De vooruitgang in de ontwikkeling van motoren wordt steeds verbazingwekkender, zoals de mangaanmotoren in Japan. Deze keer is er echter een innovatie gekomen die de logica tart – een plasmamotor die niet zou mogen bestaan, maar wat is het? En hoe is dit mogelijk?
Plasmatechnologie van voorbijgaande aard
De auto-industrie is voortdurend op zoek naar innovatieve technologieën om de efficiëntie te optimaliseren en de uitstoot van verbrandingsmotoren te verminderen.
In deze context heeft de transiënte plasmatechnologie, die gebaseerd is op het creëren van een plasma met een lage temperatuur en hoge dichtheid door het toepassen van hoogfrequente elektrische pulsen van lage duur, speciale relevantie gekregen.
We mogen niet vergeten dat plasma de vierde toestand van materie is, vergelijkbaar met de gasvormige toestand maar bestaande uit geïoniseerde atomen, waarin elektronen vrij circuleren.
Een doorbraak voor Japan
De technologie heeft in de loop der tijd aan populariteit gewonnen, maar heeft nu een grote stap gezet op weg naar commercialisering, aangezien het Californische bedrijf Transient Plasma Systems (TPS) een plasmaontstekingssysteem heeft ontwikkeld dat al in gebruik is in een Japanse auto.
Volgens Dan Singleton, medeoprichter en CEO van TPS, kan dit systeem de efficiëntie van de motor met wel 20 procent verbeteren en verklaarde hij het volgende:
“Wat alle motorontwerpers wilden doen, was verbrandingsmodi kunnen gebruiken die efficiënter zijn.” “Het TPS-ontstekingssysteem vergroot dat ‘ontstekingsvenster’, waardoor veel minder brandstof kan worden gebruikt in het ontstekingsproces, terwijl tegelijkertijd een betere motorefficiëntie en minder CO2 en NOx worden bereikt”.
Hoe werken deze systemen?
Om iets meer te begrijpen over hoe ze werken, moeten we onthouden dat in een traditionele verbrandingsmotor de bougies de taak uitvoeren om de brandstof in de cilinders van de motor te ontsteken.
Wat dit nieuwe systeem daarentegen voorstelt, is een “bougie” die nanoseconde plasmapulsen gebruikt om het brandstof-luchtmengsel in de cilinders van het blok te ontsteken, waardoor de verbranding efficiënter verloopt en de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd.
Het systeem biedt ook andere voordelen, zoals een langere levensduur van motoronderdelen en een lager brandstofverbruik. Bovendien is het systeem compatibel met verschillende brandstoffen, waardoor het veelzijdiger is dan andere ontstekingssystemen.
Tests waren een succes
Om de effectiviteit aan te tonen, heeft TPS de technologie geïmplementeerd in een 2,5-liter viercilindermotor uit een Toyota Camry, ontworpen om te werken volgens de efficiënte Atkinson-cyclus, waarbij een thermisch rendement van bijna 40 procent werd bereikt.
Deze technologie verbetert niet alleen de efficiëntie van de motor, maar optimaliseert ook het management door de EGR-klep iets meer open te laten staan en het ontstekingstijdstip aan te passen. Dankzij deze aanpassingen kon het brandstofverbruik van de motor met 6 % worden verlaagd ten opzichte van het conventionele ontstekingssysteem.
Bovendien bleek het ontstekingssysteem beter bestand tegen magere mengsels, d.w.z. mengsels met grotere hoeveelheden lucht en minder brandstof. Volgens de resultaten van eerdere simulaties, gepresenteerd in een rapport van Sandia National Labs uit 2020, zou dit kunnen leiden tot brandstofbesparingen tot 20%.
Het mooiste van alles is dat dit nieuwe ontstekingssysteem als aftermarket optie kan worden aangeboden. Hoewel de motor opnieuw moet worden geconfigureerd, is dit een veelvoorkomend proces dat tuners en liefhebbers vaak uitvoeren.
Kortom, het plasmaontstekingssysteem is een zeer innovatieve technologie die de logica tart en grote voordelen biedt op het gebied van efficiëntie en duurzaamheid, net als deze indrukwekkende NASA-motor die op een vergelijkbare manier werkt.
