Elektrische turbo: is het een turbocompressor of een supercharger?
Als je op internet surft, kom je mogelijk verschillende discussies tegen over de elektrische turbo. Daarom hebben we besloten dit onderwerp te bekijken en uit te leggen waar een elektrische turbo voor dient.
Maar eerst en vooral moeten we een fundamentele vraag beantwoorden. Is het een turbocompressor of een supercharger?
Inhoud
Turbocompressor of supercharger?
Er is maar één eenvoudig antwoord op deze vraag. De elektrische turbo wordt aangedreven door elektriciteit. Gezien het fundamentele verschil tussen een turbocompressor en een supercharger zullen we ons echter snel realiseren dat het geen turbocompressor of supercharger kan zijn.
Turbocompressor: wat zijn de voordelen en wat is turbovertraging?
Het belangrijkste verschil tussen een turbocompressor en een supercharger is dat een supercharger mechanisch wordt aangedreven via een riem die aan de krukas is bevestigd. Een turbocompressor wordt daarentegen aangedreven door uitlaatgassen van de motor.
Verschillende voor- en nadelen van een bepaalde motoraanvulling zijn afhankelijk van de aandrijving van de aanjager en de turbocompressor.
Turbocompressor:
Een turbocompressor verhoogt de druk in het inlaatspruitstuk met behulp van de uitlaatgassen die de turbine laten draaien. De turbine, die wordt aangedreven door de uitlaatgassen, is verbonden met de turbine die zich in de zuigleiding bevindt en zorgt zo voor de aandrijving.
Dankzij de rotatie van de turboturbine wordt de lucht in de cilinders geperst, wat zorgt voor meer vermogen voor de motor. De vermogenstoename komt doordat de motor veel meer zuurstofmoleculen uit hetzelfde luchtvolume ontvangt, omdat de lucht onder druk staat.
Soorten turbo’s: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, ken jij ze allemaal?
Omdat uitlaatgassen de turbo aandrijven, is het duidelijk dat de werking van de turbo niet onmiddellijk optreedt, maar pas na het overschrijden van een bepaald toerental wanneer de druk in de uitlaatpijp voldoende toeneemt om de turbine te laten draaien. Daarom is het effect van de turbocompressor pas merkbaar vanaf ongeveer 2000 tpm, afhankelijk van de grootte en het type turbocompressor.
Grote turbo's zijn minder efficiënt bij lage toerentallen, wat resulteert in een lagere druk in het inlaatspruitstuk. Omgekeerd draaien kleinere turbocompressoren sneller bij lagere toerentallen, maar kunnen ze bij hogere toerentallen niet voldoende perslucht leveren.
De turbocompressor wordt dus beperkt door een bepaald motortoerentalbereik, afhankelijk van de grootte en het type.
Supercharger:
De supercharger heeft dezelfde functie als de turbocompressor, maar wordt in tegenstelling tot deze niet aangedreven door uitlaatgassen, maar mechanisch door een riem die met de krukas is verbonden. Vergeleken met een turbocompressor heeft de supercharger één groot voordeel: hij heeft geen last van turbovertraging en reageert direct op het intrappen van het gaspedaal.
Turbovertraging: wat is het en hoe kan het worden verminderd?
Omdat de supercharger energie van de motor gebruikt voor zijn aandrijving, kost hij ook wat energie van de motor. Uiteindelijk zal het echter meer macht opleveren. Een ander nadeel van de supercharger is het lagere adiabatische rendement dan de turbocompressor.
Adiabatische efficiëntie is het vermogen van een supercharger om lucht te comprimeren zonder overtollige warmte aan de lucht toe te voegen. Hoe lager de luchttemperatuur, hoe dichter de lucht en hoe meer zuurstofmoleculen bevat. Superchargers voegen dus meer warmte aan de lucht toe dan turbochargers, waardoor ze minder efficiënt zijn.
Elektrische turbo:
De elektrische turbo is een hoofdstuk op zich. Het is een turbine die wordt aangedreven door elektriciteit. De elektrische turbo heeft voor zijn aandrijving geen energie uit uitlaatgassen nodig, omdat hij voor zijn aandrijving gebruik maakt van een elektromotor en een speciale accu.
Hierdoor heeft de elektrische turbo verschillende voordelen. Waarschijnlijk de grootste is de volledige eliminatie van de turbovertraging en de onmiddellijke toename van de druk in het inlaatspruitstuk na het intrappen van het gaspedaal, en dus het onmiddellijke optreden van vermogen. Dit zorgt voor een betere motorrespons en een lager brandstofverbruik en lagere emissies.
Motorvermogen en koppel: welke van deze parameters is belangrijker?
Een elektrische turbo kan de snelheid van zijn turbine regelen door de snelheid van de elektromotor te veranderen. Dit turbotype heeft geen extra apparaten nodig, zoals een afblaasklep, wastegate of variabele schoepen, om de turbovertraging te regelen.
Afblaasventiel: Wat is het doel van dit apparaat?
De propeller van de elektrische turbo kan vrijwel onmiddellijk ronddraaien tot ongeveer 100.000 tpm. Wanneer de motor stationair draait, draait de turbine constant met een snelheid van ongeveer 8.000 tpm.
De elektrische turbo wordt echter niet zelfstandig gebruikt om de motor op te laden. Bij hoge motortoerentallen zou de energie uit de speciale accu niet voldoende zijn om de turbine op voldoende snelheid te laten draaien.
Bij gebruik van een sterkere accu of een groter aantal van dergelijke accu's zou de prijs van een elektrische turbo met aanpassing van het gehele elektrische netwerk hoger zijn dan de prijs van de rest van de auto.
Daarom werkt de elektrische turbocompressor alleen bij lage en gemiddelde toerentallen, en bij hoge snelheden wordt hij uitgeschakeld en wordt de superchargerfunctie overgelaten aan de klassieke turbocompressor.
De eisen die aan de elektrische turbo worden gesteld aan het elektrische netwerk van de auto zijn relatief hoog en vormen een serieus probleem. Om de elektrische turbo efficiënt genoeg te laten zijn, zouden autofabrikanten de spanning in de auto moeten verhogen naar 48 volt.
Dit zou echter verband houden met het aanpassen van alle mogelijke onderdelen van de auto, van de accu, via de dynamo tot het gehele elektrische netwerk van het voertuig, wat zou leiden tot extra productiekosten, die autobedrijven echter proberen te verlagen.
Voordelen:
- Volledige afwezigheid van turbovertraging
- Heeft geen extra apparatuur nodig om de vuldruk te regelen
- Is niet onderhevig aan hoge thermische belasting
Nadelen:
- Hoge prijs
- Kwestie van betrouwbaarheid
- Vereist een speciale batterij die deze turbo aandrijft
- Complex elektrisch netwerk van de auto