Variabele klepbediening voor lager brandstof verbruik

Het zijn de kleppen die een viertakt motorfiets laten ademen Ik heb het er al eerder over gehad. Het openen en sluiten van je kleppen bepalen voor een groot deel hoe een viertaktmotor functioneert. Het hele klep gebeuren is overigens ingewikkelder dan je denkt. De tijd waarop een klep opent bepaald voor een groot deel het functioneren van de motor. Ook het brandstof verbruik is er van afhankelijk. Die verbranding wil je zo efficiënt mogelijk laten gebeuren.


Het motormanagement systeem

We willen dus zelf gaan bepalen wanneer een inlaat of uitlaatklep open gaat en sluit. We willen ook bepalen hoelang een klep open blijft.

Dat is natuurlijk gewoon te regelen met de nokkenas alleen is dat wel heel statisch. De nokkenas bepaald hoelang een klep open gaat en wanneer.

Diezelfde nokkenas bepaald ook wanneer hij sluit. Dat heet kleptiming. Die kleptiming is belangrijk voor het verbrandingsproces.

De eerste viertaktmotor werkte redelijk simpel. Je had twee kleppen per cilinder. Die worden bediend door een nokkenas en een paar tuimelaars. Een klep ging open of dicht en daartussen in zat eigenlijk niets.

Dat is toch genoeg ? Ja voor het pure functioneren van een viertaktmotor misschien wel. Als je meer wil kunnen regelen dan alleen de verbranding dan is er meer nodig.

 

Motormanagement De GL1800 zescilinder heeft al hydraulische klepbediening

Andere manier van klepbediening

Om te beginnen is de hoeveelheid mengsel van belang voor het geleverde motorvermogen. Hoe meer vers mengsel je een verbrandingsruimte in laat stromen hoe groter de explosieve kracht van dat mengsel.

De hoeveelheid mengsel wordt bepaald door de grote van de cilinder. oftewel het aantal cc’s van een motor is gelijk aan de grote van de cilinder.

Stel je hebt een viertaktmotor van 600 cc dan houdt dat in dat er 600 cc aan vers mengsel de cilinder in wordt gezogen.

Dit mengsel wordt vervolgens gecomprimeerd in de verbrandingsruimte. De verbrandingsruimte is het bovenste deel van de cilinder.

 

Viertaktmotor

BMW heeft de variabele kleptiming mechanisch toegepast

De compressie verhouding

De verhouding tussen cilinder en verbrandingsruimte bepaald de mate van compressie.

Als de verbrandingskamer 1 tiende deel is van de volledige cilinder dan hebben we het over een compressie verhouding van 1:10. Bij een hogere compressie heeft een motor ook meer vermogen.

Het benzine luchtmengsel heeft wel een grens. Die grens ligt bij een compressie verhouding van 1:14. Oftewel je kan een benzine lucht mengsel maximaal 14 keer samendrukken.

Het probleem bij een complexe machine als een viertakt motor is dat je het vermogen zo goed mogelijk wil benutten. Het liefst zonder teveel brandstof te gebruiken.

 

viertaktmotor

De ingewikkelde viertaktmotor

De werking van je motor

Je wil de werking van de motor managen voor een zo goed mogelijk resultaat.

En daar is het zogenaamde motormanagement systeem voor bedacht. Het motormanagement regelt de brandstofinspuiting. Ook de ontsteking gaat via dit systeem.

Het geheel past zich aan de buitenomstandigheden aan voor een zo gunstig mogelijke verbranding

Een goed functionerend motormanagement systeem zorgt er voor dat een viertaktmotor zo min mogelijk brandstof verbruikt. Om vervolgens toch voldoende vermogen te leveren.

Met de brandstof inspuiting en ontsteking is een deel van het managen van de viertaktmotor geregeld.  Een ander belangrijk deel is echter nog niet opgelost.

 

viertaktmotor

De oude vertrouwde viertakt met volledig mechanische klepbediening is ouderwets. 

De ademhaling van de viertaktmotor

Dat deel is het ademhalingssysteem van de viertaktmotor. Oftewel de kleppen. De kleppen van een viertaktmotor zijn nog steeds mechanisch.  Hierdoor zijn ze  slecht te sturen.

De nokkenas draait in het rond en zorgt dat de tuimelaar de klep opent.  Er kan op die manier vers mengsel in of verbrand mengsel uit de verbrandingskamer lopen.

Een prima werkend systeem. Behalve dan dat de opening van de klep ondanks het toerental altijd op dezelfde manier gebeurd.

Er is wel sprake bij een zogenaamde klepoverlap. Bij klepoverlap trekt verbrand mengsel dat de verbrandingskamer verlaat vers mengsel mee naar binnen trekt.

 

viertaktmotor

Traditionele klepbediening begint ouderwets te worden

Variabele klepbediening

Bij klepoverlap opent de inlaatklep terwijl de uitlaat klep nog niet helemaal gesloten is.

De trek die in de verbrandingskamer ontstaat zorgt voor een optimale cilindervulling alleen is het allemaal wel erg statisch.

De klepoverlap is namelijk bij ieder toerental hetzelfde doordat het nokkenas profiel altijd hetzelfde is.

Een nokkenas is nu eenmaal statisch en niet veranderbaar. BMW dacht daar anders over en introduceerde de variabele klepbediening.

Een nokkenas met twee verschillende nokken per klep waardoor je iets van variatie krijgt.

 

viertakmotor

Traditionele bediening van de kleppen.

Variabele klepbediening

De nokkenas zelf kan in zijn lengte richting bewegen waardoor je het nokkenasprofiel kan variëren.

Bij lagere toeren gaan de kleppen op een andere manier open dan bij hoge toeren. Hierdoor gaat  het vullen van de cilinder op een andere, meer flexibele manier . Alleen ben je er dan nog niet.

Je bent er nog niet omdat de variabele kleptiming de nokkenassen van BMW zoals die in de R1250GS zitten nog steeds statisch zijn.

Oké de lengte van de klepopening en de klephoogte zijn variabel. Alleen zijn er slechts twee standen mogelijk.

 

viertaktmotor

Cilinderkop van een XT600

 

Kleppen regelen

Een beter manier om variabele klepbediening te regelen is door de bediening van de kleppen elektronisch te maken. Vervolgens koppel je dit aan het motormanagement systeem.

Doordat je als het ware het nokkenas profiel koppelt aan het motormanagements, kan je de klepopening voor 100 % variabel maken.

Fiat is al een tijdje bezig met de ontwikkeling van een dergelijk systeem voor zijn auto’s. Fiat noemt dit het MultiAir systeem.

Het MultiAir systeem is alleen van toepassing op de inlaatkleppen van een motor. De uitlaatkleppen worden nog gewoon direct dor een nokkenas bediend.

 

Ducati Ducati is bekend vanwege zijn desmodromische kleppen

De elektronische plunjer

De inlaatklep wordt echter bediend door een elektronische plunjer die tussen de inlaatklep en de inlaat nok zit.

De plunjer kan zeer snel worden gevuld met olie of er juist van kan worden ontdaan.

Dit kan zo snel gaan dat de beweging van de nok volledig kan worden opgevangen.

De timing van de inlaatklep kan nu volledig naar eigen inzicht aangepast worden waardoor er talloze variaties mogelijk zijn.

 

Dit is hoe het multiAir systeem werkt

Minder schadelijke uitstoot

Die variaties in het openen en sluiten van kleppen lopen zonder problemen over tijdens het rijden.

Door de technologie van multivariabele kleptiming verder te ontwikkelen is de toekomst voor de verbrandingsmotor weer volop aanwezig.

Het brandstof verbruik wordt lager en de uitstoot van schadelijke gassen zoals CO2 wordt op deze manier steeds minder.

Fiat loopt wat dit betreft voorop in de strijd tegen milieu vervuiling. Het wordt tijd dat de motorfiets industrie ook iets met deze techniek gaat doen. De Viertaktmotor krijgt weer toekomst dankzij motormanagement.

2 gedachten over “Variabele klepbediening voor lager brandstof verbruik”

  1. Volgens mij vergeet je hier waarvoor variabele kleptiming tegenwoordig in de praktijk vooral gebruikt wordt, onder het mom van wat jij vertelt. Truc is namelijk dat je hiermee perfect de emissiekeuringen kan foppen: keurig zuinig en rustig op het meetpunt, full power en veel meer uitstoot daarboven.

  2. De uitstoot voor emissiekeuring wordt toch niet over een constant toerental gemeten ? Volgens mij wordt de motor tijdens dergelijke metingen gevarieerd belast en op verschillende toerentallen gemeten en dus ook bij full power. Het zou wel heel simpel zijn als je op deze manier de boel kon belazeren.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.