Turbomotoren bij motorfietsen

Komt de turbo terug? Heeft de mechanische compressor de toekomst? Sinds de Tokyo Motor Show wordt er weer druk gespeculeerd. Suzuki presenteert zo’n dertig jaar na de eerste turbo-periode de Recursion met een 600cc tweecilinder met turbo, terwijl Kawasaki een vier-in-lijn met mechanisch aangedreven compressor liet zien. Gebakken lucht of toch niet?

Ze houden zich op de vlakte, beide fabrikanten. Kawasaki nog meer dan Suzuki, dat in elk geval wel de voornaamste specificaties van het project ‘Recursion’ gaf. Een 600cc tweekleps twin, 100 pk en een krukas met de kruktappen op 90 graden. Een paralleltwin met 90° V-karakter dus, niet doorsnee, maar we kennen het kunstje al langer van de Yamaha TRX, TDM en recentelijk de MT-07, evenals enkele Triumph-modellen. Het bijzondere van de Recursion zit ergens verstopt tussen cilinderblok en onderkuip. Dat bijzondere is de turbocompressor.
Turbo, de klank van dit ene kleine woordje alleen al brengt speciale herinneringen in de motorwereld naar boven. Turbo! Daar was toch iets mee? De kenners herinneren zich ongetwijfeld Fritz W. Egli en zijn spectaculaire MRD1 van 1979. En wat breder bekend zijn natuurlijk de weinig succesvolle experimenten van de vier Japanse fabrieken met hun seriemodellen met turbo in de vroege jaren tachtig. En we denken aan woeste zelfbouwmonsters als Hayabusa’s met 300 of nog veel meer pk’s. We denken dus aan veel, maar zeker niet aan benzine besparen.

Het is echter misschien tijd om deze ideeën bij te stellen. De autowereld laat al geruime tijd zien dat het bij turbo’s ook om heel andere dingen kan gaan. Het toverwoord momenteel is ‘downsizing’. Geblazen motoren vinden we tegenwoordig in bijna alle automodellen terug. Is er nog iemand die gelooft dat een BMW 118i een grotere motor heeft dan een 116 of 114i? Nee toch, in alle modellen zit immers een 1,6 liter viercilinder onder de kap. Dat de ene daaruit 102 pk haalt, de andere 136 pk en de snelste 170 pk, dat ligt eigenlijk maar aan één parameter en dat is de vuldruk die de turbo levert. Is de turbo dan het tovermiddel dat zowel vermogenswinst als een verbruiksdaling kan opleveren? In principe wel, want een kleinere motor met minder cilinders heeft ook minder interne wrijving en minder warmteverlies. Dat spaart brandstof. Veel belangrijker is echter het al bij lage toerentallen beschikbare en constant aanhoudende maximumkoppel (zie grafiek). Dat resulteert in een dusdanig getuned motorblok dat door vroeg opschakelen steeds in het lage, zuinige toerenbereik kan worden gereden, wat een duidelijke verbruiksdaling oplevert.
Maar in alle eerlijkheid: gaat het bij motorfietsen in de eerste plaats om het benzineverbruik? Tot nu toe zeker niet, want enerzijds hoeven de fabrikanten zich van wettelijke wege niet te bekommeren om een gemiddeld verbruik van hun totale modellengamma (zoals bij auto’s wel het geval is), terwijl anderzijds de doorgaans incidentele plezierritjes in de omgeving ook geen enorme gaten in je budget achterlaten. Dat er toch wel iets te zeggen valt voor een turbomotor in motorfietsen, ligt dan ook meer aan twee andere zaken: de compacte afmetingen en het lagere gewicht van een kleiner motorblok met turbo. En dat is precies de doelstelling van de Suzuki Recursion. Een 600cc twin met de koppelkromme van een 1000: dat is althans wat we kunnen afleiden uit de spaarzame details die zijn vrijgegeven. Daarbij is 100 pk voor een middenklasser een meer dan acceptabele waarde. Dit alles wordt naar verluid bereikt met een zeer gematigde vuldruk (exacte waarden geeft Suzuki niet), waarbij het verse mengsel via een enkele inlaatklep per cilinder in de verbrandingskamer wordt geperst. Een relatief klein klepoppervlak is daarbij volgens de Suzuki-technici al voldoende om bij een lage vuldruk ruim voldoende mengsel te leveren voor de beoogde koppel- en vermogenswaarden. En de compactere en goedkopere constructie van de tweeklepskop is dan een welkom pluspunt.
Een verder voordeel van deze specifieke downsizing constructie van Suzuki is dat vanwege het relatief lage topvermogen van 100 pk, ook de afmetingen van de turbo klein gehouden kunnen worden. Dat maakt een intercooler, een radiator die de door de turbo gecomprimeerde en daarbij opgewarmde lucht weer afkoelt, waarschijnlijk overbodig. Bij een kleine turbo met kleinere doorlaat is de stromingssnelheid van de uitlaatgassen bovendien al bij lage toerentallen voldoende hoog om de eveneens kleinere turbine op toeren te brengen. Het resultaat: de compressor op het andere uiteinde van de turbine-as levert al bij lage toerentallen een flinke vuldruk.

De typische turboproblemen als een trage gasrespons en het plotseling stijgende vermogen in het onderste toerengebied zijn daarbij volgens Suzuki inmiddels verleden tijd. Enerzijds door het subtiel afblazen van de overtollige vuldruk door de wastegate (die bij een te hoge vuldruk een deel van het uitlaatgas buiten de turbine om via een bypass rechtstreeks de uitlaat in leidt) turbine om). En anderzijds door de moderne injectiesystemen met ride-by-wire, die een veel geraffineerder regeling van de gaskleppen en inspuithoeveelheid toestaan dan de simpele systemen in de eerste turbo-periode, waarbij Honda, Kawasaki en Suzuki overigens al wel injectie toepasten. Dankzij geavanceerde klopsensoren kan er bovendien met hogere compressieverhoudingen worden gereden, terwijl nieuwe hittebestendige materialen meer mogelijkheden bieden. Daarbij moet bijvoorbeeld worden gedacht aan het gebruik van turbines met variabele geometrie, waardoor de turbo bij weinig uitlaatgas toch al behoorlijk wat toeren kan maken. Dit is wel een dure optie, ze worden weliswaar in diesels al veel gebruikt, maar door de hogere uitlaatgastemperatuur van een ottomotor (ongeveer 1.100° Celcius tegenover de gangbare 850° Celcius van een diesel) moet er gebruik worden gemaakt van zeer hittebestendige legeringen. En dan zijn er tegenwoordig nog de moderne hulpsystemen als tractiecontrole, die een te bruut inkomend vermogen kunnen reguleren en daarmee problemen voorkomen.
“Allemaal waar, maar dat zal niet afdoende zijn”, aldus Norbert Klauer, die bij BMW verantwoordelijk is voor de motorfietsblokken. In elk geval niet wanneer je het volledige turbopotentieel wilt benutten. Anders dus dan in het geval van Suzuki, dat meer een soort milde basisturbo voor ogen heeft. Wil je er alles uithalen, dan is er veel complexe, zware en ruimtevretende techniek noodzakelijk. Onder de streep waarschijnlijk gewoon té veel (zie interview).
Dus toch liever de mechanische compressor? Heeft het plan van Kawasaki meer potentieel? Het is in ieder geval een duidelijk ander plan. Een zeer krachtig geblazen motorblok in een echt snelle motorfiets. Dat is althans wat we opmaken uit patenttekeningen, waarin we het compressorblok in een snelheidsmonster à la ZZR1400 zien. Echter: dat ook bij deze relatief eenvoudige mechanische opbouw de aanpassing ondanks alle moderne elektronica niet zo eenvoudig is als het lijkt, blijkt wel uit het hele Horex-verhaal. Vanaf het begin werd er door de Duitsers vol ingezet op een mechanische drukvulling van hun VR6 zescilinder, maar tot nog toe moet het blok de lucht nog altijd zelf aanzuigen!