De viertaktmotor heeft kleppen stellen als noodzaak

Kleppen zijn er om een viertakt motor te kunnen laten ademen, dat is een veel gebruikte term. Maar wat wordt er eigenlijk mee bedoelt ? en wat zijn kleppen in een viertaktmotor en waarom moet kleppen regelmatig gesteld worden ? In dit artikel ga ik uitleggen waarom we kleppen moeten stellen.

Kleppen stellen is nodig

Ik heb het principe van de viertaktmotor en de rol van de kleppen al eens in een eerder artikel besproken. Er wordt explosief mengsel in een kleine ruimte gezogen en tot ontploffing gebracht.

Dat is in het heel kort hoe een viertaktmotor werkt. Het benzine lucht mengsel, waar we het hier over hebben moet echter wel op de een of andere manier in de verbrandingsruimte terecht kunnen komen.

Anders dan bij de tweetaktmotor wordt het mengsel via de cilinderkop naar binnen gezogen. In de cilinderkop zitten openingen waardoor het verse mengsel naar binnen kan komen.

Behalve openingen om vers mengsel naar binnen te zuigen heb je ook openingen nodig om het verbrande mengsel af te voeren. Dit verbrande mengsel zijn dus de uitlaatgassen. Die uitlaatgassen moeten via andere openingen worden afgevoerd.

 

kleppen stellen

De bediening van de nokkenas bij Ducati mooi zichtbaar gemaakt

Een viertaktmotor is ander dan tweetakt

Een tweetakt motor werkt anders. Een tweetaktmotor heeft geen kleppen maar spoelpoorten. Bij een tweetaktmotor zit de carburateur niet op de cilinderkop maar meer op het carter. Dat is niet letterlijk zo maar de inlaat werkt wel zo.

Het verse mengsel wordt via het carter door de zuiger als het ware de spoelpoort in geperst en vind door de druk zijn weg naar de verbrandingsruimte.

Een voordeel van tweetakt is dat er minder onderdelen nodig zijn. Er zijn geen kleppen en dus geen nokkenas en nokkenas ketting nodig. De tweetaktmotor heeft overigens ook minder slagen nodig om zijn werk te doen.

Een nadeel van de tweetakt is dat deze vaak warmer wordt dan bij een viertaktmotor en daardoor nogal eens de neiging heeft vast te lopen. Bij de oudere modellen van Kawasaki en Suzuki kon dat nog wel eens gebeuren.

 

Viertaktmotor
photo credit: Cédric JANODET Suzuki GSX1100 (1980) via photopin (license)

Het 2 takt motor blok van de Suzuki GT750, duidelijk is het ontbreken van het kleppendeksel

De kleppen van een viertaktmotor

Om brandbaar mengsel in de verbrandingsruimte van een viertaktmotor te krijgen moeten er dus openingen in de kop van de cilinder zitten.

Deze openingen moeten echter ook weer gasdicht afgesloten kunnen worden op het moment van de verbranding.

De verbranding van het mengsel zorgt voor de druk die de zuiger naar beneden drukt waardoor de viertaktmotor in beweging komt.

Als de opening in de cilinderkop niet wordt gesloten ontsnapt er gas waardoor de zuiger niet in beweging komt.

Hiervoor zijn er dus kleppen uitgevonden. De kleppen worden d.m.v. een nokkenas op het juiste moment open en dicht gedrukt. De inlaatklep gaat open als er nieuw mengsel in de verbrandingsruimte moet worden gezogen.

De nokkenas wordt aangedreven door een ketting of getande riem. Bij oudere motorfietsen worden nog wel zogenaamde klepstoters gebruikt.

 

Viertaktmotor

Alles lijkt superstrak in elkaar te passen maar overal zit speling tussen

Er mag geen gas ontsnappen

De uitlaatkleppen gaan open als het verbrande mengsel uit de cilinder moet worden gedrukt na de arbeidsslag. Tijdens deze arbeidsslag zijn zowel de inlaat als de uitlaat kleppen gesloten zodat er geen gas kan ontsnappen.

Als de motor rijdt wordt deze flink heet en metaal zet uit als het heet wordt. Dat geldt ook voor de kleppen van de viertaktmotor. De klepsteel wordt als het ware ietsje langer dan bij koude motor.

En als het hele kleppensysteem heet wordt en uitzet betekend dit dat de kleppen door het uitzetten van het metaal een stukje open komen te staan.

En met open staan bedoel ik dat de klep een stuk de verbrandingsruimte in geduwd wordt. De klep wordt veel heter dan de bedoeling is en de verbrandingsruimte sluit niet meer geheel af.

 

klepspeling

De kleppen van een XT600 met nokkenas en nokkenas ketting

Overal zit speling

Dit uitzetten geld trouwens voor het hele motorblok. Tussen de zuiger en de cilinderwand zit speling en tussen de krukas lagers en de krukas zelf zit spelen.

Dat is bij een koude motor tenminste. Zo gauw de motor op bedrijfstemperatuur is verdwijnt het grootste deel van de speling. Er zal altijd een duizendste van een millimeter speling te vinden blijven.

Die speling is nodig om de motoronderdelen vrij te laten draaien. De zuiger moet natuurlijk vrij kunnen bewegen in de cilinder maar ook weer niet te vrij.

Zodra de motor op bedrijfstemperatuur is, is de speling dan ook zoals die nodig is bij een draaiende motor. Niet teveel en niet te weinig, gewoon exact zoals het hoort. En dat is ook zo bij de in en uitlaatkleppen het geval.

 

klepspeling

Er hoort speling te zitten tussen klepsteel en tuimelaar. 

De klep staat warmte af aan de klepzitting

Even terug komen op de kleppen van de viertaktmotor. De kleppen worden ook heet hebben daardoor koeling nodig. Een deel van die koeling komt van de motorolie maar niet alles. Een klep rust namelijk altijd even tegen de klepzitting van de cilinderkop.

Tijdens de zeer kort rust periode van een 100e van een seconden ofzo kan de klep even wat warmte afstaan aan de klepzitting. De cilinderkop is net even iets minder warm dan de klepschotel waardoor de klep iets kan afkoelen.

Als door een verkeerde afstelling de kleppen niet meer helemaal sluiten, kunnen de klepschotels te heet worden. De klepschotel sluit niet meer aan op de cilinderkop en krijgt dus dat beetje koeling niet meer.

De klep kan geen warmte meer kwijt aan de klepzitting en wordt dus te heet. Bovendien kunnen er hete verbrandingsgassen langs de klepschotel ontsnappen waardoor deze extra kan opwarmen.

De klepzitting in de cilinderkop zorgt dus ook voor een stukje afkoelen van de klep, het is niet veel maar net voldoende om de klep niet te laten verbranden.

 

klepspeling

De klepschotels rusten hier tegen klepzittingen

De klepspeling mag niet te groot zijn

Om nou te voorkomen dat een klep door het oplopen van de temperatuur zo heet wordt dat hij niet meer sluit zit er speling tussen de kleptuimelaar en de klepsteel.

Die speling mag niet te groot en niet te klein en omdat die speling binnen bepaalde grenzen te houden moeten we regelmatig de speling tussen de klepsteel en de tuimelaar controleren.

De speling tussen de klepsteel en de tuimelaar is normaal gesproken maar een tiende van een millimeter maar dat is net genoeg om problemen te voorkomen. Overigens kan de speling beter iets te veel dan te weinig zijn.

We moeten de klepspeling dus in de gaten houden en regelmatig bijstellen om de motor optimaal te kunnen laten functioneren kleppen stellen hoort er nu eenmaal bij.

Opmerkingen

comments