Kleppendiagram. 4 kleppendiagram arbeidsdiagram ontstekingsvolgorde

Transcriptie

1 Kleppendiagram 4 kleppendiagram arbeidsdiagram ontstekingsvolgorde

2 Het kleppendiagrampag57 Zowel inlaat- als uitlaatklep staan langer dan open Beide kleppen staan gelijktijdig iets openen: de klepoverlap Redenen: 1. krachten in het bedieningsmechanisme 2. effectieve doorstroming 3. dynamische gasstromingen

3 Het kleppendiagrampag57 Fig. 44 Het openen en sluiten van de kleppen. a. oneindig snel b. geleidelijk: begin en eind in de dode punten c. geleidelijk: begin en eind resp. voor en na de dode punten

4 Kleptiming dynamische gasstromingpag58 Fig. 45. Het spoelproces bij een 4-takt motor: na de arbeidsslag volgen achtereenvolgens de uitlaat- en de inlaatslag.

5 Dynamische gasstromingpag58 Voor-uitlaten om tegendruk te verminderen Ook bij de gasstroming gelden begrippen als: massa en snelheid Daardoor dus ook: massatraagheid bewegingsenergie

6 Dynamische gasstromingpag58 1. Uitlaatklep opent vóór het ODP vooruitlaten om tegendruk te verlagen: het uitdrijven van de restgassen kost namelijk arbeid 2. Uitlaatklep sluit na het BDP profiteren van de bewegingsenergie van de uitlaatgassen: zuigende werking op de inlaatgassen spoelen van de verbrandingsruimte

7 Dynamische gasstromingpag59 3. Inlaatklep opent vóór het BDP profiteren bewegingsenergie uitlaatgassen klep al enigszins open als zuiger B.D.P. staat: mengsel kan direct toestromen als de zuiger omlaag beweegt. 4. Inlaatklep sluit na het ODP profiteren van de bewegingsenergie van de inlaatgassen in principe sluiten op het moment dat de gasstroom stilstaat

8 Kleppendiagrampag60 Fig. 46. Twee kleppendiagrammen van rechtsom draaiende motoren. a. a-symmetrisch b. symmetrisch Fig. 47. Het a-symmetrisch kleppendiagram van een linksom draaiende motor.

9 Kleppendiagrampag59 Tijdens de periode uitlaat inlaat in het BDP staan beide kleppen iets open: de klepoverlap Dit iets is beter te zien de volgende diagrammen.

10 Kleppendiagram Fig. 48 het zgn. kleplichthoogtediagram. Fig. 49 Grafische voorstelling van het vrije doorstromings oppervlak.

11 For running for timingpag63 For running: Kleppendiagram voor normaal bedrijf, gebaseerd op vereiste klepspeling. Dit kleppendiagram is echter moeilijk controleerbaar, daarom: For timing: Op basis van vergrote klepspeling, ca. 0,5 1 mm Bij bepaalde kleplichthoogte, bijv. 1 mm

12 For running for timing inlaat opent inlaat sluit uitlaat opent uitlaat sluit Ford Zetec-SE (for running) -6 tot 34 voor BDP 66 tot 26 na ODP 30 voor ODP 6 na BDP Porsche 968 (for timing: 1 mm klepheffing) 8 (23) voor BDP 52 (37) na ODP 31 voor ODP 1 na BDP Momenten van openen en sluiten van de kleppen bij twee verschillende motoren. Beide motoren met variabele kleptiming

13 Klepoverlappag64 Bepalend voor de zgn.: inwendige uitlaatgasrecirculatie Klepoverlap bepalend is voor: rustig stationair draaien een goede spoeling bij hogere toerentallen, met een compromis tussen: goede uitspoeling restgassen geen brandstofverliezen (geen HC's in het uitlaatgas!)

14 Voor-openen uitlaatkleppag65 verminderd de zgn geïndiceerde arbeid compromis tussen: verlies aan expansie-arbeid tegenwerking uitlaatgas

15 Na-sluiten inlaatkleppag65 Nasluithoek heeft beslissende invloed op de vullingsgraad Optimaal gebruik maken van de massatraagheid / bewegingsenergie van het binnen stromende inlaatgas

16 Nasluithoek inlaatklep vullingsgraadpag66-67 Fig. 50. Het verloop van de vullingsgraad bij een dieselmotor en benzinemotor (vollast). Fig. 51. Het draaimoment M en het vermogen P bij vroeg en laat sluitende inlaatklep. Gemiddelde gassnelheden: Inlaat m/s Uitlaat m/s

17 Invloed klep-timingpag68 BMW 1.8 standaard speciaal race inlaat opent 17 voor BDP 45 voor BDP 60 voor BDP inlaat sluit 67 na ODP 75 na ODP 80 na ODP lichthoogte 8,6 mm 10 mm 12 mm uitlaat opent 67 voor ODP 75 voor ODP 80 voor ODP uitlaat sluit 17 na BDP 45 na BDP 60 na BDP overlap P max bij n = M max bij n = Momenten van openen en sluiten van de kleppen met de daarbij behorende toerentallen waarbij het max. vermogen resp. het max. koppel geleverd wordt.

18 Compressie-verhoudingpag69 1. De geometrische compressieverhouding: + V s c εgeo = Vc 2. de effectieve compressieverhouding: V * Vs + Vc εeff = Vc Hierin is dan: V s = (geometrisch) slagvolume V s *= effectief slagvolume (als inlaatklep sluit) V c = compressievolume

19 Nasluithoek & compressieverhoudingpag70 Vergroting nasluithoek inlaatklep, dan ook: Verhoging geometrische compressieverhouding! Daar anders: 1. de ontwikkelde arbeid niet optimaal is, 2. het thermisch rendement van het proces lager is.

20 Nasluithoek & compressieverhouding Compressievolume V c standaard: ε geo = 8,7 V c = 13% van V s speciaal: ε geo = 9,5 V c = 11,8% van V s race: ε geo = 11,0 V c = 10% van V s Overblijvend slagvolume V s * standaard: V s * = 75,6 % van V s (na-sluithoek = 67 ) speciaal: V s * = 69,6 % van V s (na-sluithoek = 75 ) race: V s * = 65,6 % van V s (na-sluithoek = 80 ) Effectieve compressieverhouding standaard: ε eff = 6,8 (ε geo = 8,7) speciaal: ε eff = 6,9 (ε geo = 9,5) race: ε eff = 7,4 (ε geo = 11,0)

21 Compressie-testpag 71 Is een vergelijkingstest Voorwaarden: 1. motor op bedrijfstemperatuur 2. juiste klepspeling 3. alle bougie's moeten gedemonteerd zijn (bij diesels de gloeistiften en/of de verstuivers) 4. tijdens de meting gasklep volledig open 5. voldoend hoog starttoerental

22 Arbeidsdiagram ontstekingsvolgordepag73 Afspraak / algemene regels: 1.Zet (in gedachte) zuiger 1 in het BDP en kijk vervolgens wat hierbij de positie is van de andere zuigers. 2.De eerste slag van zuiger 1 is altijd de arbeidsslag

23 Arbeidsdiagram Fig. 53. De 1-cilinder motor met zijn arbeidsdiagram.

24 Groter vermogen 1. vergrotingen van de cilinderafmetingen. meer mengsel, dus meer arbeid per arbeidsslag 2. verhoging van het toerental. meer arbeidsslagen per seconde 3. vergroting van het aantal cilinders. meer arbeidsslagen per twee omwentelingen

25 Groter vermogen Ad. 1. Trillingen en stoten worden groter. Om toch enige regelmatigheid in de loop van de motor te bereiken, is een (zeer) groot en zwaar vliegwiel nodig. Ad. 2. De trillingen worden sterker de stoten niet. De motor loopt regelmatiger. Opvoeren van het toerental is beperkt omdat o.a. dan de slijtage sterk toeneemt. Ad. 3. Stoten worden minder. Deze oplossing geeft ons de mogelijkheid om: a. de arbeidsslagen te verdelen over de twee omwentelingen regelmatige loop. b. de vorm van de krukas zo te kiezen dat de trillingen elkaar tegenwerken: "gebalanceerd". c. de cilinderafmetingen kleiner te kiezen, waardoor dan tevens het toerental opgevoerd kan en mag worden.

26 Arbeidsdiagram 2-cil. lijnmotor Fig cilinder met gelijk gerichte krukken Fig cilinder met tegengesteld gerichte krukken

27 Arbeidsdiagram 2-cil. boxermotor Fig. 56. Het arbeidsdiagram van de 2-cilinder boxermotor.

28 Ontstekingsvolgorde "Waarom ontstekingsvolgorde?" Oftewel: "Wat willen we bereiken en wat vereist dit? 1. Trillingsvrije loop van de motor (weinig of geen torsie-, buig- en centrifugaaltrillingen) Dit vereist: goed te balanceren krukas (krukas-vorm) gelijkmatige belasting van de krukas 2. Soepele loop van de motor Dit vereist een gelijkmatig koppel, oftewel: gelijkmatige arbeidsverdeling

29 Ontstekingsvolgordepag78 De ontstekingsvolgorde wordt bepaald door de volgende factoren: 1. gelijk vonkinterval 2. gunstige massa-balancering 3. eenvoudige krukasvorm 4. gelijkmatige belasting van de krukas

30 Vonk-intervalpag79 Vonkinterval = krukhoek tussen twee opeenvolgende arbeidsslagen. vonkinterval = 2omw.(4 takt! ) aantal cilinders = 720 aantal cilinders

31 Fig. 60 De 4-cilinder lijnmotor met zijn arbeidsdiagram.

32 Krukas 4-cilinder Fig. 61. Twee krukassen: een 3-maal en een 5-maal gelagerde.

33 Cil. Nummering bij boxermotor Fig cilinder boxermotor: ontstekingsvolgorde = Volgens DIN begint de cilindernummering links-voor: 1-2, dan rechts-voor: 3-4. Fig. 63 Afwijkende cilinder-nummering bij de 4-cilinder boxermotoren van VW en Porsche (ontstekingsvolgorde = ).

34 5 cilinder Maak van onderstaande motor een arbeidsdiagram

35 Fig cilinder lijnmotor met bijbehorende arbeidsdiagram (ontstekingsvolgorde = ).

36 Fig.70. Krukas van een 6-cilinder lijnmotor met het daaruit volgend arbeidsdiagram

37 6-cilinder V-motorpag 89 T.b.v. een regelmatige arbeidsverdeling moet vonkinterval zijn: 720 : 6 = 120 Te verwezenlijken door: 1. blokhoek = 120 krukhoeken = blokhoek = 60 krukhoeken = 60 Echter nu steeds vaker: 3. blokhoek = 90 0 krukhoek 120 0, met 30 0 verzet per twee tappen 1 geeft een breed, laag blok 2 een smal, hoog blok 3 is een compromis, niet zo hoog maar ook weer niet zo breed.

38 Fig. 74. Krukas van de Ford V-6 met de cilinderopstelling en bijbehorend arbeidsdiagram. Ontstekingsvolgorde =

39 V-6 blokboek 90 0 Fig. 76. De krukas-vorm bij een V-6 met een blokhoek van 90 : de krukken zijn 30 ten opzichte van elkaar verzet (Honda).

40 Fig. 78. De luchtgekoelde 3,6 ltr. 6-cilinder boxermotor van de Porsche 911 Turbo Fig. 77. Cilinderopstelling bij de Porsche 911 Ontstekingsvolgorde:

41 Einde t/m pagina 93