- Je verdeelt je in groepjes van 3.

- Tracht volgende tekst volledig te begrijpen.

- Los de gestelde vragen op.

- Tijdens de zelfstudieweek kom je in het labo met je groepje de antwoorden toelichten en tracht je een heuse motor aan de praat te krijgen. (INSCHRIJVEN!)

De Verbrandingsmotor

Hoe werkt een motorblok?

Eigenlijk heel simpel. Door middel van ontploffingen. En voor een ontploffing heb je het volgende nodig:

1. Een afgesloten ruimte
2. Een brandstof, in dit geval benzine
3. Zuurstof, oftewel lucht
4. Een vonk

Stel je een injectiespuit voor die met de naald naar boven staat. Dit is eigenlijk een holle buis met een zuiger erin die op en neer kan bewegen. Zo ziet een ééncilinder motorblok er eigenlijk ook uit. Een metalen buis (de cylinder) bevindt zich centraal in het blok terwijl binnenin deze buis een zuiger op en neer kan bewegen. Aan deze zuiger zit een stang vast (de drijfstang). We vervangen de naald door een bougie (een aansteker) die de spuit van boven afdicht. We voegen nu een gasmengsel van benzine en lucht (een zeer explosief goedje) toe in de afgesloten ruimte, die we vanaf nu de verbrandingskamer noemen.
 

Daarna duwen we de drijfstang met daaraan de zuiger omhoog. Op een gegeven moment zal de druk van het gasmengsel op de drijfstang zo hoog worden dat de zuiger niet verder omhoog kan. Er ontstaat met andere woorden een flinke compressie. Op dat moment laten we de bougie een vonk maken. Het gevolg is natuurlijk dat het gasmengsel ontbrandt en de enorme explosie de zuiger en drijfstang met kracht naar beneden duwt.

In tegenstelling tot een injectiespuit is bij een motorblok de drijfstang onderaan verbonden met de krukas. Deze as zet de op en neergaande beweging om in een rondgaande. Deze beweging wordt uiteindelijk doorgegeven aan het achterwiel waardoor het gaat draaien. Hoe dit in zijn werk gaat kun je lezen in de paragraaf over de aandrijving.

Voor motorfietsen worden er tegenwoordig twee varianten van de verbrandingsmotor gebruikt. Het verschil tussen beiden zit hem vooral in de manier waarop de krukas ronddraait en de manier waarop het gasmengsel in de verbrandingskamer wordt gebracht. Beide varianten worden op de volgende pagina's besproken.

De tweetaktmotor is de eenvoudigste vertaling van het ontploffingsprincipe naar een werkend motorblok. Het blok werkt in twee takten.
 

Een takt betekent eigenlijk niets meer dan een beweging van de zuiger. Een tweetakt heeft twee takten (bewegingen van de zuiger) nodig voordat het verbrandingsproces klaar is. Eerst beweegt de zuiger omhoog, vervolgens omlaag. Daarna begint het proces weer van voren af aan. Als deze twee takten zijn uitgevoerd is de krukas precies één keer rond geweest. Maar er gebeurt nog meer tijdens de twee takten. Vandaar dat ik ze hieronder omschrijf.
 

De inlaattakt
De zuiger beweegt omhoog en duwt het verse mengsel richting bougie. Tegelijk duwt hij het oude verbrande mengsel de cylinder uit. Als de zuiger in het hoogste punt is gekomen ontsteekt de bougie het gasmengsel.
 

De uitlaattakt
De ontploffing duwt de zuiger naar beneden. De omlaag bewegende zuiger zuigt een nieuw mengsel de verbrandingskamer in. Onderaan gekomen is het verbrandingsproces voltooid. De krukas is nu éénmaal rondgedraaid.
 

Voordelen
Als je de werking van de tweetakt met die van de viertakt vergelijkt zul je snappen dat een tweetakt veel eenvoudiger van opzet is. Dit maakt het motorblok ook goedkoper dan een viertakt. Er zijn immers een stuk minder onderdelen nodig. Ook zal hierdoor het gewicht van het motorblok lager liggen. De tweetakt heeft ook minder bewegende delen en zal dus minder makkelijk storingen ontwikkelen. Omdat een tweetakt eens per twee takten de krukas ronddraait kan een kleine cilinderinhoud al een groot vermogen ontwikkelen, zeker in verhouding tot een viertakt met een gelijke cilinderinhoud die immers maar eens per vier takten de krukas ronddraait.
 

Nadelen

Een tweetakt beschikt niet over kleppen waardoor hij vaak minder zuinig met benzine kan omspringen dan een viertakt. Omdat een tweetakt niet over een apart reservoir voor de olie die het blok moet smeren beschikt zal deze door de benzine gemengd moeten worden. Een tweetakt verbruikt dus naast benzine ook olie. Tegenwoordig kan deze vaak in een aparte tank worden bijgevuld waarna de motor de olie zelf in de goede verhouding door de benzine mengt. Doordat de verbrande olie via de uitlaat naar buiten komt zie je vaak een blauw rookpluimpje. Tweetaktmotoren zijn door hun benzine- en olieverbruik minder milieuvriendelijk dan viertaktmotoren. Vandaar dat er tegenwoordig (helaas) steeds minder tweetakten gebouwd worden. Omdat een tweetakt meer kracht ontwikkeld dan een viertakt heeft het blok meer te lijden en slijt het sneller.
 

Voorbeelden
Je herkent een tweetakt motor aan het motorgeluid. De meeste bromfietsen en scooters zijn namelijk tweetakten. Een tweetakt motorfiets zal vaak hetzelfde scherpe 'rengdengdeng' geluid maken als een bromfiets, alleen wat lager van toon. Motoren uit het voormalige oostblok zoals MZ en Jawa zijn ook veelal tweetakten. Tenslotte zijn er nog een handvol racereplica's die net als hun voorbeeld uit de Grand Prix racerij voorzien zijn van een potent tweetaktblok. Voorbeelden hiervan zijn de Aprilia RS250, de Suzuki RG500 en de Yamaha RD500.

De viertaktmotor is een gecompliceerdere doorontwikkeling van de tweetakt. Het zal je niet verbazen dat een viertaktmotor in vier takten (bewegingen van de zuiger) werkt. Pas als deze vier takten zijn voltooid is het verbrandingsproces voltooid. De krukas is dan twee maal rondgedraaid. Voordat ik toekom aan het bespreken van de vier takten moet er nog een essentieel onderdeel van de viertaktmotor genoemd worden.
 

Kleppen
In tegenstelling tot de tweetakt wordt bij een viertakt het gasmengsel niet door een voortdurend openstaande verbinding naar binnen gezogen. Een viertakt is namelijk voorzien van kleppen die het moment van aanzuigen en afvoeren van het gasmengsel regelen. Er is een inlaatklep die de toestroom van het verse gasmengsel regelt en een uitlaatklep waarlangs de verbrande gassen de cylinder kunnen verlaten. Moderne motoren zijn tegenwoordig vaak voorzien van vier kleppen waarbij twee in- en uitlaatkleppen de in- en uitgaande gassen nog beter kunnen doseren. Er bestaan ook motoren met een oneven aantal kleppen per cylinder, zoals een drie- en vijfkleps systeem. In deze gevallen zullen de meeste kleppen (twee of drie) gebruikt worden als inlaatkleppen, omdat dit een preciezer werkje is dan het eruitlaten van de gassen.
 

Inlaattakt
Tijdens de inlaattakt beweegt de zuiger omlaag. De ingaande klep gaat open en laat de zuiger het gasmengsel de verbrandingskamer in zuigen. Als de zuiger onderaan gekomen is sluit de ingaande klep. De uitgaande klep staat ook dicht waardoor de verbrandingskamer afgesloten wordt.
 

Compressietakt
De zuiger beweegt zich vervolgens omhoog. Het gasmengsel wordt samengeperst tot soms maar ééntiende van het oorspronkelijke volume. Als de zuiger zich op het bovenste punt bevindt vonkt de bougie.
 

Arbeidstakt
Het mengsel ontbrandt en duwt de zuiger met kracht omlaag. Via de drijfstang wordt de krukas rondgedraaid. Als de zuiger onderaan gekomen is opent de uitgaande klep zich.
 

Uitlaattakt
De zuiger beweegt weer omhoog en stuwt het verbrande mengsel via de uitgaande klep naar buiten. Bovenaan gekomen sluit de uitgaande klep zich weer en is het verbrandingsproces voltooid.
 

Voordelen
Door het gebruik van kleppen zal een viertakt over het algemeen minder benzine verbruiken. Een viertaktblok beschikt over een aparte olievoorraad (verborgen onder in het motorblok en soms in het frame) die alle draaiende motoronderdelen smeert en koelt. Omdat deze olie niet aan het verbrandingsproces meedoet maar via aparte oliekanalen wordt rondgepompt verbruikt een viertakt geen olie. Een viertakt is minder explosief dan een tweetakt waardoor de techniek minder te lijden heeft.
 

Nadelen
Een viertakt beschikt over minder effectief vermogen dan een tweetakt omdat er meer takten nodig zijn voordat er weer een ontploffing volgt. Daarom heeft een viertakt meer cylinderinhoud nodig dan een tweetakt om hetzelfde aantal pk's te bereiken. Een viertakt is technisch gecompliceerder en daardoor gevoeliger voor storingen.
 

Voorbeelden
De meeste moderne motorblokken werken volgens het viertaktprincipe. Daarnaast zijn benzinemotoren in auto's uitsluitend nog voorzien van viertaktblokken.

De kenmerkende verschillen tussen een benzine en dieselmotor.

Los volgende vragen op:

Wat is de functie van de carburator?

Hoe gebeurt de ontsteking in een motor steeds op het juiste ogenblik?

Waarom werkt een gekoelde motor beter?

Waarom rijd je sneller als de uitlaat van een motor verwijderd wordt?