Turbocharger – Wat is het?

Kort samengevat: Een turbolader gebruikt de energie van de uitlaatgassen van de motor om de aangezogen lucht samen te persen. Hierdoor komt er meer zuurstof in de cilinders, waardoor meer brandstof kan worden verbrand en de motor meer vermogen en koppel kan leveren zonder dat de cilinderinhoud hoeft te worden vergroot. De geschiedenis van de turbolader gaat terug tot 1905, toen de Zwitserse ingenieur Alfred Büchi het basisprincipe patenteerde. Tegenwoordig worden turboladers op grote schaal toegepast in zowel benzine- als dieselmotoren.

De geschiedenis van de turbolader

De geschiedenis van de turbolader begon in 1905, toen de Zwitserse ingenieur Alfred Büchi een systeem patenteerde waarbij de uitlaatgassen van een motor werden gebruikt om een turbine aan te drijven die verbonden was met een luchtcompressor. Zijn uitvinding legde de basis voor een technologie die nog altijd wordt toegepast in moderne turboladers: het benutten van de energie uit uitlaatgassen om de hoeveelheid lucht die naar de motorcilinders stroomt te vergroten.

Hoewel het werkingsprincipe al in 1905 werd gepatenteerd, duurde het nog enkele tientallen jaren voordat de technologie succesvol in de praktijk kon worden toegepast. In 1925 demonstreerde Büchi een werkend turbosysteem waarmee het motorvermogen in een specifieke toepassing met meer dan 40% kon worden verhoogd. Deze doorbraak toonde aan dat turbolading een effectieve manier kon zijn om de prestaties van verbrandingsmotoren te verbeteren.

De eerste turboladers werden voornamelijk ontwikkeld voor grote motoren in de scheepvaart, luchtvaart en industrie. Naarmate de techniek en productieprocessen verbeterden, werden turboladers steeds vaker toegepast in bedrijfswagens en later ook in personenauto's.

Belangrijke mijlpalen in de geschiedenis van de turbolader:

• 1905: Alfred Büchi patenteert een vroeg concept van een turbolader die gebruikmaakt van de energie uit uitlaatgassen.
• Jaren 1920: Turbolading vindt de eerste praktische toepassingen in grote dieselmotoren, waaronder motoren voor de scheepvaart.
• Jaren 1950: Dieselmotoren met turbolading worden steeds gebruikelijker in bedrijfswagens en zwaar transport.
• 1962: De Oldsmobile Jetfire en Chevrolet Corvair Monza Spyder worden de eerste in serie geproduceerde personenauto's met een turbomotor.
• Jaren 1970 en 1980: Turboladers krijgen meer bekendheid in personenauto's, vooral dankzij sportwagens en de verdere ontwikkeling van dieselmotoren.
• Tegenwoordig: Turboladers worden op grote schaal toegepast in benzine- en dieselmotoren om het vermogen, het koppel en het rendement te verbeteren.

Hoe werkt een turbolader?

Een turbolader gebruikt de energie van uitlaatgassen om de inlaatlucht van de motor samen te persen. De uitlaatgassen die de motor verlaten, drijven een turbinewiel aan. Dit turbinewiel is via een gemeenschappelijke as verbonden met een compressorwiel. De compressor zuigt buitenlucht aan, comprimeert deze en voert de lucht onder verhoogde druk naar het inlaatsysteem van de motor.

Een conventionele turbolader voor auto's bestaat uit twee hoofdbehuizingen: het turbinehuis aan de uitlaatzijde en het compressorhuis aan de inlaatzijde. Door hun spiraalvorm worden deze behuizingen ook wel slakkenhuizen genoemd. Daartussen bevindt zich het centrale lagerhuis, waarin de as en het lagersysteem zijn ondergebracht.

De belangrijkste onderdelen van een turbolader en hun functies:

1. Turbinewiel: Bevindt zich aan de uitlaatzijde van de turbolader en wordt aangedreven door de hete uitlaatgassen van de motor. Het turbinewiel zet een deel van de energie uit de uitlaatgasstroom om in roterende beweging.
2. Compressorwiel: Bevindt zich aan de inlaatzijde en draait op dezelfde as als het turbinewiel. Het zuigt omgevingslucht aan, comprimeert deze en voert de lucht onder druk naar de motor.
3. As en lagerhuis: De as verbindt het turbinewiel met het compressorwiel en brengt de draaiende beweging over. Het lagersysteem ondersteunt de roterende onderdelen en vereist een goede smering.

De werking van een turbolader kan worden onderverdeeld in vier stappen:

1. De uitlaatgassen verlaten de motor en stromen het turbinehuis van de turbolader binnen.
2. De uitlaatgasstroom laat het turbinewiel draaien. Via de gemeenschappelijke as wordt tegelijkertijd het compressorwiel aangedreven.
3. De compressor zuigt verse lucht aan, verhoogt de druk en voert deze naar het inlaatsysteem van de motor. Bij veel turbomotoren stroomt de samengeperste lucht eerst door een intercooler, ook wel inlaatluchtkoeler genoemd, die de temperatuur verlaagt voordat de lucht de cilinders bereikt.
4. Door de grotere hoeveelheid lucht kan het motormanagement een passende hoeveelheid brandstof inspuiten. Hierdoor kan de motor meer vermogen en koppel leveren dan een vergelijkbare motor zonder turbo.

Waarom zorgt samengeperste lucht voor meer motorvermogen? De cilinders van een motor hebben een beperkte inhoud. Door de inlaatlucht samen te persen, neemt de luchtdichtheid toe. Daardoor kan tijdens elke inlaatslag meer zuurstof de cilinders binnenkomen. Met de juiste hoeveelheid brandstof en onder geschikte verbrandingsomstandigheden kan de motor hierdoor meer vermogen leveren bij dezelfde cilinderinhoud.

Dit verklaart een van de belangrijkste voordelen van turbolading: een kleinere turbomotor kan prestaties leveren die vergelijkbaar zijn met die van een grotere atmosferische motor zonder turbo. Het daadwerkelijke vermogen is afhankelijk van het ontwerp van de turbolader, de turbodruk of laaddruk, de motortechniek en de afstelling.

Wat zijn de voordelen van een turbomotor?

Turbolading is een belangrijke technologie geworden in de moderne auto-industrie, omdat deze verschillende technische en praktische voordelen biedt.

• Meer vermogen en koppel: Een turbolader maakt het mogelijk om de motorprestaties te verhogen zonder de cilinderinhoud te vergroten.
• Kleinere motoren door downsizing: Autofabrikanten kunnen compactere motoren gebruiken en tegelijkertijd de prestaties behouden die nodig zijn voor dagelijks gebruik.
• Mogelijk lager brandstofverbruik: Een goed ontworpen turbomotor kan onder geschikte rijomstandigheden minder brandstof verbruiken, vooral wanneer turbolading wordt gecombineerd met een kleinere cilinderinhoud.
• Meer koppel bij lage toerentallen: Moderne turbosystemen kunnen al bij relatief lage motortoerentallen een hoog koppel leveren. Dit zorgt voor een soepele vermogensafgifte en betere acceleratie.
• Efficiënter gebruik van uitlaatgasenergie: De turbine benut een deel van de energie die in de uitlaatgassen aanwezig is en die zonder turbolader grotendeels ongebruikt verloren zou gaan.

Een turbolader zorgt echter niet automatisch voor een lager brandstofverbruik bij iedere motor. Het werkelijke verbruik hangt onder meer af van het motorontwerp, het voertuiggewicht, de rijomstandigheden, de motorbelasting en de rijstijl.

Moderne turboladertechnologie en toekomstige ontwikkelingen

Moderne turboladers zijn aanzienlijk geavanceerder dan de eerste ontwerpen. Nieuwe materialen, efficiëntere turbine- en compressorwielen, verbeterde lagersystemen en elektronische motorregeling maken het mogelijk om de laaddruk nauwkeuriger te regelen en de motorprestaties verder te optimaliseren.

Afhankelijk van de constructie en toepassing kunnen moderne turbosystemen gebruikmaken van de volgende technologieën:

• Variabele turbogeometrie (VGT/VNT): Verstelbare leischoepen regelen de stroom van uitlaatgassen naar de turbine. Hierdoor kunnen de respons en het rendement van de turbolader bij verschillende toerentallen en motorbelastingen worden verbeterd.
• Elektronische actuatoren: Elektronisch aangestuurde actuatoren, ook wel turboactuatoren of turbodrukregelaars genoemd, maken een nauwkeurige regeling van bepaalde turboladerfuncties mogelijk op basis van de behoeften van de motor.
• Geavanceerde koeling en smering: Een effectief temperatuurbeheer en een goede smering helpen onderdelen te beschermen die werken bij hoge temperaturen en extreem hoge toerentallen.
• Elektrische ondersteuning: Elektrisch ondersteunde turboladers kunnen de gasrespons verbeteren en de vertraging bij het opbouwen van de turbodruk, ook wel turbo lag of turbogat genoemd, verminderen in daarvoor geschikte aandrijfsystemen.

Turbolading speelt ook een belangrijke rol bij de ontwikkeling van efficiëntere verbrandingsmotoren. Door downsizing en optimalisatie van het verbrandingsproces mogelijk te maken, kunnen turboladers onder geschikte bedrijfsomstandigheden bijdragen aan een lager brandstofverbruik en minder CO2-uitstoot.

Met de verdere ontwikkeling van de autotechniek richten fabrikanten zich steeds meer op een hoger rendement, nauwkeurigere regeling van de laaddruk, een langere levensduur van onderdelen en de integratie van turboladers in moderne aandrijfsystemen.

Veelgestelde vragen over turboladers

Wie heeft de turbolader uitgevonden?

De Zwitserse ingenieur Alfred Büchi wordt algemeen beschouwd als de uitvinder van de uitlaatgasgedreven turbolader. In 1905 patenteerde hij een systeem waarbij de energie van uitlaatgassen werd gebruikt om een compressor aan te drijven die extra lucht aan de motor toevoerde. De eerste succesvolle praktische toepassingen volgden in de jaren 1920.

Waarvoor dient een turbo in een auto?

Een turbolader verhoogt de druk en dichtheid van de lucht die naar de motor stroomt. Hierdoor komt er meer zuurstof in de cilinders, waardoor meer brandstof kan worden verbrand en de motor meer vermogen en koppel kan leveren.

Wat is het verschil tussen een turbolader en een mechanische compressor?

Beide systemen persen de inlaatlucht samen om de motorprestaties te verbeteren. Een turbolader gebruikt de energie van de uitlaatgassen om de compressor aan te drijven. Een mechanische compressor, ook wel supercharger genoemd, wordt rechtstreeks door de motor aangedreven, meestal via een riem- of tandwieloverbrenging.

Zorgt een turbolader voor een lager brandstofverbruik?

Een turbolader kan bijdragen aan een lager brandstofverbruik wanneer deze wordt gecombineerd met een geschikt motorontwerp en een kleinere cilinderinhoud. Het verbruik is echter niet altijd lager. Sterk accelereren, hoge motorbelasting en bepaalde rijomstandigheden kunnen het brandstofverbruik aanzienlijk verhogen.

Zijn moderne turboladers betrouwbaar?

Moderne turboladers zijn ontworpen voor veeleisende bedrijfsomstandigheden en kunnen bij goed onderhoud een lange levensduur hebben. De betrouwbaarheid hangt onder andere af van een goede smering, de technische staat van de motor, de bedrijfstemperaturen, de kwaliteit van de motorolie en het naleven van de onderhoudsintervallen.

Hoe vind ik de juiste turbo voor mijn auto?

De juiste turbolader moet voldoen aan de technische specificaties van de motor en de voorschriften van de autofabrikant. Het automerk, model, motortype of motorcode, het originele onderdeelnummer van de turbo en, indien beschikbaar, het chassisnummer (VIN) of kenteken kunnen helpen om een passende vervangende turbolader te vinden. De juiste keuze is belangrijk voor een correcte montage, een goed werkend turbosysteem en een betrouwbare werking van de motor.

Bij BR Turbo vindt u een uitgebreid assortiment nieuwe en gereviseerde turboladers voor verschillende automerken en modellen. Of u nu een defecte turbo wilt vervangen of een geschikte turbolader voor uw motor zoekt, onze productcatalogus helpt u bij het vinden van de juiste oplossing.