Motorklep: wat is zijn functie?
De klep van de verbrandingsmotor is een belangrijk onderdeel van de kleppentrein in een heen en weer bewegende verbrandingsmotor.
In dit artikel gaan we kort in op de functie van de klep van een verbrandingsmotor en wat deze benadrukt.
Inhaltsverzeichnis
Hoe werkt een motorklep?
De nokkenas bedient de kleppen. Als de nokkenas draait, begint de nok tegen de klepstoter te lopen, waardoor de klepveer wordt ingedrukt, en hierdoor begint de klep te openen. De klep is echter gesloten als de nok de stoter niet raakt.
Nokkenas: hoe het werkt en wat u er nog niet van wist?
De klepkop zit dus op de klepzitting en sluit zo de verbrandingskamer af. Wanneer de klep opent, strekt de kop zich weer uit in de verbrandingskamer. Er zijn ten minste twee kleppen voor elke cilinder van een zuigerverbrandingsmotor, een inlaat en een uitlaat.
De meeste moderne motoren van tegenwoordig hebben meer kleppen, meestal vier kleppen per cilinder, waarvan twee inlaat- en twee uitlaatkleppen. Sommige motoren hebben een oneven aantal kleppen per cilinder. Een daarvan is de bekende 1.8T 20v-motor, die drie inlaatkleppen en twee uitlaatkleppen heeft.
Constructie van motorkleppen
Een motorklep bestaat uit een kop en een steel. De klepkop is het breedste deel van de klep en vormt een plaat. De klepsteel is een versmald deel dat lijkt op een spijker zonder kop. De kop van de inlaatkleppen is meestal groter dan die van de uitlaatkleppen, of bij een oneven aantal kleppen is het aantal inlaatkleppen hoger dan het aantal uitlaatkleppen.
De prioriteit is om ervoor te zorgen dat de cilinder voldoende gevuld is. Daarom wordt de grootte van de inlaatkleppen gemaximaliseerd ten koste van de uitlaatkleppen. De uitlaatgasdruk in de cilinder is voldoende op het moment dat de uitlaatklep opent om de cilinder goed te legen.
De klepsteel dient zo kort mogelijk te zijn zodat het gewicht van de klep niet onnodig toeneemt en het is tevens de plaats waar de warmte van de klep wordt afgevoerd. De spindel is een van de twee plaatsen waardoor de warmteafvoer van de klep wordt gegarandeerd, en daarom kan de diameter ervan oplopen tot 30% van de diameter van de klepzitting.
Motorvermogen en koppel: welke van deze parameters is belangrijker?
De schuine hoek van het kleplageroppervlak van de verbrandingsmotor is meestal 45°. Onder deze hoek wordt een goede dichtheid bereikt. Sommige motoren hebben echter inlaatkleppen met een schuine hoek van het landingsoppervlak van 30°. Een kleinere schuine hoek van het kleplageroppervlak verbetert de vulling van de cilinder en daarmee de motorprestaties.
Waar moet een motorklep tegen kunnen?
De motorklep wordt extreem belast, zowel mechanisch als thermisch.
- Mechanisch wordt de klep belast door de druk van het rookgas in de verbrandingskamer, traagheidskrachten en wrijving.
- Thermisch wordt de klep belast door de hoge temperatuur in de verbrandingskamer.
De thermische belasting is ongelijkmatig, wat thermische spanningen veroorzaakt. Ongelijke thermische belasting beïnvloedt sommige eisen die aan het ontwerp van de kleppen worden gesteld. Andere eisen die van invloed zijn op het ontwerp van de kleppen vloeien voort uit het ontwerp van de verbrandingsmotor.
Zeer hoge temperaturen belasten motorkleppen en de klepzitting of klepsteel wordt gebruikt om deze warmte af te voeren. Voor een betere warmteoverdracht van de klepkop naar de steel is de holte in de klep gevuld met een materiaal, meestal natrium, dat vloeibaar is bij werktemperatuur.
De holte is echter slechts gedeeltelijk gevuld, wat ervoor zorgt dat wanneer de klep beweegt, de interne ruimte wordt gewassen en dus een betere warmteoverdracht van de klepkop naar de steel.
Bij grotere ventielen kan de ventielkop ook hol zijn. Uitlaatkleppen worden veel meer thermisch belast dan inlaatkleppen, dus ze zijn gemaakt van hoogwaardigere en duurzamere materialen.