Voordelen:
1. Verhoogd vermogen en koppel: Bij turbocompressie wordt lucht gecomprimeerd voordat deze de motor binnendringt, waardoor de luchtdichtheid die beschikbaar is voor verbranding toeneemt. Dit kan resulteren in een hoger motorvermogen en koppel, vooral bij hogere motortoerentallen, waardoor de motor responsiever wordt en betere acceleratie en prestaties kan leveren.
2. Verbeterde efficiëntie: Turbocompressoren kunnen mogelijk de efficiëntie van kleine motoren verbeteren. Door de luchtdichtheid te verhogen, kan de motor een betere verbranding bereiken en meer werk uit de brandstof halen, wat leidt tot een lager brandstofverbruik. Dit voordeel is echter mogelijk niet onder alle bedrijfsomstandigheden significant.
3. Emissiebeheersing: Turbolading kan worden gecombineerd met andere technologieën om de uitstoot te verminderen. Het kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat motoren kunnen werken met armere lucht-brandstofmengsels, waardoor de uitstoot van onverbrande koolwaterstoffen (HC) wordt verminderd. Goede kalibratie- en nabehandelingssystemen zijn echter essentieel om de potentiële toename van andere emissies, zoals stikstofoxiden (NOx), te beperken.
Nadelen:
1. Kosten en complexiteit: Turbolading verhoogt de kosten van het motorsysteem en vergroot de complexiteit ervan. Er zijn extra componenten voor nodig, zoals de turbocompressor zelf, de intercooler, de wastegate en de bijbehorende leidingen. Dit kan de motor zwaarder maken en duurder in productie en onderhoud.
2. Potentieel voor motorklop: Vanwege de verhoogde luchtdichtheid en temperaturen tijdens het turboladen is er een groter risico op het kloppen van de motor, wat een schadelijk en luidruchtig verbrandingsverschijnsel is dat kan optreden wanneer het lucht-brandstofmengsel voortijdig ontbrandt. Het verzachten van het kloppen van de motor kan gepaard gaan met aanpassingen van het brandstoftype, het vertragen van het ontstekingstijdstip of geavanceerde motorregelsystemen, waardoor de complexiteit nog verder wordt vergroot.
3. Thermische en mechanische spanningen: Door turbocompressie worden hogere uitlaattemperaturen geïntroduceerd vanwege de grotere energiestroom door de motor. Dit kan leiden tot verhoogde thermische en mechanische spanningen op motoronderdelen, waardoor de duurzaamheid en levensduur worden aangetast. Ontwerpers moeten materialen zorgvuldig selecteren, rekening houden met warmtebeheer en componenten versterken om deze hogere belastingen te kunnen weerstaan.
4. Reactie en turbovertraging: Turbocompressoren moeten worden ingeschakeld om een zinvolle boost te genereren, wat resulteert in een vertraging voordat het verhoogde vermogen en koppel beschikbaar komen. Dit kan leiden tot turbovertraging, waarbij de motor traag aanvoelt bij lage toerentallen en plotseling vermogen ervaart wanneer de turbo inschakelt. Technieken zoals turbo's met variabele geometrie of twin-scroll-ontwerpen worden gebruikt om dit effect te minimaliseren, maar kunnen de complexiteit nog verder vergroten.
5. Hoogte en bedrijfsomstandigheden: Turbocompressoren zijn gevoeliger voor veranderingen in hoogte en atmosferische druk. Naarmate de luchtdichtheid op grotere hoogte afneemt, kan de effectiviteit van turbocompressie afnemen, waardoor het vermogen en koppel mogelijk afnemen. Bovendien kunnen turbomotoren specifieke afstellingsaanpassingen vereisen om goed te presteren onder variërende bedrijfsomstandigheden.
6. Smering en oliebeheer: Turbocompressoren vereisen een goede olietoevoer voor smering en koeling. Kleine motoren hebben mogelijk niet voldoende oliestroom of -druk voor snelle turbolading, waardoor extra oliesystemen of wijzigingen in het smeerontwerp van de motor noodzakelijk zijn.
Concluderend:hoewel turbocompressie voordelen kan bieden zoals meer vermogen en efficiëntie, brengt het ook extra kosten, complexiteit, mogelijke duurzaamheidsproblemen en overwegingen met betrekking tot turbovertraging, hoogte en smering met zich mee. Het in evenwicht brengen van deze factoren is van essentieel belang bij de beslissing of turbocompressie moet worden gebruikt in toepassingen met kleine motoren. Zorgvuldige engineering en grondige tests zijn nodig om de gewenste prestaties en betrouwbaarheid te bereiken bij het inbouwen van turbocompressoren in kleine benzinemotoren.
