Automatisch vertaald door DeepL. Bekijk originele versie (DE)
Porsche wordt al tientallen jaren beschouwd als een pionier op het gebied van turbotechnologie. Met de 930 lanceerden ze in 1974 de eerste sportwagen met gasturbo. In meer dan vijf decennia is Porsche de technologie blijven ontwikkelen. Voor hun klantenauto’s leenden ze die oorspronkelijk van de 917. Het pionierswerk van Porsche varieerde van intercoolers en biturbo-oplading tot de zogenaamde VGT-lader (turbo met variabele geometrie). In 2006 bracht Porsche ’s werelds eerste benzine-aangedreven productieauto met zo’n VGT op de markt. We nemen je mee op een korte reis door de evolutie van geforceerde inductie bij Porsche.
Zelfs toen de Porsche 917 met turbo en de latere 935, 956 en 962 werden gebruikt voor races, was rijeigenschappen het allerbelangrijkste. Bestuurders van oudere Porsche 911 Turbo-modellen zullen bekend zijn met het probleem: weinig druk in het lage toerengebied, plotseling opkomende stuwkracht in het middengebied. In de volksmond wordt dit vaak “turbogat” genoemd. Decennialang was dit soort vermogensafgifte de norm voor auto’s met een turbo. Maar hoe ontstaat een turbogat eigenlijk? Het antwoord ligt in de fysica.
Dit verwijst naar het deel van het toerentalbereik waar de turbocompressor nog geen maximale laaddruk kan leveren. Bij lagere toerentallen en motorbelasting zijn de uitlaatgasstromen nog niet voldoende om de turbine in de turbocompressor naar het gewenste toerental te versnellen. De compressor van de turbo zal dan ook niet zo snel draaien als nodig is. In totaal is er dus minder boostdruk. Dit betekent minder koppel en dus minder vermogen. Maar zodra de maximale laaddruk is bereikt, schiet het koppel snel omhoog. De wereldberoemde “schop in de rug” is het resultaat. Dit effect is nog sterker als een turbine en compressor, in de volksmond de turbocompressor, worden gebruikt.
Motoren met natuurlijke aanzuiging hebben daarentegen een gelijkmatigere vermogens- en koppelkromme. Daarom werden hoogtoerige atmosferische motoren zonder turbo meestal gebruikt in de 20e-eeuwse racerij. Ze waren gemakkelijker te besturen en veel voorspelbaarder. Het potentieel aanzienlijke extra vermogen van turbomotoren was echter aantrekkelijk. Daarom zochten de ingenieurs van Porsche naar oplossingen om de turbotechnologie ook in de racerij te kunnen gebruiken.
De ontwikkelingsafdeling rond Hans Mezger experimenteerde in die tijd gretig om de voordelen van turbolading in de racerij te benutten. De eerste hulpmiddelen in de begindagen van turbomotoren waren wastegates en handmatig instelbare boostregelaars. Wasteegates, d.w.z. bypasskleppen, kunnen delen van de uitlaatgasstroom langs de turbolader leiden om de boostdruk te regelen. De regeling is automatisch, zonder tussenkomst van de bestuurder.
“Alle tools die we gebruikten bestonden al, ze waren alleen verkeerd gebruikt en weggegooid. We hebben ze herontdekt – en opnieuw uitgevonden.”
Hans Mezger over het temmen van de turbomotor
Met het “stoomwiel”, de handmatige boostregelaar, kon de bestuurder de boostdruk daarentegen onafhankelijk in de cockpit regelen. Door middel van een veermechanisme kan de wastegate laten geloven dat de boostdruk te hoog of te laag is. De wastegate past zich dan aan. Zo kan hij het vermogen aanzienlijk verhogen of verlagen, afhankelijk van de situatie. Deze technologie werd bijvoorbeeld standaard gebruikt in de RUF CTR. Met deze trucjes behaalde Porsche de eerste racesuccessen met turbomotoren in de 917/10 en 917/30. Deze ervaring vormde de basis voor de ontwikkeling van de eerste Porsche 911 Turbo, de 930, die in 1974 op de markt kwam.
Nadat de eerste versie van de Porsche 911 Turbo een gevoelige snaar had geraakt, volgde de 911 Turbo 3.3 voor het modeljaar 1978. Twee millimeter meer boring vergrootte de cilinderinhoud van 3,0 naar 3,3 liter. Porsche stopte ook een andere raceontwikkeling in zijn nieuwe speerpunt: de intercooler.
Zonder de compressie en brandstof te veranderen, maakt interkoeling een hogere boost en dus meer motorvermogen mogelijk. Tests met een interkoeler toonden aan dat de inlaattemperatuur met 50 – 60 °C daalde. Dichtere inlaatlucht en minder benodigde luchtvolumes voor het verbrandingsproces waren het resultaat. Een positief neveneffect was de merkbaar lagere verbrandingstemperatuur. Als gevolg daarvan werd een kleinere turbocompressor gebruikt, wat op zijn beurt minder “turbogat” betekende. De tests waren zo succesvol dat Porsche ’s werelds eerste productieauto met intercooler, de 930 Turbo 3.3, in 1978 verkocht.
Richard Lindhorst, Elferspot Kopersgids Porsche 911 Turbo 3.3
Porsche bracht nog een innovatie naar de massaproductie met de 959 supersportwagen. Voor het eerst werd een voertuig uitgerust met twee in serie geschakelde turboladers. Dit principe wordt sequentiële turbolading of registerturbo genoemd. Een turbocompressor met een kleinere turbine reageert bij lagere toerentallen, gevolgd door een tweede turbocompressor met een grotere turbine die voor een drukverhoging zorgt bij hogere toerentallen.
Sequentiële turbo’s vonden echter nooit hun weg naar een productie-911. Een ander concept, gebaseerd op twee turbo’s, deed dat wel: biturbo-oplading. De Porsche 993 Turbo was de eerste die deze technologie gebruikte. Eén van de twee turbo’s van gelijke grootte is verantwoordelijk voor elke cilinderbank. Dit principe maakt het mogelijk om twee kleine turbo’s te gebruiken in plaats van één grotere turbo, en dus een snellere respons. Tegelijkertijd introduceerde Porsche OBD-II-gebaseerde uitlaatgasdiagnose om de uitstoot en het verbruik verder te verlagen. Het resultaat was indrukwekkend: de 993 Turbo had de minst vervuilende productieaandrijflijn ter wereld.
Porsche maakte ook indruk met een wereldprimeur tijdens de première van de 997 Turbo. Achteraan had hij de eerste benzinemotor met een VGT. Vanwege de aanzienlijk hogere uitlaatgastemperatuur van benzinemotoren was deze technologie tot dan toe voorbehouden aan dieselmotoren. VGT, of turbo’s met variabele geometrie, kunnen de invalshoek van de wind op de turbinebladen veranderen. Op de twee VGT’s van de M97/70-motor werden ze aangepast via een overbrenging. Bij lagere uitlaatgasvolumes, bijvoorbeeld in het lage toerentalbereik met weinig belasting, worden de bladen steiler ingesteld. Op deze manier kan het toerental van de turbine en vervolgens de compressor over het hele toerenbereik naar wens worden geregeld.
Hierdoor kan het toerental van de turbine op een hoog niveau worden gehouden, zelfs bij lagere uitlaatgasstromen, wat weer zorgt voor een snellere respons. Bij hogere toerentallen en belastingen wordt de hoek ingesteld op een minder steile hoek. Met de turbo met variabele geometrie (VGT) heeft Porsche het turbogat bijna volledig geëlimineerd. Dit komt vooral tot uiting in de Porsche 991.2 of 992 Carrera (S). Dankzij de VGT kon Porsche een zeer constant koppelplateau bieden vanaf 2.000 t/min. Daardoor is de vermogenscurve van de 3,0-liter biturbomotoren bijna lineair. Daardoor lijkt de vermogensband sterk op die van de atmosferische motoren van de voorganger.
Turbomotoren uit Stuttgart Zuffenhausen hebben altijd tot de beste verbrandingsmotoren ter wereld behoord. De grootheden rond Mezger en Singer cultiveerden motoren met geforceerde inductie voor de racerij in de jaren 1970. Daarna maakten ze ze bruikbaar in sportwagens voor de weg. Net als bij het 911-concept zijn de ingenieurs van Porsche tientallen jaren bezig geweest met het afstellen van hun turbo’s.
Het resultaat was een meesterwerk van techniek. Turbo lag is nu meer een overblijfsel uit het verleden dan een echt probleem. Specifieke vermogens van 150 pk per liter cilinderinhoud zijn nu aan de orde van de dag. En dat in overeenstemming met strenge emissievoorschriften en met verbruikscijfers die 30 jaar geleden nog ondenkbaar waren. Met uitzondering van de 4,0-liter modellen, zoals de Cayman GT4 RS of 992 GT3, zijn turbomotoren de maatstaf voor alles bij Porsche.
Volgens patenten die begin 2022 zijn ingediend, werkt Porsche al aan de volgende innovatie voor turbocharging. Dit schetst een turbocompressor waarvan de uitlaatturbine geen mechanische verbinding meer heeft met de compressor. In plaats daarvan wordt elektriciteit opgewekt via de uitlaatturbine, die een generator aandrijft die op zijn beurt de elektrische energie levert voor het draaien van de compressor. Hoe dan ook, Porsche staat zowel voor motoren met natuurlijke aanzuiging als turbomotoren met een hoog toerental. We kunnen niet wachten om te zien welke verrassingen de ingenieurs in Zuffenhausen in petto hebben voor de definitieve ondergang van de verbrandingsmotor.
Richard Lindhorst is hoofdredacteur van Elferspot.com en schrijft sinds 2017 professioneel over Porsche-sportwagens. Richard rijdt sinds 2011 in Porsches van alle generaties – zowel in het dagelijks leven als op het circuit. Door aan zijn eigen auto te sleutelen en talloze bezoeken aan Porsche-werkplaatsen heeft hij een brede technische kennis opgedaan, die hij graag met zijn lezers deelt.
Heb je een tip voor een verhaal of wil je gewoon contact opnemen met Richard?
Heb je een tip voor een verhaal of wil je gewoon contact opnemen met Richard?
Je bericht is verzonden.
Elferspot magazine
Stap in en ga aan de slag
Nieuw hier? Meld je nu gratis aan!
U bent autohandelaar?
Ontdek meer over verkopen als autohandelaar
Stap in en ga aan de slag
Wachtwoord vergeten? Wachtwoord opnieuw instellen
Nieuw hier? Meld je nu gratis aan!
2023 
2008 
1990 
