GLOEIKOPMOTOR

gloeikopmotor

Tekst, Jaap Gestman Gerardts
Illustratie / Beeldbewerking, Jeroen Bons

BRON, Weekblad Schuttevaer 10 maart, http://www.schuttevaer.nl

In principe zijn er twee manieren om een explosiemotor te maken: de benzinemotor, die met een bougie werkt om de brandstof tot ontploffing te brengen en de dieselmotor, die de brandstof tot ontploffing brengt door deze extreem te comprimeren zonder hulp van warmtebronnen. Deze laatste methode is moeilijk te realiseren. Er zijn hoge compressieverhoudingen nodig om tot spontane explosie te komen. Het heeft dus lang geduurd voordat er een goed draaiende dieselmotor voorhanden was. In de tussentijd werd gebruik gemaakt van de gloeikopmotor.

benzinebrander

In zekere zin is de gloeikopmotor op te vatten als een tussenvorm van benzine- en dieselmotor. Hij bevat geen bougie die de brandstof ontsteekt, maar wel een externe warmtebron. Via een externe benzinebrander wordt de cilinderkop van de gloeikopmotor opgestookt, totdat hij letterlijk kan gaan gloeien. In deze kop is een verbrandingsruimte uitgespaard. Tijdens de compressieslag wordt de brandstof in de cilinder gespoten. Het lucht-brandstofmengsel wordt samengedrukt bij het stijgen van de zuiger. Bij een gegeven kritische compressie is de temperatuur in de gloeikop hoog genoeg om een explosie in de cilinder te bewerkstelligen. Draait de motor eenmaal dan is het niet meer nodig de kop te blijven verhitten met een brander. De explosies van de brandstof leveren dan genoeg hitte op om de verbrandingsruimte op ontstekingstemperatuur te houden.

Niet kieskeurig
In vergelijking tot een stoommachine was de gloeikopmotor een hele uitkomst. De gloeikopmotor moest dan wel langdurig worden voorverhit, maar dat was niets vergeleken bij het op stoom brengen van een complete stoominstallatie. Ook tijdens het gebruik was de gloeikopmotor in het voordeel. Er was geen toezicht nodig om te vermijden dat de ketel droog kookte en de stoomdruk kon niet meer te hoog oplopen. Eenmaal in gang, had de gloeikopmotor alleen maar brandstof en lucht nodig. Daar lag een sterk punt, want kieskeurig is de gloeikopmotor niet. Omdat vrijwel elk brandstof in de gloeiende verbrandingsruimte in gasvorm overgaat, is de gloeikopmotor te gebruiken met petroleum, maar ook met afgewerkte smeerolie en vele andere vetten, die we normaal gesproken nauwelijks onder brandstoffen zouden scharen. Vergeleken bij de stoommachine had de gloeikopmotor een hoog rendement van zo?n twaalf procent tegenover zes procent voor stoom.

Waterinjectie,
Toch was het geen ideale motor. Omdat het thermisch evenwicht nogal fragiel was kon de motor afslaan als de temperatuur in de kop teveel daalde. De temperatuur kon ook te hoog worden met een voortijdige ontsteking tot gevolg. Daarom werden sommige gloeikopmotoren, zoals die van het beroemde merk INDUSTRIE, van waterinspuiting voorzien. Daarmee kon de verbrandingsruimte in de motor worden afgekoeld bij zwaardere belasting.
Bij stationair toerental moest de waterinspuiting worden gestopt om afslaan te voorkomen. Met dit hulpmiddel kon de motor zwaarder worden belast en zelfs zo'n vijf pk meer leveren dan zonder waterinspuiting.
Een groter nadeel was wellicht het toch nog lage rendement en z?n zware bouw. De motorconstructie was voor de zekerheid over bemeten omdat nauwkeurige kracht- en sterkteberekeningen nog niet mogelijk waren. Het lage rendement werd onder meer veroorzaakt door de toch nog relatief lage compressie. Naar de huidige maatstaven gigantische motoren met vele liters cilinderinhoud leverden maar enkele tientallen pk's.
Doordat de hogedruk brandstofpomp pas later werd uitgevonden moest de brandstof noodgedwongen aan het begin van de compressieslag worden toegevoerd en het gehele compressietraject meemaken. Pas toen Bosch de brandstofpomp uitvond was dit niet meer nodig. Vanaf dat moment kon de brandstof aan het eind van de compressieslag onder hoge druk in de cilinder worden gespoten. Deze belangrijke uitvinding maakte de zuivere dieselmotor mogelijk. Gloeikopmotoren behoren dan ook tot de middeldruk- en dieselmotoren tot de hogedrukmotoren. De afmetingen van deze laatste groep zijn beduidend kleiner en dieselmotoren zijn een stuk economischer met een rendement van zo?n vijftig procent. Een ander nadeel van de gloeikopmotoren was hun ongelooflijk lage toerental van vaak niet meer dan honderd omwentelingen per minuut. Ook dit maakte een compacte bouw onmogelijk.

Voorkamer
Voordat de gloeikopmotor geheel van het toneel verdween zijn er nog enkele verbetering op aangebracht. BRONS bracht bijvoorbeeld motoren op de markt met een voorkamer waarin een klein deel van de brandstof tot ontbranding kwam en door uitzetting de overige brandstof met de resterende lucht de cilinder inblies, waar het tot explosie kwam. Deze Bronsmotoren waren iets minder volumineus dan de zuivere gloeikopmotoren.
In de jaren dertig en veertig van de vorige eeuw werden de dieselmotoren zo betrouwbaar dat de gloeikopmotor van het toneel verdween. Het gloeikopprincipe is tegenwoordig nog terug te vinden in zendergestuurde modelvliegtuigjes, die met een miniatuur gloeiplugmotor zijn uitgevoerd.

dux