Luchtvoorziening (drukvulling)

Men is door de jaren heen steeds op zoek gegaan naar mogelijkheden om meer vermogen uit een motor te halen zonder dat een motor groter wordt. De meest voor de hand liggende methode is om meer brandstof in te spuiten.

Dit kan je echter niet onbeperkt blijven doen. We krijgen dan een slechte ontbranding omdat we dan te weingig zuurstof in de cilinder hebben. Dit is te zien aan de rook uit de uitlaat, die dan zwart van kleur zal zijn. Willen we dus meer brandstof inspuiten dan zullen we ook meer lucht in de cilinder moeten brengen. Daarom vind je tegenwoordig op de meeste scheepsmotoren drukvulling. Drukvulling is het onder druk vullen van de cilinders met lucht waardoor er meer brandstof kan worden vebrand met als doel meer vermogen te ontwikkelen.

De meest gebruikte methode van drukvulling is het zogenaamde Buchi systeem of stootsysteem. De Zwitser Buchi kwam voor het eerst op het idee om de energie van de uitlaatgassen te benutten voor het samenpersen van verbrandingslucht. Hij ontwikkelde daartoe de drukvulgroep, een uitlaatgassenturbine gekoppeld aan een centrifugaalpomp voor lucht. Meestal spreken we van een turboblower.

De uitlaatgassen (rode pijlen) door een turbinewiel gestuurd waardoor dit wiel zal gaan draaien. Het wiel is via een as verbonden met het een ander wiel, het compressor wiel. Dit is de luchtpomp die zorgt voor de verbrandingslucht (blauwe pijlen). Deze luchtpomp zal nu lucht aanzuigen en dit onder druk verpompen naar de inlaatklep of inlaatpoort van de motor. Omdat de lucht door dit samenpersen behoorlijk in temperatuur stijft (tot 110C), wordt de lucht eerst gekoeld met water. Dit gebeurd in de luchtkoeler die met zoet of zout water gekoeld wordt. Het koelen van deze lucht is om een paar redenen belangrijk: Bij een hogere temperatuur zal de lucht uitzetten en dus een groter volume innemen, dit betekend dat er minder lucht in de cilinders past als de lucht warm is.

Anders gezegd: Door het koelen van de lucht wordt de lucht kleiner en past er bij eenzelfde druk meer lucht in de cilinder. Doordat we meer lucht in de cilinderruimte brengen kunnen we ook meer brandstof inspuiten waardoor het motorvermogen toeneemt.

De cilinderkop, zuigerkop, het boveneind van cilindervoering en de de uitlaatklep worden in dit geval aan nog meer hitte blootgesteld. Het is daarom noodzakelijk dat deze onderdelen goed gekoeld worden.

Een groot gedeelte van de toegevoerde lucht (vullucht) wordt dan ook gebruikt voor het koelen van deze onderdelen. Om een goede koeling en spoeling te krijgen laat men bij drukvulling de in- en uitlaatkleppen (bij vierslagmotoren) minstens 90 graden (van de krukasomwenteling) tegelijk open staan waardoor ongeveer 60% van de extra lucht wordt gebruik voor het afkoelen en spoelen van de cilinder. De overige 40% wordt gebruikt voor het onder druk vullen van de cilinder.