MecaVINby MecaLIFE Group

Turbocompressor

Technologie

Gemiddelde prijs

500€ - 2000€

De turbocompressor, algemeen bekend als 'turbo', is een drukvullingstype ontworpen om het vermogen en het rendement van een verbrandingsmotor te vergroten. Het werkingsprincipe berust op het benutten van de energie die verloren gaat in de uitlaatgassen. Hij bestaat uit twee hoofdcomponenten die op dezelfde as zijn gemonteerd: een turbine en een compressor. De turbine, aangedreven door de snelheid en de druk van de uitlaatgassen, laat de compressor draaien. Deze laatste zuigt omgevingslucht aan, pers deze samen en stuurt deze vervolgens onder druk naar de motorcilinders. Door de hoeveelheid toegelaten lucht te vergroten, kan de motor een grotere hoeveelheid brandstof verbranden, waardoor meer vermogen en koppel wordt gegenereerd voor een vergelijkbare cilinderinhoud. Deze technologie vormt de kern van het 'downsizing'-concept, dat eruit bestaat kleinere, van een turbo voorzien motoren te gebruiken om de prestaties van grotere motoren te bereiken, terwijl het brandstofverbruik en de CO2-emissies worden verlaagd. De turbocompressor is tegenwoordig alomtegenwoordig op dieseltotoren en komt steeds vaker voor op moderne benzinemotoren.

Voordelen

  • Aanzienlijke toename van motorvermogen en koppel.
  • Verbetering van het energetisch rendement en vermindering van het brandstofverbruik.
  • Vermindering van de CO2-uitstoot dankzij het 'downsizing'-principe.
  • Behoud van de motorprestaties op grote hoogte waar de lucht yler is.

Meer weten

Wat is een turbocompressor?

De turbocompressor, of 'turbo', is een essentieel onderdeel van de moderne automobieltechniek. Het is een drukvullingssysteem met als doel de motor te voorzien van een grotere hoeveelheid lucht dan hij op natuurlijke wijze zou kunnen aanzuigen. Door meer lucht in de cilinders te persen, kan er meer brandstof worden ingespoten, wat resulteert in een krachtigere verbranding en, uiteindelijk, een aanzienlijke toename van het motorvermogen en koppel zonder dat de cilinderinhoud hoeft te worden vergroot. Deze ingenieuze technologie maakt het mogelijk om prestaties, rijplezier en het naleven van milieunormen met elkaar te verzoenen.

Hoe werkt een turbocompressor?

De werking van de turbo is gebaseerd op energieterugwinning. Hij gebruikt de kracht van de uitlaatgassen, die anders verloren zouden gaan, om een turbine aan te drijven. Deze turbine is via een as verbonden met een tweede wiel, de compressor, die zich in het luchtinlaatcircuit bevindt. Het proces verloopt in verschillende fasen:

De belangrijkste voordelen van turbocompressie

De massale adoptie van de turbocompressor door autofabrikanten laat zich verklaren door de vele voordelen:

Bijbehorende technologieën en nadelen

Ondanks zijn voordelen kent de turbo een historisch nadeel: 'turbo lag' of turbogat. Dit is de vertraging tussen het indrukken van het gaspedaal en het moment dat de drukvulling op gang komt, de tijd die de uitlaatgassen nodig hebben om de turbine in beweging te zetten. Om dit fenomeen tegen te gaan, zijn verschillende technologieën ontwikkeld:

Op het gebied van onderhoud vereist een turbomotor olie van hoge kwaliteit die regelmatig wordt ververst. Het wordt eveneens aanbevolen om de motor na een veeleisende rit nog enkele tientallen seconden stationair te laten draaien voordat deze wordt uitgeschakeld, zodat de turbine kan vertragen en afkoelen, wat de levensduur ten goede komt.

Geassocieerde uitrusting

Dieselmotor

De dieselmotor, vernoemd naar zijn uitvinder Rudolf Diesel, is een type verbrandingsmotor waarvan het werkingsprincipe berust op de zelfontbranding van de brandstof. In tegenstelling tot de benzinemotor, die een bougie nodig heeft, comprimeert de dieselmotor uitsluitend lucht bij een zeer hoge druk (tussen 30 en 55 bar), waardoor de temperatuur stijgt tot 700-900°C. Vervolgens wordt dieselbrandstof ingespoten en fijn verneveld in de verbrandingskamer, waar deze spontaan ontbrandt bij contact met de oververhitte lucht. Deze snelle verbranding creëert een krachtige neerwaartse druk op de zuiger, waardoor de motorkracht wordt gegenereerd. De dieselmotor staat bekend om zijn hoge koppel bij lage toerentallen en zijn lage brandstofverbruik, en was lange tijd de favoriete keuze voor veelrijders en bedrijfswagen. Moderne technologieën, zoals common-rail direct ingespoten brandstof, de turbocompressor en uitlaatgasnaleveringssystemen (roetfilter, SCR met AdBlue), hebben de prestaties en het rendement aanzienlijk verbeterd en de schadelijke emissies verminderd, waardoor hij complexer maar ook schoner dan ooit is.

Mechanische compressor

De mechanische compressor, vaak 'supercharger' genoemd in het Engels, is een mechanisch overvoedingssysteem dat ontworpen is om het vermogen en koppel van een verbrandingsmotor te vergroten. In tegenstelling tot de turbocompressor, die de energie van de uitlaatgassen gebruikt, wordt de mechanische compressor rechtstreeks aangedreven door de motor via een riem die verbonden is met de krukas. Zijn rol is om de aanzuiglucht te comprimeren voordat deze de cilinders binnengaat. Door een grotere hoeveelheid lucht (en dus zuurstof) in de verbrandingskamer te persen, kan de motor meer brandstof verbranden, wat resulteert in een krachtigere explosie en een aanzienlijke toename van de prestaties. Een van de belangrijkste voordelen van de compressor is zijn onmiddellijke reactie: aangezien hij mechanisch gekoppeld is aan het motortoerental, levert hij onmiddellijke overvoeding, zonder de turbogat-vertraging (turbo lag) die soms gepaard gaat met turbocompressoren. Er zijn verschillende soorten compressors, waarvan de meest voorkomende het Roots-type, het schroeftype (twin-screw) en het centrifugale type zijn, die elk verschillende prestatie- en efficiëntiekenmerken bieden. Deze technologie wordt met name gewaardeerd op sportwagens en muscle cars vanwege zijn vermogen om een lineair en voorspelbaar vermogen te leveren over het hele toerentalbereik.

Benzinemotor

De benzinemotor, ook bekend als motor met vonkontsteking, is een type verbrandingsmotor dat al meer dan een eeuw het hart vormt van de meeste lichte voertuigen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op de viertaktcyclus: aanzuigen, comprimeren, verbranding-expansie en uitstoten. Tijdens deze cyclus wordt een mengsel van lucht en brandstof (benzine) in een cilinder gezogen, door een zuiger samengedrukt en vervolgens tot ontploffing gebracht door een elektrische vonk die wordt gegenereerd door een bougie. De daaruit voortkomende explosie duwt de zuiger terug, waardoor de mechanische energie ontstaat die nodig is om het voertuig voort te bewegen. Moderne benzinemotoren zijn aanzienlijk geëvolueerd en integreren geavanceerde technologieën zoals directe injectie, de turbocompressor (downsizing) of milde hybridisatie (mild-hybrid). Deze innovaties zijn erop gericht om het rendement te verbeteren, het vermogen te vergroten en zowel het brandstofverbruik als de schadelijke emissies te verlagen. Gewaardeerd om zijn soepelheid, reactievermogen en snelle toerentalverhoging, biedt de benzinemotor een hoog rijplezier, dat bijzonder geschikt is voor dynamisch rijden en stadsritten.

Bi-turbo

De bi-turbo-technologie, ook bekend als 'twin-turbo', is een motorturbo-systeem dat gebruikmaakt van twee turbocompressoren in plaats van één. Het belangrijkste doel is om het vermogen en koppel van de motor te verhogen en tegelijkertijd de reactietijd, ofwel het 'turbogat', te verminderen dat vaak geassocieerd wordt met grote enkele turbocompressoren. Er zijn verschillende configuraties van bi-turbosystemen. De meest voorkomende bij V-motoren is de parallelle opstelling, waarbij elke turbocompressor wordt gevoed door de helft van de motorcilinders. Een andere configuratie is de sequentiële opstelling, die een kleine turbo gebruikt bij lage toerentallen voor een snelle respons, en een grotere turbo die het overneemt bij hoge toerentallen om maximaal vermogen te leveren. Deze laatste configuratie biedt een zeer breed en lineair vermogensverloop. Tot slot combineert de tweetrapsopstelling beide turbo's om over het hele toerentalbereik samen te werken. Door de luchtstroom naar de motor te optimaliseren over een breder toerentalbereik, zorgt de bi-turbo voor eersteklas prestaties, een grotere souplesse en een betere brandstofefficiëntie in vergelijking met een motor met een equivalent cilinderinhoud zonder drukvulling.

Directe inspuiting

Directe inspuiting is een motortechnologie waarbij brandstof onder zeer hoge druk rechtstreeks in de verbrandingskamer van elke cilinder wordt gespoten, in plaats de inlaatcollector zoals bij indirecte inspuiting. Deze methode zorgt voor een uiterst nauwkeurige controle van het lucht-brandstofmengsel, zowel qua dosering als qua inspuitmoment. Door de brandstof rechtstreeks in de cilinder te vernevelen, wordt een efficiëntere verdamping verkregen samen met een koelingseffect dat de dichtheid van de aangezogen lucht verhoogt. Dit fenomeen maakt het mogelijk om een hogere compressieverhouding te gebruiken zonder risico op pingelen, wat resulteert in een vollediger en efficiënter verbrandingsproces. Oorspronkelijk gepopulariseerd op dieselmotoren (met de Common Rail-technologie), is directe inspuiting wijd verspreid geraakt op moderne benzinemotoren (GDI, FSI, THP, enz.) in het kader van 'downsizing'-strategieën. Het is uitgegroeid tot een technologische pijler voor fabrikanten die steeds strengere eisen op het vlak van prestaties, brandstofverbruik en de vermindering van vervuilende emissies willen verzoenen.