6,3. Profielwerkstuk door een scholier 6652 woorden 23 januari keer beoordeeld

Transcriptie

1 Profielwerkstuk door een scholier 6652 woorden 23 januari ,3 184 keer beoordeeld Vak Techniek Inhoudsopgave 1. Titelblad. 2. Inleiding. 3. Samenvatting. 4. Geschiedenis van de motor. 5. Wat is een motor? 6. Verschillende motoren. 7. Hoofdvraag: Hoe werken de diesel en benzine motoren? 8. Opvoeren van de motor. 9. Wat zijn de kosten van de motor? 10. Eindconclusie. 11. Literatuurlijst. 12. Definitielijst. 2. Inleiding Ik houd mijn werkstuk over de motor. Ik heb dit onderwerp gekozen omdat mijn hobby auto s is. En in auto s zitten ook motoren en als je dan een auto ziet wil je ook graag weten wat voor een motor er in zit hoeveel pk die heeft, koppel en wat de prestaties zijn. Ook zou ik zelf graag ook eens willen weten hoe een motor in elkaar zit en wat een motor eigenlijk is. En daar ga ik jullie meer over vertellen. Mijn hoofdvraag luid: Hoe werken de diesel en benzine motoren? Mijn deelvragen luiden: -1. Geschiedenis van de motor. -2. Wat is een motor? -3. Verschillende motoren. -4. Opvoeren van de motor -5. Wat zijn de kosten van de motor? Als eerste ga ik naar de bibliotheek toe om boeken halen en haal daar een hoop van mijn informatie uit voor het werkstuk. Ik kijk natuurlijk ook veel op Internet voor informatie. 3. Samenvatting In mijn werkstuk staat van alles: -De kosten van de motor -Hoe je een auto kan op voeren en de werking ervan. -De hele werking van de motor en uitleg ervan. -Alle onderdelen en de werking ervan. -Geschiedenis van de motor. Pagina 1 van 13

2 -Soorten motoren en de werking ervan. Conclusie: ik weet nu meer van motoren en de werking ervan. Eerst wist ik nog maar net wat een bougie was en nu weet ik zo goed als hoe de hele motor werkt. Wat voor een soort motoren er zijn en de geschiedenis ervan wie en hoe deze mensen die motoren hebben gemaakt. En er komt uit dat eigenlijk alle motoren op benzine en diesel werken en dat er altijd maar ook altijd lucht aanwezig moet zijn om de motor te laten lopen en daar had ik eigenlijk nooit bij stilgestaan. 4. Geschiedenis van de motor. Automobile komt al uit het Griekse woord auto (zelf) en het Latijnse woord mobile (beweging) voor. Samen maken dat iets als: zelfvoortbeweging of zelfvoortbewegend. Maar voordat de auto kon rijden had wel eerst wielen nodig anders kom je niet vooruit. Voor de ontwikkeling van de auto en de motor was het wiel uitgevonden. Het oudste wiel dat ooit gevonden is, is ongeveer 5500 jaar oud en werd gevonden in Mesopotamië. De eerst auto had geen benzinemotor geen gasmotor en geen stoommotor, maar wat dan wel? De aandrijving was wind. In circa 1830 voor Christus bouwde farao Anemhet Ш al zijlwagens. Ze werden gevolgd door het chinezen dat vuurwerk hadden als aandrijving. Maar dat werd een ramp omdat er geen genoeg brandstof (buskruit) was om er lange afstanden er mee te rijden. De allereerste verbrandingsmotor werd in 1860 ontwikkeld door een fransman. Die fransman heette: Etienne Lenior, maar hij is geboren in België. Hij ontwikkelde een simpele gasmotor die ook werd gebruikt om stroom op te wekken. Hierdoor kreeg Parijs de allereerste elektrische straatverlichting van Europa. En daardoor is Parijs ook de lichtstad van Europa genoemd. De gasmotor was wel succesvol, rond en in Parijs werden er honderden verkocht voor allerlei verschillende dingen. Maar 40 jaar later stierf Lenoir in 1900 verarmd. Problemen met deze gasmotor was dat bij langdurig gebruik de motor erg lawaaierig werd. Toen Lenoir een van zijn kleinste gasmotoren in een koets bouwde leek het goed uit te zien. Maar met de proefrit van 11 kilometer deed hij er 3 uur over. Gewoon ouderwets de benen wagen gebruiken was dus sneller geweest. Een persoon loopt ongeveer 5 á 6 kilometer per uur, die auto reed met een snelheid van 11 kilometer per uur en deed er 3 uur over dus: 11:3 = 3,67 kilometer per uur dus. En dat betekend dat het niet erg snel ging. De uitvinder van de carburateur is Siegfried Marcus, volgens de Oostenrijkers. De carburateur is een belangrijk onderdeel van de verbrandingsmotor. Een Duitser Otto bedacht een motor met 4 takten (slagen) in Deze motor werd de Otto-motor genoemd die wij deze tijd de 4-takt motor of de Benzinemotor noemen. Hiernaast zie je Siegfried Marcus. De Duitser meneer Benz, Carl Friedrich Benz is geboren in 1844 in Karlruhe en is gestorven in Benz richtte in 1833 de firma Benz & Cie op. Hij bouwde in 1878 een tweetakt gas motor op en ontwikkelde later een 1 cilinder viertakt verbrandingsmotor op. Later bleek zijn rivaal Gottlieb wilhelm Daimler van de fabriek Daimler Chrysler ( waar ik later meer over vertel) tegelijkertijd ook een vergelijkbare verbrandingsmotor te hebben ontwikkeld. De verbrandingsmotor die Benz heeft ontwikkeld heeft in 1886 een driewieler, de eerste auto aangedreven. Deze driewieler kreeg succes door gek genoeg zijn vrouw die er 80 kilometer mee naar Forzheim reed. Toen de tijd dachten de mensen: als een vrouw er mee kan rijden kunnen wij het ook wel, zodoende werden er 10 tallen Benz Voiturettes verkocht. Benz heeft zelf voor dit voertuig het differentieel, de aandrijving s riem en de autoband ontwikkelt. De door Benz eerst gebouwde auto bevindt zich nu in een Pagina 2 van 13

3 museum in Munchen. Nu de tijd is er autofabrieken die modellen maken, en de naam Benz komen we tegen in de auto Mercedes Benz. Hiernaast de door Benz eerste gebouwde auto. Een andere Duitse ingenieur, Gottlieb wilhelm Daimler werd in maart 1834 geboren in Schondorf in Württenberg als Gottlieb Däumler. Van 1853 tot 1857 werkte hij bij een machinefabriek in Grafenstaden als arbeider. Hierna was hij student bij de technische school in Stuttgart en reisde hij de wereld door voor studiereizen. Na zijn studie reizen was hij weer in 1862 terug in Duitsland. Hij werkte als ingenieur bij de metaalfabriek Straub in Gelslingen. 3 jaar later kreeg hij de leiding over de machine fabriek Bruderhauses in Reutlingen. Daar ontmoette hij wilhelm Maybach, zijn allerbeste vriend. In 1869 nam Daimler een fabriek over en werd Maybach s technische tekenaar van de firma Daimler. Later werkte het duo bij Dentz waar Maybach en Daimler aan het begin van de jaren zeventig de motor van Nikolaus Otto in productie nam. Later kon hij een proeffabriek stichten bij Stuttgart om naar de ontwikkeling van betere en sterkere motoren te starten. Die motoren hadden benzine als brandstof in plaats van gas. In 1883 kregen Daimler en Maybach patent voor hen 1 cilinder viertakt motor. Jaren daarna werd de motor geperfectioneerd, in 1885 maakten Maybach en Diamler de eerste motorfiets met een half pk motortje. Maybach ontwikkelde in deze periode een auto die veel belangstelling opwekte toen hij werd gepresenteerd op een wereld tentoonstelling in Parijs. In diezelfde tijd werkte concurrent Benz ook aan een auto. Daimler overleed op 6 maart 1900 en sindsdien leeft de autofabriek voort: Daimler-Benz Ag, en groeide uit tot een van de grootste auto fabrieken. Nikolaus Otto Een nog ander Duitse ingenieur Rudolf Diesel geboren in 1858 in Parijs, stierf in Is de bekende maker van de dieselmotor. Na diesel s studie werkte hij op het gebied van koeltechniek bij de firma Linde. Deze firma hield zich bezig met de productie van ijs en koelmachines. Diesel ontwikkelde rond 1982 een verbeterde verbrandingsmotor. Hiervoor kreeg hij een jaar later een patent. De methode van Diesel bleek later een krachtige motor op te leveren, die een goed alternatief voor de stoommachine was. De verbrandingsmotor van Rudolf Diesel heeft een bijzonder kenmerk wat de benzinemotor niet heeft. In de arbeidscilinder wordt de lucht in de cilinder zo sterk samen geperst dat daarbij de lucht temperatuur sterk toeneemt dat de brandstof vanzelf ontbrand. Daardoor is een bougie onnodig om de brandstof te laten ontbranden. De lucht wordt in de cilinder samengedrukt door de zuiger en op het hoogste punt word er brandstof ingespoten door middel van gecomprimeerde lucht. De brandstof ontbrandt meteen en dan drukken de verbrandingsgassen de zuiger omlaag. Het eerste werkende model werd door diesel gepresenteerd in Rudolf Diesel was er van overtuigd dat een deel van zijn proeven waren gelukt en richtte zich op het ontwerpen van locomotiefmotoren. De Duitse machinefabrieken noemde hem naar zijn gemaakte motor op basis van Diesel: de dieselmotor. Die motor was krachtiger en verbruikte de goedkopere dieselolie. Vanaf 1912 werden diesel motoren toegepast in treinen en in 1936 kwam de eerste vrachtauto op de markt met een dieselmotor. Rudolf Diesel kwam in september 1913 tijdens een boottocht naar Engeland om het leven. Men denkt dat Diesel zelfmoord heeft gepleegd. Onder Diesel, Gottlieb Daimler 5. Wat is een motor? De motor is de krachtbron van bijvoorbeeld een auto, bus, vrachtwagen of een motorfiets of een boormachine. De motor is eigenlijk simpel uitgelegd een blok aluminium en staal met cilinders erin die zorgen dat de onze auto vooruit komt. Maar het is makkelijker gezegd dan gedaan. De gene die de auto Pagina 3 van 13

4 heeft uitgevonden krijgt van mij een pluim want het is eigenlijk niet te geloven dat je een motor kan maken. Al die zuigers en stangen en aandrijfriemen die hun werk doen. Er wordt brandstof ontbrandt de cilinder gaat op en neer dan gaat die klep open en dan die weer dicht en dan gaat dat draaien en dan gaat dat open enz. enz. enz Alleen als je al kijkt naar de doorsnede van dit plaatje, je ziet van alles en nog wat. Alleen het ontwerpen al. Hoe ontwerp je een motor als niemand anders er nog geen een heeft ontworpen? Ja, goede vraag daar stond Nikolaus Otto denk ik ook versteld van: ik ga een motor ontwerpen. Maar hoe begin je? Wat moet er in je hoofd rond gespookt hebben om een motor te ontwerpen en hem helmaal in elkaar te zetten met dingetjes die op elkaar moeten overlopen om wat ronddraaiing erin te krijgen. Maar wat is het nou? Eigenlijk is het de zuigers die alles doen. Als in de cilinder de brandstof wordt gespoten en ontbrandt en zo de zuiger omlaag wordt gedrukt begint alles. Door dat de zuiger omlaag wordt gedrukt gaat de krukas draaien en brengt via een ketting de nokkenas in beweging. Door dat de nokkenas gaat draaien beginnen de kleppen heen en weer te bewegen doormiddel van de nokkenas. Hier rechts zie je het mechanisme van een klep. 1: tussen deze afstand wordt de klepspeling gemeten. 2: contramoer voor het stellen van de kleppen. 3: tuimelaar om de klep te openen. 4: stootstang die de tuimelaar beweegt. 5: veer om de klep weer te sluiten. 6: uitlaat of inlaatklep om lucht of gassen door te laten drijven. 7: nok om de op-en neergaande beweging van de tuimelaar te maken. 8: klepstoter brengt de beweging van nok over op stootstang. Maar dat is niet alles wat gebeurt, er moet natuurlijk ook voor koeling worden gezorgd zodat de motor niet oververhit raakt. Een versnellingsbak om de motor naar een andere versnelling te plaatsen. Een aandrijfas om de kracht via de cardanas naar de wielen te laten overbrengen. Goede remmen om hem te laten remmen. Je moet goede banden hebben, een stuur anders rijd je bij de buren de bosjes in als je de ontbrekende rem niet hebt en ga zo maar door en door en door. Een motor is van zo goed als alleen maar staal gemaakt, in ieder geval waar de temperatuur het heetst is en waar de meeste krachten op staan is van staal en de rest is van aluminium omdat het een veel lichtere stof is. Maar is weer minder sterk als staal wat weer zwaar is. De riemen en de harde plastic delen zoals de ventilateur en de distributieriem zijn dan weer van rubbers en harde plastic s zoals thermoharders. 6. Verschillende motoren. Er zijn een hoop verschillende motoren zoals: -Wankel motor -Stoommotor -Elektromotor -Stirlingmotor -Straalmotor -Dieselmotor -Benzinemotor -Veermotor -Persluchtmotor -V-motor Pagina 4 van 13

5 En zo zijn er nog wel veel soorten motoren maar die ga ik niet allemaal opnoemen en ik ga ze ook niet allemaal uitleggen. De wankelmotor De wankelmotor is ontworpen naar de bouwer ervan Felix wankel. Dit is niet een type motor met zuigers en cilinders maar met een driehoek die in een trommel zit. In de open ruimte tussen de zijden van de driehoek en de trommel wordt een mengsel van brandstof en lucht tot ontbranding gebracht waardoor de driehoek een draaiende beweging krijgt omdat de vorm van de rotor zo is dat de verbrandingskamers groter worden bij rotatie. Hiernaast zie je een wankelcyclus met uitleg hieronder Inlaat (blauw); compressie (groen); ontsteking (rood); uitlaat (geel). Voordelen van de wankelmotor zijn de compacte bouw, de enorme acceleratie, het lage brandstofverbruik, een minimum aan bewegende onderdelen en de lage productiekosten. Het enige echte nadeel van de wankelmotor is het hoge olieverbruik dat wordt veroorzaakt door de problematische afdichting van de uiteinden tussen de rotor en de trommelwand. De motor had op dit onderdeel de neiging veel te slijten. Elektromotor en hybridemotor Een elektromotor is een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Elektromotoren worden onderverdeeld in gelijkstroom- en wisselstroommotoren. Elektromotoren kom je vaak in machines tegen waarmee iets moet laten draaien zoals: Een boormachine, liften en nu ook auto s. Deze auto s worden hybrideauto s genoemd omdat ze op elektromotoren werken en op de bestaande benzine of dieselmotoren. Het is dus eigenlijk een auto die op beide motoren rijd. Deze elektromotor wordt onder het rijden opgeladen door een generator aan de brandstofmotor vast. Dit is een heel goede accu en als de brandstofmotor te weinig energie levert waardoor hij gaat stotteren springt de elektromotor in en geeft de auto meer vermogen zodat de auto rustig verder kan rijden. De motor kan zelfs op eigen kracht de auto voortbewegen bij lage en rustige snelheden. Straalmotor Deze motor wordt gebruikt bij de meeste grote vliegtuigen. De basis van de meeste straalmotoren is hetzelfde. Lucht wordt ingezogen aan de voorkant en samengeperst. Daarna wordt er brandstof toegevoegd en het mengsel van lucht en kerosine in dit geval, wordt ontstoken. In het algemeen zijn straalmotoren opgebouwd rond een centrale as die door de hele lengte van de motor loopt met een compressor aan de voorkant en een turbine die de compressor aandrijft, aan de achterkant. De compressor comprimeert de lucht en de turbine drijft op zijn beurt weer de compressor aan. In het midden zit de verbrandingskamer waar het mengsel van brandstof en lucht wordt ontstoken. Maar er is een man geweest die Andy Green heet en een RAF-piloot is (royal air force) en die heeft het snelheidrecord gebroken op land met zijn auto, de Thrust SCC (super sonic car). Hij reed met zijn auto 1 mijl oftewel kilometer. Hij reed met zijn auto een ongelooflijke snelheid van wel 1227,985 kilometer per uur! En dat reed hij in een paar seconden waar hij minstens 6 jaar werk aan heeft gehad. Maar het is niet zo maar een auto het is een auto dat met raketmotoren is vast gemaakt. Het wordt dus aan gedreven door een paar raketmotoren en zal je sneller denken aan een vliegtuig dan aan een auto. Pagina 5 van 13

6 V-motor Een V-motor is een verbrandingsmotor waarbij de cilinders in een V vorm ten opzichte van elkaar staan en van de krukas. Een V 10 motor V-motoren worden vooral in voertuigen zoals auto s toegepast waar niet veel ruimte is voor een motor. Door de cilinders schuin tegenover elkaar te zetten neemt een V-motor minder ruimte in dan een lijn- of boxermotor met dezelfde cilinderinhoud. In een lijnmotor liggen alle cilinders naast elkaar in een lijn en een boxermotor liggen alle cilinders horizontaal tegenover elkaar. De motortrillingen nemen af en de krukas is korter. Niet elke V-motor loopt rustig en stil, zoals een 2 cilinder, die loopt heel schokkerig door het aantal cilinders en daar om een 2-takt is. Maar V-motoren met veel cilinders lopen rustiger zoal een V4 motor of zelfs een V8 of een V16 motor! Sinds kort is er wel een auto met een V16 motor: de Bugatti Veyron Het is een auto met 16 cilinders en 4 turbo s en is gevormd door 2 V8 cilinderblokken die samen 1001Pk leveren (paardenkracht) bij 6000 tpm (toeren per minuut) en heeft een maximaal koppel van 1250 Nm (newtonmeter). En sprint van km/h in 14 seconden. Rechts: de Bugatti Veyron Links: de Bugatti Veyron motor met wel 16 cilinders. 7. Hoe werken de diesel en benzine motoren? Werking benzinemotor: De benzine motor is een motor die werkt met een vonkontsteking. Dat houdt in dat het brandstof mengsel van benzine en lucht wordt ontstoken door een bougie. Die bougie moet het mengsel tot ontbranding brengen als de compressie slag aan het einde is. Dat gebeurd door een vonk te laten over springen tussen de elektroden in de bougie. Die vonk moet een spanning van tot volt leveren om de brandstof te laten ontbranden. In de benzine motor speelt de bougie een grote rol. Hiernaast een doorsnede van een bougie met nummers: 1: -Centrale elektrode 2: -massa-elektrode 3: -Elektronenafstand 4: -Isolatorneus 5: -Schroefdraad 6: -Bougiekabelaansluiting De benzinemotor wordt ook wel de Ottomotor genoemd. Deze auto wordt ook veel in personen auto s gebruikt met een 4-takt uitvoering. 4-takt betekend: dat de zuiger er 4 slagen overdoet voordat de zuiger helemaal rond is geweest en opnieuw aan zijn ronde begint. Bij elke slag draait de krukas weer 180 graden. Als de 4 slagen zijn geweest is hij dus totaal 720 graden gedraaid en begint opnieuw bij de inlaatslag. De eerste slag zoals ik net al zij, is de inlaatslag, gevolgd door de compressie slag, arbeidsslag en de uitlaatslag. Verbrandingskring benzinemotor. De inlaatslag werkt als volgt: als de inlaatklep wordt geopend beweegt de zuiger van het hoogste punt in de cilinder naar het laagste punt. Ze zeggen dan dat de zuiger van het bovenste dode punt (BDP) naar het onderste dode punt beweegt (ODP). De zuigerbeweging maakt een onderdruk in cilinder zodat het mengsel van lucht en benzine of autogas en lucht zo wordt aangezogen. Zodat daardoor geen pomp voor nodig is om de brandstof in de cilinder te pompen. Pagina 6 van 13

7 Een motor waarbij de benzine wordt ingespoten in de verbrandingskamer zuigt tijdens de inlaatslag alleen lucht op. Als de zuiger het ODP bereikt sluit de inlaatklep en is de krukas 180 graden gedraaid. De krukas zorgt ervoor dat de op-en-neergaande bewegingen van de zuiger wordt omgezet in een draaiende beweging. Een krukas bestaat uit: hoofdastappen, kruktappen en krukwangen. Op de kruktrappen zijn er drijfstangen gemonteerd. De krukwangen vormen de verbinding tussen het kruktappen en de hoofdastappen. De krukwangen dienen voor het contragewicht bij de draaiing van de krukas. De hoofdastappen en het kruktappen hebben een holle maar een hard buitenste kern, daardoor hebben ze genoeg bescherming tegen slijtage. Een krukas Compressieslag: Als de inlaatklep en de uitlaatklep gesloten zijn kan het mengsel van benzine en lucht niet ontsnappen. En zo beweegt de zuiger van het ODP naar het BDP. Op die manier wordt het tijdens de inlaatslag aangezogen mengsel samengeperst in de verbrandingskamer, tijdens deze compressieslag is de krukas weer 180 graden gedraaid. Arbeidsslag: Nadat de krukas weer 180 graden is gedraaid is het mengsel samengedrukt in de ontbrandingskamer, en als de zuiger op het BDP staat moet de bougie een vonk laten overspringen tussen de elektroden. Door die vonk wordt het mengsel tot ontbranding gebracht en dat gaat gepaard met een grote drukstijging zodat de zuiger naar beneden wordt gedrukt. Tijdens deze slag zijn de inlaat- en uitlaatklep gesloten en draait de krukas opnieuw180 graden verder. En tot slot de uitlaatslag: De inlaatklep is gesloten en de uitlaatklep is geopend, de zuiger beweegt van het ODP naar het BDP waardoor de verbrande uitlaatgassen uit de verbrandingskamer worden geduwd. De krukas draait opnieuw 180 graden verder. Als de zuiger in het BDP aankomt, sluit de uitlaatklep en begint opnieuw een inlaatslag als de inlaatklep is geopend. En zo wordt het hele proces herhaald. Er komt dus uit dat een volledige kring van alle slagen 720 graden bedraagt of 2 omwentelingen voordat de kring opnieuw begint. Met 1 omwenteling bedoel ik 360 graden en 720 : 2 = 360 dus 2 omwentelingen. 1 op de 4 slagen is een arbeidsslag waardoor de auto zich voortbeweegt en daardoor erg onregelmatig en schokkerig zou lopen. Daardoor is een vliegwiel aan gebracht om de vaart in de omwentelingen te houden. Natuurlijk zou de motor ook regelmatiger lopen als er meer cilinders zouden zijn. Hoe meer cilinders hoe meer vermogen en kracht. Deze plaatjes hier rechtsnaast geven het ontbrandingsproces aan van boven naar beneden. Meting van het vermogen. Om het vermogen van een cilinder te meten moet je de inhoud berekenen. Dat bereken je met de formule: Vs = π x d²x S:4 Hierin is: -Vs: slagvolume -π: d: cilinderdiameter -S: slaglengte De cilinderdiameter wordt ook de boring genoemd en word altijd in mm gegeven. S de slaglengte wordt ook in mm aangegeven. En dit is de afstand die de zuiger in de cilinder aflegt tussen het BDP en het ODP. De boring en de slaglengte zij de belangrijkste afmetingen voor het slagvolume of de cilinderinhoud. Ze worden altijd samen vermeld bij de fabrikant. 77 x 86 bijvoorbeeld, betekend dat de cilinder of cilinders, een diameter van 77 mm hebben en de Pagina 7 van 13

8 slaglengte 86mm is. Is de slaglengte groter als de boring betekend het dat het een langeslagmotor is. Zijn de maten gelijk wordt er gesproken van een vierkante motor en is de boring groter als de slaglengte wordt er gesproken van een korte slag motor of een overvierkante motor. Vs het slagvolume, is de inhoud van een cilinder tussen het BDP en het ODP oftewel de ruimte tussen die twee punten. Als je over de cilinder inhoud spreekt bedoel je de inhoud of slagvolume van alle cilinders samen. Bij een viercilinder motor is de cilinderinhoud gelijk aan 4 keer het slagvolume van 1 cilinder. Cilinderinhoud berekenen Ik ga laten zien hoe je met de gegeven berekening de cilinderinhoud kan uitrekenen. De boring is bijvoorbeeld 79 mm en de slaglengte 93 mm, het is dus een lange slag motor. Vs = π x d²x S:4 x 4 = x 79² x 93: 4 x 4 = ,217 mm³ =1,823 dm³. Dat betekend dat het een 1,8 liter motor is. Als iemand vraag wat voor een motor je hebt wordt er ook wel vaak gezegd dat je een 1800 liter motor hebt, dat betekend gewoon een 1,8 liter motor. Compressieruimte De compressieruimte ook wel de compressiekamer, verbrandingsruimte of verbrandingskamer genoemd, is de ruimte boven de zuiger als deze op het hoogste punt staat: het BDP. Al deze namen wijzen erop dat in deze ruimte het mengel van benzine en lucht wordt samengedrukt bij de compressieslag en daarna wordt ontbrand door de bougie. De compressieruimte wordt aan gegeven met Vc. De compressieruimte is nooit goed te meten met een formule omdat deze ruimte erg onregelmatige vormen heeft. Maar dat is opgelost door vloeistof bijvoorbeeld olie in deze ruimte te laten lopen als de cilinder in het BDP staat en om daarna er weer er uit te laten lopen in een maatbeker. Compressie verhouding De compressieverhouding is een belangrijk onderdeel voor de motor, deze waarde geeft aan in welke mate het aangezogen mengsel wordt samengeperst. Als ik bijvoorbeeld wat over Internet lees over een auto die een compressieverhouding heeft van 9:1 dan betekend dat de ruimte boven de zuiger, als deze in het ODP staat 9 x zo groot is als de ruimte waarbij hij in het BDP staat. Dus simpel uitgelegd is het zo dat de hoeveelheid mengsel die in de cilinder zit, als de zuiger op het ODP staat wordt samen geperst in een ruimte die 9 x zo klein is. Je kunt de compressieverhouding berekenen met de formule: Compressieverhouding = slagvolume + volume compressieruimte : volume compressieruimte. Of: Compressieverhouding = Vs + Vc : Vc. Hoe groter de compressieverhouding is hoe groter het rendement van de verbranding. Maar je kunt de compressieruimte niet zo groot maken als je wilt een van die redenen is de compressie eindtemperatuur, omdat die stijgt met de compressieverhouding. Hoe hoger die temperatuur, hoe hoger de weerstand nodig is om de brandstof zelf tot ontsteking te brengen. Voor motoren die met een hoge compressieverhouding werken moeten dan ook benzine hebben met een hoge klopvastheid of een hoog octaangehalte. Werking dieselmotor In dieselmotoren of compressie ontstekingsmotoren ook wel genoemd, ontbrand de brandstof niet door een bougie maar automatisch. Dat komt door het samengedrukte lucht in de cilinder die heel heet wordt en zo de diesel automatisch laat ontbranden. Maar voordat het allemaal zijn gangetje loopt moet de lucht Pagina 8 van 13

9 in de cilinder wel warm zijn of heet, en is zo nog te koud voor spontane ontbranding. Maar daar is voor gezorgd, bij het starten van een dieselmotor wordt de verbrandingskamer voorgegloeid. Maar als de motor eenmaal draait is de kamer heet genoeg en wordt de plug automatisch uitgeschakeld. Voordelen ten opzichte van de benzine motor: Door de betere cilindervulling is er een hogere compressieverhouding door het ontbreken van de smoorklep, en werkt zo zuiniger dan de benzinemotor. Het brandstof verbruik is ook zo laag omdat hij maar weinig toeren draait per minuut. Bij een dieselmotor is het hoogste koppel al bereikt bij ongeveer 2000 toeren per minuut, dus als je vaak door de stad rijd waar je langzaam moet, of vaak lang stilstaat of rustig rijd valt de dieselmotor veel zuiniger uit. Dat deze motor en langere levensduur heeft is dan ook logisch omdat hij weinig toeren maakt, slijt hij ook minder snel. Er is een auto, een Mercedes met een dieselmotor en die heeft al meer dan 1,1 miljoen kilometer gereden. Nadelen ten opzichte van een benzinemotor: De dieselmotor is luidruchtiger dan een benzinemotor, ook heeft hij een lager vermogen in verhouding met een benzinemotor met de zelfde cilinderinhoud. Ook is de motor zwaarder. Maar nu de tijd is het gewichtsverschil niet zo groot meer tussen diesel en benzinemotoren. Ook het voorgloeien van de verbrandingskamer als die koud is kan niet meer als nadeel beschouwd worden. Tegenwoordig start de motor al vrijwel meteen omdat het voorwarmen heel vlot gaat. Uit ruwe aardolie worden vele soorten brandstoffen geproduceerd zoals: gasolie, dieselolie, kerosine en restanten zoal. Voor sneldraaiende dieselmotoren wordt gasolie gebruikt omdat het een kleinere dichtheid heeft. Gasolie heeft ongeveer een dichtheid van ongeveer 840kg/m³. Traagdraaiende dieselmotoren hebben een zwaardere brandstof zoals dieselolie met en dichtheid van ongeveer van 870kg/m³. Die traagdraaiende motoren hebben veel kracht en worden daarom ook veel gebruikt in zware voertuigen zoals bussen en vrachtauto s. De verbrandingswaarde van gasolie is gemiddeld kj/kg. Het vlampunt is 330 Kelvin of 57 ºC. Dat houdt in bij welke temperatuur de brandstof ontbrand. Om het vlampunt te bepalen moet je gasolie opwarmen tot dat er dampen ontstaan. Als de dampen ontbranden wanneer je er een vlam bijhoudt, wordt het vlampunt genoemd. Maar om die proef uit te voeren moet je in een speciale ruimte zijn met de juiste temperatuur. Want bij normale tempraturen ontstaan er geen dampen die uit lucht zijn gemengd. Hier rechts een dieselmotor De werking van de 4-takt diesel motor Inlaatslag: de inlaatklep is open en de uitlaatklep is gesloten de zuiger beweegt van het BDP naar het ODP. Omdat de zuiger naar beneden gaat wordt er door onderdruk lucht aangezogen. Er wordt geen lucht aangezogen zoals bij benzinemotoren, alleen lucht. Compressieslag: de inlaat en de uitlaat klep zijn gesloten. De zuiger beweegt van het ODP naar het BDP, daardoor wordt de lucht in de cilinder samengeperst. Terwijl de lucht wordt samengeperst stijgt de temperatuur aanzienlelijk, en kan wel oplopen tot wel 700 ºC! Maar dat is afhankelijk van de compressieverhouding. Bij een normale benzinemotor is de hoogst bereikte temperatuur ongeveer 400ºC. Hier rechts-schuinboven de verbrandingskring van de 4-takt dieselmotor. Arbeidsslag: de inlaat en de uitlaatklep zijn gesloten. De temperatuur is erg hoog in de cilinder en er wordt onder zeer hoge druk diesel in de cilinder gespoten en verneveld. Door de extreme hoge temperatuur komt de vernevelde brandstof tot zelfontsteking tot ontbranding. Omdat warme lucht uitzet ontstaat er een Pagina 9 van 13

10 drukstijging en wordt de zuiger van het BDP naar het ODP gedrukt. Bij een benzinemotor waar de verbranding heel snel loopt, loopt de verbranding van een dieselmotor heel wat minder snel maar wel veel geleidelijker. Dat heeft als gevolg dat terwijl de zuiger daalt de druk er de hele rotatie er op blijft en zo veel constanter loopt. Uitlaatslag: de inlaatklep is gesloten en de uitlaatklep is geopend. De zuiger beweegt van het ODP naar het BDP en drukt zo de verbrande uitlaatgassen naar buiten toe. Verstuivers De verstuiver is een van de belangrijkste onderdelen van de dieselmotoren. Een verstuiver is een penvormig onderdeel dat de diesel onder hoge druk in de cilinder spuit. Soms spuit de verstuiver te veel brandstof in de cilinder of krijgt te veel aangevoerd. De diesel wordt dan automatisch terug naar de brandstof tank gevoerd. Er zijn verschillende soorten verstuivers: gatverstuivers en tapverstuivers. Hiernaast zie je een verstuiver. De gatverstuivers worden gebruikt bij directe inspuiting. Ook zijn er gatverstuivers met meerdere gaten erin, die verstuivers worden dan meergatverstuivers genoemd. Bij tapverstuivers verschilt de vorm van toepassing ervan. Bij de gatverstuivers moet de brandstof zo goed mogelijk verstoven worden om zo totale en goede verbranding te krijgen. En zo licht de druk bij die inspuiting tussen de 150 en 250 bar. Hier rechts zijn 4 soorten verstuivers weergegeven met verschillende kopstukken voor andere verstuivingen. Het zijn dus tapverstuivers. Tapverstuivers worden gebruikt bij motoren met voorkamers en wervelkamers. Dus bij zulke indirectemotoren is dus minder eis gesteld aan de kracht waarmee de diesel wordt verstoven. Daar ligt de druk ongeveer tussen de 110 en 135 bar. De verstuiver mag na het inspuiten niet druppelen of lekken. Ook als de druk niet juist of verkeerd is, of de verstuiver slecht werkt, dan ontstaan er grote vieze zwarte rook pluimen uit de uitlaat. Dat komt omdat de diesel dan niet juist is ontbrand. Directe en indirect inspuiting Bij directe inspuiting wordt de brandstof direct in de cilinder gespoten, en de verbrandingskamer is deels in de zuiger aan gebracht. Dit wordt al lange tijd toegepast in vrachtwagens en bussen, maar nog niet in motoren in personen auto s. Maar nu de tijd is dat wel aanwezig en dat is begonnen in Toen was Volkswagen er als eersten bij. De zuiger heeft zo bijzondere vorm omdat het mengsel van brandstof en lucht op een goed mogelijke manier moet worden gemengd. Een direct ingespoten diesel is zuiniger dan een indirect ingespoten diesel, omdat er warmte wordt verloren en natuurlijk ook energie. Bij indirecte inspuiting wordt de diesel eerst in de voorkamer gespoten en daar tot ontbranding gebracht en zo in de cilinder komt en de cilinder het zo omlaag zuigt. Dit is een goedkoper systeem dan directe inspuitingen. Dit systeem wordt ook veel bij oude en goedkope auto s gebruikt. Vroeger bij de eerste auto s was de technologie nog niet zo goed. Toen werd de brandstof in de voorkamer gespoten, dat deden ze omdat er anders te weinig lucht was om de brandstof tot ontbranding te laten brengen. Andere soorten injecties Andere verschillende soorten injecties zijn ook nog commonrail en pompinjectoren. Commonrail is een brandstof reservoir op hoge druk dat in verbinding staat met alle cilinders om zo in elke cilinder even veel brandstof te spuiten en met even veel druk. Dat is beter dan aparte injectoren want die hadden niet precies even veel druk en ontstond er een onregelmatig verbrandingsproces. Deze sterke Pagina 10 van 13

11 pomp zorgt ervoor dat de diesel met wel 1600 bar wordt ingespoten. Alles is elektronisch geregeld zodat je verschillende inspuitpatronen kan kiezen voor optimaal vermogen en het is ook nog schoner en zuiniger ook. En het geluid in nog een stuk aanzienlijker lager. Pompinjectoren kunnen de druk nog groter maken voor een nog grotere spuitdruk. De druk wordt dan verhoogd tot wel 2050 bar! Wat tot gevolg heeft een nog efficiëntere verbranding. Pompinjectoren worden ook elektronisch toegepast. Ook deze techniek wordt toegepast door Volkswagen. 8. Opvoeren van de motor. Het vermogen De kracht die vrijkomt bij de verbranding en omgezet wordt via de zuiger/drijfstang in een beweging van de krukas noemt men het koppel. Om het koppel uit te reken gebruik je de formule f = m x l. Oftewel koppel = kracht x arm. Er wordt maar 1 x per 2 omwentelingen van de krukas een arbeidsslag gemaakt per cilinder Hoe vaker je per tijdseenheid over dit koppel kan beschikken hoe krachtiger de motor wordt en die tijdseenheid wordt bijna altijd in minuten gegeven zodat je het aantal toeren per minuut weet. En dat wordt altijd aangegeven bij voertuigen. Dus hoe hoger de toeren hoe vaker het koppel per tijdseenheid. We noemen dit het vermogen van de motor. Maar het hoogste koppel is niet bereikt bij het hoogste toerental dat de motor draait. Hoe hoger je komt met de toeren hoe meer koppel, maar als je motor nog meer toeren gaat draaien wordt het koppel minder. Dat is in deze tabel hier rechts naast te zien. Om het vermogen te meten moet je het koppel keer het toerental doen. Maar als de motor heel snel draait neemt het koppel wel af maar bij het vermenigvuldigen blijft het wel toenemen. Het koppel wordt ook de vulling van de cilinders genoemd en heeft er ook mee te maken met de cilinderinhoud en het aantal toeren. De beste motoren zijn die waarbij het maximum koppel bij een redelijk hoog toerental ligt. Om het vermogen nog hoger te krijgen kun je motor ook opvoeren dat houdt in dat je motor sneller gaat als het originele. Er zijn verschillende manieren voor, je kunt de cilinderinhoud groter maken en je kunt ook een turbo compressor aan maken. De precieze werking van de turbo De turbo bestaat uit een turbine en een compressor. Ze zijn op de zelfde as vast gemaakt. De turbine wordt aangedreven door naar buiten stromende uitlaatgassen. Die gassen staan onder grote druk en hebben een hoge temperatuur. Maar de turbo slaat pas aan bij een toerental boven de circa 2500 tpm. Door die turbine te laten rond draaien haal je een deel van de uitlaatgassen die worden uitgestoten terug. De compressor zuigt lucht aan en duwt het via de luchtkoeler naar de cilinders toe. Deze luchtkoeler wordt ook een inlaatcooler, tussencooler of intercooler genoemd, daar loopt de wind in als je rijdt en koelt zo het opgezogen lucht af wat tot voordeel heeft dat het een kleiner volume krijgt en zo een beter en een hoger rendement neemt. Als de temperatuur laag genoeg is dan stroomt het meteen naar de cilinders toen, maar als het te warm is loopt het door de intercooler en kan de lucht met wel 50 tot 70 ºC afkoelen. De supercharger Een supercharger is vergelijkbaar met een gewone turbo maar werkt wel op een iets andere manier dan Pagina 11 van 13

12 een gewone turbo. De supercharger werkt namelijk beter bij lagere toerentallen omdat deze via aandrijfriemen wordt aangedreven door de krukas. Dit heeft als nadeel dat de compressor energie ontrekt aan de motor die anders voor de aandrijving gebruikt had kunnen worden, maar dat wordt weer goed gemaakt door het winstvermogen dat deze charger maakt Doordat een supercharger direct vanaf de krukas wordt aangedreven kan deze ook op lage toerentallen veel kracht, in dit geval koppel leveren. Deze toepassing wordt dan ook veel gebruikt bij Hot Rods die van uit stilstand snel moeten accelereren. Het belangrijkste nadeel van een turbo wordt het "turbogat" genoemd. De turbo heeft tijd nodig om op toeren te komen, dit is duidelijk merkbaar als je met je auto optrekt vanuit stilstand. Maar als de toerenteller eenmaal de 2500 tpm heeft gepasseerd dan trek de turbo sneller op als de supercharger. De schoepen van een turbo kan wel tpm maken en is daarom ook zo krachtig. Opengewerkte turbocompressor van een vrachtauto. Het zwartgeblakerde rechter wiel is het turbinewiel, dat door uitlaatgassen wordt aangedreven. Het linker wiel, het pompwiel, pompt de inlaatlucht naar het inlaatspruitstuk 9. Wat zijn de kosten van de motor? Er zijn een hele hoop kosten voor de motor zoals: -rijtuigen belasting -fabriekskosten -benzine kosten De brandstof prijzen zijn dit jaar flink gestegen tot wel de hoogste stijging ooit in Nederland. Nu zitten de prijzen van de benzine op ongeveer en per liter. Maar de prijzen zijn wel eens geweest en dan denk je soms dat je de auto beter kan laten staan. De diesel prijzen zijn ook zo hoog geweest en zitten nu op ongeveer rond de en was ook wel eens en geweest. De prijzen die er bij staan zijn voor auto s met een benzine motor. Auto s worden op basis van hun afmetingen en cilinderinhoud onderverdeeld in een klasse. In de tabel hieronder staan per klasse alle autokosten voor nieuwe personenauto's. Ook is er veel waardevermindering als je een nieuwe auto koopt gaat de prijs omlaag met de tijd mee. Hieronder heb ik een tabel met de maandkosten van een auto van verschillende klasse. Kosten per maand van een auto * compacte klasse kleine middenklasse middenklasse variabele kosten onderhoud en reparatie benzine ** vaste kosten afschrijving *** verzekering motorrijtuigenbelasting totaal totale kilometerprijs 0,27 0,33 0,43 * de berekeningen zijn op basis van vijf jaar, bij circa km per jaar ** 1,16 per liter *** exclusief rente bron: bewerking van Consumentengids augustus Bedragen zijn afgerond. Pagina 12 van 13

13 10. Eindconclusie Eindconclusie: Een benzine motor wordt ontstoken door een bougie in tegenstelling dat de diesel motor zelfontsteking heeft. 4 takt motor is de meest voorkomende motor in grote voertuigen. De diesel motor is ontworpen door Rudolf diesel en de 4 takt motor door Niklaus Otto. Het opvoeren van een motor met een turbo compressor kan en de cilinders vergroten en dat een auto heel duur is in het onderhoud en vooral de benzine niet te betalen is. Je hebt nog wel meer motoren dan alle brandstof motoren je hebt ook elektromotoren en je heb ook nog wel andere brandstof motoren zoals de straal motor en de V motor onder andere. 11. Literatuurlijst Ik heb veel op Internet gekeken om informatie te zoeken en heb ook veel in boeken gekeken. Ik heb bij de bibliotheek een boek geleend dat heet: de techniek van de auto, constructie en werking. En ik heb zelf ook nog een boek thuis liggen en dat heet: het beste autohandboek, vraagbaak voor gebruik en onderhoud. Ik heb de Internet sites gekeken zoals: -www. emis. vito. be -www. energetici. info -www. milieudefensie. nl Ik heb natuurlijk al deze sites op www. google. nl gevonden en op www. altavista. nl. 12. Definitielijst. -BDP: Bovenste Dode Punt. -ODP: Onderste Dode Punt. -Gecomprimeerde lucht: samengedrukte lucht. -Ontrekt: wegtrekt. -Vs: Slagvolume. -π: d: Cilinderdiameter. -S: Slaglengte. -Boring: Dit is de diameter in de cilinder aangegeven in mm. -slaglengte: dit is de afstand die de zuiger in de cilinder aflegt tussen het ODP en het BDP. -Vc: volume compressieruimte. -tweetakt: motor die 2 slagen maakt voor een ontbranding -hybride: op elektrisch vermogen rijden in combinatie met een vaste motor zoals: benzine of dieselmotor -rotatie: is een wenteling, iets wat draait. -compressor: dat is een machine dat de lucht samen perst in een ruimte. -f: koppel. -m: kracht. -l: arm. -patent: vergunningsbrief. -Pk: Paardenkracht. -Nm: newtonmeter. Pagina 13 van 13