Drukvulling

Les 6 eindigde op een afgrond: voorbij een bepaald toerental kan een motor simpelweg niet genoeg lucht meer zuigen. Drukvulling is het botte, geniale antwoord — stop met zuigen, begin met pompen. Comprimeer de lucht voordat ze de cilinders bereikt, en elke hap bevat meer zuurstof, elke knal verbrandt meer brandstof, en een kleine motor slaat toe als een grote. Het is de grootste vermogensvermenigvuldiger uit de geschiedenis van de motor.

Dichte lucht is vermogen

Het volume van een cilinder ligt vast — maar de massa lucht daarbinnen niet. Comprimeer de inlaatlucht tot 1.5 bar (anderhalf keer de atmosferische druk) en elke inlaatslag zuigt ruwweg 50% meer zuurstof naar binnen, dus kan de motor ~50% meer brandstof verbranden: goed voor zo'n 50% meer vermogen uit dezelfde motor. Daarom vult een moderne turbo-1.5 tegenwoordig de rol die vroeger een 2.5 had, en daarom haalt F1 1000 pk uit 1,6 liter.

Het addertje onder het gras: comprimeren verwarmt de lucht, en warme lucht is zowel minder dicht (dat vreet een deel van de winst weer op) als gevoeliger voor motorkloppen (volgende les). Daarom stuurt vrijwel elke motor met drukvulling de gecomprimeerde lucht eerst door een intercooler — een radiator voor lucht — voor ze de cilinders bereikt. Koel hem weer af, behoud de dichtheid, behoud de veiligheidsmarge.

Turbolader: aangedreven door afval

De uitlaatgassen die een motor verlaten, dragen nog altijd zo'n derde van de energie van de brandstof mee als warmte en snelheid — normaal gesproken verspild. Een turbolader zet een turbine in die stroom: de uitlaatgassen laten de turbine draaien, de turbine laat op dezelfde as een compressor meedraaien tot wel 200,000 rpm, en die compressor pompt de inlaatlucht op. Boost, aangedreven door afval — precies waarom turbo's de efficiënte keuze zijn, en waarom bijna elke nieuwe motor er een draagt.

Het bekende zwakke punt: turbogat. De turbine heeft uitlaatstroom nodig om op toeren te komen, maar een grote uitlaatstroom vraagt juist om boost — een kip-en-eiprobleem tussen het pedaal indrukken en de duw die arriveert. Moderne oplossingen: kleinere, snellere twin-scroll turbo's, twee turbo's van verschillende grootte, of — de F1-oplossing — een elektromotor op de turbo-as die hem meteen op snelheid brengt.

Supercharger: aangedreven door de krukas

De oudere oplossing drijft de compressor rechtstreeks vanaf de krukas aan, met een riem of tandwielen: de supercharger. Geen greintje turbogat — de boost komt precies mee met de toeren — en een eigen, grommend karakter. De prijs is eerlijkheid: het aandrijven van de compressor kan tientallen pk's van de krukas stelen, vermogen dat een turbo gratis uit de uitlaat had gehaald. Superchargers regeerden in het vooroorlogse Grand Prix-tijdperk en passen nog altijd bij grote musclecarmotoren; turbo's wonnen het efficiëntietijdperk.