Wat is een supercharger en hoe verschilt deze van de turbocharger? Hoe werken ze? In dit artikel bekijken we de overeenkomsten, de verschillen en alles wat je verder nog moet weten.
De turbo is eigenlijk een soort supercharger. Beide systemen gebruiken geperste lucht om dit de motor in te jagen. Ze proppen meer lucht dan normaal in de verbrandingskamer, zodat wanneer de juiste hoeveelheid brandstof wordt ingespoten, er groot vermogen uit een relatieve kleine motorcapaciteit behaald kan worden. Als eerste behandelen we kort de werking van de turbocharger. Daarna zullen we uitvoerig de supercharger bespreken.
Hoe werkt een turbo?
De turbo is gemonteerd op het spruitstuk van de motoruitlaat en wordt gevoed met uitlaatgassen.
Zodra de uitlaatgassen via de uitlaatpoort worden uitgestoten, gaan de gassen door het uitlaatspruitstuk en worden deze toegevoerd aan het turbinehuis van de turbocharger. Het compressorwiel en de turbinewiel zijn aan elkaar verbonden. Het compressorwiel (nummer 3) zit aan de inlaatzijde en het turbinewiel (nummer 6) aan de uitlaatzijde.
Klik op bovenstaande afbeelding om deze te vergroten.
Als de uitlaatgassen uit de uitlaatspruitstuk komen dan kunnen de gassen twee kanten op. Of de uitlaatgassen gaan door de wastegate (nummer 7) als deze open is, of de gassen gaan via de uitlaatturbine wanneer de wastegate gesloten is. De uitlaatturbine begint op zijn beurt lucht aan te zuigen via de luchtfilters. Indien het compressorwiel draait, zuigt het lucht op en drukt dit samen voordat het de lucht naar de inlaat stuurt. Als de turbo geen overloop had, zou deze cyclus enorm snel uit de hand kunnen lopen. Vandaar dat een wastegate noodzakelijk is.
De snelheid waarmee turbo’s ronddraaien is ronduit schokkend. Een normale turbo draait al snel 200.000 rondjes per minuut! Dus je begrijpt waarom de hoofdas (nummer 2) een goede olietoevoer moet hebben om de as als het ware op olie te laten zweven om zo slijtage te voorkomen. Daarnaast is het van groot belang dat de as en beide wielen zeer goed zijn uitgebalanceerd! Iedere kleine trilling kan, met een dergelijk snel rondtollende turbo, ervoor zorgen dat de turbo zichzelf al in enkele seconden kapot draait.
Een nadeel van de turbo is dat het in feite ook het motorvermogen beperkt. Ja, u hoort het goed. Omdat de turbocompressor deel uitmaakt van het uitlaatsysteem en de uitlaatgassen gedwongen worden om erdoorheen te stromen, veroorzaakt dit in feite ook een beperking van de uitlaat zelf. Dit is de reden waarom bij een turbo de uitlaten snel zeer heet kunnen worden en dat je ze zelfs in het donker ziet oplichten. Ze verspillen veel energie aan warmte.
Meer weten over de turbo? Lees hier 7 redenen waarom turbo’s defect raken.
Wat is een supercharger?
Dus, wat is nu een supercharger? De supercharger lijkt in principe erg sterk op de turbo. Ook de supercharger perst lucht naar de motor, maar het grote verschil is dat deze supercharger niet door uitlaatgassen wordt aangedreven.
De supercharger wordt door een riem vanuit de motor aangedreven. Dit betekent dat de snelheid van de supercharger wordt bepaald door het toerental van de motor, zodat het geen wastegate of een vuldrukregelaar nodig heeft. Om een grotere ‘boost’ te creëren kunnen we in veel gevallen de supercharger harder laten werken vanuit de software. Of als die maximaal draait, hebben we de mogelijkheid om de poelie te veranderen.
Voordelen van een supercharger
De supercharger heeft als groot voordeel ten opzichte van een turbo, dat het uitlaatsysteem niet aangepast hoeft te worden. Dit is de reden dat atmosferische motoren vaker worden omgebouwd met een supercharger aangezien dit een stuk simpeler en goedkoper is. Superchargers zijn in de regel efficiënter, zodat over het algemeen kleinere intercoolers gebruikt kunnen worden, of zelfs helemaal geen. Dat klinkt goed, maar wat zijn dan de nadelen? Want die zijn er vast ook…
Nadelen van een supercharger
Natuurlijk zijn er nadelen. Soms is er alleen al 100 pk nodig om de supercharger voort te stuwen. Ook kan de omvang van de supercharger een probleem zijn. Sommige superchargers zullen, zoals de dragrace fans weten, niet eens onder de motorkap passen. Leuk voor dergelijke showwagens, maar niet erg praktisch voor je personenauto.
Vandaag de dag worden er drie verschillende soorten superchargers gebruikt. Het belangrijkste verschil tussen deze superchargers zit hem in het type compressor dat wordt gebruikt. De drie gangbare types zijn: centrifugaal, twin-screw, en Roots-type.
Soorten Superchargers
Het Roots-type supercharger wordt vaak een externe compressiepomp genoemd omdat er geen compressie van de lucht in de 'lader' zelf plaatsvindt. Centrifugaal en twin-screw worden beschouwd als interne compressie superchargers, omdat de rotoren in deze systemen eigenlijk de lucht in het apparaat zelf comprimeren en deze samengeperste lucht vervolgens naar het motor inlaatspruitstuk sturen.
De Roots-type supercharger bevat twee rotoren die tegen de klok in draaien. De twee zuigen lucht aan via gaten in hun rotorbladen en drukken de lucht tegen de behuizing van de compressor aan.
De meeste superchargers worden direct vanuit de motor via een riem aangedreven. Om meer lucht aan te leveren moet het toerental van de Roots supercharger hoger zijn dan het toerental van de krukas van de motor. Vergeleken met de drie andere soort superchargers, is de Roots de minst efficiënte. Omdat er met externe compressie wordt gewerkt, is de lucht in de luchtinlaat heter dan in de centrifugale compressie blower. Dus de lucht dat uit een Roots supercharger komt, heeft een lagere dichtheid dan de lucht van een centrifugale blower.
Andersom is het voor een Roots supercharger wel mogelijk om meer vermogen te genereren wanneer er relatief langzame snelheden worden gereden. Dit maakt het ideaal om gebruikt te worden op kleinere motoren die vooral worstelen in de lagere regionen van hun toerental. Ander voordeel van een Roots-type supercharger is de eenvoud van het ontwerp. Het heeft zeer weinig bewegende delen en draait al op een relatief laag toerental, waardoor het een van de meest betrouwbare en duurzame supercharger -types is.
Twin-screw Supercharger
Het twin-screw ontwerp werd ontwikkeld om het gat tussen de centrifugale en de Roots-type superchargers op te vullen.
De tegen de klok in draaiende roterende lobben en kamers van de twin-screw zijn zo ontworpen dat in het taps toelopende deel de lucht steeds verder wordt samengeperst. De rotoren zitten erg dicht bij elkaar, maar raken elkaar niet. Samengeperste lucht wordt zo met weinig verlies van lucht of energie in de inlaat geleverd. De twin-screw supercharger creëert meer vermogen zodra je het gaspedaal raakt en bereikt het volle vermogen erg snel.
Een twin-screw supercharger is ideaal voor auto’s en vanwege de mechanische efficiëntie is de uitstoot van de luchttemperatuur veel beter dan de Roots-type supercharger. Uiteindelijk is een twin-screw supercharger 70 tot 80 procent efficiënter over het gehele vermogensbereik.
De centrifugale supercharger creëert haar boost op vrijwel identieke wijze als een turbo. Het heeft een compressor met een inductor die lucht naar het midden van de compressor aanzuigt. Veel centrifugale superchargers hebben een ronde, slakachtige behuizing die op een turbo lijkt. Na het aanzuigen van de lucht in het centrum van de compressor, perst het de lucht naar een rol. De rol fungeert als een kamer waar de luchtmoleculen zich verzamelen en kanaliseren ze in de richting van de afvoerbuis, zodat het in de luchtinlaat van de motor kan worden geperst.
De diameter van de rol neemt toe naarmate het zich verder van het centrum van de supercharger bevindt, waardoor de luchtstroom wordt vertraagd en de druk verder oploopt. Door deze compressiemethode kan de centrifugale supercharger een vrij hoge thermische efficiëntie leveren. Om echter een flinke boost te kunnen geven, moet de rotor bij zeer hoge toerentallen draaien. De versnelling door middel van de centrifugale supercharger is daarom vooral merkbaar in de bovenste helft van het motorbereik.
Turbocharger of Supercharger?
Welke supercharger (of turbo) voor de motor van jouw wagen het meest geschikt is, heb je misschien al een beetje kunnen achterhalen. De keuze heeft wellicht ook veel te maken met je persoonlijke voorkeur. Wij zijn erg gecharmeerd van de turbocharger die veel vermogen uit een relatief kleine motor kan halen, terwijl het inbouwen van de turbocharger relatief weinig ruimte vergt. Ook houden we van de manier waarop dit extra vermogen wordt opgewekt. Echter: wil je volledig het potentieel van de turbocharger benutten, dan moet je ook genoegen nemen met de nadelen van dit systeem. Zodoende valt er ook veel te zeggen voor de superchargers. Die zorgen voor een plezierige autorit, zoals wordt bewezen met de eerste generatie Mini Cooper S. Maar het meest ideale is natuurlijk om het beste van beide werelden te pakken!
Is dit alles voor jou nog steeds abracadabra? Wees gerust, voor de specialisten van ZIPtuning is het dagelijkse kost. Wij weten wat het beste is voor je wagen en hoe je zowel qua systeem als voor je portemonnee de beste keuze kunt maken. Vraag ons. We helpen je graag verder.