In 1825 werd de stof Benzeen ontdekt in gebruikte gasflessen die voor verlichting diende. De stof wordt gewonnen uit aardolie of koolteer en staat nu vooral bekend als Benzine. Benzine is een brandbare stof die zeer explosief wordt als het vermengd wordt met lucht. Met het zoeken naar meer motorvermogen hebben we te maken met de grenzen van de klopvastheid van benzine, een turbo kan de oplossing bieden.
Motorvermogen en de turbo
Benzine is wat we nodig hebben om onze motorfietsen en auto’s mee te laten rijden natuurlijk.
Benzine heeft zo zijn voordelen maar zeker ook nadelen, de wereld is er in ieder geval aan verslaafd.
De ontdekking van het nut van aardolie en de Benzine die daar uit gemaakt wordt heeft wereldwijd voor een enorme revolutie gezorgd.
Benzine zorgde er onder andere voor dat de explosie motor kon worden uitgevonden.
De otto of verbrandingsmotor
De benzinemotor wordt ook nog wel eens otto motor genoemd naar de uitvinder van de motor.
Het was immers Nikolaus August Otto die, samen met Carl Eugen Lange de benzinemotor uitvond.
[intlink id=”217″ type=”post”]De benzine motor werkt doordat benzine samen met lucht wordt vermengd en vervolgens explodeert.[/intlink]
Door de kracht van de explosie wordt de zuiger naar beneden gedrukt. Door een stelsel van assen en tandwielen wordt de kracht uiteindelijk op het achterwiel over gebracht.
Hier een duidelijk beeld van de compressie ruimte van een klassieke zijklepper.
Wat is compressieverhouding
Benzine heeft als voordeel dat er relatief veel vermogen uit gehaald kan worden. Het is vooral voor snelle auto’s en motorfietsen van belang dat er veel vermogen is.
Vermogen bereik je onder andere door een zo hoog mogelijke compressie te generen. En om een zo hoog mogelijke compressie te generen heb je een hoge compressie verhouding nodig.
De compressieverhouding is de verhouding tussen het slag volume plus de verbrandingsruimte en de ruimte van de verbrandingsruimte.
Meer over compressieverhouding
Anders gezegd als de zuiger in het onderste dode punt staat kan je de ruimte boven de zuiger als slag volume zien. Het is de ruimte die vol wordt gezogen met een benzine luchtmengsel
Als de zuiger in het bovenste dode punt staat is de ruimte boven de zuiger de verbrandingsruimte.
De verhouding tussen het totale slagvolume en de verbrandingsruimte noemen we compressieverhouding.
De verbrandingsruimte moet zo goed mogelijk gevuld worden met mengsel
Compressie verhouding en vermogen
Hoe kleiner de verbrandingsruimte is in verhouding met het totale slagvolume hoe hoger de compressie.
Bij benzine is de maximale compressieverhouding 14:1. Als de compressie bij benzine hoger wordt gaat het mengsel uit zichzelf ontbranden.
De samendrukbaarheid van een benzine luchtmengsel wordt ook wel klopvastheid genoemd. Het octaan getal van benzine geeft aan hoe hoog de samendrukbaarheid van het mengsel is.
zoeken naar loodvervangers
Tot aan de jaren 90 werd er lood toegevoegd aan benzine om de klopvastheid te vergroten. Totdat men beseft dat de uitstoot van lood tot loodvergiftiging leed. worden.
Lood was tevens niet goed voor de later ingevoerde katalysatoren. Er moest dus een vervanger gevonden voor het lood dat in de benzine zat.
De stof Methyl-tert-butylether wordt nu gebruikt om voor klopvastheid van benzine te zorgen.
Een benzine pomp uit lang vervlogen tijden. Foto gemaakt in het Louwman automobiel museum.
De Kawasaki H2 heeft een compressor.
Bij de meeste moderne motoren met een modern motormanagement systeem is zogenaamde pingel herkenning ingebouwd.
Zodra de motor dreigt te gaan pingelen door te hoge compressie wordt het ontstekingstijdstip iets verlaat.
Dit gaat dan wel ten koste van het rendement maar het lost het pingel probleem op dat moment op.
De beperking van de compressieverhouding van 14:1 maakt het zoeken naar meer vermogen lastig.
De meeste modernere motoren hebben een compressieverhouding van 10 of 11:1.
De Ninja H2
De echte supersport machines, zoals bijvoorbeeld de Kawasaki Ninja ZX10 R heeft een compressieverhouding van 13:1. Dit ligt op de grens van wat je met gewone benzine kan bereiken.
De Ninja H2 heeft een compressieverhouding van 8,5:1. Dit is beduidend lager dan de “gewone” Ninja.
De Kawasaki Ninja H2 is echter voorzien van een zogenaamde compressor die voor meer vermogen zorgt. De compressor verhoogt de compressieverhouding en zorgt zo voor meer vermogen.
Om zelf ontbranding van de benzine te voorkomen wordt “gewone” compressie relatief laag gehouden. De compressor is op deze manier een prachtig oplossing in de zoektocht naar meer motorvermogen.
Motoren en vermogen
In de racerij wordt veel meer vermogen van een motor gevraagd dan in het normaal gebruik.
Om te kunnen voldoen aan de vraag naar meer vermogen wordt een mengsel van ethanol en methanol gebruikt. Door het gebruik van een Turbo op een motor kan ook meer vermogen gevonden worden.
Bij het gebruik van een turbo ontstaat wel weer hetzelfde probleem van klopvastheid van benzine.Een turbo is niets anders dan een schoepenrad dat wordt aangedreven door uitlaatgassen.
De naam Turbo is overigens opgebouwd uit twee afkortingen, van Turbine en booster.
De suzuki XN850 turbo was zijn tijd ver vooruit
turbotax 2015
Uitlaatgassen drijven de turbo
Aan de uitlaat kant stromen uitlaat gassen met hoge snelheid langs een schoepenrad (turbine)
Het schoepenrad aan de uitlaatkant is door middel van een as verbonden met een ander schoepenrad aan de inlaatkant (booster).
Het rad aan de inlaatkant draait met de zelfde snelheid als het rad aan de uitlaatkant.
Door het snel draaiende rad wordt lucht via het luchtfilter aangezogen en in het compressorhuis samengedrukt.
Vervolgens wordt de gecomprimeerde lucht in het inlaatspruitstuk geperst.
Meer vermogen met lagere compressie
Een turbo is een manier om meer vermogen te krijgen en de standaard compressie verhouding relatief laag te houden.
Stel je bouwt een motor met een compressie verhouding van 10:1 dan heb je relatief weinig vermogen.
Met een turbo kan je bij hogere toerentallen de compressieverhouding verhogen waardoor je meer vermogen krijgt.
maar het is een omslachtige constructie. Het stelsel van uitlaatbochten en inlaat spruitstukken zorgt vaak voor een ingewikkelde ogend geheel.
uitlaatgassen worden meer benut
Want de snel stromende uitlaatgassen moeten hoe dan ook vlak langs het inlaat gedeelte worden geleid.
Een ander nadeel van de turbo is dat deze pas voor extra vermogen zorgt als de motor al flinke toerentallen draait.
Een turbo gaat pas bij hoge toerentallen functioneren en die kunnen oplopen tot meer dan 100.000 toeren per minuut.
Met dergelijke toerentallen is een goede smering van de turbo as noodzakelijk.
Diesel kan een hogere compressie aan dan benzine. Hier een turbo diesel injectie motorfiets op de beurs in Utrecht
Laat de motor nog even draaien
Je mag een motor met turbo ook nooit na een snelle rit zomaar uit zetten. De turbo draait dan namelijk nog met hoge snelheid rond als de motor alweer stationair draait
Zet je gelijk de motor uit dan krijgt de nog uitdraaiende turbo geen smering meer en kan beschadigen.
De uitlaat gassen die langs het schoepenrad stromen moeten immers voldoende snelheid hebben om het rad aan te drijven.
Het niet functioneren van een turbo bij lage toerentallen wordt ook wel turbo gat genoemd. Om dit zogenaamde turbo gat tegen te gaan zijn er turbo’s met verstelbare schoepen.
De compressor aandrijving
Een ander oplossing voor meer motorvermogen is de zogenaamde compressor. Een compressor doet in feite hetzelfde als de turbo alleen word de compressor niet aangedreven door de uitlaatgassen.
Een compressor word aangedreven door dat er een rechtstreekse verbinding is met de krukas.
De compressor kan worden aangedreven door een tandwielstelsel of door een zogenaamde duplex ketting.
De turbo of compressor is dus een mogelijke oplossing voor motoren met een relatief lage compressie verhouding.
Je kan echt niet zomaar op iedere motorfiets een turbo bouwen maar dat is weer een ander verhaal.