Turbo's bestaan al een tijdje. Geloof het of niet, General Motors was de eerste die in 1962 turbo's voor hun voertuigen introduceerde met de Oldsmobile Turbo Jetfire. Turbo's voegen tonnen vermogen toe zonder dat een grotere motor nodig is, en het werkt op dezelfde uitlaatgassen die uw voertuig al produceert.
Turbo's zijn briljante technische prestaties die zich snel in de auto-industrie hebben verspreid. Het begon als een zeldzame prestatie-upgrade die beperkt was tot high-end luxe- en sportwagens, maar is nu een alomtegenwoordige add-on die de efficiëntie verhoogt.
Lees verder om meer te weten te komen over hoe turbo's werken.
Waarom moderne auto's turboladers gebruiken
Turbocompressoren dateren uit 1905, toen Alfred Buchi een patent kreeg voor een vroege turbocompressor. Het is verbazingwekkend hoe de technologie al meer dan een eeuw oud is, vooral als je bedenkt hoeveel van een turbocharger een boom nu doormaakt.
Interessant genoeg werden vroege turbo's ontwikkeld met de prestaties van een vliegtuig in gedachten. Verbrandingsmotoren gebruiken lucht en brandstof die in de verbrandingskamer van de motor op de zuiger worden ontstoken, waardoor de motor vermogen kan genereren.
Vóór turbo's was de enige manier om het vermogen van een motor te vergroten, het vergroten van de cilinderinhoud. Door de verbrandingskamer fysiek groter te maken en de hele motor uit te breiden, of door meer toe te voegen cilinders, kunnen motorfabrikanten meer brandstof en lucht verbranden, waardoor het motorvermogen toeneemt uitvoer. Dat is de reden waarom het beroemde gezegde "er is geen vervanging voor verplaatsing" een nietje werd in de autowereld.
Maar er is een efficiëntere manier om vermogen toe te voegen zonder de cilinderinhoud te vergroten: turbocompressoren. Met deze apparaten kan een motor meer vermogen genereren zonder de verplaatsing fysiek te vergroten, wat aantoont dat er absoluut een vervanging voor verplaatsing is.
De beste high-performance EV's bewijzen dat het gezegde ook fout is. Een voorbeeld is: de ultrasnelle Lucid Air, die sneller is dan klassieke V8-spierauto's terwijl ze op elektronen draaien.
Wat is een turbo?
Simpel gezegd, een turbocompressor is een luchtcompressor die wordt aangedreven door de uitlaatgassen van de motor. Met deze compressor kan de motor meer lucht naar binnen zuigen, waardoor de motor meer brandstof in de verbrandingskamer kan brengen zonder meer verplaatsing toe te voegen. In het geval van vliegtuigen zijn turbocompressoren een zeer handige toepassing.
Naarmate een vliegtuig blijft klimmen, wordt de lucht minder dicht; dus zal dezelfde motor op grotere hoogte minder vermogen leveren dan dichter bij zeeniveau. Dit is een enorm probleem, maar turbocompressoren bieden een geweldige oplossing.
Turbochargers die aan vliegtuigmotoren worden toegevoegd, zorgen ervoor dat er meer lucht in de motor kan worden geduwd dan normaal mogelijk zou zijn op grote hoogte, waardoor het probleem van vermogensverlies tijdens het vliegen wordt opgelost. Net als atmosferische (NA) vliegtuigmotoren, lijden NA-auto's ook aan prestatieverlies op grote hoogte in vergelijking met motoren met turbocompressor.
Hoe werken turboladers?
Turbocompressoren zijn luchtcompressoren, dus zoals de naam al aangeeft, doet een turbo één taak: lucht comprimeren en in de motor stoppen. De manier waarop het deze taak volbrengt is relatief eenvoudig. Een motor produceert uitlaatgassen door de verbranding die het voertuig aandrijft, en turbo's gebruiken dit verbranding om een turbine aan te drijven, wat uiteindelijk leidt tot de compressie van lucht die in de wordt geduwd motor.
Het mooie van een turbo is dat hij uitlaatgassen recyclet om het compressormechanisme aan te drijven. Turbo's zijn verdeeld in twee helften: het warme gebied, in contact met de uitlaatgassen, en het koude gebied.
Dit betekent dat een van de helften (de hete) is aangesloten op het uitlaatspruitstuk. Terwijl hete lucht uit de motor wordt verplaatst, laat deze een turbine draaien die zich in de hete helft van de turbocompressor bevindt, die op zijn beurt de compressorventilator in het koude gebied van de turbo laat draaien.
Deze twee draaiende elementen zijn verbonden via een as, waardoor de turbine aan de warme zijde de compressor aan de koude zijde kan laten draaien wanneer de uitlaatgassen naar binnen stromen. Terwijl dit proces plaatsvindt, begint de hete kant van de turbocompressor roodgloeiend te gloeien, daarom worden turbocompressoren vaak gezien met één kant helemaal roestig en de andere ongerept.
Dit komt door de extreme temperaturen die het hete gebied van de turbo ondervindt van de uitlaatgassen. Door de uitlaatgassen kan de compressor aan de koude zijde draaien en lucht aanzuigen, deze samendrukken en terug in de motor duwen. Dit levert in theorie meer vermogen op.
Het comprimeren van de lucht genereert echter ook warmte, wat de voordelen van de compressor tenietdoet. De oplossing is om een intercooler toe te voegen tussen de turbocompressor en het inlaatspruitstuk. Hierdoor kan de lucht die de verbrandingskamer binnenkomt afkoelen, waardoor de prestaties toenemen. Daarom zie je auto's met turbocompressor en hood scoops, die de passerende lucht gebruiken om de gecomprimeerde lucht te koelen.
Turbocompressoren kunnen enige vertraging vertonen als de turbo opspoelt. Dat komt omdat het uitlaatgassen nodig heeft om het op snelheid te krijgen voordat het de motor daadwerkelijk een boost kan geven. Sommige aftermarket-fabrikanten van auto-onderdelen maken ook anti-lag-systemen om het lag-probleem op te lossen. Ze zijn echter duur en worden meestal alleen gebruikt door professionele raceteams.
Wastegates zijn ook essentiële componenten die ervoor zorgen dat de luchtdruk kan worden vrijgemaakt voordat deze de turbine laat draaien, waardoor catastrofale motorstoringen worden voorkomen. Als wastegates niet aanwezig waren in turbocompressorsystemen, zou de motor de turbine mogelijk te veel kunnen laten draaien en te veel druk in de motorruimte duwen. Dit is een volledig ongewenst scenario dat kan leiden tot een catastrofale motorstoring.
Fabrikanten hebben turboladers over de hele linie in hun voertuigassortiment opgenomen, voornamelijk voor efficiëntie. Desalniettemin beschouwen liefhebbers turbo's nog steeds als hun go-to-bron voor extra vermogen in uw voertuig.
Turbo's zorgen voor efficiëntere auto's
Dankzij turbocompressoren presteren moderne viercilindermotoren qua vermogen ongeveer even goed als old-school V8's, terwijl ze betere benzineverbruikscijfers opleveren. Veel fabrikanten zijn de laatste tijd overgestapt op het turboladen van hun voertuigen - zelfs Ford voegde verkleinde turbomotoren toe aan hun F-150 pick-uptrucks om ze efficiënter te maken.
Het oordeel is nog niet bekend of deze motoren beter of duurzamer zijn dan motoren met een grotere cilinderinhoud. Maar één ding is zeker: met de aanval van hybride auto's en EV's kunnen zelfs turbo's de verbrandingsmotor misschien niet redden.