Turbocompressor
De uitlaatgasturbocompressor werd in 1905 uitgevonden door de Zwitser Alfred Büchi. Sindsdien werd hij doorlopend verder ontwikkeld; hij is bijna niet meer weg te denken uit de moderne auto-industrie. Het werkingsprincipe van een turbocompressor is eenvoudig en geniaal tegelijk. Hij neemt de energie die door de druk of de beweging van de uitlaatgassen ontstaat over met behulp van een turbine, om door middel van een compressor lucht in de motor te persen en zo een efficiëntere brandstofverbranding mogelijk te maken.
Simpel gezegd bestaat een turbocompressor uit twee via een as verbonden kaplan- of peltonturbines, waarvan één als compressor dient. De stroom van uitlaatgassen die bij de brandstofverbranding ontstaat heeft een hoge druk, waardoor hij een rotatie van de turbine veroorzaakt. De rotatie wordt via een as overgebracht op de compressor die lucht van buitenaf aanzuigt en in de cilinder perst.
Door de extra drukvulling ontstaat er geen onderdruk in het inlaatsysteem, wat normaal gesproken gebruikelijk is bij hoge toerentallen en de motor berooft van vermogen. Men onderscheidt twee soorten turbocompressoren. Ten eerste zijn er turbocompressoren met zogenaamde uitlaatgasdrukvulling. De turbines van deze compressor worden puur door de druk van de uitlaatgasstroom aangedreven, die vervolgens in een reservoir wordt opgeslagen totdat de druk hoog genoeg is. Bij pulsdrukvulling wordt gebruikgemaakt van de bewegingsimpuls van het uitlaatgas. De uitlaatgasstroom gaat door een zo klein mogelijke uitlaatgasbuis direct naar de turbine en zet deze in beweging.
Moderne turbocompressoren behalen toerentallen tot 300.000 omwentelingen per minuut, wat extreme technische eisen aan de onderdelen en de koeling stelt. Een hydrodynamische glijlager, waarbij een doorlopende olielaag om de as van de turbocompressor de wrijving minimaal houdt, is een voorwaarde voor dergelijke hoge toerentallen. Daarnaast worden bij de huidige turbocompressoren onderdelen van keramiek gebruikt, die de turbocompressor robuuster maken.
Het belangrijkste voordeel van een turbocompressor met drukvulling is de verkregen verhoging van het vermogen en het koppel bij een gelijk gebleven motorinhoud. Daardoor wordt ook het brandstofverbruik aanzienlijk verlaagd. Nadelen zijn vooral de hogere belasting van de motoronderdelen door de hogere temperatuur, waardoor een uitgebreider koelsysteem nodig is. Bij oudere turbomotoren bestaat bovendien het probleem van het zogenaamde turbogat, omdat bij lage toerentallen niet genoeg aanjaagdruk gegenereerd kan worden waardoor het vermogen beperkt is.
