Hoe verhoogt een turbolader de druk?

Hoe verhoogt een turbolader de druk?

De turbolader bereikt het superchargeringsproces van de motor via de volgende stappen, waardoor het vermogen en de efficiëntie worden verbeterd:

1. Uitlaatgas drijft de turbine aan (Turbine)

• Energiegebruik van uitlaatgassen: wanneer de motor draait, produceert hij uitlaatgassen met een hoge temperatuur en hoge druk, 

die via de uitlaatpijp het turbine-uiteinde van de turbolader binnenkomt.

• Turbinerotatie: Uitlaatgassen komen in aanraking met de turbinebladen (meestal gemaakt van hittebestendige materialen zoals nikkellegeringen), 

de turbine met hoge snelheid laten draaien (tot tienduizenden tot honderdduizenden omwentelingen per minuut).

2. Compressorwerking (Compressor)

• Coaxiale verbinding: De turbine en het compressorwaaier (Compressorwiel) zijn rechtstreeks met elkaar verbonden via een stijve as. 

Wanneer de turbine draait, draait de compressorwaaier synchroon.

• Luchtcompressie: De compressorwaaier zuigt externe lucht aan via de luchtinlaat, en de snel roterende waaier versnelt en comprimeert de lucht, 

de luchtdruk aanzienlijk verhogen (superchargen).

3. Intercooling (Intercooling, optionele stap)

• Verlagen van de temperatuur: De temperatuur van de perslucht zal stijgen (door de warmte die ontstaat tijdens het compressieproces), 

en de hoge-temperatuur luchtdichtheid is lager. Sommige systemen koelen de samengeperste lucht via een intercooler om de dichtheid verder te verhogen, 

waardoor de verbrandingsefficiëntie verbetert.

4. Er wordt hogedruklucht naar de cilinder gestuurd

• Optimalisatie van de inlaat: De samengeperste lucht met hoge dichtheid komt via het inlaatspruitstuk de cilinder van de motor binnen.

• Verbetering van de verbranding: meer zuurstof zorgt ervoor dat de brandstof vollediger verbrandt, waardoor er meer energie per tijdseenheid vrijkomt, 

en verbetert het motorvermogen (meestal 30%-50%) en het brandstofverbruik.

Belangrijkste voordelen • Energieterugwinning: maak gebruik van uitlaatgasenergie, verminder afval en verbeter de thermische efficiëntie.

• Kleine cilinderinhoud en hoog vermogen: Zorgt ervoor dat motoren met een kleine cilinderinhoud een vermogen kunnen bereiken dat gelijk is aan dat van motoren met een grote cilinderinhoud (d.w.z. "Downsizing").

• Milieubescherming: Door de verbranding te optimaliseren, kunnen de emissies van onverbrande koolwaterstoffen en fijnstof worden verminderd.

Kerncomponenten

• Turbine: Hoge temperatuurbestendigheid, zet de kinetische energie van het uitlaatgas om in mechanische energie.

• Compressor: comprimeert lucht en verhoogt de inlaatdichtheid.

• Lagersysteem: Ondersteunt de snel roterende turbine-as, veelvoorkomende typen zijn zwevende lagers of kogellagers.

• Wastegate: regelt de boost-druk en voorkomt overdruk (uitgerust op sommige turboladers).

Door dit proces verbeteren turboladers de prestaties en efficiëntie aanzienlijk zonder de cilinderinhoud aanzienlijk te vergroten, 

en worden veel gebruikt in de automobiel-, scheeps- en industriële motorindustrie.