1. Gebruik turbo en u bereikt uw bestemming sneller en zuiniger.
Technisch Eindwerk
De Turbo
Jonas Van den Bempt
Jonas Van den Bempt
2 HEXP
Autotechniek
2012-2013
Technicum Noord-Antwerpen

2. 2
Inleiding
Ik ben Jonas Van den Bempt, student van het 2de
jaar Auto-expertise, voor het vak Autotechniek
maak ik een eindwerk over een technisch onderwerp. Ik heb het onderwerp turbo gekozen. Ik heb dit
onderwerp gekozen omdat het opvoeren van het motorvermogen (motortuning) en de racewereld
mij interesseert. In het begin van dit schooljaar wist ik nog niet veel over turbo’s, maar naderhand
meer en meer over turbo’s te lezen wordt het duidelijker. Met een eindwerk te maken leer je goed
bij. Dit eindwerk zal vooral over de techniek van de turbo gaan.
Wat tegenwoordig belangrijk is volgens de emissie normen opgesteld door Europa is dat men
kleinere motoren met een lagere uitstoot wil. Met de toepassing van een turbo in de motor is het
mogelijk om met kleinere motoren toch een hoger vermogen te bekomen, daarbij wordt met de
turbo de uitstoot van de wagen verlaagd. De uitlaatgassen worden herbruikt, dus hier bij deze
methode wordt gebruik gemaakt van hernieuwbare energie.
In dit eindwerk zal worden toegelicht:
• De geschiedenis en evolutie van de turbo
• De werking van de turbo
• De verschillende turbo types
• Verschil tussen toepassing van turbo op benzine en diesel motoren
• De schadegevallen van de turbo
• De voor –en nadelen van de turbo
• Drukvulling
• Turbo’s toegepast op schepen
• De lagers
• Basisbegrippen uit de techniek
• Verlagen van de uitstoot

3. 3
Inhoudsopgave
Inleiding................................................................................................................................................... 2
1 Geschiedenis en evolutie van de turbo........................................................................................... 5
2 De techniek...................................................................................................................................... 7
2.1.1 Vermogen........................................................................................................................ 7
2.1.2 Koppel............................................................................................................................ 10
2.1.3 Basisprincipe van een motor......................................................................................... 14
2.2 Het kringproces van een motor............................................................................................. 16
2.3 Drukvulling............................................................................................................................. 17
2.3.1 Pulsdrukvulling .............................................................................................................. 17
2.3.2 Mechanische drukvulling............................................................................................... 17
2.3.3 Register drukvulling....................................................................................................... 18
2.3.4 Uitlaatgasdrukvulling..................................................................................................... 19
2.4 Een motor zonder turbo omvormen tot een turbo-motor ................................................... 19
2.5 Werking van de turbo............................................................................................................ 22
2.6 Voor – en Nadelen van een turbo ......................................................................................... 24
2.7 Opbouw en onderdelen nader bekeken ............................................................................... 27
2.7.1 De compressor............................................................................................................... 27
2.7.2 Het Binnenwerk............................................................................................................. 28
2.7.3 De turbine...................................................................................................................... 30
2.7.4 Extra onderdelen........................................................................................................... 31
2.8 Ontwikkeling door de jaren heen.......................................................................................... 34
2.8.1 Turbo-elektronica.......................................................................................................... 35
2.8.2 Variabele turbinetechniek............................................................................................. 35
2.9 Schade aan een turbo............................................................................................................ 39
2.9.1 Wel of niet vervangen? ................................................................................................. 39
2.9.2 Achterhalen van de oorzaak.......................................................................................... 40
2.9.3 Wat kunnen oorzaken zijn van schade aan een turbo? ................................................ 40
2.10 Turboschade analyse............................................................................................................. 50
2.10.1 Problemen en oplossingen............................................................................................ 50
2.10.2 Samenvatting storingsdiagnose turbo........................................................................... 56
2.11 In de werkplaats .................................................................................................................... 59
2.12 Interessante weetjes............................................................................................................. 62
2.12.1 Een aantal bekende turbofabrikanten: ......................................................................... 63

4. 4
3 Bronvermelding............................................................................................................................. 64

5. 5
1 Geschiedenis en evolutie van de turbo
De turbo klinkt bekend in de oren, we kennen het van de Porsche 911
Turbo, de TDI’s (turbo diesel injection), enzovoort. De turbo bestaat al een
eeuw, ongeveer net zo lang als de verbrandingsmotor. In 1885 en 1896
onderzochten Gottleib Daimler1
en Rudolf Diesel2
de mogelijkheden om het
vermogen van de motor te verhogen en het brandstofverbruik te
verminderen door gecomprimeerde lucht in de motor te brengen, toen waren deze technici daar al
met bezig.
Echter was het de Zwitser Alfred J Büchli die de doorbraak gaf in 1905, hij voerde het principe van de
uitlaatgascompressor of –turbo in. Hiermee bereikte hij een vermogenswinst van 40 % voor de motor
en vervolgens werd de turbo officieel geïntroduceerd in de auto-industrie.
In het begin, in de jonge jaren van de turbo werd de turbo enkel toegepast op grote
scheepsmotoren. Pas in 1938 werd de eerste turbomotor voor het eerst op een vrachtwagen
toegepast geproduceerd door de fabrikant Swiss Machine Works Sauer. In 1961 introduceerde de
Zweedse truckfabrikant Scania de eerste standaard ingebouwde turbomotor. Wat een grote stap
was, want bij de andere merken was de turbo nog onbetrouwbaar gebleken. Een jaar later werden
de turbo’s ook gemonteerd voor personenwagens. Ondanks hun toenmalige onbetrouwbaarheid
werden ze echter snel van de markt gehaald. De turbo was nog niet klaar. Dit bleek ook wanneer de
jonge turbo terug in de revisie ging toen Chevrolet Corvair Monza en de Oldsmobile Jetfire in 1962
hem als eerste op de Amerikaanse markt brachten en direct ook weer verdwenen omdat de motor
niet betrouwbaar was.
De turbo kende zijn doorbraak in de Formule 1, in de jaren ‘70 werd de turbo toegepast in de
racewereld bij de Formule 1 wagens. Waardoor de term ‘turbo’ bekend werd in de volksmond.
Autofabrikanten speelden hierop in door een turbo toe te passen op hun topmodellen, waardoor
deze nog populairder waren en beter verkochten. Toch was er iets te vroeg gejuicht, want de eerste
commerciële waren nog niet op hun toppunt, ze waren niet zuinig, ze verbruikten nogal veel.
Bovendien ervaarden veel automobilisten ‘het turbogat’ (de korte vertraging bij het gas geven, de
turbo moet nog op gang komen) te groot. Het optimaal punt was nog niet bereikt van de turbo, de
ontwikkeling moest verder worden gezet.
Bij de Formule 1 wagens van toen (jaren zeventig) bevorderde de turbo de prestaties van de wagens,
wat belangrijk is als je wil winnen, je moet een snelle wagen en een snelle piloot hebben.
Het jaar 1973 was een belangrijk moment voor de turbomotor voor trucks. Vanaf toen begon de
turbo een opmars die voortduurt tot op de dag van vandaag. Er wordt alsmaar meer en meer
aandacht besteed aan de uitstoot van de voertuigen, rond de eind jaren tachtig was dit ook al het
geval. Omdat een turbo een aantal voordelen heeft zoals een zuiniger verbruik en een betere
1
Gottleib Daimler was ingenieur gespecialiseerd in werktuigbouwkunde, hij was een hoofdrolspeler in de
ontwikkeling van de benzinemotor ook stond hij in voor de uitvinding van de verbrandingsmotor en de
vierwielige auto. Deze kreeg een patent op 24 april, 1860.
2
Rudolf Diesel was ingenieur gespecialiseerd in werktuigbouwkunde, hij was de uitvinder van de Diesel motor.
Het patent op deze diesel motor werd bekomen op 9 augustus, 1898.

6. 6
verbranding, in principe is een turbo een soort van uitlaatgasrecirculatie systeem dat er voor zorgt
dat deze energie nuttig gebruikt wordt.
Het toenemende milieubewustzijn zorgde ervoor dat er veel vrachtwagens (trucks) met een
turbomotor werden uitgevoerd. Het is zelfs zo dat vandaag praktisch alle vrachtwagens met een
turbo zijn uitgevoerd.
De doorbraak van de turbo toegepast op
personenwagens was in het jaar 1978,
Mercedes-Benz introduceerde hun model
300 TD met een turbodiesel. Daarop volgde
de Volkswagen Golf enkele jaren later
(1981), die ook een turbo bevatte,
specifieker was het een Volkswagen Golf
TDI, één van de eerste turbodiesel motoren.
Dit was een belangrijke gebeurtenis, want
voor het eerst leverde een (turbo)diesel
motor ongeveer evenveel vermogen als een
benzine motor zonder turbo uiteraard. Dit
maakte de diesel motoren populairder en waarbij nog eens een voordeel bijkwam dat de uitstoot van
schadelijke stoffen lager was.
Tegenwoordig wordt een turbo niet alleen gemonteerd om vermogenswinst te bereiken. De
aandachtspunten zijn nu de besparingen op brandstofverbruik en het verminderen van de CO2-
uitstoot. Vandaag de dag kun je voor praktisch elke motor een turbocharger kopen. Dankzij het
gebruik van duurzaam materiaal, hoeft de turbo slechts na een aantal jaar gereviseerd te worden, dit
is altijd aan te raden voor het beste resultaat te bekomen.
Figuur 1 Mercedes 3.0 liter Turbo Diesel

7. 7
2 De techniek
De turbo is een bijzonder stukje techniek waar ik u graag iets meer over vertel. Elke motor levert een
bepaald vermogen. In een verbrandingsmotor wordt dit vermogen verkregen via mengsel van
brandstof, zuurstof, en de nodige ontbrandingstemperatuur. Door elk van deze drie factoren te
veranderen kan het vermogen van de wagen bepaald worden. Willen we meer vermogen dan zal er
meer brandstof en zuurstof moeten worden aangevoerd.
Door de cilinderinhoud te vergroten kan er ook meer brandstof worden ingespoten en bekomt men
een rijker mengsel, wat ten goede is voor de motor prestaties. Daarbij zorgt een grotere
cilinderinhoud ervoor dat de motor groter, zwaarder en duurder wordt. Het hogere brandstof
verbruik met een grotere motorinhoud en de daaruit volgende hogere kosten van productie is
vandaag de dag niet meer wenselijk gezien de strenge emissie-normen. De
turbo biedt de oplossing voor dit dilemma.
2.1.1 Vermogen
We weten dat elke motor een bepaald vermogen levert, dit is het vermogen van een motor om een
bepaalde hoeveelheid arbeid te kunnen verrichten ook genoemd, het motorvermogen. Het
vermogen van een auto wordt uitgedrukt in kW (kilowatt). Dit vermogen is belangrijk om een aantal
weerstanden te overwinnen zoals de rolweerstand, de helling weerstand, de luchtweerstand en de
versnellingsweerstand (bij het versnellen van het voertuig moet er extra vermogen voorzien
worden). Dus hoe meer vermogen er ter beschikking is hoe beter de verplaatsing kan gebeuren. In
een verbrandingsmotor wordt dit vermogen geleverd door een combinatie van brandstof, zuurstof
(het lucht-brandstof mengsel) en de ontbrandingstemperatuur. Bij het aanpassen en het
optimaliseren van deze drie aspecten wordt het motorvermogen veranderd, bepaald.
Als we het motorvermogen willen opvoeren, bij een gelijkblijvende temperatuur, dan er zal meer
zuurstof en meer brandstof moeten worden aangevoerd. Dat vraagt om meer cilinderinhoud
waardoor de motor groter zal worden, ook zwaarder en duurder zal worden. Natuurlijk zijn er nog
andere manieren. Een andere manier is het verhogen van de snelheid van aanvoer van lucht en
brandstof, dus de aanzuigsnelheid van de lucht verhogen en de inspuitsnelheid van de brandstof
verhogen. Hierdoor neemt het toerental toe, wel heeft dit als nadeel dat de motoronderdelen sneller
slijten.
Onder druk uitgeoefend door de Europese en Amerikaanse wetgeving moeten motoren zuiniger en
schoner werken. Het verbruik van de wagen, de prestaties worden sterk beïnvloedt door het gewicht
van een auto. Een toename van de massa met 50 kg heeft grofweg een toename van 3% van het
brandstofverbruik tot gevolg. Het is dus interessant voor de autofabrikanten en voor de consument
om het gewicht van de wagen zo laag mogelijk te houden.
2.1.1.1 Formules van het vermogen van een verbrandingsmotor
Het vermogen dat een verbrandingsmotor kan leveren wordt bepaald door de hoeveelheid arbeid
dat de motor kan leveren binnen een bepaalde tijd. Men spreekt van arbeid als een bepaalde kracht
een bepaalde verplaatsing tot gevolg heeft.
Enkele algemene formules:

8. 8
Vermogen=
Arbeid
Tijd
 𝑃 =
𝑊
𝑡
Arbeid = kracht × afgelegde weg  W = F × S
Kracht = druk × oppervlakte F = p × A
Dus de formule voor vermogen is  P =
(p × A) × s
t
Nu we dit weten kunnen we aan de hand van deze formules, de specifieke formules opstellen voor
de berekening van het effectief vermogen van een verbrandingsmotor met het vier takt principe.
𝑃𝑒 =
(𝑝𝑒𝑓𝑓 × 𝐴𝑧) × 𝑠
(2 ×
1
𝑛
)
× 𝑖
Hierbij is:
Pe = effectief vermogen (W)
peff = gemiddelde effectieve zuigerdruk (N/m2
)
Az = oppervlakte van de zuiger (m2
)
(𝜋 ×𝑑)
s = afgelegde zuigerweg (m)
i = aantal cilinders
n = toerental (1/s)
Opmerking: De “2” onder de breukstreep in de formule van het effectief vermogen hoort erbij omdat
de vierslag-motor maar één keer per twee toeren arbeid levert.
Men kan de oppervlakte van de zuiger x de afgelegde zuigerweg ook als het slagvolume verwoorden.
Dan is: Vs = Az × s
De vereenvoudigde formule wordt dan:
𝑃𝑒 =
𝑝𝑒𝑓𝑓 × 𝑉𝑠 × 𝑛 × 𝑖
2
Als men een motor wil ontwerpen met een groot effectief vermogen is het nuttig een aantal
parameters te verhogen. Zoals de drie parameters: gemiddelde effectieve zuigerdruk (peff), het
slagvolume (Vs) en het toerental (n) uit bovenstaande formule.
Het toerental (n) of rotatie-frequentie van een motor kan echter niet oneindig veel worden
verhoogd. Voor al deze parameters zijn er bepaalde grenzen. Als we het toerental te veel opvoeren,
kan er schade ontstaan aan de draaiende onderdelen wegens een te hoge belasting. De
massakrachten op de zuiger en drijfwerk (drijfstang, krukas, …) zijn recht evenredig met het kwadraat
van het motortoerental. Waardoor deze krachten zeer hoog oplopen wanneer het toerental wordt
verhoogd. Dit zorgt voor meer slijtage van de onderdelen van de motor, dat leidt tot een kortere
motorlevensduur en de motor wordt luidruchtiger. Het brandstofverbruik en de uitlaatgasemissies
worden hoger. In de racewereld past men het principe van het toerental verhogen toe tot op de

9. 9
maximale grens van wat mechanisch mogelijk is. In de racerij is het van groot belang dat de wagen
snel is en het maakt niet veel uit hoeveel de wagen verbruikt, maar voor de gewone personen- en
bedrijfswagens is het verbruik, slijtage, emissies, … van groot belang.
De grens van het slagvolume (Vs) wordt bepaald door de beschikbare inbouwruimte in de motor.
Bovendien zijn grotere motoren duurder en zwaarder.
De gemiddelde effectieve zuigerdruk (peff) wordt bepaald door de vullingsgraad, de
compressieverhouding van de motor en het verloop van het verbrandingsproces. Hier heeft de
vullingsgraad de belangrijkste rol. Hoe hoger de vullingsgraad, hoe hoger de gemiddelde effectieve
zuigerdruk is.
Wat is de vullingsgraad?
De vullingsgraad is de verhouding tussen de massa inlaatlucht (mc) die zich na de vulling werkelijk in
de cilinder bevindt vergeleken met de theoretische massa lucht (mth) die zich in de cilinder zou
bevinden onder standaard omstandigheden. Onder standaard omstandigheden verstaat men een
normale atmosferische druk en een temperatuur van 20°C
De formule voor de vullingsgraad is:
λv =
mc
mth
x 100
Bij een atmosferische motor bedraagt de vullingsgraad van de cilinders ongeveer 65% tot 85 %. Door
de stromingsweerstand die de inlaatlucht ondervindt door onder andere de luchtfilter, inlaatkanalen
en inlaatkleppen is er een verlies van vullingsgraad. Er zijn ook speciale luchtfilters, variabele klep-
timing (de kleppen goed op elkaar instellen zodat ze op het perfecte moment openen en sluiten, dit
zorgt ervoor dat er op het juiste moment brandstof kan worden ingespoten) en speciaal gevormde
aanzuigbuizen, enz. Deze constructies of onderdelen beïnvloeden de vullingsgraad in postieve zin.
De meest nuttige en effectieve manier om de vullingsgraad te verhogen is drukvulling. Bij een motor
met drukvulling kan de vullingsgraad zelfs tot over de 100% stijgen. Dit wil dus zeggen dat een turbo
een hogere gemiddelde effectieve zuigerdruk (peff) heeft, dit geeft ook een hoger vermogen als
resultaat. Er is meer vulling in de cilinders waardoor er ook meer brandstof kan worden ingespoten,
dus er is meer vermogen ter beschikking. De grens van de gemiddelde effectieve zuigerdruk (peff)
bestaat. Deze wordt bepaald door de toelaatbare thermische en mechanische belasting op de
zuigers, drijfstang, krukas, nokkenas, … (het aandrijfwerk).
Het motorvermogen klinkt bij de meeste mensen het bekendste in de oren. Het motorvermogen
komen we te weten door het motorkoppel te vermenigvuldigen met het motortoerental. Het
vermogen is hoeveel maal het koppel per seconde geleverd kan worden. De eenheid voor vermogen
is dan ook Nm/s of Watt. De formule voor vermogen is: P = M × ω
P = het vermogen in Nm/s of Watt
M = het koppel in Nm
ω (omega) = de hoeksnelheid, deze is gelijk aan: 2 × π × n waarin n gelijk is aan het toerental/de
omwentelingssnelheid in omw/s of t/min.
De formule wordt dan: P = M × (2 × π × n)

10. 10
Hier geef ik een voorbeeld:
Gegeven: Koppel motor 80 Nm
Toerental waarbij dit koppel wordt bereikt: 30 omw/sec. (1800 t/min.)
Gevraagd: Het motorvermogen bij het gegeven toerental.
Oplossing: Het geleverde vermogen bij 1800 t/min bedraagt:
P = 80 Nm x 2 x 3,14 x 30 omw/sec of Hz = 15072 Watt of 15 kW.
Eenheden
1 Watt
=
0,001 kW
1 kW 1000 Watt
1 kg 10 Newton
(of 9,8066)
1 N 0,10 kg
1 bar 100000 of
105
Pascal
Voorbeeld van zuigerkracht:
De zuiger zal tijdens de arbeidsslag met een bepaalde kracht
naar beneden worden gedrukt.
Deze kracht wordt de zuigerkracht genoemd. De grootte van
de zuigerkracht kan als volgt worden berekend:
Fz = p × A
Fz = zuigerkracht in newton (in N)
p = druk boven de zuiger in Pascal (N/m2)
A = oppervlak van de zuiger (m2)
Gegeven:
- de druk boven de zuiger bedraagt 5000000 Pascal
- het oppervlak van de zuiger is 0.0044 m2
De zuigerkracht Fz bedraagt:
Fz = 5000000 x 0.0044
Fz = 22000.0 N
2.1.2 Koppel
Vermogen is de hoeveelheid energie die per seconde aangeleverd kan worden. Koppel is hetzelfde
als moment en bepaald hoeveel kracht je op de wielen over kunt brengen. Je kunt nog zoveel
vermogen hebben in een motor maar als deze niet overgebracht wordt naar de wielen dan heb je er
nog niets aan. Motoren hebben bij een bepaald toerental een maximaal koppel. Dit maximaal koppel

11. 11
bereikt de motor bij een toerental dat ongeveer in het midden ligt (bv.: bij een motor die 7000
toeren per minuut maximum kan ligt het maximum koppel op 3500 toeren per minuut). Bij dit
toerental is de energieoverdracht op de as(sen) het meest efficiënt en zal de wagen dus ook het
zuinigst rijden. De motor bereikt het maximaal vermogen bij het maximum toerental die de wagen
kan behalen, dus bij het voorbeeld zal dit rond de 7000 toeren per minuut liggen.
Op de volgende figuur ziet u een voorbeeld van het vermogens- en koppelverloop van de Mercedes
SL500 en de Volkswagen New Beetle 1.8 Turbo.
Figuur 2 De vermogens - en koppelgrafiek van de Mercedes SL500 (links) vergeleken met de VW New Beetle 1.8 Turbo
(rechts)
Nu gaan we het verband bekijken in formulevorm tussen vermogen en koppel (de trekkracht van de
motor).
𝑃𝑒 = 𝑀𝑒 × 2 × 𝜋 × 𝑛 Pe = effectief vermogen (in Watt)
Me = effectief koppel (in Nm)
n = motortoerental (omw/s of t/min)
Verder wordt de formule:
𝑝𝑒𝑓𝑓 × 𝑉𝑠 × 𝑛 × 𝑖
2
= 𝑀𝑒 × 2 × 𝜋 × 𝑛
Vereenvoudigd wordt het:
𝑀𝑒 =
𝑝𝑒𝑓𝑓 × 𝑉𝑠 × 𝑖
2
Theoretisch is het koppel dus onafhankelijk van het motortoerental en enkel afhankelijk van, dus
wordt bepaald door de gemiddelde effectieve zuigerdruk (peff). Deze zuigerdruk wordt bepaald door
de vullingsgraad. Het koppel is ook afhankelijk van het slagvolume.

12. 12
Op de volgende figuur ziet u een vermogen en koppel vergelijking. Dit is een vergelijking van zowel
een turbo diesel, turbo benzine als atmosferische benzine motor.
Als basis voor de turbo diesel werd een 2.0 L4 motor gebruikt, voor de turbo benzine een 2.0 L4 en
voor de atmosferische benzine een 2.4 L5 (allen gemeten waarden, niet diegene opgegeven door de
fabrikant). Alle vermogens werden dan geschaald naar 136 pk (100 kW) en het koppel werd op dat
nieuwe vermogen berekend. Zoals te zien is op de grafiek heeft en bereikt een turbo aangedreven
motor sneller een hoog vermogen en koppel.
Figuur 3 Vermogen en koppel vergelijking
Het vermogen blijft bij een dalend koppel toch stijgen, dit komt doordat de toerental-toename
sterker is dan de vullingsgraad-afname. Boven een bepaald toerental daalt het vermogen ook, op dat
moment neemt de vullingsgraad sterk af.
De turbolader zorgt voor een vergroting van de gemiddelde effectieve zuigerdruk en daarmee
vergroot dus ook het motorkoppel ofwel de trekkracht. Het werkgebied voor de motor ligt tussen het
toerental waarbij het maximum koppel en het toerental waarbij het maximum vermogen wordt
bereikt. Met een juiste combinatie van turbolader en motor kan de koppelkarakteristiek zo verlopen
zoals het voor de betreffende toepassing gewenst is.

13. 13
Er bestaat ook nog een andere formule voor het motorkoppel van een verbrandingsmotor te weten.
Deze formule is: 𝑀 = 𝐹𝑡 × 𝑟 M = motorkoppel (in Nm)
Ft = de trekkracht van de motor (in N)
r = krukstraal (in m of cm)
Het motorkoppel kan worden beschouwd als de kracht waarmee de motor
ronddraait. De kracht F op de zuigerpen, veroorzaakt door de
verbrandingsdruk p, wordt uiteindelijk uitgeoefend (op de krukas die via de
drijfstang die wordt aangedreven door de zuiger) op de krukstraal r
waardoor een koppel M ontstaat.
Figuur 4 De verbrandingsdruk p op de zuiger geeft via de zuigerpen een kracht op de drijfstang. De kracht
op de drijfstang geeft op zijn beurt een kracht op de kruktap, de zgn. tangentiaalkracht (Ft). Het koppel Ft
x r wat daar een gevolg van is wordt uitgedrukt in Nm.

14. 14
2.1.3 Basisprincipe van een motor
De werking van een motor berust op het 4 takt principe, dit bevat de 4 slagen:
• Inlaat
• Compressie
• Arbeid
• Uitlaat
Hier zal ik de theoretische werking van de vierslagbenzinemotor verder uitleggen. De werking van
een vierslagmotor bestaat uit 4 takten of slagen. Deze zijn: de inlaatslag, de compressieslag, de
arbeidslag en de uitlaatslag. Bij een vierslagmotor vindt er een gescheiden, dus gesloten
gaswisselingsproces plaats. Voor één volledig arbeidsproces zijn er vier zuigerslagen. Dat wordt
gerealiseerd door de krukas twee omwentelingen (720°) te laten maken.
Figuur 5 Verloop van het 4-takt proces
De inlaatslag
Dit is de eerste slag, hier wordt de lucht aangezogen of een mengsel van lucht en brandstof. De
zuiger begint op het BDP(bovenste dode punt). Als de inlaatklep opent, beweegt de zuiger van het
hoogste punt naar het laagste punt in de cilinder. Anders gezegd gaat de zuiger van het bovenste
dode punt (BDP) naar het onderste dode punt (ODP). De zuigerbeweging veroorzaakt een onderdruk
in de cilinder zodat een mengsel van lucht en benzine wordt aangezogen. Dit mengsel wordt
binnengelaten via de inlaatklep. Een motor waarbij de benzine wordt ingespoten in de
verbrandingskamer, zuigt tijdens de inlaatslag enkel lucht aan. Wanneer de zuiger het ODP bereikt,
sluit de inlaatklep en dan is de krukas 180° gedraaid. De krukas is via de drijfstang aan de zuiger
verbonden.
De compressieslag
Dit is de tweede slag, hier wordt het lucht/brandstof mengsel samengeperst in de cilinder terwijl de
inlaatklep en de uitlaatklep gesloten zijn. De zuiger beweegt van het ODP naar BDP, op deze manier
wordt het ingespoten mengsel van tijdens de inlaatslag samengeperst of gecomprimeerd in de
verbrandingskamer of compressieruimte. Tijdens de compressieslag draait de krukas nogmaals 180°.
De arbeidsslag
Dit is de derde slag, de slag van de arbeid, waaruit de energie voortvloeit. Aan het einde van de
compressieslag springt er een vonk over tussen de bougie-elektroden. Dit zorgt ervoor dat het
mengsel verbrandt, het mengsel wordt tot ontbranding gebracht. Dit gaat gepaard met een

15. 15
drukstijging, waardoor de zuiger naar beneden wordt gedrukt. Tijdens de arbeidsslag zijn de
inlaatklep en de uitlaatklep gesloten en de krukas draait weer 180°C.
De uitlaatslag
Dit is de vierde en de laatste slag van het 4 takt proces, tijdens deze slag worden alle verbrande
gassen uitgestoten. Wanneer de uitlaatklep opent, beweegt de zuiger naar boven, van het ODP naar
het BDP. Dit zorgt ervoor dat de verbrande gassen of uitlaatgassen worden uitgestoten via de
uitlaatklep. De krukas draait opnieuw 180°. Op het moment dat de zuiger het BDP bereikt heeft sluit
de uitlaatklep. Ogenblikkelijk begint er opnieuw een inlaatslag, dit is de start van de volgende 4 takt
cyclus. Zo’n volledige cyclus van een viertaktmotor duurt dus 720° of twee omwentelingen van de
krukas.
Vergelijking van benzine – en dieselmotor gelet op mengselvorming en ontsteking
Bij de benzinemotor vindt de mengselvorming plaats buiten de cilinder, uitgezonderd de direct
ingespoten benzinemotor, met deze methode wordt er direct in de cilinder ingespoten. Tijdens de
inlaatslag wordt een brandbaar mengsel aangezogen. Dit mengsel wordt daarna gecomprimeerd en
ten slotte aangestoken door een bougievonk. Het vermogen van dergelijke motoren wordt geregeld
door vermeerdering of vermindering van de cilindervulling. Dit heet: de kwantiteitsregeling, dit is de
hoeveelheid brandstof er wordt ingespoten. De verhouding tussen lucht en brandstof bepaald of het
een arm of een rijk mengsel is.
Bij de dieselmotor vindt de mengselvorming direct in de cilinder plaats. Een verstuiver spuit dan rond
het einde van de compressieslag een hoeveelheid brandstof in de verbrandingsruimte (die op dat
moment gewenst in naargelang de rijomstandigheden) waarin de gecomprimeerde lucht zit. Door de
hoge temperatuur daarvan ontstaat zelfontbranding/zelfontsteking. Het vermogen van de
dieselmotor wordt geregeld door vermeerdering of vermindering van de hoeveelheid in te spuiten
brandstof. Dit heet: de kwaliteitsregeling.
Benzinemotor (Ottomotor) Dieselmotor
Ontsteking: mengsel met ontstekingskaars Zelfontbranding
Homogeen mengsel (mengselvorming in
inlaatspruitstuk)
Heterogeen mengsel, (mengselvorming in
verbrandingskamer)
Kwantiteitsregeling of hoeveelheidsregeling,
(hoeveelheid mengsel is afhankelijk van de
stand van de gasklep)
Kwaliteitsregeling
(geen gasklep  luchtoverschot,
mengselverhouding niet gelijk)
Gecontroleerde verbranding Explosieve verbranding, (door ontstekingsuitstel
of delaytime)
Compressieverhouding ε = 9 à 13 ε = 19 à 24
Procescontrole en sturing  λ-sonde,
klopsensor, …

16. 16
Kloppen of pingelen is puur zelfontbranding in een motor. Wanneer de motor pingelt, wordt de
brandstof niet door de bougie ontstoken, maar ontsteekt het op een eerder tijdstip uit zichzelf. In dat
geval ontbrandt het mengsel al terwijl de zuiger nog aan het comprimeren is. De zuiger gaat omhoog
en de explosie vindt al plaats. De zuigerkracht wordt dan enorm tegengewerkt, wat serieuze
motorschades kan creëren (zoals een gat in de zuiger). Pingelen doet zich normaal gezien voor in het
lage toerengebied.
De lamba-sonde controleert de samenstelling van lucht en brandstof in de uitlaatgassen (arm of rijk
mengsel.
2.2 Het kringproces van een motor
5-1: Inlaatslag
1-2: gasmengsel wordt adiabatisch gecomprimeerd
2-3: gasmengsel wordt isochoor verbrand
3-4: verbrandingsgassen expanderen adiabatisch
4-1: de verbrandingsgassen worden isochoor afgevoerd
1-5: de zuiger beweegt van 1 naar 5
Het geïdealiseerde kringproces zal onder invloed van de drukvulling in de motor op de volgende
punten veranderen:
• De verhoging van de vuldruk leidt tot een verhoging van de soortelijke massa van de lucht
aanwezig in de cilinder (de vullucht) of een verhoging van de soortelijke massa van het
mengsel voor de intrede in de cilinder.
• Bij een gelijkblijvende compressieverhouding zal de compressie einddruk en de compressie
eindtemperatuur in de verbrandingsruimte toenemen.
• Bij een gelijkblijvende luchtovermaat kan er meer brandstof per tijdseenheid worden
toegevoerd, dit zorgt ervoor dat het oppervlak van de arbeidslus toeneemt.
Figuur 6 P/V diagram van het ideaal Otto-
proces

17. 17
2.3 Drukvulling
Zoals een mens moet een motor ook ademen. Het motorvermogen kan worden verhoogd door de
lucht benodigd voor de verbranding in de motor te comprimeren, dus de lucht wordt samengeperst
voor intrede in de motor. Dit wordt bereikt door een deel of alle lucht te comprimeren voordat de
lucht in de cilinders worden geblazen voor de verbranding. Deze samengeperste lucht kan op
verschillende manieren aangeleverd worden; onder andere door:
• Pulsdrukvulling
• Uitlaatgasdrukvulling
• Mechanische drukvulling
• Registerdrukvulling
Deze methodes noemt men drukvulling. Het motorvermogen kan met drukvulling worden verhoogd,
in sommige gevallen zonder de afmetingen van de motor te vergroten en zonder enorm veel tijd en
geld aan technische verbeteringen te besteden. Dit kan men bereiken door een vergroting van de
vuldruk in de cilinders, wat een snellere oplossing is. Met een gelijk volume van de cilinders is er een
grotere massa ter beschikking en daarmee kan er meer brandstof per tijdseenheid worden
ingespoten en verbrand. Nog een pluspunt is dat de grotere hoeveelheid lucht de restgassen beter
uit de cilinders spoelt en de koeling van de verbrandingsruimte verbetert.
Voor we echt van start kunnen gaan is het interessant even stil te staan bij de types motoren die er
bestaan. Deze types zijn enerzijds de vrij aanzuigende of atmosferische motoren (ook wel NA
motoren genaamd, van de Engelse benaming normally aspirated). Anderzijds is het andere type
genaamd de drukgevulde motoren. Het onderscheid tussen deze 2 verschillende motoren is te
vinden in de manier waarop ze hun lucht aanzuigen.
Een atmosferische motor is de gewone motor, degene die in de 19e eeuw is uitgevonden. Hij ademt
z’n lucht in zoals wij dat doen. De luchtdruk in de motor is dan ook ongeveer dezelfde als de
luchtdruk buiten, daarom wordt het een atmosferische motor genoemd. Daarentegen heeft een
drukgevulde motor een extra middeltje in z’n inlaat om meer lucht in te blazen dan hij normaal zou
kunnen. Dit is een soort versterker. Men kan het vergelijken met het zetten van een blazer op de
mond van een persoon. De blazer duwt een hoop extra lucht binnen. Bij een drukgevulde motor is de
luchtdruk in de motor dan ook groter dan de luchtdruk in de omgeving.
2.3.1 Pulsdrukvulling
Bij pulsdrukvulling wordt het benodigde drukvermogen verkregen via de uitlaatgassen, hierbij hoort
een mechanische aandrijving tussen de motor en de drukvulling. Deze methode is tegenwoordig niet
meer populair, het wordt echter weinig meer toegepast.
2.3.2 Mechanische drukvulling
Bij de mechanische drukvulling komt het gewenste, benodigde drukvermogen van de krukas. Dit is de
mechanische verbinding tussen de motor en de drukvulling. Mechanische drukvullers zijn
compressoren. Er bestaan twéé verschillinde types mechanische drukvulling: zonder en met
inwendige compressie. Men onderscheidt verschillende types zoals:

18. 18
Spiraalcompressor
Ook wel ‘G-Lader’ genoemd, hij ziet er als de letter ‘G’ uit. Dit is een voorbeeld van een compressor
die gebruik maakt van inwendige compressie. In het verleden heeft onder andere Volkswagen dit
type compressor gebruikt. Hedendaags is de productie van de G-Lader of Spiraalcompressor gestopt
wegens te hoge (productie)kosten.
Roots-compressor
Dit is één van de meest gebruikte compressoren zonder inwendige compressie. De naam is te danken
aan de gebroeders Roots, die de Roots-compressor hebben uitgevonden. Dit type compressor is
verder ontwikkeld door Mercedes. Het fungeert als een pomp. Als de compressor meer lucht geeft of
levert dan de motor zelf kan aanzuigen, ontstaat er een overdruk in de inlaat.
Slagzuiger-compressor
De slagzuiger-compressoren werken volgens het principe van een zuigerpomp. Hiermee wordt er een
grote compressie bereikt, maar dit type neemt veel plaats in. Er is dus wel een grote ruimte voor
nodig. Om die reden wordt er tegenwoordig nauwelijks of geen gebruik van gemaakt.
Centrifugaal-compressor
Centrifugaal-compressoren werken als een centrifugaal-ventilator. De lucht stroomt axiaal op het
rotorwiel toe, wordt door de tijdens de rotatie ontstane centrifugale kracht naar buiten geduwd,
daarbij gecomprimeerd en stroomt dan radiaal weer weg.
Draaizuiger-compressor
Bij de draaizuiger-compressor is een aangedreven rotor aanwezig, die in een eveneens draaiende
cilindrische buitenrotor draait. De buitenrotor heeft drie zuigerelementen, zodat door de zo ontstane
drie kamers een voortdurend aanzuigen, comprimeren en naar buiten duwen van lucht ontstaat.
Schottenpomp-compressor
In een huis roteren drie schotten, die worden aangedreven door een excentrisch gelagerde rotor.
De rotatie zorgt ervoor, dat lucht van de inlaat naar de uitlaat wordt getransporteerd. De
excentriciteit zorgt ervoor dat de lucht wordt gecomprimeerd, aangezien tijdens het ronddraaien het
volume van de ruimte kleiner wordt.
2.3.3 Register drukvulling
Het opvoeren van het motorvermogen door middel van 2 turbo’s toe te passen van verschillende
grootte. Dit gebeurt door een kleine en een grote turbo te gebruiken. Waarbij de kleine turbo
gebruikt wordt bij de lage toerentallen om de motor in gang te brengen en daaruit volgt dat de
wagen in gang wordt gebracht. De grote turbo dient voor nog meer lucht aan te brengen in de
cilinders en wordt ingeschakeld bij hogere toerentallen.

19. 19
2.3.4 Uitlaatgasdrukvulling
Figuur 7 Voorbeeld van een uitlaatgasturbo
Turbo’s met uitlaatgasdrukvulling werken volgens het principe van constante druk. Hierbij wordt de
lucht voorgecomprimeerd alvorens het in de cilinder aangezogen wordt, dit gebeurd aan de hand van
de invoer van de uitlaatgassen. De uitlaatgasturbo wordt via een turbinewiel aangedreven door de
naar buiten stromende uitlaatgassen. Deze turbine wordt in gang gebracht door de energie die
aanwezig is in de uitlaatgassen. Hoe meer energie er is in de uitlaatgassen, hoe meer toeren de
turbine maakt, en hoe meer kracht er wordt ontwikkeld.
2.4 Een motor zonder turbo omvormen tot een turbo-motor
De fundamentele verschillen tussen een atmosferische en een turbo-motor zijn: de
compressieverhouding, nokkenas profielen, tanken, ontstekingstijdstip, het type zuigers en de kracht
van een deel van de draaiende delen. Dus er ontstaan hogere gaskrachten, hogere
eindcompressiedrukken, hogere piekdrukken tijdens de verbranding en de temperatuur in de motor
stijgt. Kort gezegd is de turbo-motor mechanisch en thermisch zwaarder belast, de motor zal
hiertegen bestand moeten zijn. Daarom is het meestal nodig om extra constructieve voorzieningen te
plaatsen in functie van de warmteafvoer, afdichting en smering.
Om een atmosferische motor om te vormen tot een turbo-motor moeten er een groot aantal
wijzigen aan de motor worden gedaan om de motor effectief goed te laten werken:
1. Fabricage van zowel de inlaat- en uitlaatspruitstukken die voor de specifieke toepassing past.
2. De compressieverhouding van de motor moet worden gecontroleerd en waar nodig
verlaagd, meestal gaat het tussen de 7.5:1 en 8.5:1 liggen. Dit geeft een aanzienlijke
vullingsdruk. Dit kan op drie manieren gebeuren bij voorkeur montage van valse lage druk
zuigers bewerking de top van de standaard zuigers of het aanbrengen van een dikkere
pakking of afstandsplaat.

20. 20
3. De nokkenas-specificatie moet ook worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de duur
en de klep overlap niet te groot is voor de toepassing. Idealiter zou dit een nokkenas van
milde duur en overlap te zijn. Eén die snel is in het openen en sluiten van kleppen.
4. Het brandstofsysteem dat wil zeggen injectoren, brandstofpomp, druk goed afstellen, het
ontsteking systeem moet worden aangepast aan de toegenomen eisen van de turbo. Het
ontstekingstijdstip moet worden vertraagd als de turbodruk stijgt.
5. Om de grotere gaskrachten op te nemen zijn deze modificatie ook belangrijk: versterkte
zuigers, versterkte zuigerpennen, aangepaste afdichtingen en segmenten voor minder
lekverliezen, lagers van betere kwaliteit, een speciale warmtebehandeling van de krukas,
versterkte en kwalitatief betere cilinderkopbouten, sterkere cilinderkoppakking.
6. Om de hogere temperaturen aan te kunnen zijn deze modificatie ook belangrijk: koeling aan
de onderzijde van de zuigers d.m.v. oliesproeiers, hittebestendige uitlaatkleppen en een
groter contactoppervlak met de cilinderkop voor een betere warmte-afvoer, beter
hittebestendig materiaal voor het uitlaatspruitstuk en de bevestiging ervan, betere
motorkoeling door een grotere of betere radiator te plaatsen en eventueel een extra
oliekoeler.
7. In sommige gevallen moet het wrijvingsoppervlak van de koppeling groter worden, doordat
het over te dragen koppel met een turbo hoger is van de motor naar de versnellingsbak.
8. Volgende gegevens hebben we nodig om de juiste turbo te installeren:
a) Cilinderinhoud
b) Maximale toerental
c) Manier van gebruik dit wil zeggen: openbare weg, race, … etc.
d) Voorspelde vermogen en koppel eisen
e) De nodige drukeisen
f) Intercooler nodig of niet?
Zoals vermeld moet de compressieverhouding aangepast worden bij benzinemotoren. Omdat bij
deze motoren geen oncontroleerbare verbranding mag plaatsvinden, de detonatiegrens mag juist
niet worden bereikt. Door de hogere eindcompressiedruk zal de detonatiegrens toch bereikt of
overschreden worden. Hier is een oplossing voor. De geometrische compressieverhouding verlagen
zodat de effectieve compressieverhouding en de eindcompressiedruk verlaagt, zo is er geen gevaar
voor detonatie. Bij diesel motoren vormt dit geen probleem.
Formule van de geometrische compressieverhoudng:
𝜀 =
𝑉𝑠+𝑉𝑐
𝑉𝑐
Vs = slagvolume en Vc = volume verbrandingsruimte
Formule van de effectieve compressieverhouding:
𝜀 =
𝑉𝑠"+𝑉𝑐
𝑉𝑐
Vs” = effectief slagvolume (als de inlaatklep sluit)
Wet van Poisson:
𝑝1 × 𝑉1 𝑛
= 𝑝2 × 𝑉2 𝑛
p1 = begincompressiedruk
p2 = eindcompressiedruk
V1 = beginvolume
V2 = eindvolume

21. 21
Verder uitgewerkt wordt de formule: 𝑝1 × (𝑉𝑠 + 𝑉𝑐) 𝑛
= 𝑝2 × (𝑉𝑐) 𝑛
Dit is gelijk aan: 𝜀 =
𝑉𝑠"+𝑉𝑐
𝑉𝑐
= �
𝑝2
𝑝1
�
1/𝑛
Voorbeeld:
Gegeven: De eindcompressiedruk (p2) in de zuiger van een benzinemotor mag maximum 30 bar
bedragen. (n=1,35)
Gevraagd: Wat mag de compressieverhouding zijn van een motor zonder turbo (p1 = 0,9 bar) en een
motor met turbo (p2 = 1,5 bar)?
Oplossing:
Zonder turbo: 𝜀 = �
𝑝2
𝑝1
�
1/𝑛
Met turbo: 𝜀 = �
𝑝2
𝑝1
�
1/𝑛
𝜀 = �
30 𝑏𝑎𝑟
0,9 𝑏𝑎𝑟
�
1/1,35
𝜀 = �
30 𝑏𝑎𝑟
1,5 𝑏𝑎𝑟
�
1/1,35
𝜀 = ±
13,43
1
𝜀 = ±
9,20
1
Het is dus duidelijk dat de compressieverhouding moet worden verlaagd. Dit gebeurt eventueel door
het vergroten van de verbrandingsruimte, ook het vergroten van de verbrandingsruimte in de
cilinderkop, het monteren van andere zuigers indien nodig, een dikkere koppakking plaatsen, …

22. 22
2.5 Werking van de turbo
Figuur 8 Voorbeeld van een turbo
Sommige auto’s worden geleverd 'in een zogenaamde Turbo-versie'. Turbo is zo'n magisch woord dat
zelfs door de auto-leek wordt gekoppeld aan vermogen. Met een turbo bereikt men meer
paardenkrachten. In het bijzonder merkbegrippen als 'Saab-Turbo' of 'Porsche-Turbo' zijn woorden
die bekend in de oren klinken. Maar wat is nu een turbo en waar dient het voor?
Dit kleine apparaatje is in staat het vermogen van een motor tot hemelse waarden op te schroeven.
Wanneer het typische fluitend geluidje van de turbo volop te horen is, is de turbo volop in werking.
De werking van een turbo bestaat uit het onder druk toevoegen van extra lucht aan de motor.
Waardoor deze meer vermogen krijgt (bij een gelijkblijvende cilinderinhoud, dankzij dit onderdeel
van het voertuig moeten er geen enorme veranderingen aan de motor moeten worden gedaan) om
zo betere prestaties te bekomen. Eenvoudig gezegd zorgt een turbo van een verbrandingsmotor
ervoor dat de lucht gecomprimeerd wordt, om ervoor te zorgen dat men meer lucht in de cilinder
kan brengen om een groter vermogen te krijgen. De snelheid van de luchtstroom wordt bepaald door
de schoepenwielen, de behuizingen en door de snelheid van de turbo. Wat resulteert in
brandstoftoevoer naar de motor.
De techniek erachter lijkt op het eerste gezicht nogal ingewikkeld, maar uiteindelijk berust de turbo
op eenvoudige principes. In de cilinders vindt de verbranding plaats van brandstof en zuurstof (door
middel van een lucht-brandstofmengsel dat wordt ingespoten) via het 4-takt proces.
De uit de cilinder stromende uitlaatgassen drijven het turbinewiel in de turbo aan. Dit turbinewiel is
met een starre as gekoppeld aan een compressorwiel en drijft dit aan. Het draaiende compressorwiel
op zijn beurt zuigt lucht aan en perst deze samen, dus deze lucht wordt gecomprimeerd,
samengeperst. Zodra de inlaatklep zich opent, stroomt de gecomprimeerde lucht de cilinder binnen.

23. 23
De turbo zit zo dicht mogelijk gemonteerd na het uitlaatspruitstuk wat de kracht optimaal houd, hoe
dichter de turbo bij het uitlaatspruitstuk zit, hoe minder kracht/energie er verloren gaat van de
uitlaatgassen. Soms bestaat de turbo en het uitlaatspruitstuk uit één geheel.
Dus de turbo moet zo dicht mogelijk na de cilinderkop gemonteerd worden, want neemt de snelheid
af dan gaat er veel kracht verloren.
De voordelen van een turbo in het kort:
1. Met een turbo kunt u uit een relatief kleine motor relatief veel vermogen halen.
2. Een motor met een turbo heeft daarom een gunstiger brandstofverbruik.
3. De brandstof in een motor met een turbo verbrandt beter, wat de uitstoot van schadelijke
stoffen vermindert.
Er bestaan 2 verschillende types turbo’s:
• de turbocompressor
• de uitlaatgasturbo
Het eerste type turbo is bekend van bijvoorbeeld de Golf GTI G60. Dit is een mechanisch
aangedreven turbo, die de inlaatlucht comprimeert. Het tweede type turbo is bekend van
bijvoorbeeld de Renault 5 GT turbo.
De werking van de GT turbo berust op een eenvoudig principe. Onderstaande tekening maakt de
werking duidelijk.
Wanneer de zuiger in de uitlaat fase komt, worden uitlaatgassen uitgestoten via de uitlaatklep
gestuurd naar de uitlaatleidingen. Deze uitlaatgassen verplaatsen zich snel richting het turbinewiel,
hoe dunner de leidingen, hoe sneller de uitlaatgassen zich zullen verspreiden. De uitlaatgassen
drijven het turbinewiel aan, die met een overdrukventiel worden beheerst. De gemiddelde
temperatuur bij de inlaat van een dieselturbo bedraagt 800°C en bij een benzinemotor zal dit 1000°C
bedragen aan de inlaat van het turbinewiel. De juiste smering is cruciaal aangezien een turbo tot een
snelheid van 240 000 toeren per minuut kan draaien en ook zo’n hoge temperaturen bereikt. Om de
Figuur 9 Weergave van de werking van een turbo

24. 24
wrijving van de materialen zo weinig mogelijk te houden en om slijtage te verminderen, moet er dus
voldoende smering zijn, er moet genoeg aanvoer van olie zijn. Ook moet het teveel aan olie
afgevoerd worden.
Dus de stoom van uitlaatgassen drijft het turbinewiel van de turbo aan. Dit turbinewiel is met een as
verbonden aan het compressorwiel. Het compressorwiel zorgt ervoor, dat de lucht uit de luchtfilter
wordt samengeperst. Omdat bij het samenpersen van de lucht de temperatuur van de lucht stijgt, zal
deze moeten worden gekoeld. Daarom beschikken de meeste turbo aangedreven wagens over een
intercooler. De werking van de intercooler is hetzelfde als die van een radiator, met het verschil, dat
er nu geen koelvloeistof doorheen stroomt, maar lucht. In de carburator wordt de samengeperste
lucht vermengd met benzine, waarna dit mengsel in de verbrandingsruimte tot ontsteking wordt
gebracht.
2.6 Voor – en Nadelen van een turbo
De motor en de (uitlaatgas)turbo zijn niet mechanisch met elkaar verbonden, ze zijn enkel
stromingstechnisch (stromingsgewijs) met elkaar verbonden door de inlaatlucht van de uitlaatgassen.
Het toerental van de turbo hangt niet af van het motortoerental, maar van het motorvermogen. Hoe
meer brandstof er in de motor toekomt, dus hoe rijker het mengsel, hoe sneller de uitlaatgassen
stromen.
Daardoor zal de turbo sneller draaien waardoor er meer lucht zal kunnen aangezogen worden bij de
inlaat van de cilinders, dus stijgt de vuldruk. Dankzij dat er meer lucht wordt gepompt kan er ook
meer brandstof worden toegevoegd aan het mengsel. Het resultaat is altijd een betere verbranding
van een grotere hoeveelheid brandstof en dit bij een gelijkblijvende cilinderinhoud wat resulteert in
een groter motorvermogen. Wat een voordeel is.
Figuur 10 De turbo nader bekeken

25. 25
De turbo biedt veel voordelen. Maar om welke reden zouden de autofabrikanten de turbo niet
standaard in de automotoren plaatsen? Omdat de nadelen die de turbo ondervindt tegenwoordig al
op te lossen zijn met andere technieken. Nu zal de voor – en nadelen van een turbo opsommen.
Een aantal voordelen:
1. Een turbo zorgt voor minder brandstofverbruik, het is zeker gunstiger over langere
afstanden. De reden hiervan is vooral omdat de brandstof in een turbo beter wordt benut,
dus het verbrand beter. De energie uit de uitlaatgassen wordt gerecupereerd die anders
verloren zou gaan. De uitstoot van schadelijke stoffen wordt kleiner. De turbo motor heeft
een gunstiger effectief rendement.
2. De verhouding tussen het gewicht en het vermogen van een turbomotor is beter als een
motor zonder turbo. Met een turbo is het mogelijk uit een relatief kleine motor toch veel
vermogen uit te halen.
3. De turbo werkt ook als een uitlaatdemper waardoor een turbo motor minder lawaai maakt
dan een vrij aanzuigende motor
4. Op grotere hoogtes zijn de prestaties nog beter bij een turbomotor, dus kan de turbo sneller
draaien. Dit komt omdat de tegendruk minder is door de ijlere lucht. Dit heeft dus te maken
met de lagere luchtdruk. Hoe hoger men gaat, hoe meer de luchtdruk daalt. Maar dit kan ook
schade aan de turbo veroorzaken door ‘overspeeding’ van de turbo. Dit betekent dat de as
van de turbo een hoger toerental bereikt dan deze aan kan, dus de as wordt dan overbelast.
Waardoor er schade kan ontstaan aan het in – of uitlaatwiel en de lagers. Bij een vrij-
aanzuigende atmosferische motor verliest de motor vrij veel vermogen (ongeveer 10%)
omdat bij hogere hoogtes de lucht ijler is.
5. De turbo wordt niet alleen gebruikt voor het verhogen van de prestaties, maar het dient ook
voor de besparing van brandstof en de verbetering van de uitlaatgassen, deze worden
herbruikt. Vervolgens kosten de turbo-motoren minder in massaproductie, de
productiekosten zijn lager. Omdat bijvoorbeeld een 4-cilinder turbomotor in de productie
goedkoper is dan een 6-cilinder motor zonder turbo. Bovendien is een 4-cilinder turbomotor
kleiner en lichter dan een 6-cilinder motor. Welke het totale voertuiggewicht en de
brandstofconsumptie positief beïnvloedt.
Ondanks al deze voordelen bevat een turbo ook enkele nadelen, die tegenwoordig al verholpen
kunnen worden met andere technieken toe te passen.
1. Het turbogat, meestal hebben de oudere turbo’s hier last van. Een turbo slaat pas goed aan
op een bepaald aantal toerental, meestal is dit rond de 2000 t/pm. Het turbogat is wanneer
de turbo stil staat, dus geen extra vermogen levert door middel van meer lucht aanbrengen.
Het turbogat vindt plaats wanneer men het gaspedaal ineens volledig indrukt bij een laag
toerental. Dan moet er veel extra lucht worden aangezogen, maar de turbo moet nog op
gang komen via de uitkomende uitlaatgassen. De turbo levert nog niet genoeg druk. Pas
wanneer de turbo een hoger toerental heeft bereikt komt de turbo goed op gang.
Dit turbogat wordt aanzien als een groot nadeel. Waardoor veel mensen voorstander zijn
van een compressor. De compressor is mechanisch verbonden met motor en werkt constant
evenredig met het toerental van de motor. Een compressor geeft al druk vanaf het stationair
draaien bij het gas geven.

26. 26
De turbo’s die tegenwoordig worden gebruikt hebben hier minder last van, dankzij de
variabele turbo.
2. De warmte, warme lucht is minder rijk aan zuurstof, die nodig is voor een goede verbranding
(de juiste hoeveelheid/temperatuur zuurstof zorgt voor een optimale verbranding). De
uitlaatgassen waardoor een turbo wordt aangedreven lopen wel op tot 800°C bij diesel- en
tot 1000°C bij benzinemotoren. Door deze hoge temperaturen wordt de inlaatlucht van de
cilinders verwarmd, wat minder goed is voor de verbranding van het lucht-brandstof
mengsel.
3. De extra belasting, doordat er meer kracht wordt geleverd via de turbo zullen de onderdelen
van het voertuig harder worden belast. Dus zijn ze meer onderhevig aan slijtage. Dit nadeel
kan worden opgevangen door altijd warm te rijden voordat men sportiever gaat rijden. Ook
is het goed voor de levensduur van de motor hem na stilstand goed te laten koelen.
4. Een turbomotor bezit meestal meer onderdelen dan vrij-aanzuigende motor, hierdoor wordt
het storingsrisico groter.

27. 27
2.7 Opbouw en onderdelen nader bekeken
Een turbo is opgebouwd uit drie hoofdonderdelen: de compressor, het binnenwerk en de turbine.
2.7.1 De compressor
Figuur 11 Flatback Compressorwiel Figuur 12 Superback Compressorwiel
De compressor bestaat uit het compressorhuis en het compressorwiel en is uit aluminium
vervaardigd. Het formaat ervan wordt bepaald door de benodigde specificaties van de motor. De
juiste vorm van het compressorhuis zorgt ervoor dat de inkomende lucht van de uitlaatgassen wordt
gecomprimeerd. Vervolgens wordt deze lucht onder druk naar de verbrandingsruimte geleid. Het
compressorhuis bevat het compressorwiel dat via een starre as verbonden is met het turbinewiel.
Beide wielen zijn gemonteerd op de as. Dat houdt in dat het compressor – en turbinewiel even snel
draaien. De schoepen van het compressor wiel zijn op een speciale manier gemaakt zodat ze de
nodige lucht aanzuigen. Zo wordt de aangezogen lucht naar de omtrek van het compressorwiel
geleid en tegen de wand van het compressorhuis gedrukt. Hierdoor wordt de lucht samengedrukt,
waarna deze via het inlaatspruitstuk in de motor wordt geperst.
Omwille van de zeer hoge rotatiesnelheden die hedendaagse turbo’s bereiken, worden er bijzondere
eisen gesteld aan het gietwerk van het compressorwiel. Zo zagen we de vlakke compressorwielen
evolueren naar compressorwielen waarvan de achterkant versterkt is (zie fig.6 en fig.7).
De laatste ontwikkeling is het zogenaamde boreless superback compressorwiel (zie fig.8). Het
compressorwiel en de as zijn niet meer volledig doorgeboord om op die manier beter met de enorme
rotatiesnelheden te kunnen omgaan.
Figuur 13 Boreless superback Compressorwiel

28. 28
Steeds vaker wordt op de turbo een recirculatieklep toegepast. Om de druk weg te laten lopen op
momenten dat er geen druk wordt gevraagd. De klep opent automatisch als de druk wegvalt in de
luchtinlaat. Deze klep wordt geplaatst op de compressoruitgang waardoor de lucht teruggeleid wordt
naar de compressorinlaat.
Figuur 14 De recirculatieklep
2.7.2 Het Binnenwerk
Het centrale gedeelte van de turbo wordt het binnenwerk genoemd. Het is gemonteerd tussen het
compressorhuis en het turbinehuis. In dit binnenwerk is het lagerhuis gemonteerd. In het lagerhuis
loopt de starre turbine-as die draait in een zwevend lagersysteem. Op de starre as zijn 2 radiaallagers
gemonteerd die ronddraaien gesmeerd via een oliefilm, waardoor de as soepel draait. Op de turbine-
as is er aan de ene kant een compressorwiel en aan de andere kant een turbinewiel gemonteerd. De
schoepen van het compressorwiel zijn in tegenovergestelde richting gebouwd als de schoepen van
het turbinewiel. Deze omgekeerde stand zorgt ervoor dat de lucht wordt aangezogen vanuit het
luchtfilter.
Via het oliecircuit van de motor gebeurt ook de smering van de turbine-as en de lagers. De motorolie
wordt geperst tussen het lagerhuis en de lagers van de turbo. Evenwel tussen de lagers en de
turbine-as wordt motorolie geperst. De olie is niet enkel bestemd als smering, maar ook als
koelmiddel voor de as, de lagers en het lagerhuis.
Aan beide zijden (compressor –en turbinezijde) zitten er olieafdichtingen zodat de olie zich verplaatst
in een gesloten oliecircuit. Ook bevinden zich aan beide zijden zuigerveertjes. De zuigerveertjes
zorgen voor een deel als olie afdichting. De hoofdzakelijke functie hiervan om de ventilatie te
voorkomen van uitlaatgassen en lucht uit de compressor naar de binnenzijde van het lagerhuis. De
motorolie die bestemd is om te smeren, dus de smeerolie die vanuit het carter van de motor komt

29. 29
bereikt de roterende glijlagers onder druk. Waardoor de olie met lucht wordt vermengd, wat
resulteert in een romige substantie. Daardoor moet de olie terug in zijn normale substantie worden
gebracht. Na het passeren van de lagers, in het carter van het lagerhuis krijgt hij zijn normale
viscositeit3
terug en loopt dan drukvrij, zonder enige beperking via de olie-retourleiding naar het
motorcarter.
De zuigerveertjes zijn geen echte olie keerringen. Dit kan worden toegelicht als volgt: Als er te weinig
uitlaatgasdruk zou zijn door schade aan de turbinezijde, zal er olielekkage ontstaan aan de
turbinekant van de turbo. Aan de compressorkant kan dit probleem ook voorkomen. De turbo zal
namelijk gaan lekken wanneer er te weinig tegendruk is van de motor. Er zal olielekkage optreden als
de compressoruitlaatslang niet is aangesloten. Deze reactie is een voorbeeld van het feit dat de
zuigerveren niet als olie keerringen functioneren.
De zogenaamde thrust collar, de compressor backplate en het zuigerveertje voorkomen olielekkage
aan de compressorzijde. De thrust collar is zo geconstrueerd dat er er geen olielekkage optreedt bij
het stationair draaien. De backplate is een afdichtingsplaat voor het lagerhuis.
Figuur 15 Het binnenwerk van de turbo
3
De viscositeit is de traagvloeibaarheid of stroperigheid van een vloeistof of van een gas.

30. 30
2.7.3 De turbine
Figuur 16 Het turbinewiel en het turbinehuis
Het turbinehuis en de turbine-as vormen samen de turbine. Het turbine-schoepenwiel wordt
aangedreven door de uitlaatgassen van de motor, die via het uitlaatspruitstuk van de motor naar het
turbinehuis worden gestuwd. Er zal automatisch een stroomversnelling van de uitlaatgassen
optreden aangezien het kanaal richting het turbinehuis steeds kleiner en kleiner wordt.
De doorlaat van het turbinehuis bepaald hoeveel lucht, hoeveel uitlaatgassen er binnen komen aan
de turbinezijde, dit bepaald de rotatiesnelheid van het turbinewiel. Hoe meer lucht er aan komt, hoe
sneller de turbine zal draaien, hoe meer lucht er zal gecomprimeerd worden door de compressor.
Dus hoe meer kracht er zal worden geproduceerd, want er zal extra brandstof kunnen gebruikt
worden aangezien er meer lucht ter beschikking is.
Daarom zal er meer kracht beschikbaar zijn tijdens elke ontploffing in de cilinder. Een turbo
aangedreven motor produceert in het algemeen meer kracht dan dezelfde motor zonder deze turbo-
aandrijving. Dit kan een aanzienlijke verbetering van de vermogen-gewichtsverhouding betekenen
voor de motor.
De speciale ‘slakkenhuis’- vorm zal ervoor zorgen dat de gassen rond het turbinewiel heen gaan,
zodat het turbinewiel zal draaien. De doorlaat en het formaat van de turbine zijn afhankelijk van de
cilinderinhoud, het toerental en het gewenste vermogen van de motor.
De temperaturen kunnen oplopen tot 800°C(diesel) en zelfs tot 1000°C(benzine). Daarom is het
turbinehuis gemaakt uit gietijzer en is het bestemd tegen deze enorm hoge temperaturen die
behaald worden door de motor.
De turbine-as is aan het turbinewiel vastgelast en vormt een starre verbinding met de compressor.
Ter hoogte van de las is de turbine as hol. Dit wordt gedaan om de warmteoverdracht te
bemoeilijken van het turbinewiel naar de turbine-as, zo wordt er een thermische brug gevormd. Aan
de turbine kant van de turbine-as zit een groef met daarin een zuigerveertje. Het loopvlak van de
radiaallagers zijn glad gepolijst en extra verhard. Het dunnere uiteinde van de turbine-as zit
vastgeschroefd in het compressorwiel (het uiteinde van de as is voorzien van schroefdraad). Een
borgmoer zorgt ervoor dat de rotor gesloten is.

31. 31
Als de druk te hoog dreigt te worden, zal er een gedeelte van de uitlaatgassen om de turbine heen
geleid worden, aan de hand van een overdrukklep zal de druk geregeld worden. Deze klep staat ook
bekend als de ‘waste-gate’ klep, wordt bestuurd door een actuator die de klep opent en sluit. Deze
actuator is een membraan dat aan het compressorhuis is gemonteerd. Naarmate de turbodruk hoger
wordt, zorgt het membraan ervoor dat een stang de wastegate klep opent. Dit voorkomt dat de druk
te hoog wordt. (zie fig 12 en 13)
Figuur 17 Overdrukklep gesloten Figuur 18 Overdrukklep geopend
2.7.4 Extra onderdelen
De turbotechniek blijft vorderen en ontwikkelen. Dat geldt niet enkel voor de turbo zelf maar ook
voor de extra’s. Bovendien zijn de fabrikanten bezig met de grenzen te verkennen die turbo’s
aankunnen en de techniek die daarbij hoort, zoals meerdere turbo’s in een auto te bouwen, in serie
of parallel.
2.7.4.1 De intercooler of interkoeler
Figuur 19 Intercooler
Met alleen een turbo zijn we er niet. Met behulp van een laadluchtkoeler of interkoeler wordt
ervoor gezorgd dat de inlaatlucht extra gekoeld wordt. Een intercooler of temperatuurwisselaar is
een luchtkoeler, het dient voor de inlaatlucht te koelen. Een intercooler wordt gebruikt als er een
turbo of een compressor op de motor gemonteerd zit. De intercooler wordt geplaatst tussen de
turbo en het inlaatspruitstuk. Een turbo werkt met gecomprimeerde lucht, deze lucht die uit de turbo
komt gaat onder druk terug richting de inlaat van de motor, vooraleer de lucht in de motor gaat via
de inlaat zal hij eerst door de intercooler gaan. Door het samenpersen van de lucht wordt de lucht
warmer en neemt het zuurstofgehalte af, dit is nadelig voor de verbranding. Voor de meest optimale

32. 32
verbranding is er zoveel mogelijk zuurstof in de samengeperste lucht nodig. Daarom wordt er tussen
de turbo en de motor een intercooler geplaatst die de lucht afkoelt. De warme lucht op weg naar de
motor gaat er doorheen. De intercooler wordt afgekoeld door de wind die tijdens het rijden ontstaat,
waardoor de warme lucht in de intercooler afkoelt. Een intercooler zit gewoonlijk aan de voorkant
van het voertuig, zodat de koude buitenlucht door de intercooler waait. Het principe van een
intercooler is gelijk aan dat van de radiator, alleen stroomt er geen koelvloeistof door maar
gecomprimeerde lucht.
Overigens wordt een intercooler wel eens direct onder de motorkap geplaatst. De rijlucht wordt via
een zogenaamde ‘luchthapper’ op de intercooler gericht. Een ‘luchthapper’ geeft de auto een
sportief uiterlijk en het is technisch gezien een goede locatie voor de intercooler.
Met een intercooler erbij wordt een toename van circa 10% winst op vermogen en koppel bereikt,
alsook nog een besparing aan brandstof.
Figuur 20 Werkingsprincipe van de turbo in verbinding met de motor
De effectiviteit of het rendement van de koeling kan men bepalen door de temperatuur van de
vullucht voor de intercooler, na de intercooler en de temperatuur van de omgevingslucht te meten.
De formule hiervoor is:
𝜀 =
𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑢𝑖𝑡
𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑘
=
𝑇𝑣𝑙
𝑇𝑖
𝜀 = rendement of effectiviteit van de koeling (thermisch rendement)
Tin = vulluchttemperatuur voor de intercooler
Tuit = vulluchttemperatuur na de intercooler
Tk = temperatuur van de koellucht of m.a.w. de omgevingstemperatuur
Als het verschil van Tvl gelijk zou zijn aan het verschil van Ti dan is het thermisch rendement gelijk
aan 100 % of 1. Dit is praktisch zo goed als niet realiseerbaar. Het rendement van een intercooler ligt

33. 33
tussen de 65% en de 75%.
Voorbeeld:
Mitsubishi Lancer Evolution: De vullucht temperatuur is +/- 105°C.
De lucht wordt +/- 45°C gekoeld.
De omgevingstemperatuur is 20°C.
𝜀 =
𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑢𝑖𝑡
𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑘
=
𝑇𝑣𝑙
𝑇𝑖
=
105 −45
105−20
= 0,71 × 100 = 71 %
2.7.4.2 Biturbo
Tegenwoordig wordt er veel aan motorische downsizing gedaan om het verbruik te verlagen, dit gaat
goed samen met turbo's. Veel trekkracht bij laag toerental helpt ook, voor een zuinige rijstijl. Daarin
is een turbomotor niet zo sterk. Audi denkt aan een oplossing met elektrische biturbo-installatie,
waarbij een onmiddellijk reagerende elektrische turbo zorgt voor trekkracht vanaf laag toerental.
Hoe dat werkt op een 3.0 V6 TDI ziet u hier.
Het voorvoegsel ‘Bi’ stamt uit het Latijn en betekent twee. Dus biturbo duidt er op dat er twee
turbo’s gebruikt worden. Die twee turbo’s kunnen samen op één rij zitten, of elks op een aparte
cilinderrij. Bij lage toerentallen zuigt een kleine turbo lucht aan, deze turbo is snel op gang. en een
grote turbo die aangaat bij de hogere toerentallen. Bij hogere toerentallen komt de grote turbo in
gang. De grote turbo heeft een groter turbogat, omdat deze meer lucht nodig heeft om op gang te
komen. Dit wordt gecompenseerd door de kleine turbo.
2.7.4.3 Twin Turbo
Er zijn twee verschillende turbo opstellingen in auto’s. Deze hebben de benaming ‘biturbo’ en
‘twinturbo’. Bijvoorbeeld: De biturbo van Mercedes of van Audi. Hiermee wordt bedoeld dat er een
turbo voor elke rij cilinders is gemonteerd en ze bevinden zich aan de tegenovergestelde kant van de
motor. Echter, in een auto zoals de Toyota Supra MKIV gebruikt men de opstelling twin turbo, omdat
het een 6 cilinder in lijn motor is. Deze turbo’s bevinden zich naast elkaar, op een rij. De ene voedt de
andere. Dus er is een kleine turbo die minder leidt aan een turbo gat, waarna een grote turbo
geplaats is die nog meer boost geeft op hogere toeren.
2.7.4.4 Parallel schakeling
Het is dus mogelijk om meerdere turbo’s in te bouwen in motorrijtuigen. Namelijk in V-type motoren
zal men eerder twee kleine turbo’s plaatsen. Het voordeel hiervan is dat deze kleine turbo’s snel op
gang komen bij de lage toerentallen, ze reageren sneller op het gaspedaal. De wagen heeft dan
direct veel koppel aan de wielen. Kleine turbo’s geven sneller resultaat dan de grote turbo’s. Een
klein nadeel is dat twee kleine turbo’s duurder zijn in productie dan één grote turbo toe te passen en
de synchronisatie kan nauw luisteren. Een toepassing van deze parallel schakeling is de Nissan 300ZX
(deze personenwagen maakt gebruik van twee kleine turbo’s – twin turbo).
2.7.4.5 Serie schakeling
Naast de parallel geschakelde turbo’s zijn er ook turbo’s die in serie geschakeld zijn. Op deze wijze
staan de turbo’s in lijn, waardoor er een versterkend effect optreedt. De uitlaatgassen komen in de
uitlaat nadat ze de twee turbo’s zijn gepasseerd. Dit principe werd in 2004 door BMW getest in de

34. 34
uitputtende Dakar Rally. De Variabele Twin Turbo(VTT) techniek werkt met een tweetraps- of
registerdrukvulling. Dus er wordt gebruik gemaakt van een kleine - en grote turbo. De kleine turbo
schiet eerst in gang bij lage toerentallen, daarna neemt de grote turbo op het juiste moment de
luchttoevoer naar de motor over. Het resultaat is 20% meer vermogen, meer koppel bij lage
toerentallen en een breder toerengebied bij de BMW 3 liter VTT dieselmotor..
2.8 Ontwikkeling door de jaren heen
In de beginjaren van de turbo, ongeveer zo oud als de verbrandingsmotor zelf, werden de turbo’s
vooral bij schepen gebruikt wegens de grote afmetingen van de toenmalige turbo’s. In de jaren ’70
werd de turbo pas populair bij de bedrijfsvoertuigsector. Het woord "turbo" werd een
statussymbool. De benzinemotoren met een turbo zorgden voor zeer hoge prestaties, maar waren
niet echt economisch. Dit ten gevolge van de nog vrij grote turbochargers en de late reactie op het
gaspedaal, wat het turbo-gat wordt genoemd. Hierdoor is er een comfort/krachtverlies. Door
verdere ontwikkeling en verkleining van de turbo kon dit probleem verholpen worden. De werkelijke
doorbraak voor turbo's in massaproductie volgende met de turbo dieselmotor van de Volkswagen
Golf en de 300 SD van Mercedes Benz in het jaar 1978. Momenteel zijn er veel nieuwe diesel
motoren leverbaar met een turbo. In het nieuwe millennium doen nieuwe ontwikkelingen hun
intrede. Door geavanceerd gietwerk, nieuwe compressortechnieken en verbeterde
materiaalmoeheid van de toegepaste materialen is toekomst van de turbo positief.
De turbo is uiterst geschikt voor vrachtwagens met een dieselmotor. De turbo zorgt voor meer
vermogen uit dezelfde motor. De motor blijft relatief klein en het laadvermogen neemt toe. Vrijwel
alle vrachtwagens zijn tegenwoordig uitgerust met een turbo. Moderne diesels hebben een breed
toerentalgebied, waardoor er bij lage toerentallen een hoge turbodruk nodig is.
In vergelijking met een dieselmotor bevatten de uitlaatgassen bij een benzinemotor meer vermogen
bij hoge toeren en is de temperatuur ervan aanzienlijk hoger, tot de 1000°C. Dit vraagt om een
andere constructie en ook zal de turbo uit andere materiaal soorten vervaardigd moeten zijn bij
benzinemotoren. Om het bereik van de turbo te verbreden wordt er een wastegate/overdruk klep
toegepast die gestuurd wordt via een actuator. Bij de constructie van de klep is er rekening
gehouden met de grotere hitte, zodat deze nog effectiever kan afgevoerd worden.
Verder zien de turbo’s voor diesel – of benzinemotoren er bijna exact hetzelfde uit. Daarom hebben
de turbo’s verschillende kentekens voor zijn toepassing (dit is het geval bij de turbo producent
Garrett), om vergissingen te vermijden. Onder de andere de vorm van de neus van het turbinewiel
verschilt herkenbaar.
Tegenwoordig moet de auto-industrie aan zware eisen voldoen: ze moeten zuiniger, schoner,
veiliger, comfortabeler en krachtiger zijn. Dus met de strenger wordende emissie-eisen is een turbo
ideaal, het zorgt voor meer kracht met een kleinere motor. Daarom worden er turbo’s toegepast in
dieselmotoren. Door de optimalisatie van mechaniek en elektronica wordt het rendement van
dieselmotoren steeds groter. De inzet van een turbo is dus de uitkomst voor te voldoen aan de
emissie-eisen.

35. 35
2.8.1 Turbo-elektronica
De elektronica die hoort bij de turbo zal ervoor zorgen dat de turbo op het juiste moment de
optimale levering van kracht biedt. Als het gaat om het brandstofverbruik, emissiewaarden,
geluidsniveau,… zal de elektronica ervoor zorgen dat de optimale waarde wordt bereikt. Dit gebeurt
via kleine computers die bij elk toerental de optimale turbodruk berekenen. Een elektronische
actuator maakt een snellere reactie van de turbo mogelijk.
Figuur 21 Elektronische Actuator
Alle elektronische systemen werken volgens het IVO principe.
• Input: signaalgever, voeler of opnemer via de sensoren
• Verwerking van elektrische signalen in de microcomputer, ook genaamd als de regeleenheid
• Output: voert de commando’s uit via de actuatoren
Bij de input gaat het voornamelijk om sensoren, die ook als signaalgever, voeler of opnemer
aangeduid worden. De verwerking van de elektrische signalen gebeurt in een centrale
microcomputer (regeleenheid) die door middel van geprogrammeerde mathematisch formules en
kenvelden de beslissingen neemt en de actuatoren aanstuurt. Aan de output zijde bevinden zich de
actuatoren of activatoren (bedienbare componenten), die de commando‘s van de regeleenheid
omzetten.
Sensoren en actuatoren kunnen, afhankelijk van hun functie analoog, binair of digitaal werken.
2.8.2 Variabele turbinetechniek
Bij een turbocharger is één van de beperkingen de uitlaatgasdoorlaat van het turbinehuis. Een
turbinehuis met een kleine doorlaat zal ervoor zorgen dat de turbo bij lage toerentallen goed
presteert. Lage toerentallen zorgen voor een uitlaatgasstroom met een lage druk. Echter door de
kleine doorlaat worden de uitlaatgassen dicht bijeen gedrongen; dus de luchtstroom wordt dicht
bijeen gedrongen. Een turbo met een kleine doorlaat bereikt al snel zijn maximum aan vermogen,
dan is er maar een beperkt bereik van de turbo. Bij een uitlaathuis met een grote uitlaatgasdoorlaat
zal de situatie omgekeerd zijn. Op deze wijze zal de turbo prima werken bij hogere toerentallen, in
het hoger bereik van de motor. Maar er zal bij de lagere toerentallen sprake zijn van een lage

36. 36
turbodruk. Voor alles bestaat er een oplossing, dus om dit dilemma op te lossen kan men de grootte
van de doorlaat variëren. Op deze manier wordt er optimaal gebruik gemaakt van de turbo via een
kleine en een grote doorlaat. Officieel wordt dit werken met variabele geometrie genoemd, maar in
de volksmond wordt er over de variabele turbochargers gesproken.
Door het gebruik van de variabele geometrie kan de grootte van de doorlaat van het turbinehuis
worden afgestemd op de nodige trekkracht en de maximale snelheid die door de motor wordt
gevraagd. In het lage bereik van de motor is het de bedoeling om een kleinere uitlaatgasdoorlaat te
bekomen, dit zal het probleem oplossen van het minder goed functioneren bij lage toerentallen, de
zogenaamde turbo lag. Om die reden is het turbinehuis rondom voorzien van een aantal beweegbare
vanen. Er zal een hoge uitlaatgasdruk ontstaan als de doorlaat tussen de vanen wordt verkleind.
Bovendien kan door het verstellen van de vanen de hoek veranderd worden waarmee de
uitlaatgassen op het turbinewiel terecht komen.
Wanneer de vanen zo goed als gesloten zijn, dus meer in dichte positie staan, worden de
uitlaatgassen op het uiteinde van de turbinevanen gericht (zie figuur 16). Daardoor zal de turbo
sneller gaan draaien, dus de turbo zal snel accelereren en een hoge turbodruk creëren. In dit geval is
het een turbo met een kleine uitlaatgasdoorlaat. Op het ogenblik dat de turbo op druk komt, worden
de vanen geopend (zie figuur 17). Daardoor wordt de acceleratie van de turbo afgeremd. Wanneer
de vanen volledig open staan, in open positie, is het alsof er geen variabele turbo geometrie is
gemonteerd. De vanen hebben dan weinig of geen invloed op de uitlaatgasdoorlaat. Het maximale
toerental wordt dan bepaald door de werkelijke uitlaatgasdoorlaat van het turbinehuis van de turbo.
Figuur 22 Vanen in dichte positie: volledige aandrijving van de turbine

37. 37
Figuur 23 Vanen in open positie: beperkte aandrijving van de turbine
De variabele turbo technologie werd voor het eerst commercieel toegepast in 1989 door de turbo
fabrikant Garrett. Dit veroorzaakte een revolutie in de automobielindustrie en op de markt van
turbodieselmotoren voor personenauto’s. Deze techniek evolueerde nog, er werd een tweede model
geproduceerd als vervolg op de eerste VNT (oftewel Variable Nozzle Turbine) of VTG turbochargers.
Dit vervolgontwerp kenmerkt zich door meer vanen, waardoor er nog meer trekkracht bij lage
toerentallen geproduceerd wordt. Dus dit betekent een krachtigere motor. Momenteel gebruikt men
deze techniek veel bij personenauto’s met dieselmotoren.
2.8.2.1 Porsche maakt gebruik van deze techniek
Porsche maakt ook gebruik van de variabele turbine geometrie techniek, ook afgekort als VTG
(Variable Turbine Geometry). Porsche past deze techniek toe in bijvoorbeeld de 911 Turbo en 911
Turbo S. VTG draagt enorm bij om extra kracht aan te motor toe te voegen. Hiermee is de turbo over
een veel breeder toerengebeid effectief.
De variabele turbine geometrie van de twin-turbo watergekoelde uitlaatgasturbo’s is de oplossing
van het conflict van de doelstellingen van de normale turbo. Met deze technologie wordt de
gasstroom van de motor gekanaliseerd naar de turbines via elektronisch verstelbare vanen
(leischoepen). Zoals gezegd maakt de VTG turbo gebruik van een variabele geometrie, waardoor de
volumestroom langs de schoepen gevarieerd kan worden en hiermee een turbo gat verkleind kan
worden. Door de hoek van de vanen te veranderen, kan het systeem worden gebruikt in alle
verschillende types turbo’s, klein of groot, waardoor de optimale gas-vloei eigenschappen worden
bereikt. De vanen worden gestuurd door het motormanagementsysteem.
Het resultaat is een hoge turbine snelheid en een hogere turbolaaddruk zelfs bij een laag toerental.
Dankzij de grotere beschikbaarheid aan lucht kan de verbranding vergroten, er kan meer brandstof
worden ingespoten, waardoor er meer vermogen en koppel wordt bereikt. Het maximum koppel
wordt bereikt bij lagere toeren per minuut en wordt behouden over een breder toerenbereik. Beide
motorvarianten leveren een koppel van 650 Nm al vanaf 1950 toeren per minuut. In het geval van de

38. 38
911 Turbo modellen is het koppel beschikbaar tot 5000 toeren per minuut. Bij de 911 Turbo S is het
maximale koppel van 700 Nm beschikbaar tussen 2100 tpm en 4.250 tpm.
Als de vuldruk/turbodruk zijn maximale waarde bereikt, worden de vanen verder geopend. Bij het
verstellen van de hoek van de vanen is het mogelijk om de gewenste vuldruk gedurende het
toerental gebeid te bereiken. Daardoor is er geen behoefte aan de overdrukkleppen bij de
conventionele turbomotoren. In de 911 Turbo modellen, kunnen de prestaties nog worden verbeterd
door het selecteren van de ‘Sport’ knop dat behoort tot het Sport Chrono Pakket Turbo. Bij volle
acceleratie zal de maximum vuldruk in de lagere en middelhoge toerentallen tijdelijk worden
verhoogd met ongeveer 0,2 bar. Daardoor is het koppel tijdelijk met 50 Nm verhoogd tot een
maximum van 700 Nm. Echter zijn de 911 Turbo S modellen geconfigureerd om te werken met een
hogere vuldruk, wat betekent dat hun maximale koppel van 700 Nm beschikbaar is voor onbepaalde
duur. Deze waarden zijn zeker uitstekend. Toch, in combinatie met het brandstofverbruik
gerealiseerd ondanks het hoge vermogen, zijn ze nog indrukwekkender. Omdat tegenwoordig enkel
pure kracht niet genoeg is.
Figuur 24 De luchtstroom van de turbo weergegeven
Door de vanen te verstellen kan de luchtstroom gericht worden naar de gewenste plaats, waardoor
deze lucht stroom versneld kan worden.
In tegenstelling tot een conventionele turbo worden de inkomende uitlaatgassen gericht naar de
turbine door elektronisch geregelde vanen. De hoek van deze vanen kan worden aangepast zodat de
stroomsnelheid van de uitlaatgassen en dus kan het momentum4
op de turbine worden gewijzigd. Dit
betekend dat er een grote hoeveelheid kracht kan worden gegenereerd uit de turbo zelfs bij lage
toerentalen met kleine hoeveelheden uitlaatgas. Dit zorgt voor een veel hogere vuldruk, uitstekende
cilindervulling en meer koppel. De koppelcurve stijgt dus sneller en blijft gelijkmatig hoog voor een
lange tijd. De maximum vuldruk is verhoogd tot 1,6 bar in de Porsche 911 GT2 RS en hij bezit een
nieuwe geladen luchtkoeler (intercooler). Het eindresultaat van deze wagen is een buitengewone
4
De verschijnselen waarbij een kracht het lichaam waarmee het verbonden is om een punt of lijn laat draaien.

39. 39
reactie en een fantastische acceleratie. Onder meer bij de Porsche Cayenne worden deze technieken
ook gebruikt.
2.9 Schade aan een turbo
Er kunnen veel redenen zijn voor schade aan de motor, minder kracht is niet altijd de oorzaak van de
turbo. Weinig kracht, te weinig drukvulling(boost) en zwarte rook kunnen gevolgen zijn van een fout
in de motor. Hoe goed de turbo ook ontworpen, onderhouden en behandeld is, er blijft nog altijd
kans op schade. In dit hoofdstuk zal ik het hebben over de verschillende schades die aan turbo
kunnen komen, er zijn diverse mogelijkheden om deze schades op te lossen. Omdat de ene schade
de andere niet is, is er vrijwel voor elk probleem een andere oplossing.
Wat een goede methode is om te controleren op de oorzaak van de fout is de volgende:
Controleren wat er werkt en wat niet. Check ofdat de gaspedaalstand in orde is en de gashendel
aanpassing. Check de injectiepomp. Check de brandstoftoevoer en de timing ervan. Check de
injectoren. Check ook ofdat de brandstofleidingen niet verstopt zitten. Ook checken ofdat de inlaat –
of uitlaatsystemen niet verstopt zitten of verhinderd worden. Check ook ofdat de luchtkoeling goed
werkt, de luchtfilter. De oliefilter checken. Als dit allemaal in orde is kan men naar de turbo gaan om
deze te controleren. Indien dit niet in orde is kan men de turbo best vervangen of als het mogelijk is
de beschadigde onderdelen repareren.
De meeste garages ervaren de turbo als een complex onderdeel, dat is op zich niet zo verwonderlijk.
Want de turbo wordt steeds compacter en evolueert. Bovendien is de turbo een nogal gevoelig
onderdeel, dat wel met een snelheid van meer dan 200 000 toeren per minuut kan draaien. De turbo
wordt voortaan meer en meer gestuurd door het motormanagementsysteem. Bij motoren met een
turbo of een andere vorm van laaddrukvulling regelt het motormanagement meestal de laaddruk. In
het inlaatkanaal is er meestal een inlaatluchtdruksensor (MAP-sensor -> Map sensor: MAP =
Manifold Absolute Pressure. Dit is micro-mechanische sensor die de absolute druk in het
inlaatspruitstuk meet. Deze druk wordt vergeleken met de vacuümdruk, niet met de omgevingsdruk.
Dit maakt de lucht massa preciezer.) gemonteerd. Een laad – of vuldrukregelaar of
laaddrukregelventiel regelt de maximum toegestane laaddruk via het motormanagement. Dit ventiel
stuurt dan meestal een membraandoos op de turbo aan, die de turbodruk afstelt. Tegenwoordig
wordt de laaddruk ook geregeld door een stappenmotor of servomotor bij de nieuwste
turbomotoren.
Gelukkig komen schades veroorzaakt door de turbo zelf nog zelden voor. Dit was anders in de
beginjaren toen de turbo nog in zijn kinderschoenen stond. De schades die ontstaan zijn meestal
gevolgschades. Waarvan de oorzaak niet direct bekend is, maar het gevolg (de kapotte turbo) is te
merken.
2.9.1 Wel of niet vervangen?
Als de turbo stuk gegaan is door één of andere reden dan zullen we de kapotte turbo kunnen
vervangen door een nieuwe of gereviseerde turbo te plaatsen. Echter als de oorzaak niet bij de turbo
zelf ligt, is dit een verloren kost en is het waarschijnlijk dat deze nieuwe turbo ook kapot zal gaan. Dit
zal een oplossing zijn voor korte termijn. Het is aangeraden om eerst na te gaan wat de oorzaak is
van de kapotte turbo. Is het de turbo zelf? Moeten we het bij de motor gaan zoeken? Door een
vreemd voorwerp stuk gegaan? ,… Zodra alle mogelijke opties zijn doorgenomen in de werkplaats en
men zeker is dat de turbo defect is, dan zal men deze moeten vervangen.

40. 40
2.9.2 Achterhalen van de oorzaak
Als de turbo goed werkt en goed onderhouden is zal het normaal jarenlang meegaan. Toch komt het
nog steeds voor dat de turbo onnodig vervangen wordt zonder de oorzaak gevonden is, omdat er
geen juiste diagnose is gesteld. Wanneer men de turbo vervangt, dan is het nog steeds nuttig om te
achterhalen wat het defect heeft veroorzaakt. Zodat in de toekomst vergelijkbare problemen zicht
niet meer zullen voordoen. Verder zal ik de verschillenden defecten beschrijven.
2.9.3 Wat kunnen oorzaken zijn van schade aan een turbo?
Wanneer een nieuwe turbo kort na de montage defect geraakt, dan wordt de oorzaak meestal
gezocht in de kwaliteit van de turbo. Bij een gereviseerde turbo zal er worden gedacht aan een
onjuiste montage of een niet goed uitgevoerde turborevisie. Hieronder zal ik enkele mogelijke
oorzaken van turboschades bespreken.
2.9.3.1 Onvoldoende smering
Een goede smering van de turbo is belangrijk zodat de onderdelen goed kunnen functioneren, zo
weinig mogelijk wrijving en warmte creëren, waardoor de slijtage veel minder zal zijn. Wanneer er
onvoldoende smering is bijvoorbeeld door een blokkade in de olie toevoer doet dit een storing in de
oliefilm ontstaan. Het gevolg hiervan is dat metaal met metaal in aanraking komt, met als resultaat
slijtage van het turbolager en te hoge temperatuur van de turbo. Als de oliefilter versleten is kan de
olie te vuil worden en kunnen er deeltjes in terecht komen die beschadiging aan de turbo kunnen
teweegbrengen. Daarom is het belangrijk de oliefilter tijdig te vervangen en ook tijdig de motorolie
te verversen. Anders zal er te weinig smering of geen juiste smering zijn.
Op figuur 19 is de verkleuring op de turbine as te zien als gevolg van een onvoldoende smering van
de as, waardoor er te veel warmte overdracht wordt gecreëerd via het turbinewiel. Daardoor zal het
materiaal verkleuren. Omdat de resterende smeerolie verbrandt of verkoolt, dit veroorzaakt veel
wrijving en een (te) hoge temperatuur.
Figuur 25 Verkleuring op de turbine-as

41. 41
Figuur 26 Beschadigd lager (links) vergeleken Figuur 27 Schade aangelopen turbinewiel
met nieuw lager (rechts)
Als gevolg van een onvoldoende smering kunnen de turbolagers vast lopen en beschadigd worden
(zie figuur 26). Vervolgens kan er beschadiging komen aan het aangelopen turbinewiel (zie figuur 27).
Figuur 28 Lagerafzetting op de turbine-as
Omwille van de snel verspreidende temperatuurstijging raakt het lagerwerk sterk verhit. Dit zorgt
voor een verkleuring en beïnvloed de structuur van het materiaal, minder materiaalstevigheid. De
lagers zetten zich uit, waardoor het materiaal wordt afgezet op de schoepen en de as (zie figuur 28).
Uiteindelijk in extreme gevallen kan de turbine-as zelfs breken, wanneer de krachten te groot
worden, wanneer de wrijving zo extreem is dat het de breukgrens van het materiaal overschreden
wordt (zie figuur 29). Wat resulteert in materiaalmoeheid. Ook kunnen de olie-afdichtingen het
begeven. Dit alles kan door een onvoldoende smering gebeuren, dit duidt erop dat ‘het smeren’ een
heel belangrijk iets is in de motorwereld.
Figuur 29 Gebroken turbine-as

42. 42
Figuur 30 De thrust collar (linkse is beschadigd,
rechtse is een nieuwe)
De thrust collar is multifunctioneel, de functies zijn:
• Controleert de axiale beweging
• Scheidt de olie en de gassen van elkaar af (olie werper of slingeraar)
• Dynamische afdichting voor de zuigerveer of zuigerring
Op de linkerzijde van figuur 24 zie je een beschadigde thrust collar, het draagvlak ervan is
weggesleten. Door de extreme beweging van de as is er een grote slijtage veroorzaakt aan de thrust
collar, aan de buitenkant van de afdichtdingsbus. Dit verschijnsel wordt vooral versterkt wanneer er
onvoldoende smering is. Vervolgens kan het buitenste axiaallager sterk verslijten, door de grote
wrijvingswarmte tussen de thrust collar en het axiaallager smelt het materiaal van de buitenste laag
weg.
Figuur 32 Beschadigd compressorwiel en beschadigd compressorhuis naast nieuw
De schoepen van het compressorwiel zijn beschadigd. Dit komt door het
breken van turbine-as, de schoepen zijn tegen het compressorhuis
geschaafd met een hoge snelheid. Waardoor beide vervormd zijn. De
uiteinden van het compressorwiel zijn afgeschaafd en vervormd. Dit is
aan vervanging toe. Dit kan gepaard gaan met zo’n hevige krachten dat
zelfs de radiaallagers kunnen breken (zie figuur 33).
Figuur 31 Beschadigd axiaallager naast een nieuwe
Figuur 33 Nieuw naast gebroken
radiaallager

43. 43
Dus een tekort aan smering kan schade veroorzaken aan de onderdelen een turbo. Dit kan
bijvoorbeeld schade zijn zoals:
• Lagerbeschadiging en verkleuring
• Doorlaten van de olieafdichtingen
• Vastlopen en breken van de as
Oorzaak:
• Te kort aan olie doet de werkingstemperatuur stijgen, zodat lager-as temperatuur kan
oplopen tot 400°C (dit ontstaat doordat er meer wrijving gecreëerd wordt doordat er minder
olie smering is, dit zorgt voor veel wrijvingswarmte). De normale werkingstemperatuur is
90°C
• Verstopte oliekanalen in de lagers
• Oliekanalen smelten dicht
Remedie/Oplossing:
• Olieniveau geregeld nazien
• Oliedruk controleren
• Kwaliteit van de olie nagaan
• Pakkingen, afdichtingen en bevestigingen controleren
Als je goed tussen de naden van het motorblok kijkt zie je pakkingen zitten. Deze ‘ringen’ zijn
bestemd als afdichting van de onderdelen van het motorblok. Wanneer een pakking versleten is zal
de olie uit het motorblok sijpelen. Dit verhoogt het olieverbuik. Het motorblok zal er vuil van worden
en er bestaat de kans dat de motor zonder olie komt te staan. Dit kan leiden tot een vastlopende
motor in extreme gevallen. De draaiende onderdelen binnen in de motor lopen letterlijk vast omdat
deze niet meer voldoende of zelfs niet door olie gesmeerd worden.
Kan de turbo ook de oorzaak zijn van olie verbruik?
Ja, dit kan. Door een verstopte olieafvoer of drukverhoging in het carter door bijvoorbeeld een
verstopte carterventilatie is er geen olieafvoer uit de turbo meer. Er ontstaat een drukopbouw in de
olieafvoer en het resultaat zal zijn dat de olie een andere uitweg zoekt. Vervolgens zoekt de olie een
uitweg langs de compressorzijde en de turbinezijde van de turbo of langst de zuigerveren of
de inlaatklep in de motor. Gevolg: een blauw rokende motor en een hoog olieverbruik.
Iedere verbrandingsmotor moet een zekere hoeveelheid olie verbruiken, al mogen bepaalde grenzen
uiteraard niet worden overschreden. Algemeen bij auto’s is het olieverbruik van de motor ongeveer
1 liter per 1000 km voor motoren met een cilinderinhoud van 2000 cc bij een toerental van 4000
omw./min. Het olieverbruik hangt natuurlijk af van de bedrijfstoestand (de prestaties) die de motor
moet bieden. Een normaal olieverbruik is van essentieel belang om slijtage en wrijving te beperken
en zo een lange levensduur van het mechanisme te verzekeren.

44. 44
2.9.3.2 Onbekende objecten
Door onbekende objecten die terecht komen in de turboschoepen of in de vanen, kunnen deze
beschadigd worden. De vanen zijn krom geslagen, dit zal tot gevolg hebben dat er geen juiste
werking meer is, dus zal het vervangen moeten worden, het variabele gedeelte is dus gevoelig voor
inslagen van vreemde voorwerpen. Door de inslag van voorwerpen kan enorme schade ontstaan aan
de onderdelen van een turbo.
Aan de compressorzijde is de schade
gelijkaardig als er een object terecht komt in
de turbo. De schoepen kunnen zelfs helemaal
verdwijnen als de inslag zo sterk en krachtig
is. De schoepen kunnen bij een inslag van
kleine voorwerpen vervormen en buigen,
maar ze zullen niet af breken. De schade zal
minder groot zijn. Indien de oliefilter niet
meer optimaal werkt kunnen er kleine
vuildeeltjes terecht komen in de olie,
waardoor deze deeltjes de turboschoepen kunnen beschadigen zoals op figuur 37. Hetzelfde kan ook
gebeuren wanneer er een lek is in de luchtfilter waardoor er kleine vuildeeltjes door kunnen geraken,
die eveneens beschadiging brengen aan de turbo. Door de schurende werking raken de wielen en de
as beschadigd, waardoor deze onstabiel worden en in onbalans geraken. Als de toerentallen dan
stijgen is de schade nog drastischer en is de verdere schade aan de andere onderdelen bijna niet
meer te vermijden.
Figuur 35 Kapotte turboschoepenFiguur 34 Kapotte Vanen
Figuur 36 Inslag vreemd
voorwerp compressorwiel
Figuur 37 Inslag kleine
vuildeeltjes

45. 45
Uit welke materialen zijn het compressorwiel en het turbinewiel vervaardigd?
Dus bij inslag van vreemde voorwerpen is de schade bijvoorbeeld:
• De schroefranden van compressor – en turbinewiel zijn afgebroken
Oorzaak:
• Schade aan het compressorwiel ontstaat wanneer een voorwerp via de luchtfilter binnen kan
of wanneer de turbine-as zich axiaal kan verplaatsen tegen het lagerhuis.
• Schade aan het turbinewiel ontstaat wanneer onderdelen van de motor (klepveer, …) in het
inlaatkanaal komen.
• Door het afbreken van schoepen ontstaat er een onbalans (100.000 t/min) en lagerschade.
Remedie/Oplossing:
• Luchtfilter bij iedere onderhoudsbeurt controleren en zo nodig vervangen
• Onderhoudsintervallen voor de motor respecteren en uitvoeren.

46. 46
2.9.3.3 Vervuilde smeerolie
Motoronderdelen die langs elkaar bewegen moeten gesmeerd worden. Het motorsmeersysteem zal
voor de toe-en afvoer van smeerolie zorgen om de bewegende onderdelen te smeren. De levensduur
van de motor zal langer zijn wanneer de motor goed gesmeerd is met kwalitatieve olie. Het is
aangeraden om de olie periodiek te verversen. De smeerolie heeft de volgende functies:
• Smeren: De olie dient om metaal op metaal contact te voorkomen. Er wordt een laagje olie
tussen de onderdelen gevormd waardoor de wrijving wordt beperkt. Hierdoor zal de slijtage
verminderen, dus beperkt zal deze blijven.
• Koelen: De olie heeft ook een koelfunctie, de warmte creatie wordt door de olie verminderd.
Bijvoorbeeld onderdelen als: zuigers, cilinderwanden, turboassen, klepgeleiders, … voeren
hun warmte af via de smeerolie.
• Reinigen: De vuil- en slijtagedeeltjes die vrijkomen van het materiaal van de bewegende
onderdelen worden meegenomen door de olie en afgevoerd naar de oliefilter.
• Krachtoverbrenging: De olie zorgt ervoor dat de kracht soepeler en vlotter wordt
overgebracht tussen in elkaar grijpende en bewegende onderdelen. De olie moet krachten
kunnen overbrengen. Bijvoorbeeld: in de hydraulische klepstoters, in een klepstoter wordt er
een bepaalde druk opgebouwd, waar de olie niet in samengedrukt mag worden.
• Afdichten: De zuiger in de cilinder wordt door middel van de olie gasdicht afgesloten, de olie
is belangrijk bij de compressie. Daarbij heeft olie een groot nut bij het afsluiten/afdichten van
de onderdelen in een motor.
• Geluid dempen: De olie dient ook als geluid demper, door de oliefilm tussen de metalen
onderdelen wordt het geluid gedeeltelijk gedempt.
Zoals hierboven vermeld heeft de smeerolie meerdere functies, de hoofddoelen van de smeerolie in
een turbo is smeren en koelen. Na een bepaalde tijd zal de smeerolie vervuild geraken. Dit komt
onder andere door vuildeeltjes, slijtagedeeltjes, brandstofdeeltjes, verbrandingsproducten, … De olie
zal dus periodiek ververst moeten worden. Als er een te lange tijd met verouderde of verkeerde olie
wordt gereden, dan zal het smeersysteem sterk vervuild worden, dit leidt tot meer motorslijtage. De
olie verandert langzaam in een soort ‘drab’. Deze ‘drab’ heeft als benaming ook sludge. Sludge is
vervuiling in de motorolie. Komt vooral voor bij carterolie (meestal bij kleine volumes). Deze sludge
treed op door volumeverandering in het carter, omdat er lucht naar binnen en naar buiten kan. De
meest herkenbare symptomen zijn:
• Heel dikke zwarte olie (black sludge)
• Harde afzettingen in de motor
• Mayonaise achtige substantie (witte/grijze
sludge)
• Druppels water in olie
Er zijn 2 soorten sludge:
• De witte/grijze sludge: Dit is een mengsel van
waterdamp en olie. Bij korte kleine stukjes rijden
kan de olie niet warm genoeg worden, waardoor
de olie zich afzet tegen de nog koude delen van
Figuur 28 Witte sludge in het carter

47. 47
de motor (bijvoorbeeld op het kleppendeksel, in de carterventilatieslangen, …) Wanneer er
sludge van dit soort aanwezig is kan men het verhelpen met een groot stuk te rijden, zeker
meer als een half uur. Zodanig dat de motor goed warm wordt, dus op de juiste temperatuur
komt, zodat de sludge automatisch weer verdwijnt. Daarna is het aangeraden de olie te
verversen. Er bestaan ook reinigingsmiddelen om alle oliekanalen te recycleren, te reinigen
van deze vuile of aangekoekte olie. Om deze deeltjes te verwijderen schijnt ‘Engine Flush’
van ‘Forte’ hier goed voor te zijn. Figuur 32 laat een voorbeeld zien van witte sludge in het
carter.
• De black of zwarte sludge: Dit soort sludge is
slecht voor de motor. Deze sludge is een
zwarte, kleverige, dikke harde laag olie die
zich afzet/vastzet op de inwendige delen van
de motor. Hierin schuilt het gevaar dat de
oliekanalen kunnen verstopt geraken,
waardoor de smeerolie niet meer vlot kan
rondstromen. De olie zal dan niet meer goed
rondgepompt worden. Deze vorm van sludge
word vooral gecreëerd door file rijden, rijden
van korte afstanden, verouderde olie die niet-
of te weinig reinigt, te rijke afstelling van het
brandstofsysteem(bv.: bij een carburator), te hoge verbrandingstemperaturen, slechte
carterventilatie, enzovoort. Als de ‘drab’ of de ‘black sludge’ nog week is kan deze worden
verwijderd. Het is aangeraden de olie te verversen en best ook het oliefilter te vervangen
wanneer men een minimale hoeveelheid aan sludge ontdekt. Deze sludge is echter erg
moeilijk te verwijderen wanneer de sludge al langer in de motor zit en helemaal aangekoekt
is. In het ergste geval kan het zijn dat de sludge niet meer te verwijderen is. Met behulp van
motorreinigingsmiddelen en de- en monteren van onderdelen zoals carterpan, oliezeef,
oliefilter, enz. kan men de sludge verwijderen.
Nu weten we dat gefilterde motorolie nog kleine vuildeeltjes kan
bevatten. Normaal is het loopvlak van de turbine-as spiegelglad, door
het resterende vuil in de olie zijn er diepe groeven ingesleten. Zoals te
zien is op de figuur 40 heeft olie met vuildeeltjes een schurende werking
op het materiaal van het radiaallager.
Figuur 41 Beschadigde naast nieuwe thrust collar
Figuur 29 Zwarte sludge op het kleppenmechanisme
Figuur 30 Gegroefd radiaallager

48. 48
Insgelijks door de schurende werking van de vervuilde smeerolie is de thrust collar aan beide kanten
uitgesneden of uitgesleten.
Door het resterende vuil in de olie is het axiaallager ook beschadigd. Op meerdere plaatsen is het
draagvlak weggesleten. Zelfs de oliekanalen kunnen dichtslibben.
Onder vervuilde smeerolie wordt ook verkoling van de smeerolie verstaan. De verkoolde olie kan zich
vastzetten op de binnenkant van het lagerhuis. Daardoor kunnen de olie-afdichtingen blokkeren wat
tot olie lekkage kan leiden. De zogenaamde verkoling van olie kan dus beschadiging veroorzaken aan
de lagers en afdichtingen. Op figuur 42 is de schade te zien van erg vervuilde smeerolie, deze zal
diepe groeven maken in de lagerplaatsen van de turbine-as. Bij de alluminium lagers zal het vuil zich
vastzetten op het lageroppervlak. Dit veroorzaakt vrij grote schade op de loopvlakken van de
turbine-as en het lagerhuis, zie figuur 43.
Dus vervuilde smeerolie kan volgende schade creëren:
• Groeven in turbine en turbine-aslager
• Beschadiging axiaal draagvlak
Oorzaak:
• Verdikte olie zet zich vast op de binnenkant van het lagerhuis en verstopt de olie kanalen
• Zeer sterk vervuilde olie zal door wrijvingswarmte groeven trekken in het lager
• Een te hoge carterdruk en verstopte olieafvoer kan olielekkage geven op het turbinewiel
Remedie/Oplossing:
• De oliekwaliteit respecteren en controleren
• Het olieniveau tijdig controleren
• De richtlijnen voor het motoronderhoud volgen
Hoe kan olie verdikken?
Figuur 42 Ingesleten axiaallager Figuur 43 Dichtgekoold lagerhuis
Figuur 44 Ingesleten
lagerplaatsen op de
turbine-as
Figuur 45 Beschadigde
naast nieuwe turbine-
as

49. 49
2.9.3.4 Te hoge tegendruk van de uitlaatgassen
Wat zou de meest voorkomende oorzaak zijn van een te hoge tegendruk van de uitlaatgassen? Het
antwoord hierop is in de meeste gevallen een verstopte uitlaat. Daarnaast kunnen er ook nog andere
oorzaken zijn voor een te hoge tegendruk, zoals:
• Problemen met de katalysator
of
• EGR – klep (in moderne motoren)
Hier is een gevolg te zien van te veel tegendruk van de
uitlaatgassen, de turbine-as is verkleurd en uitgesleten.
Er is slijtage op de zuigerveer en de zuigerveergroef van
de turbine-as ontstaan, met als gevolg olie lekkage aan
de turbinezijde. Omdat de olie in de turbine verkoold is
komen er kooldeeltjes terecht in het lagerhuis.
Figuur 40 Beschadigde uitgesleten turbine-as
2.9.3.5 Te hoge temperatuur van de uitlaatgassen
Een te hoge temperatuur van de uitlaatgassen kan worden veroorzaakt door een defecte, niet goed
werkende of verstopte intercooler, waardoor de lucht niet goed genoeg wordt afgekoeld. Andere
oorzaken die aanleiding geven tot een te hoge temperatuur kunnen een verstopt luchtfilter of een
verkeerd afgestelde brandstofpomp zijn.
2.9.3.6 Scheurvorming
Figuur 41 Scheuren in het turbinehuis
Door te extreem hoge uitlaatgastemperaturen kunnen er scheuren komen in een turbo, gemiddeld
ligt de uitlaatgastemperatuur rond de 800°C bij een diesel en rond de 1000°C bij een benzine motor.
Scheurvorming kan onder andere voorkomen in het turbinehuis, waardoor uitlaatgaslekkage
ontstaat. Dit leidt tot minder aandrijving voor de turbine in de turbo en vervolgens minder
turbodruk. Na verloop van tijd beginnen er vrijwel bij alle turbinehuizen van turbo’s scheuren voor te
komen, ongeacht het merk of de toepassing. Deze scheuren treden namelijk op bij motoren die
zwaar belast zijn en bij de meeste benzine toepassingen in personenauto’s. Meestal kunnen
scheuren of andere beschadigingen van het turbinehuis een nadelige invloed hebben op de juiste
werking van de turbo.

50. 50
2.9.3.7 Materiaalmoeheid
Figuur 42 Beschadigd compressorwiel
Als een materiaal voor een te lange tijd zwaar en hevig belast wordt dicht tegen of zelfs over de
maximale toelaatbare spanning dan zal er materiaalmoeheid op treden. Er kan sprake zijn van
materiaalmoeheid als er een schoep van bijvoorbeeld een compressorwiel is afgebroken zoals op
figuur 42. Wanneer er geen sporen van inslag van vreemde voorwerpen, weinig of geen
aanloopsporen zichtbaar zijn dan is er meestal sprake van materiaalmoeheid. Materiaalmoeheid kan
het gevolg zijn van een te hoge omwentelingssnelheid en/of een te lange overschrijding van de
maximale rotatiesnelheid. Waardoor bijvoorbeeld een compressorwiel kan exploderen of breken in
het zwakste punt van het materiaal, figuur 43 weergeeft dit.
Nog extra tips voor de chauffeur:
Sterke acceleratie bij een koude motor is niet gewenst, omdat de olie zich nog niet voldoende heeft
kunnen verspreiden. Bij extreem warme motor de motor niet direct uitzetten, nog even stationair
laten draaien.
2.10 Turboschade analyse
2.10.1 Problemen en oplossingen
2.10.1.1 De motor houdt in tijdens de acceleratie
Hiervan kan de mogelijke oorzaak een defect overdruksysteem van de turbo zijn. De oplossing
hiervan is de turbo repareren of vervangen.
2.10.1.2 De motor levert te weinig vermogen
Er kunnen tal van redenen zijn voor een afname van het motorvermogen. Ik zal hier een aantal
mogelijke oorzaken bespreken.
Een montage tip is: Wanneer u de slang van het luchtfilter naar de turbo demonteert, dan bent u in
staat de speling van de rotor te voelen. Als de radiale speling zo groot is dat de wielen tegen de
turbobehuizing aanlopen, dan is er sprake van een te grote slijtage van de turbo. De wielen zullen
dan schuren tegen de behuizing waardoor ze sterk zullen afslijten. Het is dan belangrijk om te turbo
te vervangen. Als deze speling niet overmatig is en nog binnen de normen is, dan is er geen
probleem.
Figuur 43 Gebroken compressorwiel