Ik heb de term overboost nogal vaak gehoord.
Wat is een “slechte” overboost?
Wat is een overboost probleem?
Wat gebeurt er met mijn turbo motor als ik het niet repareer?
Edit: blijkbaar is er een goed type waarbij de motor meer vermogen levert voor 5 seconden of zo. Waarom alleen voor zeg 5 seconden en niet de hele tijd?
tl;dr: Overboost is te veel lucht, meestal bij een te hoge temperatuur. Detonatie is waarschijnlijk het gevolg.
Vergeet niet, de motor is gewoon een luchtpomp.(https://mechanics.stackexchange.com/a/2739/57). Het enige wat de turbo doet, is het voor luchtmoleculen gemakkelijker maken om aan de inlaatzijde van de motor te komen. Natuurlijk heeft de turbo een eindig rendement: hij stuwt meer luchtmoleculen naar binnen, maar hun netto-energie neemt ook toe (d.w.z. de temperatuur van de inlaatlucht stijgt).
De motor moet genoeg brandstofmoleculen toevoegen om met die luchtmoleculen te verbranden. Omdat de luchttemperatuur stijgt, moet er soms nog meer brandstof als koelvloeistof worden toegevoegd (wat verspilling lijkt, want dat is het ook). Het doel van de motor is ervoor te zorgen dat er precies het juiste lucht-brandstofmengsel bij precies de juiste temperatuur is om precies te ontbranden wanneer dat moet.
Te veel boost (overboost) kan leiden tot twee grote problemen (nou ja, een heleboel mogelijke problemen, maar laten we het voorlopig op een fundamenteel niveau houden):
Lean is slecht: Als je te weinig brandstof voor te veel lucht hebt, heb je een magere conditie. In deze situatie is het brandstof-luchtmengsel makkelijker te ontsteken als de temperatuur stijgt (bijv. onder boost). In feite kan het soms plotseling ontbranden als gevolg van hot spots in de cilinder of gewoon het feit dat het hele mengsel boven zijn activeringsenergie is.
Citaat van Corky Bell van Maximum Boost fame:
Alle misfires bij volgas veroorzaakt door een magere conditie zijn ernstig en moeten worden aangepakt voordat er weer gewerkt wordt op dat boost niveau. Een gebrek aan brandstof verhoogt de kamertemperatuur dramatisch. Hitte is de oorzaak van detonatie, wat de aartsvijand van hoge prestaties is.
Het gevolg is dat het mengsel in de cilinder op het verkeerde moment ontbrandt. Dit veroorzaakt allerlei slechte mechanische problemen, klinkt vreselijk, kan je motor kapot maken en geeft je zeker geen snelheidsgevoel.
Terminale detonatie is precies wat het klinkt: kritieke stukken van de motor zelf ontploffen.
Te veel energie is slecht: Het is mogelijk om te veel energie in het systeem te hebben, zelfs als alles “perfect” gaat. Stel je een theoretisch systeem voor waarin je turbo 100% efficiënt is (voegt geen warmte toe tijdens de compressie), je brandstofsysteem willekeurige hoeveelheden brandstof kan pompen en je motorcomputer alle aanvragen kan bijhouden. Zelfs in die hoogst denkbeeldige situatie, als je genoeg energie in de cilinder stopt, zal hij breken. De fundamentele structurele componenten van het systeem zullen uiteindelijk falen bij voldoende spanning.
In het echte leven is zo'n perfect systeem zeldzaam tot onmogelijk, gezien onze eindige budgetten. Maar…
blijkbaar is er een goed type waarbij de motor gedurende 5 seconden of zo meer vermogen levert. Waarom alleen voor zeg 5 seconden en niet de hele tijd?
Het antwoord is wiskunde (specifiek waarschijnlijkheid). Dit soort functies is het nuttigst in de autosport, waar de coureur net dat beetje extra nodig heeft om de kritieke pas te halen. Hij verruilt een uitbarsting van energie voor een stijging van de systeemtemperatuur, een netto belasting van de motor en een kortstondig verhoogd risico op een totale uitval van het systeem. Gooi de dobbelsteen en hoop dat er in die vijf seconden geen slangenogen opkomen.
In een race, is dat vaak een redelijke afweging. Het is duidelijk dat wij, die op straat rijden, meestal zonder het budget van een autocoureur werken.
Grappig genoeg is overboost meestal eenvoudig te corrigeren. Het is vrijwel zeker een wastegate probleem:
Een wastegate is een klep die uitlaatgassen wegleidt van het turbinewiel in een turbomotorsysteem.
Door de uitlaatgassen weg te leiden, kan de motorcomputer de turbine op een piek toerental houden. Als gevolg daarvan zal ook de compressorkant beperkt worden tot een piekboost. Als er iets gebeurt waardoor de wastegate niet naar behoren functioneert, zal je turbo proberen te blijven versnellen tot het oneindige.
Zoals we besproken hebben, zal het daar niet komen. Boem!
Boost propt meer brandstof en lucht in een motor. Met meer brandstof en lucht krijg je meer vermogen, maar als je er te veel in propt zal het lucht-brandstofmengsel voortijdig ontbranden. Dit fenomeen staat bekend als voorontsteking. Voorontsteking heeft vele oorzaken, maar in dit geval wordt te veel brandstof en lucht samengeperst, waardoor het te heet wordt en spontaan ontbrandt. Voorontsteking leidt tot detonatie. Detonatie of pining is wanneer twee vlamfronten tegen elkaar botsen. Het eerste vlamfront wordt veroorzaakt door de voorontsteking en het tweede door de bougie op het juiste moment. De toestand heeft een heel duidelijk geluid.
Zowel voorontsteking als detonatie zijn slecht. Voorontsteking alleen veroorzaakt een tegengestelde rotatie kracht op de motor die hard is voor de drijfstangen en krukas. Ontsteking geeft een enorme hoeveelheid energie vrij wanneer de vlamfronten tegen elkaar botsen. Dit vrijkomen van energie over een langere tijd zal motoronderdelen beschadigen, kleppen versplinteren, gaten in zuigers blazen, ringen versplinteren, enz…
Motoren hebben normaal gesproken enige marge voor fouten, wat betekent dat ze zijn afgesteld om minder boost te produceren dan het maximum dat ze kunnen verdragen. Overboost duwt de boost naar het maximum bedrag of verder.
Overboost is een hogere uitgangsdruk van de turbolader dan de nominale waarde. Een turbomotor heeft een nominale druk, en de waste gate of de blowoff valve wordt geactiveerd wanneer de druk stijgt tot een hogere waarde.
Er zijn 2 soorten overboost:
Tegenwoordig zijn sommige motoren gebouwd om een bepaalde hoeveelheid overboost toe te laten (bijv. +0,3 bar gedurende 30 seconden). Dit betekent dat de motor de extra boost veilig kan verwerken. De tijdslimiet is meestal een thermische limiet: meer boost betekent meer warmte in de motor, en het koelsysteem kan niet genoeg capaciteit hebben om dit onbeperkt op te vangen. De ECU controleert het boost niveau, en verlaagt de boost druk (door het openen van de waste gate of blowoff valve) na de tijdslimiet.
Deze strategie erkent dat je zelden vol vermogen nodig hebt voor lange periodes. Dus kun je extra vermogen hebben als je het echt nodig hebt, zonder dat je een grotere motor hoeft te installeren die dat piekvermogen oneindig aankan.
Onbedoelde overboost kan worden veroorzaakt door bijvoorbeeld een slecht werkende waste gate of blowoff valve, waarbij de ECU de boost druk niet meer kan controleren.