Een turbo voor de turbo

Een turbo voor de turbo

De voortdurend verlaagde emissiegrenswaarden en de toenemende concurrentie van alternatieve aandrijfsystemen moedigen de ontwikkelaars van verbrandingsmotoren aan om topprestaties te leveren. Met turbocompressie heeft u een beproefd recept bij de hand om meer pk's te krijgen met minder brandstofverbruik en minder vervuilende stoffen uit benzine- of dieselmotoren. “Het ontwerp van een dergelijk laadsysteem leidt tot een conflict van doelstellingen tijdens de ontwikkeling”, legt Walter Müllberger uit, die samen met zijn broer Manfred het bedrijf Turbo Twins in Wenen-Simmering leidt, dat zich sinds 1993 heeft gespecialiseerd in de handel en reparatie van alle merken turbocompressoren. “Voor het nominale vermogen heb je een relatief grote uitlaatgasturbocompressor nodig”, zegt Müllberger. Het verlangen naar een zeer hoge vuldruk, zelfs bij lage motortoerentallen, betekent echter dat de turbine en de compressor aanzienlijk kleiner moeten worden gemaakt. “In het ideale geval heb je een combinatie van beide nodig”, legt de turbo-expert uit.

“Het tweetraps geregelde laden maakt een continue aanpassing aan de turbine- en compressorzijde mogelijk aan de eisen van het motorbedrijf.”WALTER MÜLLBERGER, TURBO TWINS

HET IDEALE TURBO-ONTWERP

Om dit conflict van doelstellingen op te lossen heeft BorgWarner Turbo Systems nu de tweetraps gereguleerde turbo “R2S” ontwikkeld. Deze combineert beide genoemde eisen en komt daarom overeen met de ideale structuur van een turbocompressor. Het systeem zorgt voor een continu variabele aanpassing van de turbine- en compressorzijden voor elk motorwerkpunt. Conclusie: Met dit nieuw ontwikkelde laadproces kunnen nieuwe generaties verbrandingsmotoren worden ontwikkeld die voldoen aan de strengste eisen op het gebied van vermogensafgifte, verbruik en milieuvriendelijkheid. De techniek in detail: De tweetraps gereguleerde laadinrichting R2S is een serieschakeling van twee turbocompressoren van verschillende groottes met een zogenaamde bypass-regeling. De uitlaatgasmassastroom die uit de cilinders komt, stroomt eerst in de uitlaatgasverzamelpijp. Van hieruit is het mogelijk om de gehele uitlaatgasmassastroom via de hogedrukturbine (HP) uit te breiden of een gedeeltelijke massastroom via de bypassleiding naar de lagedrukturbine (LP) te leiden. De volledige uitlaatgasmassastroom wordt vervolgens opnieuw gebruikt door de stroomafwaartse lagedrukturbine (LP). De gehele verse luchtmassastroom wordt eerst voorgecomprimeerd door de lagedruktrap. Verdere compressie en interkoeling vinden vervolgens plaats in de hogedrukfase. Door voorcompressie werkt de relatief kleine HP-compressor op een hoger drukniveau waardoor hij de benodigde luchtmassastroom kan realiseren.

COMPACT LAADSYSTEEM

Bij het rijden bij lage motortoerentallen, d.w.z. kleine uitlaatgasmassastromen, blijft de bypass volledig gesloten en zet de gehele uitlaatgasmassastroom via de HP-turbine uit. Dit resulteert in een zeer snelle en hoge vuldrukopbouw. Naarmate het motortoerental toeneemt, wordt het expansiewerk voortdurend naar de LP-turbine verplaatst door de bypass-doorsnede dienovereenkomstig te vergroten. “Het tweetraps geregelde laden maakt een continue aanpassing aan de turbine- en compressorzijde mogelijk aan de eisen van het motorbedrijf”, legt Walter Müllberger uit. Het systeem wordt bestuurd door pneumatische actuatoren die inwerken op bypass-kleppen, zoals die worden gebruikt bij de grootschalige productie van turbocompressoren met wastegate-kleppen. Dankzij het gebruik van beproefde componenten voldoet het compacte laadsysteem aan de hoogste eisen op het gebied van koppel, respons, uitlaatgedrag en prestaties. Het nieuwe Borg-Warner R2S laadsysteem kan in zowel auto's als bedrijfsvoertuigen worden geïnstalleerd. Bij voertuigen met grotere cilinderinhoud wordt in plaats van de vacuümregelkast voor de uitlaatgasbypassregeling een elektrische regeleenheid gebruikt.