De werking van een motorblok

3F Trial Team

De werking van een motorblok

De techniek van een trialmotor is soms best interesant. Want hoe werkt nou zo'n motor? Op deze pagina laat ik u zien hoe een tweetaktmotor en een viertaktmotor werkt.

1. De werking van een tweetakt motor.

Over de tweetakt motor kan je met gemak een volledige site vullen. We moeten echter vaststellen dat een tweetakt-basiskennis bij veel mensen ontbreekt of tekort schiet. Vandaar dit artikel. Hoe werkt een tweetaktmotor en wat zijn zijn voor- en nadelen. Kortom, back to basics...

Volgens Vandale is een tweetaktmotor een motor waarbij het arbeidsproces in twee zuigerslagen verloopt. De mooiste omschrijving wat het verschil met een viertaktmotor is vond ik op één of andere website van grasmaaiers: "...Als uw machine geen peilstok heeft, dan is het een tweetakt motor..."

Bij verbrandingsmotoren wordt de chemische energie voor een deel omgezet in arbeid. Bij een tweetakt gebeurt dit in twee tijden.

Iedere keer dat de zuiger naar boven gaat ontbrandt het brandstofmengsel. Er zijn geen kleppen zodat de motor kleiner is dan een viertaktmotor. Het is nodig een mengsel van brandstof en olie te gebruiken om de zuiger te smeren.

De werking van een tweetakt lijkt eenvoudig, maar doordat er verschillende zaken gelijktijdig gebeuren is het niet zo eenvoudig om dit grafisch voor te stellen.
Stel dat we deze zuigerpositie als startpositie nemen. Je ziet duidelijk dat de inlaatpoort wordt 'gesloten' door de zuiger. De zuiger beweegt naar boven waardoor de druk onder de zuiger lager is dan de buitendruk. Hierdoor wordt er lucht aangezogen. Deze luchtverplaatsing zorgt dankzij het Venturi-effekt voor de nodige aanvoer van brandstof. Het brandstofmengsel ontstaat op die manier in de carburator en stroomt door het openstaande membraan in het carter.

In de volgende afbeelding zie je dat het carter volledig gevuld is met het brandstofmengsel. De zuiger heeft z'n hoogste positie bereikt. Op het moment dat de zuiger weer naar beneden gaat, wordt het mengsel dat zich nog steeds onder de zuiger bevindt gecomprimeerd. Door deze overdruk sluit het membraan de brandstoftoevoer af.

In onderstaande tekening zien we dat de zuiger de inlaatpoort vrijmaakt waardoor het mengsel vanuit het carter naar de cylinder kan stromen.

De cylinder wordt gevuld zolang de zuiger de inlaatpoort niet afsluit. We zijn dan weer op ons aanvangspunt gekomen.
Wanneer de zuiger zich naar boven verplaatst, wordt er dus niet alleen verse brandstof aangevoerd, maar de reeds aanwezige brandstof in de cylinder wordt samengeperst. Net voordat de zuiger z'n bovenste punt bereikt, ontsteekt de bougie de brandstof.

Het ontsteken van de brandstof zorgt voor een plotse verhoging van de druk en duwt de zuiger met grote kracht naar beneden. Pas wanneer de zuiger de uitlaatpoort vrijmaakt kunnen de gassen via de uitlaat naar buiten. Het meerendeel van de gassen zal de cylinder verlaten op enkele graden van de omwenteling van de krukas. De restanten worden door het verse mengsel, dat de cylinder dan weer binnenkomt, verdrongen.

2. De werking van een viertaktmotor

Een viertaktmotor is een zuigermotor die twee complete omwentelingen maakt om weer in de uitgangstoestand terug te keren. De motor is uitgevonden door Nikolaus Otto in 1876, en wordt daarom soms ook wel Ottomotor genoemd.
Startend met een lege cilinder met de zuiger in de bovenste positie zijn de vier slagen:

aanzuigslag: een inlaatklep gaat open en de zuiger gaat naar beneden, brandbaar gasmengsel vult de cilinder;
compressieslag: de klep gaat dicht en de zuiger gaat weer naar boven;
arbeidsslag: een vonk (bij benzinemotoren) of de warmte van de compressie (bij dieselmotoren) ontsteekt het mengsel en de zuiger wordt door de explosie met kracht naar beneden geduwd;
afvoerslag: een uitlaatklep gaat open, en de zuiger gaat naar boven en drukt het afgewerkte gasmengsel uit de cilinder.

Deze kringloop is energetisch een efficiënt proces omdat de verbranding van het mengsel vrijwel volledig is, maar omdat de zuiger twee maal op en neer gaat zijn de wrijvingsverliezen groter en zijn viertaktmotoren zwaarder dan tweetaktmotoren van vergelijkbaar vermogen. Ook zijn ze technisch ingewikkelder om te maken. Het verbruik is echter lager en de uitlaatgassen zijn weer schoner. Het geluid van een viertaktmotor kan makkelijker gedempt worden dan bij tweetaktmotoren, die bij toenemende demping sterk aan efficiëntie verliezen (resonantie in de uitlaat is een belangrijk element bij hun werking).