Fijn filteren

Honderdduizend kilometer rijden zonder olie verversen. Het kan, met een nieuw microfilter.

Het Nederlandse wagenpark van 6,3 miljoen voertuigen produceert jaarlijks 70 miljoen liter afgewerkte motorolie. Met die gigantische plas oude smeerolie kan de Hofvijver naast het Binnenhof ruim tweemaal gevuld worden.

Nieuwe microfilters die als bypass in het bestaande oliecircuit van personenauto's kunnen worden gebouwd, kunnen helpen de stroom afgewerkte motorolie in te dammen. De olieplas zou met tachtig procent kunnen verkleinen, belooft fabrikant NTZ. ``Het NTZ-filter, een aluminium jampotje met een rolletje papier erin, is een klein wonder'', prijst directielid René ridder van Rappard zijn waar aan. Met een bypass microfilter gaat de olie zeker vijf maal langer mee, slijt de motor minder en rijdt de auto zuiniger. En het kost minder dan een tank benzine.''

De bewegende onderdelen in een verbrandingsmotor moeten met olie worden gesmeerd om te voorkomen dat de motor vastloopt. Olie smeert, koelt, reinigt en zorgt voor de afdichting tussen zuigerveren en cilinderwand. Smeerolie veroudert echter snel. Cilinders, zuigers en zuigerveren passen op microscopische schaal eigenlijk helemaal niet zo best en bovendien zetten die metalen onderdelen bij hogere temperatuur onafhankelijk van elkaar uit. Zo komen kleine metaaldeeltjes vrij die slijtage aan de motor veroorzaken (`bore polishing'). Ook ontstaan er roetdeeltjes door de verbranding van de olie die langs de zuigerveren in de verbrandingsruimte komt. In de verbrandingsgassen bevindt zich zwaveldioxide dat samen met water zwavelzuur vormt. Bij hoge snelheden ontstaan meer stikstofoxideverbindingen die met water samen salpeterzuur vormen. En alsof dat nog niet erg genoeg is, werken de metaaldeeltjes ook nog als katalysatoren die deze processen versnellen.

Om de motor beter te beschermen en om de olie minder snel te laten verouderen, bevat moderne motorolie tot wel dertig procent additieven. Die houden de vuildeeltjes in oplossing, gaan corrosie, oxidatie en schuimvorming tegen, verlagen het stolpunt, neutraliseren zuren en verminderen de wrijving.

Om de levensduur van de olie verder te verlengen, wordt deze continu gezuiverd door een oliefilter. Alle olie moet met een capaciteit van vele liters per minuut dit hoofdstroomfilter kunnen passeren, en derhalve is de zuiverende werking ervan beperkt: alleen deeltjes groter dan 15 micron kunnen worden verwijderd. De meeste vaste deeltjes in vervuilde olie zijn echter veel kleiner.

poriestructuur

Daarom ontwikkelde de Duitse ingenieur Alfred Zimmer in 1971 een bypass-microfilter dat de fijne fractie vaste deeltjes uit olie verwijdert. Omdat het filter parallel aan het hoofdstroomfilter wordt aangebracht, mag de doorstroomsnelheid laag zijn en kan het een fijne poriestructuur hebben. Ongeveer tachtig procent van alle roet- en metaaldeeltjes in vervuilde olie heeft afmetingen tussen de 0,5 en de 2 micron, en het `Zimmer filter' werd speciaal ontworpen om juist die fijne deeltjes aan de olie te onttrekken. Als de olie langer schoon blijft, hoeft hij minder vaak ververst te worden en gaat dus langer mee.

Samen met Walter Neuber en Joachim Teschen richtte Zimmer twee jaar later de firma NTZ op. In hun fabriek in Witten (Duitsland) werden de eerste commerciële filters vervaardigd. Onderzoek dat tussen 1973 en 1984 aan de Technische Hogeschool van Aken werd uitgevoerd, liet overtuigend zien dat bij het gebruik van een NTZ-bypass-microfilter de smeerolie ten minste vier keer zo lang meegaat, terwijl tevens de slijtage aan de motor als gevolg van borepolishing met de helft vermindert. Naar aanleiding van die gunstige resultaten werden alle stadsbussen in Aken permanent met NTZ-filters uitgerust.

Het Duitse tv-programma Telemotor nam een nieuwe Volkswagen Golf en monteerde daarin een NTZ-bypass-microfilter. Twee jaar werd meer dan honderdduizend kilometer met die auto gereden, zonder dat de olie werd ververst. Alleen het bypassfilter werd regelmatig vervangen en, indien nodig, werd olie bijgevuld. Na afloop van dit experiment werd de motor geheel uit elkaar genomen, en alle bewegende onderdelen werden nauwkeurig onderzocht. De motor bleek geen enkele buitensporige slijtage te vertonen.

Pierre Nieuwland richtte in 1985 NTZ Nederland bv op, en introduceerde de microfilters in Nederland. De eerste paar honderd filters monteerde hij eigenhandig bij zijn relaties in de havenoverslag en het grondverzet. Zes jaar later nam hij, samen met de Residentie investeringsmaatschappij, het bedrijf NTZ International over.

Gebruikers van zwaar materieel in het vrachtvervoer, grondverwerking, constructie, havenoverslag en kraanverhuur zijn vertrouwd geraakt met de NTZ-filters. Voor het Utrechtse bedrijf Hollandse Wegenbouw Zanen (HWZ) is het bijvoorbeeld ruim tien jaar geleden dat het `t hele zware materieel permanent uitrustte met NTZ-filters. Voor asfaltafwerkmachines en grondverzetmachines is ieder verloren uur vanwege onderhoud een kostbare zaak. Dergelijk materieel wordt door het hele land ingezet, maar het onderhoud geschiedt meestal op een centraal punt. Het verlengen van de olieverversingsintervallen bespaart daarom veel meer dan alleen de kosten van de olie en het arbeidsloon. Vroeger werd na iedere 250 draaiuren de olie ververst, maar door het gebruiken van NTZ-filters hoeft dat pas na duizend uur. Daarmee bespaart HWZ ongeveer 2.000 gulden per machine per jaar. Tevens produceert iedere machine jaarlijks zestig liter minder afvalolie. Daarvoor in de plaats komen slechts twee microfilterpatronen die snel en eenvoudig ter plaatse kunnen worden vervangen. Onlangs zijn ook veel agrarische bedrijven het filter gaan toepassen op hun tractoren. Bij New Holland, producent van tractoren, is het NTZ-filter enthousiast ontvangen. En Detroit Diesel, de op één na grootste fabrikant van dieselmotoren in de VS, levert sinds vorige maand het filter op de Amerikaanse markt, waar voor de emissie van roetdeeltjes in uitlaatgassen steeds strengere regels gelden.

doorstroomsnelheid

Speciaal voor personenauto's heeft NTZ nu uit hoogwaardig aluminium een bypass-microfilter vervaardigd. Binnenin bevindt zich het filterpatroon dat bestaat uit een geperforeerd kartonnen kokertje waarop 55 meter speciaal filterpapier zit gewikkeld in 256 lagen. De doorstroomsnelheid is ongeveer driekwart liter per uur, waardoor dus de gehele carterinhoud iedere paar uur volledig gezuiverd wordt. Voor het bypassfilter is geen extra pomp nodig, want de druk in het smeercircuit van de motor is ruimschoots voldoende om de olie door het filter te persen. De olie passeert het filter van buiten naar binnen waarbij roet en metaaldeeltjes groter dan 0,5 micron worden tegengehouden. De gecalibreerde poriestructuur van het langvezelige papier en de strakheid waarmee het is gewikkeld bepalen de filterefficiëntie.

Het materiaal is ook bijzonder hygroscopisch, waardoor het water en de aan water gebonden zuren kan absorberen. Nieuwland illustreert dat door een natte vinger op het patroon te leggen waarop zich onmiddellijk een uitstulping vormt. Sinds de ontwikkeling van de eerste microfilters is een aantal wezenlijke verbeteringen aangebracht. Het gepatenteerde schroefdeksel is van groeven voorzien en wordt door middel van een veer krachtig op het filterpatroon gedrukt. Daardoor kan de olie alleen in radiële richting door het filter stromen. Zelfs wanneer het filterpatroon bij het wegvallen van de druk enigszins zou vervormen, blijft een hermetische opsluiting gewaarborgd. De hightech vinnen aan de buitenzijde van het filterhuis zorgen voor extra koeling van de olie. Doordat ze door het filter worden opgenomen, zijn metaaldeeltjes niet langer beschikbaar als katalysatoren bij de zuurvorming. Dat spaart de additieven die zuren neutraliseren en de vuildeeltjes zwevend moeten houden. Minder roetdeeltjes betekent ook schonere zuigerveren die beter afsluiten, waardoor een betere compressie ontstaat die resulteert in een zuiniger brandstofverbruik. Bovendien lekt er minder olie de verbrandingskamer in en blijft de emissie dus schoner.

Amerikaanse autofabrikanten zijn enorm geïnteresseerd in de toepassing van het microfilter voor transmissie-olie. In de VS heeft meer dan 90% van de personenauto's een automatische transmissie, waarvan de levensduur doorgaans veel korter is dan van de motor. NTZ werkt momenteel nauw samen met Ford in Detroit, aan de ontwikkeling van transmissiesystemen die een autoleven lang meegaan: `fit for life'. Vanaf 2003 zullen de automatische versnellingsbakken van alle lichte trucks en SUVs (Sport Utility Vehicles) van Ford standaard met een NTZ-filter worden toegerust.

    • Dap Hartmann