'
Naar boven
* Institute for Molecules and Materials
Contact
Robert Klein Douwel
024 - 3653013
R.Klein-Douwel@science.ru.nl