Kleppen laten een motor ademen

Een viertaktmotor ademt dankzij de in en uitlaatkleppen. De inlaat en uitlaatkleppen zorgen ervoor dat een motor vers mengsel kan innemen.  Er kan zo  verbrand mengsel weggepest worden. Er zijn in de loop der jaren verschillende systemen bedacht voor het openen en sluiten van de inlaat en uitlaatkleppen van de verbrandingsmotor. In dit artikel beschrijf ik een paar van die technieken.

De kleppen van de viertaktmotor

Een ottomotor is een complex geheel van draaiende delen. Die draaiende delen moeten allemaal met elkaar samenwerken. Net als de wankelmotor maar dat is wel een heel ander principe.

Alle onderdelen van een verbrandingsmotor worden warm of liever gezegd heet.

De verbranding van een benzine luchtmengsel zorgt voor een hoge temperatuur in de motor. Die temperatuur moet voor een deel afgevoerd worden.

De onderdelen die misschien wel de hoogste temperatuur van de motor bereiken zijn de kleppen. De kleppen zitten dicht op het verbrandingsproces waardoor ze deze zeer hoge temperatuur bereiken.

Kleppen

Kleppen van een eencilinder van boven gezien. Rechts de nokkenasketting. In het midden zit de nokkenas. De tuimelaars zitten in het kleppendeksel.

Kleppen laten een motor ademen

De verbrandingsmotor heeft kleppen nodig om te kunnen functioneren. Of zoals ook wel gezegd wordt, om te kunnen ademen.

Een verbrandingsmotor brengt een mengsel van benzine en lucht tot ontploffing.

Door die explosie wordt de zuiger met kracht in een richting gedrukt. Hierdoor de motor uiteindelijk aangedreven.

Om het verbrandingsproces op gang te houden zijn er openingen in de cilinder nodig.

Vers mengsel

Deze openingen moeten echter tijdens de explosie van het mengsel gesloten kunnen worden.

Blijven de openingen open dan ontsnapte de kracht van de explosie immers waardoor er vermogen verloren gaat.

Voor het sluiten van de openingen in de cilinderkop zijn de kleppen ingebracht.

Om een vers mengsel van benzine en lucht in de verbrandingskamer te kunnen krijgen (inademen) en om verbrande gassen kwijt te kunnen (uitademen) heeft een Ottomotor dus kleppen.

kleppenSituatie bij de arbeidsslag

SOHC of DOHC

De kleppen zitten boven in de cilinderkop van het motorblok en worden bediend door de camshaft.

De as die de kleppen bediend is een as met op bepaalde plaatsen een verdikking.

De verdikking duwt een hefboom omhoog die op zijn beurt weer op de klepsteel drukt.

De klepsteel is Het deel van de klep dat door de cilinderkop steekt en zit vast aan de klepschotel. De klepschotel sluit de verbrandingskamer af tijdens de arbeidsslag.

Sommige motorfietsen zijn uitgerust met een enkele bovenliggende nokkenas (SOHC). SOHC betekend Single Overhead Cam Shaft. Oftewel Enkelen bovenliggende nokkenas.

Er zijn ook motorfiets die uitgerust zijn met een dubbele bovenliggende nokken as (DOHC). Dubble Overhead Camshaft.

Dwars doorsnee van een motor met dubbele bovenliggende nokken as

Klepspeling stellen

De klepbediening van de DOHC gebeurt op een andere manier dan bij de SOHC. Bij de DOHC duwt de nok van de nokkenas rechtstreeks de klep open.

Tussen de nokkenas zit dan een zogenaamd klepstelplaatje. De dikte van het plaatje bepaald de speling die de klep heeft.

Het stellen van de kleppen doe je door de dunne of dikkere klepstelplaatjes tussen de nok en de klepsteel te plaatsen.

Dit heeft de zelfde werking als het klepstelboutje bij de enkele bovenliggende nokkenas.

Het voordeel van de dubbele bovenliggende as is dat er minder draaiende delen nodig zijn. De as drukt immers zelf op de klep en dus is de tuimelaar niet meer nodig.

Stoterstangen of klepstoters

De nokkenas wordt op zijn beurt weer aangedreven door een ketting of een riem die weer door de krukas wordt aangedreven.

Bij oudere types motorfietsen bestaan er nog de onderliggende nokkenassen. De nokkenas ligt dan onder of boven de krukas.

De kleppen van deze motoren worden geopend door zogenaamde stoterstangen. De Stoterstangen duwen tegen de klep tuimelaars die op hun beurt de kleppen open duwen.

Dit is een ouderwetse manier van kleppen aandrijven maar het werkt wel. De oudere modellen van BMW hebben nog onderliggende nokkenassen en zijn uitgerust met stoterstangen.

Bij latere modellen van BMW zijn de stoterstangen onder de krukas verhuist. Op deze wijze konden de cilinders hoger geplaatst worden. Hierdoor ontstond weer meer grondspeling.

Moderne boxer motoren hebben dubbele bovenliggende nokkenassen.

De klep wordt de verbrandingskamer ingedrukt

Bij de meeste moderne motoren worden de kleppen dus geopend door zogenaamde kleptuimelaars en gesloten door een dubbele veer.

De kleptuimelaar zit op een as gemonteerd in de cilinderkop. Hij wordt door de nokkenas aan een kant omhoog gedrukt waardoor hij aan de andere kant omlaag gaat.

De kant die omlaag gaat drukt op de klepsteel. Hierdoor wordt de klep de verbrandingskamer ingedrukt wordt en dus ontstaat er een opening.

Schermafbeelding 2015-03-14 om 14.49.28

Het gehele kleppensysteem van de Yamaha XTZ660

 Speling is belangrijk.

Het openen van de klep gebeurt dus doordat de kleptuimelaar de klep open drukt, de klep wordt dus geforceerd geopend.

Het sluiten van de klep gebeurt echter door de dubbele veer en niet door de tuimelaar. De snelheid waarmee de klep sluit is dus afhankelijk van de kracht van de dubbele veer.

Bij hoge toerentallen kan de klepveer het tempo niet bij houden waardoor de klep niet op tijd sluit. Je krijgt dan zogezegd zwevende kleppen.

Er bestaan ook systemen waarbij de nokkenas direct de klep opent zonder tuimelaar.De nokken van de nokkenas drukken in dat geval direct de kleppen open.

Om de klepspeling te kunnen stellen worden zogenaamde stelplaatjes gebruikt. De klepspeling stel je door stelplaatjes toe te voegen of ter verwijderen. De plaatjes zijn er dan ook in verschillende diktes.

Schermafbeelding 2015-03-14 om 14.51.06

De klep met veer plus klepschotels

staal wordt heet en zet uit. .

De speling tussen het onderdeel dat de klep opent is nodig omdat metaal nu eenmaal uitzet als het heet wordt. De klep en de tuimelaar zetten beiden uit en gaan daarom dichter op elkaar zitten.

Doordat de klep niet volledig meer sluit vanwege het uitzetten van het materiaal wordt de verbrandingsruimte niet meer afgesloten. De klep sluit immers niet meer.

Tijdens de arbeidsslag ontsnapt er exploderend mengsel door de niet gesloten klep. Hierdoor verliest de explosie kracht. Door de hete ontsnappende gassen is er bovendien ook kans op verbrande kleppen.

Als er geen speling tussen de klepsteel en de tuimelaar zit kan de klep een stukje open blijven staan waardoor de klep te heet wordt.

Zwevende kleppen en de oplossing van Ducati

 

Opmerkingen

comments