Innovatie / Dieselmotoren: schoner dankzij luchtpomp?

Wat als dieselmotoren schoner zouden worden dankzij een luchtpomp die in de uitlaat blaast? Volgens onze collega's van Autocar zou deze oplossing het mogelijk maken om de levensduur van verbrandingsmotor in de autowereld te verlengen. Door 'schone' lucht in de uitlaatgassen te blazen, zou de NOx-uitstoot worden verminderd, terwijl het bovendien een uitstekende combinatie zou vormen met synthetische brandstoffen.

Blazen na verbranding

Concreet is het blazen van lucht voor een schonere verbranding geen nieuw concept. Tenneco, een bekende leverancier in de auto-industrie, ging onlangs de samenwerking aan met Eaton, specialist in compressors, om een koudestart-thermische unit (CSTU) te ontwikkelen voor auto's en vrachtwagens op diesel. Het principe is om lucht in de uitlaat te blazen om onder meer de verbranding en de eliminatie van NOx te bevorderen.

NOx elimineren

De politiek lijkt eerder te sturen naar een volledig elektrische toekomst om de transportsector emissievrij te maken, maar sommige partijen geloven nog in een toekomst voor de verbrandingsmotor, onder andere via synthetische brandstoffen. Bij die laatste is het al mogelijk om de CO2-uitstoot te elimineren, maar de NOx blijven dan wel over, waarschijnlijk het volgende doel voor de autoriteiten. In deze optiek zou het blazen van lucht in de uitlaat een zeer positieve impact kunnen hebben, vooral bij dieselmotoren, die meer te maken hebben met dit soort uitstoot.

Dit komt omdat een dieselmotor een zeer arm brandstofmengsel gebruikt in combinatie met een zeer hoge compressie en zeer hoge verbrandingstemperaturen, allemaal gunstige omstandigheden voor de vorming van stikstofoxiden. Die hebben opnieuw een zeer hoge temperatuur nodig om geëlimineerd te kunnen worden. Benzinemotoren hebben een koelere verbranding en minder restzuurstof, terwijl de uitlaatgassen net warmer zijn als de aan de partikelfilter komen, waardoor ze minder last hebben van de vorming van NOx.

Een oplossing is om de katalysator zo dicht mogelijk bij de motor te plaatsen om een minimum aan uitlaatgaswarmte te verliezen. Maar het is vaak moeilijk om dit extra onderdeel binnen de motorruimte te krijgen, terwijl de motor bovendien moet opwarmen om voldoende efficiënt te worden. Er moet dus een manier worden gevonden om de temperatuur van de uitlaatgassen op te drijven.

Blazen voor een betere verbranding

Het systeem van Tenneco en Eaton maakt dus gebruik van een kleine Roots-compressor met de naam TVS (Twin Vortices), die lucht uit de CSTU-brander pompt, die op zijn beurt een beetje brandstof in de luchtstroom injecteert om de katalysators en partikelfilter snel op te warmen. Eenmaal de katalysator op temperatuur is (200 tot 250 graden Celsius) kan de NOx worden omgezet in stikstof en water.

Dit systeem, dat vooral handig is bij het starten, het opwarmen of wanneer de motor stationair draait en afkoelt, zou de meeste NOx-emissies elimineren en daardoor (vermoedelijk) de toekomstige Euro 7-normen haalbaarder maken voor verbrandingsmotoren.

Het lijkt ons weinig waarschijnlijk dat we dit systeem zullen tegenkomen op personenwagens met een dieselmotor, maar een toepassing op bestel- en vrachtwagens zou een interessante overgangsoplossing kunnen vormen die 'gemakkelijk' is in te bouwen, in afwachting van een voldoende ontwikkelde brandstofcel- of batterijtechnologie die op grote schaal toepasbaar is voor dit type voertuigen, dat lange afstanden moet kunnen afleggen.