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