Al lang merk ik in bepaalde gesprekken, zowel op deze blog als met vrienden, dat wanneer het over turbo of compressor gaat, maar weinigen niet alleen duidelijk weten welk systeem hun voertuig heeft, maar ook de eigenaardigheden van elk systeem, en dat is precies wat ons zou helpen om ermee om te gaan en ze goed te onderhouden, zodat we later geen spijt hebben van defecten en dure reparaties

In dit tweede artikel in de categorie over technische artikelen, die mijn collega Fernando vorige week is begonnen, wil ik een onderwerp behandelen dat ik persoonlijk meer dan interessant vind, en waarin ik het verschil tussen Turbo en Compressor duidelijk wil maken, of Supercharger (supercharged), zoals het aan de andere kant van de “plas” heet

Voordat we verdergaan, wil ik dat we even terugkijken naar de geschiedenis van beide systemen, want ze zijn lang niet zo nieuw als sommigen denken. Het idee om een motor te superchargen dateert van 1896, toen de broers Daimler een vorm van zeer eenvoudige compressor patenteerden. Pas in 1904 verscheen het eerste octrooi voor een echte turbo, op naam van Renault

Zoals je ziet, dateert het idee van zowel een compressor als een turbosysteem veel verder terug dan we denken. In 1905 presenteerde een ingenieur genaamd Büchi, voortbordurend op de ideeën van Renault, zelfs een eigen concept van wat een turbo zou worden, en al in 1919 was het mechanisme zo verfijnd dat het vrijwel gelijk was aan de huidige

De compressor en zijn eigenaardigheden

Om over de techniek te beginnen spreken we eerst over compressoren, een systeem dat sterk lijkt op volumetrische pompen: een draaiend element vergroot het volume bij de inlaat van de compressor, waardoor een onderdruk ontstaat die lucht van buiten aanzuigt. Naarmate deze aangezogen lucht naar de uitlaat van de compressor beweegt, neemt het volume af, waardoor er perslucht wordt uitgestoten.

Hoe werkt een turbo?

Aan de andere kant hebben we het turbosysteem. Dit systeem werkt dankzij de beweging van de schoepen van een turbine, en die beweging ontstaat doordat de uitlaatgassen ze laten draaien. Deze beweging wordt overgebracht op een soort compressor die perslucht in de inlaat van de motor blaast. Hierdoor houdt de turbo niet een constante druk aan zoals een compressor, maar hangt de druk af van de kracht waarmee de uitlaatgassen de turbine aandrijven

Zoals je ziet, vinden we in deze uitleg al het eerste verschil tussen turbo en compressor: een compressor levert een constante druk, terwijl bij een turbo de druk “meebeweegt” naarmate de uitlaatgassen sterker zijn. Kortom, hoe meer toerental, hoe meer druk in de uitlaat, en de turbo levert dan een veel hoger rendement.

Vanwege het constante drukkarakter van een compressor zijn er bij het gebruik ervan ook bepaalde “haken“. Neem bijvoorbeeld een grafiek van het rendement van een atmosferische motor en een andere van een motor waarin een compressor is ingebouwd: we zouden dezelfde vorm zien, alleen zou de grafiek van de motor met compressor hogere waarden laten zien

Wat betekent dat? Eenvoudig gezegd: als de motor niet goed werkt, bijvoorbeeld als hij weinig elastisch is bij lage toerentallen, zijn werking tekortschiet of er gewoon een dal in de vermogenscurve zit, dan bereik je met een compressor niets anders dan dat je de fouten van het blok in stand houdt. Het dal wordt dus zeker niet verborgen, en je hebt te maken met een zeer vervelend probleem. Dat is ook een van de belangrijkste redenen waarom de turbo in Europa uiteindelijk breed is aangenomen.

Aan de andere kant heeft de compressor een fundamenteel nadeel ten opzichte van een turbosysteem, misschien wel het zwaarst wegende: de compressor wordt aangedreven door een riem die direct op de krukas van het voertuig is aangesloten, wat op den duur betekent dat de motor extra gewicht moet verplaatsen. Daarnaast moet worden genoemd dat sommige compressoren door hun werking de lucht opwarmen, waardoor de prestaties verslechteren.

Dit laatste zou geen probleem moeten zijn, want beide systemen hebben op dit punt dezelfde zwakte. Daarom gebruikt men een intercooler, die niets anders doet dan de lucht zoveel mogelijk afkoelen voordat die de inlaat van de motor binnengaat. Zo wordt het volume kleiner, wat betekent dat er meer zuurstof de motor in kan. Even ter info: het kan geen kwaad om te weten dat er meer zuurstof in een liter lucht van 20 graden zit dan in een liter lucht van 60 graden.

Als we naar de turbo kijken, vinden we een systeem dat, zoals eerder gezegd, afhangt van de druk waarmee de uitlaatgassen binnenkomen; hoe meer druk, hoe beter de werking. Dit resulteert uiteindelijk in een veel spitsere vermogenscurve met een spectaculair toerental, zowel in het midden als bij hoge toerentallen. Als een motor in dit bereik een dal heeft, zal het extra vermogen van de turbo dat aanzienlijk verkleinen, of het zelfs doen verdwijnen.

Door de manier waarop het werkt, heeft het systeem als een van zijn nadelen de lag of vertraging in de werking. Dit ontstaat doordat er tijd verstrijkt tussen het moment dat de uitlaatgassen de turbine beginnen te draaien en het moment dat die beweging effectief wordt. Die tijd bedraagt tegenwoordig misschien een paar tienden van een seconde, maar in de beginjaren kon het zelfs een seconde of meer zijn.

De LAG, die onbegrepen vertraging

Tegenwoordig zijn er verschillende manieren om het probleem van de lag of vertraging op te lossen. De goedkoopste is bijvoorbeeld het gebruik van veel lichtere en kleinere turbines, of het monteren van twee kleine turbines in plaats van één grote, zoals bij de Twin-Turbo-systemen.

Tegenwoordig, en je hebt er waarschijnlijk veel over gehoord bij moderne voertuigen, is de oplossing het gebruik van turbo’s met variabele geometrie. Dat betekent dat de turbine bij lage druk zijn schoepen loodrecht op de luchtstroom zet, waardoor de turbine niet alleen veel eerder gaat draaien, maar ook met veel meer kracht.

Tot slot hebben systemen met een turbo, twin-turbo of turbo’s met variabele geometrie een probleem met drukpieken. Daarom wordt een kleine blow-offklep ingebouwd, die werkt op een zeer eenvoudige manier: wanneer de turbo een hogere druk genereert dan nodig is, opent de klep en laat hij alle overtollige druk ontsnappen die in extreme gevallen de motor zou kunnen beschadigen.

Compressor of turbo, die complementaire vijanden

Zoals je ziet, zijn dit twee totaal verschillende systemen die elkaar aanvullen: net zoals Volkswagen dat deed met die motoren die het uiteindelijk uit de handel moest nemen, zou de compressor onze motor veel vermogen bij lage toerentallen geven, terwijl de turbo bij een gemiddeld of hoog toerental een veel groter rendement levert.

Ter informatie: deze fabrikant was zeker niet de eerste die een compressor en turbo in haar motoren monteerde, blokken die ze later, naar het schijnt wegens reparatieproblemen, weer uit de handel moest nemen, omdat ze zeer geavanceerd waren en de reparaties erg duur. Eén van de eerste voertuigen met dit soort systemen was overigens de Lancia Delta S4 rallywagen (het model op de foto), die destijds in de legendarische Groep B reed.

Persoonlijk heb ik de kans gehad om veel en zeer verschillende voertuigen te besturen, net als jij waarschijnlijk, en ik geef de voorkeur aan een atmosferische motor of anders aan een met compressor, omdat de vermogenscurve daar lineairder en gelijkmatiger is en de vermogens- en koppelafgifte niet zo piekerig is als bij turbosystemen. Toch verbruikt dit soort systemen door de last van het aandrijven van de compressor meestal veel meer brandstof, en daarom geef ik de voorkeur aan atmosferisch.

<<>>
<<>>
<<>>