Turbo compressor - JTD Turbo’s

Een turbo is niets meer dan een luchtpomp. Maar wel eentje die heel veel lucht moet kunnen verpompen. Een turbo wordt aangedreven door de eigen uitlaatgassen van de motor. Uitlaatgassen bevatten namelijk heel veel (kinetische) energie die anders door de uitlaat zou verdwijnen. De snelheid van de uitlaatgassen wordt benut om de turbo aan te drijven via het zogenaamde turbinewiel. Dit turbinewiel is direct via een as verbonden met het compressorwiel. Dit compressorwiel heeft door z’n vorm een pompende werking en kan zodoende de lucht in de motor pompen.

Kortom, om meer prestaties te leveren bij een zelfde toerental moet men gebruik maken van drukvulling oftewel de turbo compressor. Op die manier pompt men lucht in de motor. Door daarbij de juiste hoeveelheid brandstof te “mengen” en tot ontsteking te brengen komt er een hoeveelheid energie vrij die men omzet in een beweging van de krukas en daarmee draait de motor, heel simplistisch voorgesteld.

Turbo compressor en dieselmotor

De turbocompressor is al jarenlang gemeengoed op een dieselmotor. Goed beschouwd is het de enige mogelijkheid om een dieselmotor voldoende prestaties mee te geven. De reden hiervoor is dat een dieselmotor een relatief langzaam draaiende motor is. Dit heeft alles te maken met het feit dat het verbrandingsproces van een diesel veel langzamer verloopt dan van een benzine motor. De belangrijkste reden is het feit dat een diesel zichzelf moet ontsteken. Bij een benzine motor wordt de ontsteking op gang gebracht door de bougie. Bij een diesel wordt dit bereikt door het mengsel ontzettend sterk te comprimeren waardoor de temperatuur hoog oploopt. Zo hoog dat er een spontane verbranding gestart wordt. Maar feit blijft dat het verbrandingsproces zo traag verloopt dat een standaard JTD het maximale vermogen haalt bij 4000 toeren per minuut. Er zijn nauwelijks dieselmotoren te vinden in personenauto’s die harder draaien dan 4000 toeren. Hoe groter de dieselmotor hoe lager het toerental waarbij het maximum vermogen gehaald wordt.

Uitlaatgassen: Deze komen vrijwel direct uit de motor en zijn daarom heet, maar niet zo heet als bij een benzine motor. Wanneer men de turbo te ver van de motor zou plaatsen koelen de uitlaatgassen weer af en verliezen daarmee kostbare energie.
Turbinewiel: Deze is zodanig gevormd dat de uitlaatgassen als het ware worden opgevangen om zo het turbinewiel een draaiende beweging mee te geven. De uitlaatgassen stromen “door” het turbinewiel om vervolgens via de uitlaat de motor te verlaten.
Aangezogen lucht: Deze lucht komt via het luchtfilter en de luchthoeveelheidsmeter binnen.

Compressorwiel

Het compressorwiel is direct via een as met het turbinewiel verbonden. Deze as is voorzien van een glijlager en dus NIET van een kogellager. Daarvoor zijn de toerentallen in principe te hoog. Een turbo haalt eenvoudig 100.000 (!) toeren per minuut wanneer er serieuze prestaties worden gevraagd.

Gecomprimeerde lucht

Het compressorwiel is door zijn vorm in staat lucht te verpompen, zodanig dat de lucht onder druk de turbo verlaat. Omdat de lucht door de turbo stroomt wordt deze opgewarmd. De turbo in z’n geheel wordt namelijk zeer heet. Om deze lucht weer af te koelen wordt het door een luchtkoeler geleid; de zogenaamde intercooler, welke door de rijwind de inlaatlucht afkoelt. Via de intercooler komt de lucht in de motor terecht.

Conventionele turbo met mechanische waste gate

Dit is het eenvoudigste type turbo van de drie. Om de druk van de gecomprimeerde lucht niet te hoog te laten oplopen heeft deze turbo een zogenaamde “waste gate”. Deze klep maakt een open verbinding rond het turbinewiel zodat niet alle uitlaatgassen meer door het turbinewiel worden geleid. De waste gate wordt bediend door een druk actuator. Deze actuator is pneumatisch verbonden met de drukzijde van de turbo. Daardoor ontstaat er een balans tussen de drukzijde en de wastegate. Deze balans moet men zien als de maximale vuldruk van de turbo. Deze is meestal begrensd op +1.1 tot 1.2 bar boven de buitenluchtdruk (2.1 tot 2.2 bar absolute druk).

Turbo met mechanische leidschoep regeling

Het nadeel van bovengenoemd type is het feit dat de turbo bij een lagere uitlaatgasstroom onvoldoende druk kan opbouwen. Althans wanneer men dit bekijkt ten opzichte van de eisen die aan de turbo worden gesteld om op maximum toerental de motor van voldoende lucht te kunnen voorzien. Daarom is bij de 2.4 JTD gekozen voor een type met zogenaamde leidschoepen. Dit is een mechanisme die de luchtstroom als het ware richt. De luchtstroom wordt zo gericht dat deze bij lage toerentallen, dus een kleinere hoeveelheid uitlaatgassen, het turbinewiel al heel goed in beweging kan zetten. Op dat moment kan er voldoende druk worden opgebouwd om de motor zodanig te vullen dat er acceptabele prestaties geleverd worden.

De leidschoepen worden versteld door een actuator, die op zijn beurt weer pneumatisch wordt bediend via de druk van de drukzijde van de turbo. Er is opnieuw sprake van een balans werking. Een zwak punt van dit type turbo is het risico op het vast gaan zitten van de leidschoep verstelling. Dit kan gebeuren door een te grote uitstoot van roet in de uitlaatgassen. De leidschoep regeling gaat meestal vast zitten op de stand waarbij veel druk kan worden geleverd. Dit heeft als resultaat dat de turbo op hogere motor toerentallen te veel druk levert en het motormanagement een fout over deze te hoge druk zal registreren. Het motormanagement grijpt op zijn beurt in door de ingespoten brandstofhoeveelheid flink te beperken. Met aanzienlijk vermogensverlies tot gevolg.

Turbo met elektronisch bediende leidschoep regeling

Om ook de prestaties van de 1.9 JTD op lagere toeren te vergroten is het bovengenoemde type vanaf de fase 3 uitvoeringen gemonteerd. Dit betekende een stijging van het maximum koppel van 255 naar 275 Nm. Het vermogen ging van 105 naar 110 of 115 pk. De 2.4 versies stegen niet in koppel maar wel in vermogen. Van 136 naar 140 en 150 pk. Echter voor de fase 3 uitvoering is de actuator niet meer pneumatisch bediend via de drukzijde van de turbo maar via een elektronisch gestuurd ventiel. Het zogenaamde Pierburg ventiel. Op deze manier kan men via het motormanagement de bediening van de leidschoepen veel preciezer onder controle houden.

Het grote nadeel voor chiptuners van dit type turbo’s is dat de druk van de turbo niet meer begrensd is. Bij het eerst besproken type hoeft men niet bang te zijn dat de turbodruk te hoog stijgt omdat deze van een waste gate is voorzien die bij +1.1 tot +1.2 bar afblaast. Wanneer de turbodruk te hoog stijgt betekent dit een te hoge belasting van de turbo. Zowel thermisch als mechanisch. Daarom blijft het opgevoerde vermogen van een getunede JTD fase 3 beperkt tot de druk die nog toelaatbaar is. Een Pierburg bediende waste gate zou in deze situatie ideaal zijn. Wie weet komt die in de toekomst ook nog.

Al het bovenstaande maakt tevens duidelijk dat de turbo een kwetsbaar onderdeel vormt van de JTD motor. Een goede omgang met de motor en daarmee turbo is van groot belang voor de levensduur van de turbo. Zoals eerder verteld lopen de toerentallen van de turbo op tot 100.000 omwentelingen per minuut. Dat zijn er bijna 1700 per seconde. Er is ook verteld dat er geen kogellagers worden toegepast maar glijlagers. De smering van de turbo vindt plaats door de motorolie en is opgenomen in het oliedruksysteem van de motor. Dit type turbo is niet watergekoeld zoals andere benzine turbo’s dat vaak wel zijn. U kunt zich wellicht voorstellen wat er kan gebeuren wanneer er na de koude start te vroeg hoge prestaties worden gevraagd van de turbo. De olie is nog koud en daarmee betrekkelijk dik en heeft er zodanig moeite mee de as van de turbo optimaal van smering te voorzien. Als de olie eenmaal op temperatuur is kan men z’n gang gaan.

Maar wanneer de motor na een inspannende rit weer stil gezet wordt bestaat er opnieuw gevaar. Na een wildere rit is de turbo erg heet. Als de motor dan direct wordt stil gezet lopen de temperaturen zeer hoog op in de turbo. Zo hoog dat de olie die aanwezig is simpelweg verbrandt. Het laten acclimatiseren van de turbo is daarom van zeer groot belang. De doorstromende olie is haast het grootste koelende medium voor de turbo. Daarmee worden er ook hogere eisen aan de olie gesteld.

Turbo reparatie set

Turbo reparatieset, zelf je turbocharger voorzien van een nieuw hart (het onderdeel wat veelal kapot gaat). Door dit onderdeel (het turbo patroon) te vervangen brengt u de kapotte turbo weer in topconditie. Vele malen goedkoper als een “gereviseerde turbo ruil turbo of gebruikte turbo”. Het turbo patroon is vaak zeer eenvoudig te monteren Zie filmpje hoe zelf een turbo reviceren.

Onderwerp gerelateerde artikelen

Snelle nokkenassen: Het karakter van een verbrandingsmotor wordt voor het grootste deel bepaald door de nokkenassen. In dit artikel wordt verder ingegaan op de nokkenas. Stap voor stap wordt uitgelegd hoe de vorm van een nokkenas het koppel en vermogen van een motor beïnvloed. Dit naar aanleiding van het feit dat Squadra Tuning naast chiptuning nu ook Lees hier meer over snelle nokkenassen.

Koppel en vermogen: Om maar gelijk met de deur in huis te vallen, het hele verhaal draait om lucht. Om niets dus eigenlijk. Waar het bij een benzinemotor om draait is de hoeveelheid lucht die er onder bepaalde omstandigheden aan kan worden gezogen. We spreken hier over een 4 takt motor. Dit omdat het verbrandingsproces in 4 stappen plaatsvindt. Nu heeft lucht ook Lees hier meer over koppel en vermogen.

Kosten auto onderdelen - kosten per onderdeel: Bij het aanbod van zowel gebruikte als nieuwe auto onderdelen kan de prijs aanzienlijk schelen. Als er bij een bepaalde uitvoering van een auto een onderdeel vaker stuk gaat, zal er bij het aanbod van gebruikte onderdelen meer vraag naar zijn. Hierdoor bestaat de kans, dat ook de prijs van betreffende onderdeel zal Lees hier meer over kosten auto onderdelen.

Zuiger zuigerveren en/of cilinder vervangen: Het komt tegenwoordig veel minder voor dat zuigerveren zuigers of zelf cilinders van het motorblok vervangen moeten worden, dit natuurlijk omdat de motoren veel sterker zijn geworden en dan ook veel minder aan slijtage onderhevig zijn. Toch komt het nog steeds voor dat er zuigers zuigerveren of zelf cilinders vervangen moeten Lees hier meer over zuigerveren en cilinders.

Hydraulische-klepstoters: De in en uitlaatkleppen van de motor kunnen Buiten hydraulische klepstoters ook op andere manieren via de nokkenas worden aangestuurd. Mede afhankelijk van de positie van de nokkenas is de overbrenging voor het openen en sluiten van de kleppen anders. Zo kennen we de laagliggende en bovenliggende nokkenas Lees hier meer over hydraulische klepstoters.

Prijs en kwaliteitsverschil motorolie: Het prijsverschil van motorolie kan erg groot zijn. Een altijd vrij dure motorolie is de longlife motorolie. Maar zo als de naam het al zegt, hoeft deze olie minder snel ververst te worden. Kijk altijd welke motorolie voor je auto wordt voorgeschreven. Het gebruik van verkeerde motorolie kan voor de motor ernstige gevolgen Lees hier meer over het verschil van dure en goedkope motorolie.