Weet je zoals ik niet wat "turbo" in de naam "Saab 900 turbo" betekent, dan kan je onderstaand artikel lezen. Let vooral op de datum. De Saab werd in Braine-l'Alleud gestolen op 8 juni, dit artikel verschijnt op 29 juni.

Turbo de kostelijke duw in de rug

Turbo is mode. In taal en techniek. Swingend en onstuimig. Fantasten plakken de letters t.u.r.b.o. op hun vierwielig slaafje, of het ding nu al dan niet uitgerust is met zo'n wondertuig. Met het begrip turbo wordt gedweept en de constructeurs die dergelijke producten op de markt brengen, maken handig gebruik van de onwetendheid die rond turbo en zijn werking heerst. Voor de technische piekeraars is turbo een vette kluif tot discussie. Of de turbo al dan niet zuiniger is, of hij al dan niet een “must” is. Voor de doodgewone automobilist die argeloos het gaspedaal van zijn zopas verworven, nieuwe turbo-auto intrapt is het een duw in de rug. Een sensatie waarover hij nog lang snoeft.

Een turbo geeft meer vermogen, is zuiniger en geeft in sommige gevallen betere emissiewaarden. Dat is althans de positieve noot die bij het verschijnen van de eerste turbo's meegegeven werd aan hen die dergelijke auto's moesten verkopen. De realiteit ligt iets anders. Turbo's verbruiken meer. En op de repliek dat men turbo niet altijd hoèft te gebruiken, dat men het ook zonder die turbine kan stellen en zonder “oplading” rijden door het gaspedaal fluweelzacht te bedienen, antwoorden wij dan radicaal dat je dan geen turbo-auto hoeft te kopen.

Als je een dergelijke auto koopt moet je ook zijn mogelijkheden kunnen/mogen benutten. Anders is een dure aanschaf voor een turbo zinloos.

Voor we de drie voornaamste systemen die in de automobielbouw toegepast worden bespreken zij gezegd dat turbo op twee manieren kan aangewend worden om het vermogen te verhogen en om het koppel op lage toerentallen te verhogen. In het eerste geval verbruikt turbo altijd meer benzine, in het tweede geval zorgt hij voor zuinigheid en een grotere soepelheid van de motor.

De drie turbo's die op auto's toegepast worden zijn de gewone “turbocompressor” die het meest voorkomt, vervolgens de volumetrische compressor die Fiat onlangs op de Lancia Trevi bouwde en de “Comprex-turbo” die door Ferrari in de Formule 1 werd en soms nog wordt toegepast.

Turbocompressor

De turbocompressor is de meest voorkomende. Hij wendt de kinetische energie van de uitlaatgassen aan om een compressor aan te drijven die verse buitenlucht naar de cilinders voert. Het gezegde dat “een turbo de uitlaatgassen recupereert” is totaal fout. De uitlaatgassen gaan naar buiten door de uitlaat. Dit gebeurt met een snelheid van ongeveer 600 km/u. De energie die in de bewegende uitlaatgassen zit, drijft de turbine aan.

Een turbocompressor bestaat dan ook uit twee schoepenwielen die elk in een huis draaien. Het ene schoepenwiel noemen we de turbine en die is dus in de uitlaatstroom geplaatst. De uitlaatgassen drijven dit schoepenwiel aan tot toerentallen van 180.000 omwentelingen per minuut bereikt worden.

Op dezelfde as als de “turbine” zit nu nog een ander schoepenwiel. Dat noemen we de “compressor”. Vermits het op dezelfde as zit draait het ook even snel als de turbine. Het draait dus soms ook tegen 3.000 toeren per seconde!

Deze compressor stuwt nu onder druk buitenlucht naar de cilinders. De overdruk waarmee dat gebeurt verschilt van merk tot merk. Algemeen gesproken ligt de laadruk tussen 0,7 en 0,8 bar. En daar is het om te doen. Door die overdruk heeft men een betere cilindervulling en een daaruit voortvloeiend groter vermogen. Wanneer de maximum laaddruk bereikt is opent zich een overdrukventiel en wordt de hogere druk gewoon naar buiten afgevoerd.

Het samendrukken van buitenlucht gaat gepaard met stijgen van de temperatuur van de lucht die naar de cilinders gestuwd wordt. Door deze verhoging van de temperatuur van het mengsel ontstaat gevaat voor zelfontbranding van het benzine-luchtmengsel (detonatie) en daarom kan men niet bijster hoog gaan met de compressieverhouding. De meeste constructeurs hebben dan ook waarden als 7,5:1 en sommigen wagen zich met interkoeling en klopsensors aan 8,5:1 zoals Audi met de Quattro en Saab met de 900 Turbo met het APC-systeem.

Een te hoge laaddruk maakt stukken. Vooral omwille van de ontzettende hitte, probleem nummer éen bij turbo's. Het turbohuis heeft constant temperaturen van om en rond 1.000 graden Celsius te verwerken. De metallurgie heeft er dus nog een vette kluif aan.

Als men de temperatuur van het mengsel kan neerhalen, verhoogt men de densiteit van het mengsel en kan men ook riskeren van de compressieverhouding op te trekken. Dat “neerhalen” van de temperatuur gebeurt met een laad-luchtkoeler. Audi past dit toe op de Quattro en won ineens 30 pk. Deze koeler is geplaatst tussen het compressorgedeelte en het inlaatspruitstuk.

In de competitie heeft Alfa Romeo een turbomotor ontwikkeld - die inmiddels achterhaald is - waarop geen injectie maar wel gewone carburators voor de voeding dienen. De bedoeling daarvan is dat de door de compressor in de carburator geduwde lucht door de verstuiving van de benzine gekoeld wordt. Vernuftige eenvoud.

Anderzijds is ook al geëxperimenteerd om water in te spuiten. Ferrari past dat nu met succes toe in de Formule 1, Saab probeerde het een tijd te commercialiseren maar op de valreep zag men er vanaf.

Is een turbocompressor zuiniger?

Als hij aangewend wordt om het vermogen te verhogen: neen! Als hij gebruikt wordt om de trekkracht, het koppel op lage toerentallen te verbeteren: ja! Bij deze laatste toepassing kan inderdaad ongeveer 10% brandstof bespaard worden. Momenteel zijn het alleen Saab (900 turbo), Ford (Mustang) en Renault (18 turbo) die de turbolader daarvoor hebben gebruikt. Toen de Renault 18 Turbo uitkwam scoorde men een koppel van 181 Nm (18mkg) bij slechts 2.250 t/m! Zuinigheid en soepelheid zijn er mee gediend.

Turbo is niet nieuw in de automobieltechniek. Nadat Louis Renault in 1902 al een brevet nam op “het verhogen van de gasdruk in de cilinders” was het de Zwitser Bouché die het idee kracht gaf om de uitlaatgassen een turbine te laten aandrijven en tegelijkertijd een compressor die buitenlucht comprimeerde. In dezelfde periode realiseerde Marius Berliet proeven met drukvulling. Later werd de turbocompressor veel in competitie gebruikt en ook op vrachtwagens waar de dieselmotor er dankbaar gebruik van maakten. Ook nu nog is turbo actueel in het vrachtvervoer en die opladingstechniek is er zinvoller dan in personenwagens.

Volmetrisch

Fiat, onder wie Lancia ressorteert, rustte onlangs de Trevi uit met een “volumetrische compressor”. In wezen is het een mechanische verdichter die gebaseerd is op de Rootes-compressor. Twee rotors draaien in tegengestelde richting in elkaar, net vlindervleugels, en verdichten de lucht. De aandrijving gebeurt door een tandriem vanaf de krukasflens.

Het voordeel van de volumetrische compressor is dat zijn oplading reeds vanaf een laag toerental geschiedt (1500 t/m) en dat maakt dat het vermogen eigenlijk steeds en direct ter beschikking is. De turbocompressor begint in de vermogen-verhogende uitvoering pas vanaf 3 à 3500 t/m “power” te leveren en dan nog steeds met een “antwoordtijd”. D.w.z. wanneer men gas geeft duurt het ongeveer een seconde eer de turbine op toeren komt en via de compressor antwoordt met laaddruk. Bij de “Volumex” zoals Fiat en Lancia het systeem noemen is die “antwoordtijd” onbestaand.

Natuurlijk gaat ook de volumetrische compressor met een deel van het motorvermogen aan de haal. Men heeft nooit iets voor niets. Dat is ook het geval met de turbocompressor. Menigeen denkt dat die aandrijving “niets kost”. Dat is een vergissing, want de turbine in de uitlaatgasstroom geeft een tegendruk en die moet overwonnen worden. Dat kost hoe dan ook een stukje vermogen dat moet teruggegeven worden.

Omwille van het onbevredigd koppel op lage toeren en de lange antwoordtijd van de “turbocompressor” zochten de technici naar meer renderende opladingssystemen. De volumetrische compressor en de Comprex-turbo zijn daar alternatieven voor.

Comprex Turbo

De Brown Bovery Company uit Baden in Zwitserland ontwikkelde de “Comprex-Turbo”, een totaal ander systeem van oplading waarbij de voornoemde nadelen vervallen. Ferrari pastte hem al toe in de Formule 1 met als grootste nadelen ongunstige inbouwmaten en een hoog gewicht.

De Comprex is een drukgolf-compressor. De rotor wordt door de krukas aangedreven tegen een snelheid die driemaal zo groot is als het motor-toerental. De rotor heeft enkel een regelende functie en vraagt daarvoor slechts 2% van het motorvermogen. De buitenrand van deze rotor is voorzien van vele langwerpige kanalen die enkel aan beide zijden open zijn.

De rotor loopt op kogellagers in een huis dat rechts, via openingen in de wand, verbonden is met de uitlaat van de motor en links, op dezelfde manier, met de inlaatzijde van de motor.

Zodra de rotor begint te draaien en één van de kanalen voorbij de opening in het rechterhuis komt, begint een uitlaatdrukgolf, met de snelheid van het geluid, vanuit -d» het openstaande kanaal binnen• te dringen. De in het kanaal-aanwezige frisse lucht wordt door deze druk naar de linkerkant gedrukt. De linkerkant van het signaal is ondertussen door het verder draaien van de rotor ook vrijgekomen en de gecomprimeerde frisse lucht kan aldus via de leiding leiding “e” naar de motor stromen.

Vooraleer de ook nog in het kanaal bevindende uitlaatgassen de kans krijgen om zich met de aanzuiglucht te mengen, is het linkerkanaal door het verder draaien van de rotor alweer gesloten en botsen de uitlaatgassen op een gesloten wand.

Ook de rechterkant werd inmiddels door het verder draaien van de rotor gesloten zodat de uitlaatgassen onder druk in het kanaal blijven opgesloten. Dan komt de rechterkant van het kanaal vrij, immer door het verdraaien van de rotor, tegenover een nieuwe opening die in verbinding staat met de lagedrukzijde van het uitlaatsysteem, de uitlaatpijp dus. Zodoende kunnen de uitlaatgassen vrij wegstromen.

Bij het verder draaien van de rotor komt nu ook de linkerzijde van het kanaal weer vrij maar ditmaal met de lagedruk-zijde van het inlaatsysteem. De nog steeds naar rechts wegstromende uitlaatgassen trekken verse lucht achter zich aan en zo wordt het kanaal eerst gespoeld, dan gekoeld en weer met frisse lucht gevuld. De hele cyclus kan dan opnieuw beginnen.

Besluit

Turbo is vernuft. Maar gezien de zware straffen op snelheidsovertredingen en de steeds stijgende prijs van de brandstof rijst de vraag of turbo echt moét. Want in de meeste testen die we met turbo-auto's deden, bleken ze veel te verbruiken. Snelheidsbeperking, hoge brandstofprijs, hoge aankoopprijs van het turbovoertuig. waar blijft het voordeel van een turbo dan? Een positief antwoord vonden we in weerwil van onze affectie voor die techniek niet.

Bron: Gazet van Antwerpen | 29 Juni 1983