De Techniek: Veranderen van motorvermogen

Elke motor levert een bepaald vermogen. In een verbrandingsmotor wordt dat vermogen geleverd door een combinatie van brandstof, zuurstof en de ontbrandingstemperatuur. Door elk van deze drie factoren te veranderen, verandert het vermogen van de motor.

Willen we, bij een gelijkblijvende temperatuur, meer vermogen, dan zal er meer brandstof en zuurstof moeten worden aangevoerd. Dat vraagt om meer cilinderinhoud en dat maakt een motor groter, zwaarder en duurder. Natuurlijk kan ook de snelheid van de aanvoer van brandstof en zuurstof worden verhoogd, waardoor het toerental toeneemt. Dat heeft echter weer als nadeel dat de motoronderdelen sneller slijten.

Drukvulling 

Het motorvermogen kan worden vergroot door de lucht, benodigd voor de verbranding in de motor, samen te persen voor intrede in de motor. Deze samengeperste lucht kan op meerdere manieren worden aangeleverd: door pulsdrukvulling, door uitlaatgasdrukvulling  (turbocharging), mechanische drukvulling (supercharging) of door registerdrukvulling (turbocharging).

Pulsdrukvulling

Pulsdrukvulling krijgt het benodigde drukvermogen uit de uitlaatgassen. Maar er is tevens een mechanische aandrijving tussen de motor en de drukvulling. Deze vorm van drukvulling wordt vandaag de dag weinig meer toegepast.

Mechanische drukvulling

Bij supercharging of mechanische drukvulling komt het benodigde drukvermogen van de krukas, de mechanische verbinding tussen de motor en de drukvulling. Er bestaan types mechanische drukvulling zonder en met inwendige compressie. Eén van de meest gebruikte types compressoren zonder inwendige compressie is de Roots-compressor, die zijn naam dankt aan de gebroeders Roots. Dit type compressor – dat door Mercedes verder is ontwikkeld – fungeert als een pomp: als de compressor meer lucht levert dan de motor zelf kan aanzuigen, ontstaat een overdruk in de inlaat. De spiraalcompressor – ook wel ‘G-Lader’ genoemd – is een voorbeeld van een compressor die wel gebruik maakt van inwendige compressie. Volkswagen heeft hier in het verleden gebruik van gemaakt. Vanwege de hoge kosten is de productie van dit type inmiddels stilgelegd.

Uitlaatgasdrukvulling

Turbo’s met uitlaatgasdrukvulling werken volgens het principe van constante druk. De turbocharger is eigenlijk niets anders dan een door de uitlaatgassen aangedreven compressor. De turbine wordt in gang gebracht door de energie die aanwezig is in de uitlaatgassen. Hoe meer energie in de uitlaatgassen, hoe meer toeren de turbine maakt.

Registerdrukvulling

Eén van de nieuwste ontwikkelingen op turbogebied is het registerdrukvullingsysteem. Hierbij start het turboproces met een kleine turbo, waarna een grote turbo de luchttoevoer naar de motor overneemt. Het resultaat is een dieselmotor met 20 procent meer vermogen, meer koppelvermogen bij lage toerentallen en een breder toerengebied.

(Uit: Turbo Handboek, een uitgave van Turbo’s Hoet)