Document

Auteur: De Techneut
Korte stukjes met algemene kennis over de auto etc. en wat andere onderwerpen.
De onderwerpen worden populair technisch behandeld omdat diepgang voor velen als saai
wordt ervaren.
De onderwerpen worden kort en krachtig uitgelegd zodat men in termen van algemene
ontwikkeling over de onderwerpen mee kan praten.
Wie vond de auto uit?
Anders dan bij zoveel andere ontwikkelingen kan niemand de eer toegekend worden voor de
uitvinding van de auto.
Hij heeft zijn tegenwoordige staat van perfectie gekregen door het resultaat van vele
overgeleverde ideeën in de loop der jaren.
Voor zover we weten werd het eerste door een motor aangedreven voertuig in 1769 door een
Fransman , Nicolas Cugnot, gebouwd.
Het was een logge driewielige wagen met een stoommachine en een enorme ketel. Hij kon 5
km per uur afleggenen moest iedere 30 km van brandstof worden voorzien.
In 1789 kreeg een Amerikaan, Oliver Evans genaamd, de eerste vergunningvoor een
zelfbestuurbare wagen in de Verenigde Staten.
Het was vierwielige wagen voorzien van een scheerad aan de achterkant, dat het mogelijk
maakte op land zowel als in het water te rijden.
Hij woog 21 ton !
Ook de proefnemingen die gelijktijdig in Engeland werden gedaan, bleken niet erg succesrijk.
In het jaar 1830 reden al 26 stoomwagens in de omgeving van Londen. De pret duurde echter
niet lang, want deze auto’s met machtige tegenstanders afrekenen. Tenslotte werd in het jaar
1836 een wet uitgevaardigd, dat elke “paardeloze” wagen door een man met een rode vlag
moest worden voorafgegaan: de toegelaten maximum snelheid werd castgesteld op 4 km per
uur.
Je begrijpt best dat in Engeland voorlopig niemand meer interesse voelde om nieuwe
verbeteringen aan de auto aan te brengen.
Ongeveer 30 jaar later gingen andere mensen door met proefnemingen met stoomwagens voor
het gebruik op de wegen.
De meeste van hen liepen op stoom, toch reden er enkele elektrische wagens voorzien van
grote batterijen.
Toen kwamen er in 1880 twee uitvindingen die tot de auto van nu leiden. Een ervan was de
ontwikkeling van de benzine motor.
De andere was de uitvinding van de pneumatische of met lucht gevulde band.
De eerste benzineauto werd door een Duitser, Gottlieb Daimler, in 1887 op de weg gebracht.
In de Verenigde Staten bouwden twee broers, Frank en Charles Dureya, in 1892 of 1893 de
eerste succesvolle Amerikaanse benzineauto.
Hun machine werd als een “paardloos rijtuigje”betiteld. Eigenlijk zijn alle vroege
Amerikaanse auto’s als deze rijtuigjes.
Niemand deed een poging om een heel ander soort voertuig te ontwerpen. Het enige wat men
deed was het plaatsen van een benzine motor in de rijtuigen en een verbindingsriem of ketting
om de achterwielen te laten draaien.
Alleen toen men de auto’s met succes begon te berijden, werd de aandacht op het comfort en
sterkte gericht. De autofabrikanten bemerkten dat de zwakke constructie van de rijtuigjes niet
bruikbaar was voor automobielen. Geleidelijk aan begon de normale vorm van de auto te
verschijnen, die we nog steeds kennen.
De motor werd onder de stoelen verwijderd en naar voren geplaatst. Sterkere wielen
vervingen de dunne fiets- en autobanden. Stuurwielen vervingen de
“handvaten”. Uiteindelijk werd staal in plaats van hout gebruikt voor een sterker chassis en
onze moderne automobiel werd werkelijkheid.
De eerste automobielraces in Amerika dateren van het jaar 1893.
Overwinnaars waren de gebroeders Dureya met een wagen die zijzelf hadden ontworpen. Zij
legden de afstand van 87 kilometer af in 7.25 uur!
Wat is benzine?
Waarom is benzine zo’n uitstekende brandstof? Het is een vloeistof, zij is licht, zij verandert
gemakkelijk in damp en zij gaat gemakkelijk branden.
Benzine is een mengsel van koolwaterstoffen: dit betekend dat het bestaat uit koolstof en
waterstof.
Zoals we gezegd hebben, verandert de vloeibare benzine gemakkelijk in een gas in de
cilinder. Als benzine eenmaal tot ontbranding is gebracht brandt zij bijna geheel open laat
maar heel weinig afvalstoffen achter. Bij het verbranden geeft zij meer warmte dan dezelfde
hoeveelheid van welke ander vloeibare brandstof ook.
Waar komt benzine vandaan? Er zijn verscheiden bronnen, maar de voornaamste is de
natuurlijke ruwe olie, die men in bekkens onder de grond vindt.
Benzine wordt van ruwe olie gescheiden door een proces dat men “destillatie”noemt. De
vloeibare olie wordt in grote vaten gebracht en tot ongeveer
200 graden Celsius verhit. Dit is net genoeg om ongeveer een vierde van de olie die de
koolwaterstoffen met het laagste kookpunt bevat, in damp te doen overgaan.
De damp wordt door buizen geleid die van buiten af gekoeld worden, zodat hij weer vloeibaar
wordt (hij condenseert).
De destillatie wordt herhaald en de benzine wordt gezuiverd of geraffineerd.
De waarde van een benzinesoort hangt af van wat zij presteert; men let erop hoeveel kilometer
een auto rijdt, of een vliegtuig vliegt, op één liter bij hoge snelheid.
Bij eenvoudige, geraffineerde benzine horen we een bonkend geluid in de motor. Dit komt
doordat de ontbranding niet gemakkelijk tot stand komt.
Daarom voegt men er dan bepaalde stoffen aan toe om dit geluid weg te nemen.
We spreken dan van benzine met een hoog octaangehalte.
Tegenwoordig worden steeds betere benzinesoorten met een hoog octaangehalte gemaakt: dit
is van belang voor de vliegtuigen, maar ook de auto’s rijden er beter door.
Hoe kan een auto op benzine rijden?
Tegenwoordig worden auto’s zo gemakkelijk ingericht, dat er heel wat mensen zijn die hun
hele leven rijden zonder dat ze eigenlijk weten waaroor hun auto kan rijden. We stoppen
gewoon bij een benzinetank, laten de tank vullen en we rijden weer verder. Als er iets
misgaat, kan een monteur ons meestal in een wip helpen.
Nu weten we allemaal dat de automotor kan draaien door benzine, maar wat gebeurt er
precies?
Het is niet erg ingewikkeld, dus dat zullen we nu eens nagaan.
De benzine komt uit de tank die in de auto zit, naar de motor, met behulp van een pompje dat
door de motor in werking wordt gesteld.
Eerst komt de benzine in de carburator die op de motor zit. Hier wordt zij goed gemengd met
precies de juiste hoeveelheid lucht.
Nu hebben we een zeer ontplofbaar mengsel van benzinedamp en lucht. Daarna gaat dit
mengsel door een stelsel van buisjes naar de cilinder.
In de cilinder bevindt zich een zuiger; deze gaat op en neer en zuigt daardoor de benzine met
lucht in de motor.
Dit is de eerste slag bij de viertaktmotor. Zodra de zuiger zijn laagste stand heeft bereikt,
gaar er een klep dicht, zodat er niets van het mengsel kan ontsnappen.
Als de zuiger bij de tweede slag omhooggaat perst hij de gevangen damp samen, waardoor
deze nog ontplofbaarder wordt.
Precies op het juiste ogenblik, als de zuiger de hoogste stand heeft bereikt , zorgt de bougie
voor een elektrische vonk; hierdoor ontploft het gasmengsel.
De druk die door de ontploffing wordt veroorzaakt, duwt de zuiger naar beneden; dit is de
derde slag.
Als de zuiger zijn laagste stand heeft bereikt, gaat er een tweede klep open, waardoor de
verbrande gassen kunnen ontsnappen; deze worden er uit gedreven als de zuiger weer
omhooggaat; dit is de vierde en laatste slag.
De kracht die de auto voorststuwt, is afkomstig van de derde slag; de arbeidsslag.
De kracht die de cilinder naar beneden duwt, wordt overgebracht op de krukas; deze gaat
draaien en de draaiende drijfas drijft de wielen aan.
Wat is diesel?
Diesel wordt gemaakt uit aardolie en bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen en enkele
additieven (is toevoegingen) om de eigenschappen van de brandstof te verbeteren. Diesel
bestaat uit een wat zwaardere fractie van de koolwaterstoffen dan benzine en is daardoor
minder vluchtig en heeft een wat hoger energiedichtheid dan benzine.
De samenstelling van diesel is in de loop der tijd veranderd en zal door de nieuwe Europese
eisen nog verder veranderen.
Erg belangrijk is de verlaging van het maximale zwavelgehalte in diesel van 500 mg/kg tot nu
50 mg/kg.
Deze verlaging is verplicht in de EU van 2005, doch door een accijnsverlaging op
zwavelarme diesel in België heeft deze zwavelhoudende diesel uit de markt geconcurreerd.
Zwavelarme diesel reduceert de emissie van roetdeeltjes en maakt het gebruik van
katalysatoren en deeltjesfilters in de uitlaat mogelijk.
De dieselmotor
De mate waarin het benzine/luchtmengsel wordt samengeperst in de cilinder van een
verbrandingsmotor noemt men de compressieverhouding.
Deze is gelijk aan de verhouding van het cilindervolume wanneer de zuiger in zijn onderste
stand staat, en het cilindervolume wanneer hij zijn bovenste stand bereikt.
Hoe meer het mengsel wordt samengeperst, des te heter het wordt, zal het mengsel spontaan
ontploffen zonder dat er een vonk nodig is om het te ontsteken.
Een Duitse ingenieur, Rudolf Diesel, maakte gebruik van deze hoge compressieverhouding in
zijn ontwerp voor een motor waarop hij in 1892 octrooi kreeg.
Diesel perste lucht zeer sterk samen in een cilinder, waardoor haar temperatuur verhoogd
werd. De olie werd vlak voor het eind van de compressieslag in de cilinder verstoven; dit
verhoogde de temperatuur van de olie tot haar ontstekingstemperatuur (ca. 540 graden
Celcius), zodat zij ontplofte zonder gebruik van een vonk.
De vierslagen van een dieselmotor zijn: 1. de aanzuigslag, waarbij zuivere lucht in de cilinder
wordt gezogen; 2. de compressieslag, waarbij de lucht tot ongeveer 1/20 van het
oorspronkelijke wordt gecomprimeerd en de temperatuur boven 550 graden Celsius wordt
bereikt; 3. de arbeidsslag, waarbij de olie in de cilinder wordt verstoven zodat zij ontploft; 4.
de uitlaatslag, waarbij de verbrandingsgassen afgevoerd worden uit de cilinder.
Diesels eerste motor, gebouwd in 1893, ontplofte en doodde hem bijna, maar in 1897 had hij
een geslaagde motor gebouwd die 25 pk leverde.
Daar hij tegen een hogere druk bestand moet zijn, is de dieselmotor zwaarder dan de
benzinemotor, maar heeft geen elektrisch systeem of carburateur en loopt op voor de
benzinemotor onbruikbare zwaardere olie.
Het rendement van een motor is gelijk aan de geleverde energie gedeeld door de toegevoegde
energie (vermenigvuldigd met 100 om het in een percentage te kunnen uitdrukken).
Het rendement van de dieselmotor is 35%, voor de benzinemotor is het ca. 25%.
Dieselmotoren worden toegepast in bussen en vele taxi’s. Grote bulldozers hebben 400 pk
dieselmotoren, terwijl dieselmotoren in schepen tot 20 000 pk kunnen ontwikkelen.
Dieselelektrische motoren, tegenwoordig in gebruik bij sommige spoorwegen, zijn
dieselmotoren die een generator aandrijven die op zijn beurt stroom levert aan een
elektromotor. Deze opstelling wordt toegepast omdat de dieselmotor het meest rendabel is
wanner hij met gelijkmatige snelheid draait. ( denk even aan het nieuwe rijden).
Elektromotoren lopen zeer soepel en eisen geen versnellingsbak.
Deze combinatie maakt gebruik van de gunstige eigenschappen van beide typen motoren.
Primaire verschillen en toerental
Waarom is het maximum toerental van een dieselmotor lager dan dat van een benzinemotor?
Het toerental van een dieselmotor wordt vooral gelimiteerd door de zwaarte van de
constructie van dieselmotoren.
De krachten die optreden in een dieselmotor zijn ook veel groter. De kracht die een diesel
levert is ook groter, door het principe en is het benodigde toerental normaal ook lager.
Het primaire verschil tussen diesel- en benzinemotoren is de ontsteking.
De benzinemotor heeft een duwtje nodig in de vorm van een ontsteking en diesel ontsteekt
doordat de kritische druk van het mengsel is bereikt en dan ontploft.
Wanneer je naar de vermogens opbouw kijkt ligt het maximaal koppel (zeg maar het sterkste
punt van de motor) van een diesel op een lager toerental dan bij een benzinemotor. Een
bezinemotor wordt (tot een bepaald punt) steeds sterker naarmate je hoger in de toeren komt.
Einde Techneut 1.