Door Peter Aansorgh © copyright Peter Aansorgh Producties

Autofabrikanten hanteren verschillende oplossingen om de CO2-uitstoot van hun auto’s omlaag te brengen. Renault richt zich tot nu toe op downsizing en op puur elektrisch vervoer. We vroegen Alain Raposo, directeur Powertrain Planning van Renault, wat de toekomst brengt.

Alain Raposo is de man die verantwoordelijk is voor de planning van de motorenontwikkeling van Renault en “de Alliance”, oftwel de samenwerking met Nissan. De man die dus de koers uitzet. Een koers downsizing een belangrijke rol speelt. In kleinere motoren zitten immers minder of kleinere zuigers. Het leidt in beide gevallen tot minder wrijvingsoppervlak met de cilinders en dat beperkt de wrijvingsverliezen. Bovendien kost het minder kracht om kleinere, lichte drijfstangen en kleinere, lichtere zuigers of kleinere aantallen hiervan steeds te vertragen en te versnellen. Een ander belangrijk voordeel is dat kleine motoren minder lucht aanzuigen en minder uitlaatgas wegpompen. De “pompverliezen” vallen dus ook een stuk lager uit. Helaas kun je ook minder benzine verbranden als je minder lucht aanzuigt. En dus leveren traditionele kleine motoren minder vermogen. Maar dat is op te lossen met drukvulling. Als je meer lucht in de motor kunt pompen, kun je meer brandstof verbranden en zo meer vermogen ontwikkelen. Daarvoor worden meestal uitlaatgasturbo’s gebruikt. Ook bij Renault: “We zijn daar al jaren mee bezig. Met downsizing kun je erg ver gaan. We hebben nu bijvoorbeeld al een 900cc driecilinder turbomotor, die 70 kW levert. En een 1,2 liter GDI turbo viercilinder, die 120 pk en 90 Nm aan de krukas heeft. Een ander mooi voorbeeld is de nieuwe 1.6 liter benzinemotor in de Espace. Die levert 200 pk, terwijl de oudere 2.0 Turbomotor 170 pk haalde! We halen nu een specifiek vermogen van 140 pk/liter. Maar voor sport en racetoepassingen kunnen we er nog meer uit halen.”

 

Aanpassingen

Nu kun je natuurlijk niet zomaar een turbo aan een bestaand motorblok hangen. Doordat je meer lucht in de motor pompt, kun je meer benzine verbranden en dat leidt tot een hogere druk in de cilinders. De onderdelen van het motorblok moeten berekend zijn op die drukken, anders gaat dit ten koste van de levensduur. “Uiteraard zijn dit compleet nieuwe blokken, die helemaal voor deze toepassing zijn ontworpen”, aldus Raposo. “De lagerafmetingen zijn bijvoorbeeld anders. De lagers moeten bestand zijn tegen aandrijfkrachten, die het gevolg zijn van die hoge verbrandingsdrukken. Benzinemotoren halen tegenwoordig 140 bar, diesels gaan naar 200 bar. Benzinemotoren beginnen wat dat betreft steeds meer op diesels te lijken. Ze krijgen ook steeds vaker directe injectie, met de injectoren centraal in de cilinderkop. De Inspuitdrukken gaan daarbij al naar 200 bar, diesels naar 2.500 bar. Verder gebruiken we tegenwoordig aluminium motorblokken. Er zitten ook geen stalen cilinderbussen meer in. De aluminium boringen krijgen een slijtvaste coating via plasma-spuittechniek. Dat scheelt 2 kg per blok. Het verbetert bovendien de prestaties, met name op het gebied van temperatuurbeheersing. Dat is tegenwoordig cruciaal. Koppakkingen zien er daarom ook heel anders uit dan vroeger. Vroeger waren ze van een vezelmateriaal, tegenwoordig zijn het 1 of 2 lagen verenstaal met een coating. Dit vergroot de duurzaamheid en de warmteafvoer. Hierdoor hebben we tegenwoordig een 40° lagere top-deck temperatuur. En dat leidt weer tot lagere pingelneiging, waardoor de compressieverhouding en het rendement omhoog kunnen.”

 

Offset

De zuinigheidstechnologie gaat tegenwoordig veel verder dan downsizing alleen. Zo wordt er gebruik gemaakt van wrijvingsverminderende coatings en van speciale constructies. Zo worden de krukassen tegenwoordig vaak niet meer midden onder de cilinders gezet, maar ietwat opzij of “offset”. Hierdoor staan de drijfstangen tijdens de verbrandingsslag minder schuin en dat betekent dat ze minder zijdelingse kracht op de zuiger uitoefenen. Die wordt dus minder hard tegen de cilinderwand gedrukt, waardoor de wrijvingsverliezen sterk afnemen. “Dat doen wij inderdaad ook”, vertelt Raposo. “Wij zetten de krukas zelfs 10 mm uit het hart. Verder zijn er meer zaken die we optimaliseren. Dankzij de huidige Lambda controle kunnen we bijvoorbeeld beter in efficiënte mengselverhoudingen opereren. Verder gebruiken we tegenwoordig geen hydraulische maar elektrische nokkenasverstellers voor de variabele kleptiming. Een elektrisch systeem werkt sneller en biedt meer mogelijkheden voor verschillende mappingen en laat een groter stelbereik toe. Verder gebruiken we tegenwoordig oliepompen met een variabele opbrengst, zodat we niet nodeloos smeerolie verpompen.”

 

Motormanagement

Bij motoren denken we in benzine of diesel. Maar er zijn tegenwoordig nogal wat mengvormen. Zo is E10 – benzine met 10% bio-ethanol – zeer populair. Het levert in mijn ervaring een hoger brandstofverbruik en een rauwere motorloop op. Het is dus de vraag hoe Renault met dit soort ontwikkelingen omgaat. “Onze motoren worden natuurlijk ontworpen om goed op E10 te kunnen lopen. We proberen echter niet te veel verschillende motoren of afstellingen voor de diverse landen te maken. In Brazilië kun je brandstof met 0 tot 100% ethanol tegenkomen. We gaan uit van de slechtste brandstof en zorgen dat de motoren daarop goed en zuinig lopen. Belangrijk is dat je daarbij voorkomt dat motoren gaan pingelen. Daarom gebruiken we tegenwoordig klopsensoren. De motormanagementcomputers kunnen de afstelling dan aanpassen als er zich een klopneiging voordoet. Zo kunnen we het maximale uit een motor halen zonder de levensduur in gevaar te brengen. Elektronica wordt steeds belangrijker. ECU’s worden steeds sneller, daardoor kunnen we steeds meer calibratiepunten gebruiken om de motoren steeds nauwkeuriger op alle omstandigheden en brandstoffen af te stellen. De levensduur is echter cruciaal, we doen geen enkel compromis aan de levensduur. Benzinemotoren worden berekend op een levensduur van 300.000 km, diesels op 400.000 km. Dat geldt voor de hele aandrijfunit, dus ook voor de onderdelen zoals turbo’s.”

 

Onderhoud

Een trend die lastig is te combineren met het streven naar een goede levensduur is de vraag naar grotere onderhoudsintervallen. “Dat vergt inderdaad aandacht”, aldus Raposo. Roet is een van de oorzaken van slijtage en hoe langer het duurt voor je olie ververst, hoe meer roet erin terecht komt. Daarom proberen we de hoeveelheid roet, in de olie te beperken en de invloed van roet in de olie te verminderen. Dat heeft veel te maken met de kwaliteit van de olie, de additieven en de kwaliteit van het smeersysteem. Vooral de filters zijn belangrijk. We werken met kwalitatief hoogwaardige filters, waarvan het filtermateriaal is opgebouwd uit lagen met steeds fijnere porositeit, waardoor het filter veel meer vuil kan opnemen dan filters met een enkele laag. Een ander aspect is de distributieaandrijving. Bij riemen wordt gekozen voor een grotere draadcontent om de riem sterker te maken. Ook is er een trend naar kettingaandrijving, dat is helemaal onderhoudsvrij.”

 

Hybride of PHV

Nu kun je het brandstofverbruik natuurlijk niet alleen door motorische maatregelen terugdringen, maar ook door toepassing van hybridetechniek, waarbij je remenergie terugwint en via elektromotoren weer voor acceleratie gebruikt. Renault maakt zich duidelijk sterk voor elektrisch vervoer, maar hybride-techniek zien we nog niet bij Renault: “Alle technologieën die een positieve invloed op het milieu hebben, hebben onze aandacht”, werpt Alain Raposo tegen. “Ook hybride-techniek”. Nu is het natuurlijk wel zo dat Renault vorig jaar de EOLAB heeft geïntroduceerd. Maar de EOLAB is geen productiemodel, het is een concept-car met hybride aandrijving. Deze auto haalt een verbruik van 1 liter/100 km, met een CO2-emissie van slechts 22g/km in de NEDC cyclus. Dat haalt de EOLAB door een laag gewicht, optimale aerodynamica en door de benzine-elektrische Z.E. plug-in hybrid technologie. En daarmee onderscheidt het merk zich bijvoorbeeld van de Franse collega Peugeot, die al enige tijd een diesel-hybride levert. Dit omdat een benzine-hybride volgens Peugeot een tamelijk dure manier is om een auto te maken die bijna net zo zuinig is als een diesel, terwijl diesels tegenwoordig net zo schoon zijn als benzinemotoren. Je wint er dus niks mee. Het wordt pas interessant als je een elektromotor aan een zuinige diesel koppelt: “Als je een gewone hybride maakt, is benzine met hybride inderdaad onzinnig”, stelt Raposo. “Een diesel met hybride is echter erg duur om te maken en het volume is te klein. Peugeot maakt er geen winst op. Renault zelf richt zich ook niet op “gewone” hybrides, maar op plug-in hybrides. Het merendeel van de ritten die mensen maken bestaan uit korte afstanden. Met een plug-in hybride kun je die ritten met stroom uit het stopcontact doen. Voor die keren dat je verder weg moet kun je dan op benzine toch afstanden af leggen zonder onderweg bij te laden. Met een slechter rendement, dat wel, maar bij de meeste mensen komt dat sporadisch voor.”