Door: Jaap Wilmink, Peter Lakeman en Jetske Vleugel Mengselmotor Door: Jaap Wilmink, Peter Lakeman en Jetske Vleugel

Inhoud Inleiding Geschiedenis Thermodynamica Voordelen en nadelen Maatschappelijke effecten Uitleg mengselmotor Brandstoffen Toekomst 3 tentamen vragen

Inleiding Wat is een mengselmotor?   Waar wordt een mengselmotor gebruikt?

Geschiedenis Nikolaus August Otto Viertaktmotor Spiritus   Viertaktmotor Spiritus Bouw Ottomotoren, 1867

Thermodynamica Nulde wet Gaat over het concept van temperatuur.   Eerste wet Stelt dat energie niet verloren kan gaan. "Wet van behoud van energie." Tweede wet Wetmatigheid van omzetting van warmte naar kracht. Thermodynamisch proces is een kringproces. Entropie. Derde wet Alle thermodynamische processen stoppen als de temperatuur het absolute nulpunt nadert.

Thermodynamica Een thermodynamische systeem omvat alles binnen een gedefinieerde grens. Bijvoorbeeld een cilindermotor.   Systemen: gesloten systeem: er passeert geen materie door de grens van het systeem. open systeem: materie passeert de grens van het systeem. adiabatisch systeem: er passeert geen warmte door de grens van het systeem (arbeid dus mogelijk wel). geïsoleerd systeem: geen materie of energie (zoals arbeid of warmte) passeert de grens.

Thermodynamica Een kringproces is een proces in een thermodynamisch systeem  waarbij een arbeidsmedium een reeks van toestandsveranderingen doorgaat, zodanig dat de eindtoestand van het arbeidsmedium gelijk is aan de begintoestand.  

Ottoproces 1-2: isentrope compressie van het mengsel; (entropie is constant) 2-3: isochore warmtetoevoer; (volume gas constant) 3-4: isentrope expansie; 4-1: isochore warmte-afvoer tot de begintoestand.

Voordelen en nadelen Nadelen Maximaal haalbare compressie verhouding. Medium is licht ontvlambaar. Kleppen. Voordelen Lichte uitvoering van het blok. Lagere bouwkosten (t.o.v. dieselmotoren). Betere geluid demping t.o.v. 2-takt motoren.  Milieu vriendelijker t.o.v. 2-takt motoren. Grotere actieradius (t.o.v. elektroauto's). Er is een maximaal haalbare compressieverhouding wegens 'klopgevaar'. Pingelen of kloppen is het ongecontroleerd zelfontbranden van een mengselmotor, bijvoorbeeld een zuigermotor of wankelmotor. Bij hogere toerentallen is de vullingsgraad van de cilinders lager, waardoor de kans op kloppen vermindert maar door de hogere snelheid van de gasstromen wordt de turbulentie binnen de cilinder groter waardoor de gasmengels ongecontroleerd kunnen zelfontbranden en motorschade kunnen veroorzaken. Het klop-gevoel ontstaat doordat er een ongecontroleerde zelfontbranding gebeurt vooraleer de zuiger zijn bovenste dode punt (BDP) bereikt heeft. Door deze vervroegde drukontwikkeling op de zuiger, zal deze de neiging hebben om de krukas in de tegengestelde richting te laten draaien; met een klop-gevoel als gevolg Verhouding bij benzine is 12:1 hierdoor niet het meest zuinig brandstof verdampt bij lagere temperaturen. bij 10 graden buitentemp is bij LPG al explosiegevaar Brandstoftank is dan ook zwaarder uitgevoerd.

Maatschappelijke effecten Stoommachines vervangen De gangbare snelheid (25 km/u) verandert De verbrandingsmotor ontwikkelt zich sneller dan de stoommachine Verbrandingsmotor grootste concurrent van de stoommachine in industrie en transport 1e verkeersslachtoffer 17 augustus 1896 Jaarlijks sterven er 1 miljoen mensen en raken er 50 miljoen gewond. Overheid bevordert verkeersveiligheid Milieuschade Accijns op brandstof Files

Uitleg Ottomotor Werkt volgens het Otto proces, de verbrandingsmotor wordt ook wel de benzine motor genoemd.  Slagen: 1. inlaat 2. compressie 3. arbeid 4. uitlaat Bij verbranding onstaat:  H2O, CO2, SO2, NOx De Ottomotor is een verbrandingsmotor die werkt volgens het Otto principe. Deze motor wordt ook wel benzinemotor genoemd. Het Otto proces is een viertakt proces waarbij een zuiger vier halve slagen maakt binnen een cyclus. In de eerste halve slag wordt een lucht/benzine mengsel in de cilinder gevoerd. Door de neergaande beweging van de zuiger wordt het mengsel naarbinnen gezogen. Hierbij staat de inlaatklep open. In de tweede halve slag wordt het lucht/benzine mengsel in de cilinder samengedrukt door de omhoog komende zuiger. De druk neemt hierdoor enorm toe (gemiddeld een factor 10) en daardoor neemt ook de temperatuur toe. Aan het begin van de derde halve slag vonkt de bougie om het lucht/benzine mengsel te ontsteken. Bij de verbranding van het mengsel worden koolwaterstoffen uit de benzine geoxideerd (verbrandt) met de zuustof uit de lucht.  Hierdoor ontstaan water (H2O), koolstofdioxide (CO2), zwaveldioxide (SO2) en stikstofoxiden(NOx). Bij de verbranding komt energie vrij in de vorm van warmte. Hierdoor neemt de druk enorm toe en wordt de zuiger naar beneden gedrukt. Dit is de arbeidsslag en dus de enige van de vier halve slagen die effectief de auto voortbeweegt. Als laatste stap wordt er een klep opengezet naar de uitlaat en duwt de opkomende zuiger de verbrandingsresten uit de cilinder.

Brandstoffen Benzine Kerosine Bio-ethanol LPG Aardgas Nitromethaan Methanol

Toekomst Komende +/- 20 jaar nog auto's met verbrandingsmotor   Elektrisch aangedreven voertuigen Benzinemotor efficiënter

3 tentamen vragen De tweede wet van de thermodynamica staat algemeen bekend als de "Wet ... Vanuit welke techniek is de verbrandingsmotor ontstaan? Waarom zal in de toekomst de elektrische auto de overhand krijgen?

Vragen Heb je nog een relevante vraag, opbouwende kritiek of gewoon een positieve opmerking dan horen wij dat graag.