Alternatieve aandrijvingen deel 2: JRS rotatiemotor

Dat dit idee potentie heeft, maar nog beter uitgewerkt kan worden, laat Hans Roelofs zien met de JRS-motor. Dit ontwerp steekt nog vele malen ingenieuzer in elkaar. Het grote principeverschil met de rotatiemotor van Oostrom is dat de verbrandingskamers elk maar één schot hebben, waartegen de gasdruk werkt. Omdat er geen schot is, waarop de gasdruk tegen de draairichting in werkt, is de krachtontwikkeling in de draairichting veel groter. Daar staat wel tegenover, dat de verbrandingskamer bij de motor van Roelofs veel sneller in volume toeneemt, waardoor de druk sneller daalt.
Tot zover klinkt het idee vrij simpel. Maar om dit theoretische principe in een concrete constructie om te zetten, moest Roelofs een bijzonder ingewikkeld ontwerp bedenken. Hierbij moesten immers alleen de schotjes, die de verbrandingskrachten moeten opvangen, naar buiten tegen het buitenhuis lopen. De andere schotjes moeten hun pootje bijtijds intrekken om geen tegenkracht te genereren. De truc was om vier schotjes te gebruiken, waarvan er steeds twee tegenover elkaar op een as zitten. De twee assen zijn uit het midden van de rotoras geplaatst. De ene aan de verbrandings- en uitlaatslagkant, de ander aan de inlaat- en compressiekant. En omdat de afstanden tot de wand verschillen, kunnen de schotjes van een as ook maar één kant van het huis raken.

Doordat de schotjes in sleuven in de ronde rotor lopen, worden ze op een vaste afstand van elkaar gehouden. Dat gaf ook weer een probleem, want door de verschillende asopstellingen veranderen de hoeken ten opzichte van die sleuven. Dat loste Roelofs op door de sleuven in ronde balken te maken en die weer in ronde gaten in de rotor te plaatsen, zodat het geheel iets kan draaien. Daarmee waren alle constructieve problemen echter nog niet opgelost, want door de verschillende asopstellingen kruisen de schotjes elkaars assen. En dus moeten de assen in “horizontale” (axiale) richting ook uit elkaar worden geplaatst. Je moet een tekening zien op te snappen hoe hij dat flikte…

Zo werkt het

Goed, dan de praktijk. De rotor draait in het motorhuis, waarin aan de onderkant een in- en een uitlaatkanaal zitten en aan de bovenkant een aantal brandstofinjectoren. De rotor loopt op die plek strak tegen de behuizing aan, net als op het scheidingsvlak tussen het in- en het uitlaatkanaal. De schotjes lopen in paren op een vaste afstand achter elkaar aan. Wanneer een schotjespaar de inlaatpoort passeert, zal het eerste schotje ingetrokken blijven. Het tweede schotje volgt de wand van de behuizing, waardoor achter het tweede schotje een vacuüm ontstaat. Dat zuigt lucht aan. Wanneer het volgende paar schotjes het inlaatkanaal passeert, gebeurt hetzelfde. Het achterste schotje zorgt dat er vers mengsel achter zich wordt aangezogen. Maar aan de voorkant van het schotje zit ook vers mengsel, in een ruimte die langzaam kleiner wordt. Dat mengsel wordt dus gecomprimeerd. In het bovenste punt van de behuizing gaat ook het voorste pootje van het schottenpaar tegen de behuizing aanlopen. Tussen de twee schotjes is een bolvormige uitsparing in de rotor gemaakt, waar de lucht zich kan verzamelen terwijl de schotjes voorbij de injectoren draaien. De injectoren spuiten daar de brandstof in, die door de compressieverhouding van 20 : 1 vanzelf ontbrandt, zoals een diesel dat doet. Als het voorste schotje doordraait, blijft die tegen de wand van de behuizing aanlopen. Het achterste schotje niet, want dat kan er door de asopstelling niet meer bij. Het brandende mengsel duwt dus alleen tegen het voorste schotje en zorgt zo voor de aandrijvende kracht. Het achterste schotje blijft ingetrokken, zodat er geen tegengestelde kracht optreedt. Op het moment dat het volgende schottenpaar de injectoren passeert, passeert het voorste schotje van het eerste paar de uitlaatpoort, zodat het uitlaatgas weg kan. Zo is er een complete viertaktcyclus doorlopen, hetgeen dus tweemaal per omwenteling gebeurt.

Prototype

De complete JRS-motor bestaat uit twee van deze units en is in staat op diverse brandstoffen te functioneren, zoals benzine, diesel en allerlei biobrandstoffen. De motor draait in principe op een ideale mengverhouding, waarmee wordt bedoeld dat er voor elk brandstofdeeltje exact genoeg zuurstofdeeltjes zijn. Geen arm mengsel dus, maar λ=1. Het vermogen wordt geregeld door een aantal verbrandingskamers wel of niet in te spuiten, zodat het aantal werkende verbrandingscycli per minuut wordt gevarieerd. Een belangrijk voordeel van de JRS-motor is, dat de aanzuig- en compressiekamer niet in aanraking komt met de hete verbrandingsgassen. De kamer blijft hierdoor koel en dat heeft een gunstig effect op de NOx-vorming, die daardoor laag blijft. Een ander voordeel is dat de JRS-motor weinig onderdelen en nevensystemen heeft. Hij is luchtgekoeld, dus is er geen radiator of waterpomp. Er zijn ook geen kleppen, dus ook geen distributieriemen, nokkenassen, klepveren en tuimelaars. Ook is er door het ontbreken van op- en neergaande delen geen onbalans, dus zijn er ook geen balansassen nodig. De JRS-motor kent daardoor minder verliezen, zodat de energie uit de brandstof effectiever voor de aandrijving wordt gebruikt. Het specifiek vermogen van de JRS motor is volgens Hans Roelofs een factor 4 tot 8 hoger dan van gewone benzinemotor, bovendien is de motor onderhoudsarm. Hans Roelofs verwacht een brandstofverbruik dat half zo hoog is ten opzichte van een verbrandingsmotor met dezelfde vermogensafgifte, bij een 20% lager gewicht. Er is voor de constructie patent aangevraagd en verleend in alle landen. Helaas is de motor nog niet productierijp: hij begon zijn leven als 3D-model, dat in SolidWorks werd gemaakt. Er is inmiddels ook een mechanisch prototype gemaakt. De volgende stap is om een werkend prototype te maken dat de theorie in de praktijk brengt.