De Viertaktmotor en de bediening van de kleppen

Moderne motoren hebben over het algemeen de nokkenas boven in de cilinderkop liggen. Dat is logisch want daar zitten ook de kleppen. Er zijn echter in het verleden motorfietsen gemaakt die de in en uitlaatkleppen aan de zijkant van de cilinderkop hadden liggen. Deze motorfietsen worden vaak zijkleppers genoemd.

Een viertaktmotor ademt

Net als een 2 takt motor moet een Viertaktmotor kunnen ademen. En dat doet hij door middel van kleppen. De inlaatkleppen laten vers mengsel binnen en de uitlaatkleppen laten het verbrande mengsel weer vertrekken.

Dat is hoe een viertakt verbrandingsmotor in grote lijnen werkt. De inlaat en uitlaat kleppen moeten wel geopend worden.  Anders werkt de viertaktmotor natuurlijk niet.

Hoe een klep geopend en gesloten worden is afhankelijk van het type motor. Maar voor alle viertakt modellen geldt dat er kleppen zijn. Dat geld ook voor een 4 takt dieselmotor overigens.

In een viertaktmotor zit een as met die a-symetrische verhogingen heeft. Deze verhogingen worden nokken genoemd.

De as heet dan ook nokken as. Deze nokkenas is nodig om de in en uitlaat klep op tijd te openen.

 

kleppen aandrijving

De kleppen van een viertaktmotor

DOHC of niet

Bij de meeste moderne motoren zit de nokkenas in de cilinderkop van het motorblok. We hebben het dan over moderne klepbediening.

In sommige gevallen is dat een enkele nokkenas (Single Overhead Camshaft of SOHC). Bij nieuwere motorfietsen wordt vaak een dubbele  nokkenas gebruikt. Ook wel Dubble Overhead Camshaft (DOHC) genoemd.

Op de nokken van deze as rusten zogenaamde tuimelaars. Als een kant van de tuimelaar over de nok gaat, wordt de andere kant naar beneden gedrukt.

Aan de andere kant van de tuimelaar zit een klep die de cilinderkop ingedrukt wordt.

Dit gaat bij sommige motoren dmv zogenaamde klepstoters. De klepstoters drukken een klep open en een veer sluit deze weer. Tenminste bij de meeste motoren.

 

klepbediening

Een DOHC drukt de kleppen direct open.

Desmodromische klepbediening

Over het algemeen zorgen dus zogenaamde klep tuimelaars voor het openen en sluiten. In sommige modernere viertaktmotoren worden kleppen rechtstreeks door de nokkenas geopend.

Of we het nou over kleppen hebben die d.m.v. kleptuimelaars geopend en gesloten worden of over desmodromische klep systemen. Het gaat niet vanzelf.

Bij het desmodromische kleppen systeem worden de kleppen gedwongen geopend en gesloten.

Kleppen worden geopend door een zogenaamde nokkenas die op zijn beurt aangedreven wordt door de krukas en daar zijn verschillende manieren voor.

De meest gebruikte manier om een nokkenas aan te drijven is door een duplex ketting die vanaf de krukas langs de cilinder naar de nokkenas loopt.

klepbediening

Een Harley Davidson motorblok met onderliggende nokkenas. De stoterstangen lopen door de tunnels naar de cilinderkop.

De onderliggende nokkenas

Tenminste bij bovenliggende nokkenassen. De boven liggende nokkenas is niet altijd toegepast. Dit kwam pas in een later stadium.

Moto Guzzi, BMW en Harley Davidson bijvoorbeeld hadden lange tijd de nokkenas onder in het carter liggen.

De nokkenas van deze motorfietsen lag onder de krukas. De kleppen werden bediend door zogenaamde stoter stangen.

De Stoterstangen werden door de onder in liggende nokkenas omhoog gedrukt.

Op hun beurt drukte deze stangen aan een kant een kleptuimelaar open. De Stoterstangen drukte aan de andere kant tegen een tuimelaar. Deze drukte op zijn beurt weer een klep open.

 

kleppen

Klepstelplaatjes bij een dubbele boven in liggende nokkenas

De nokkenasketting moet op spanning blijven.

De duplex ketting wordt continu op spanning gehouden door een kunststof spanner.

De nokkenaskettingspanner bestaat uit een kunststof spannerblad en een veer. De veer wordt constant onder spanning gehouden door een spanner.

De ketting zit bij de meeste viercilinders in het midden van het cilinderblok en loopt door de zogenaamde nokkenaskettingtunnel. Bij eencilinders loopt hij vanzelfsprekend aan de zijkant van de cilinder.

De nokkenas kan ook aangedreven worden door een getande riem, zoals bijvoorbeeld bij de Honda Goldwing het geval is.

Bij de vier of zes cilinder flat four motoren van de Honda Goldwing loopt de riem van de krukaspoelie naar beide nokkenas poelies.

We hebben het nu nog steeds over moderne motoren met een bovenliggende nokkenas.

Schermafbeelding 2015-03-22 om 13.47.18

Nokkenas ketting spanner van een Yamaha XT660Z

Klepstelplaatjes om kleppen te stellen.

Bij een enkele boven liggende nokkenas worden de kleppen dus door tuimelaars geopend en gesloten door dubbele klepveren.

Bij dubbele boven liggende nokkenas (DOHC) oftewel dubbel overhead camshaft worden de kleppen dus rechtstreek door de nokkenas geopend.

Beide systemen hebben zo hun voordeel. Bij een DOHC zijn er minder draaiende onderdelen nodig. De nokkenas drukt immers rechtstreeks de kleppen open.

Tussen de nokkenas en de klepsteel zitten wel zogenaamde klepstelplaatjes. Deze plaatjes zorgen voor de nodige ruimte tussen nokkenas en klepsteel.

 

Met riemen aangedreven dubbele nokkenas

Een hete nokkenas voor meer vermogen

Je hebt vast wel eens van de term hete nokkenas gehoord. Een hete nokkenas is een nokkenas die niet standaard is. Bij een dergelijk as zijn de nokken aangepast. De nokkenas werking blijft in dit geval wel gelijk.

Die aanpassingen kunnen zitten in de hoogte van de nokken zodat de kleppen verder open gaan. Die aanpassing is vaak niet meer dan een millimeter.

Deze verandering van klepbediening heeft als nadeel dat de motor meer mengsel gaat gebruiken. Let er wel op dat de nokkenas afstellen, of tenminste de timing een specialistisch werkje is.

Doordat de klep verder opengaat kan er meer mengsel in de verbrandingskamer komen. Dit kan niet ongelimiteerd natuurlijk.

Gaat de klep te ver open dan kan hij tegen de zuiger botsen. Als dat gebeurd dan is er natuurlijk gelijk motorschade.

 

Viertaktmotor

De Honda 6 cilinder met bovenliggende nokkenas en twee kleppen per cilinder. Of je even 24 kleppen wil stellen.

Een andere klepbediening

Een hete nokkenas kan ook voor meer vermogen zorgen door de kleppen langer open te houden. Door de nok minder snel te laten aflopen is dat mogelijk.

Het nadeel van het langer openhouden van de kleppen is dat deze heter worden. Een klep koelt immers af door tijdens het draaien even de klepzitting te raken.

Als de kleppen langer open staan is het moment waarop de klep de klepzitting raakt korter. Een klepschotel koelt af tegen de klepzitting. Hoe korter de schotel de zitting raakt des te minder warmte hij kwijt raakt.

Een hete nokkenas is ook niet zo makkelijk toe te passen. Je moet exact weten hoe hoog je de nokken maakt. Of hoe veel langer je de kleppen open laat staan.

 

Kleppen aandrijving

Een enkele bovenliggende nokkenas, aangedreven door een duplex ketting. De kleppen worden geopend door klep tuimelaars die in het kleppen deksel zitten.

 Moto guzzi heeft klepstoters

Het stellen van de kleppen bij een Dubbele bovenliggende nokkenasser gebeurt in het laatste geval door de klepstelplaatjes. De klepstelplaatjes zijn er in verschillende diktes te krijgen.

Dit soort motoren worden uitgerust met zogenaamde stoterstangen of klepstoters. Moto guzzi is een merk die nog steeds modellen maakt met een onder in liggende nokkenas en klepstoters.

Het voordeel van deze constructie is dat het gewicht zoveel mogelijk onder in het motorblok ligt. Bovendien is de smering van de onder in liggende nokkenas makkelijker te realiseren.

Zo zie je hoe belangrijk een relatief klein onderdeel kan zijn voor de werking van een viertaktmotor. De klepbediening is essentieel voor de werking van je motorfiets.

Tot zover de verschillende soorten nokkenas aandrijvingen.

 

Opmerkingen

comments