Kleppenmechanisme. A. Uitlaatklep sluit 10 0 na bovenste. B. Uitlaatklep opent 40 0 voor onderste dodepunt; C. Inlaatklep opent 5 0 voor bovenste

Transcriptie

1 Kleppenmechanisme Klep timing De nokkenas wordt aangedreven door de krukas. De nokkenas bedient de kleppen en de ontstekingsverdeler. De aandrijving van de nokkenas vindt plaats door middel van tandwielen, kettingwielen met ketting of door een getande snaar. Dit noemen we de distributie. Bij Austin-Healey is het een ketting aandrijving. Het ketting tandwiel op de krukas is de helft kleiner dan het nokkenas tandwiel. Hierdoor zal de nokkenas de helft van het aantal omwentelingen maken van de krukas. Als deze kettingwielen eenmaal op de beide assen zijn aangebracht kunnen de beide assen dus niet meer ten opzichte van elkaar verdraaien. Dit is ook niet toelaatbaar. De kleppen moeten immers openen aan het begin van de inlaatslag en aan het begin van de uitlaatslag. Het openen en sluiten van de kleppen moet dus plaats vinden bij een bepaalde stand van de krukas. De spoeling Als we de klepbewegingen aandachtig volgen aan de hand van een kleppendiagram (zie tekening hiernaast) of bij een motor die we met de hand tornen en waarvan het kleppendeksel is weggenomen, dan zien we, dat aan het einde van de uitlaatslag en aan het begin van de inlaatslag de beide kleppen tegelijk open staan, zij het dan ook gedeeltelijk. Bij motoren met hoge compressieverhouding is het daar-om dikwijls noodzakelijk uitsparingen in de zuiger te maken, opdat zuigerbodem en klepschotels elkaar niet raken. A. Uitlaatklep sluit 10 0 na bovenste dodepunt; B. Uitlaatklep opent 40 0 voor onderste dodepunt; C. Inlaatklep opent 5 0 voor bovenste dodepunt; D. Inlaatklep sluit 45 0 na onderste dode punt. Het gelijktijdig open staan van de in- en uitlaatklep in één cilinder noemen we de overlapping van de Kleppen diagram Austin Healey 100 six kleppen. Tijdens deze overlapping stromen verse gassen binnen, terwijl de verbrande gassen zich nog verwijderen. Het verbrande gas heeft een enorme stroomsnelheid gekregen in klepopening en uitlaatspruitstuk. Hierdoor ontstaat een onderdruk boven de zuiger waardoor de inlaatklep voor het bdp kan openen en een nieuw mengsel kan binnenstromen. Het verse mengsel spoelt de verbrande gassen voor zich uit naar de uitlaat. Dit

2 verschijnsel noemen wij de spoeling van de motor. Het hangt van de vorm van de verbrandingskamer en de opstelling van de kleppen af of deze spoeling meer of minder doeltreffend plaatsvindt. In het algemeen kunnen we zeggen, dat een goede spoeling van de verbrandingskamer mogelijk is als het verse gas de gehele verbrandingskamer moet doorstromen alvorens het de uitlaatklep kan bereiken. Het wordt nu duidelijk waar-om de nasluitingshoek van de uitlaatklep zoveel kleiner is dan die van de inlaatklep. De uitlaatklep moet immers gesloten zijn als het verse mengsel haar bereikt om te voorkomen dat vers mengsel door de uitlaat verdwijnt zonder aan het verbrandingsproces te hebben deelgenomen! De uitlaatklep opent voor het odp dus nog tijdens de arbeidsslag. Hiermee wordt voorkomen dat er nog een rest druk boven de zuiger aanwezig is als de zuiger door het odp heen gaat. Anders zou deze rest druk de zuiger weer tegen werken wat het soepel lopen van de motor zou tegen gaan. Van een normale seriemotor wordt verwacht, dat deze bij alle toerentallen soepel zal lopen. Motoren voor race doeleinden moeten doorgaans hun werk doen bij zeer hoge toerentallen en hier wordt dan ook speciale aandacht besteed aan het lopen bij hoge toerentallen.bij een normale serie motor is de nasluithoek van de inlaatklep zo gekozen, dat ook bij stationair draaien de zuiger geen vers mengsel terug perst naar de carburateur. Dit zou immers zeker plaatsvinden als de inlaatklep te lang zou worden opengehouden. Bij de hogere toerentallen echter zou de klep eigenlijk nog wel iets langer open kunnen blijven. De vulling van deze serie motoren wordt dan ook bij deze hoge toerentallen wat minder goed. Bij motoren voor race doeleinden laat men de inlaatklep inderdaad wat langer open, opdat bij het maximum toerental nog een zo goed mogelijke vulling plaatsvindt. Deze motoren lopen echter minder mooi stationair. De vorm van het kleppendiagram wordt bepaald door de nokkenas. Afstellen klepspeling Het afstellen van de klepspeling, het zogenaamde kleppen stellen voor doe-het-zelvers, levert over het algemeen geen bijzondere problemen op. Duur gereedschap is niet nodig en het aantal handelingen is beperkt. Nauwkeurigheid tijdens het stellen is wel zeer belangrijk. Hoewel het principe bij iedere viertaktmotor gelijk is, bestaan er talloze varianten voor de wijze waarop de kleppen worden bediend. Voor de bediening van de kleppen wordt gebruik gemaakt van nokkenassen, hetzij onderliggend, hetzij bovenliggend. Voor Austin Healey s is dat onderliggend. Het sluiten van de kleppen geschiedt steevast door middel van klepveren. Ongeacht de wijze waarop de kleppen worden ge-opend en gesloten, schrijft de fabrikant een bepaalde speling voor tussen de nokkenas en de klepstoters of stoterhoedjes. Die speling moet de uitzetting van metaal door verhitting compenseren. Als er bij koude motor geen speling op de klepbediening zou zijn, zou de uitzetting niet kunnen worden opgevangen. Aldus is er geen volledige afsluiting meer als de klep gesloten is en bestaat er een grote kans op verbrande kleppen. Een te ruime klepspeling leidt tot tikkende kleppen. Op korte termijn is een te ruime klepspeling minder schadelijk dan een te krappe speling,

3 maar het verdient geen aanbeveling om langdurig met te veel speling, te blijven rijden in verband met onnodige slijtage. Bij de meeste auto s maakt het controleren van de klepspeling deel uit van de grote beurt. Alleen bij motoren met hydraulische klepstoters behoeft de klepspeling geen aandacht. Deze stoters zijn geheel onderhoudsvrij, hetgeen overigens niet inhoudt dat ze het eeuwige leven hebben. Uiteenlopende constructies Niet iedere motor heeft dezelfde opbouw. Bij auto s met onderliggende nokkenassen zijn er doorgaans weinig verschillen wat betreft het controleren en afstellen van de klepspeling De speling wordt met een voelermaatje gemeten tussen klepsteel en tuimelaar. De speling, kan worden gewijzigd door het verdraaien van een stelboutje, dat wordt vastgezet met een contramoer. Bij motoren met een bovenliggende nokkenas worden van merk tot merk verschillende constructies toegepast, een reparatiehandboek of uitgebreid instructieboekje kan hier goede diensten bewijzen. Toch is ook hier in de meeste gevallen geen kostbaar gereedschap nodig, al moeten wel eens speciale sleutels worden aangeschaft, zoals bij voorbeeld een open ringsleutel.dubbele bovenliggende nokkenassen, zoals die door verschillende merken worden toegepast, maken het de gemiddelde hobbyist moeilijk. De nokken brengen de kleppen in beweging via stoterhoedjes, die tussen nok en klep zitten. Dunne plaatjes (shims) in de hoedjes zorgen voor de juiste afstelling. Het meten van de speling is eenvoudig: plaats een voelermaat met de juiste dikte tussen hoedje en nok. De problemen komen pas wanneer de speling niet correct is. De nokkenas moet dan worden gedemonteerd, zodat de speling kan worden gecorrigeerd door een andere shim tussen hoedje en klepsteel te monteren. Eigenlijk is dit een karwei voor de professionele werkplaats. Niet alleen omdat het demonteren en monteren van de nokkenas een delicaat karwei is, maar ook omdat een forse collectie dure shims nodig is om bij iedere klep de juiste speling te verkrijgen. De kosten liggen in dit geval hoger dan bij het afstellen van een conventionele klepbediening, maar daar staat tegenover dat het verloop zeer gering, is, waardoor de speling maar zelden hoeft te worden aangepast. Werkwijze Meestal geldt de voorgeschreven klepspeling voor een koude motor. Dat betekent dat de auto minimaal twee uur moet hebben stilgestaan, alvorens de speling, kan worden gecontroleerd. De kleppen zijn bereikbaar na het afnemen van het kleppendeksel. Bij de meeste motoren wordt een klepdekselpakking gebruikt van kurk, deze kan slechts eenmaal worden gebruikt. Het is dus handig om een kleppendeksel pakking, in voorraad te hebben. Voor het meten van de speling moeten de kleppen een voor een worden gesloten door de krukas te verdraaien. Dat kan op verschillende manieren, bij voorbeeld door de auto in de hoogste versnelling te zetten en naar voren en naar achteren te duwen. Soms kan de krukas worden verdraaid via de aandrijfflens van de dynamoriem voor op de krukas of, in sommige gevallen, met een slinger. In beide gevallen is de motor aanzienlijk gemakkelijker te verdraaien indien de bougies zijn verwijderd. Indien u niet precies weet wat de onstekings volgorde is kunt u het beste de bougiedoppen nummeren.

4 Om de klepspeling te kunnen meten moet de betreffende klep geheel gesloten zijn. Dit betekend dat de klepstoter op de grondcirkel van de nok moet staan. Bij een bovenliggende nokkenas is dit dikwijls gemakkelijk te zien, maar bij een vier- of zescilindermotor met stoterstangen ligt dat anders. De regel van negen kan dan bij de meeste viercilinder lijnmotoren uitkomst bieden; bij V-motoren en boxers is een werkplaatshandboek onontbeerlijk. De regel van negen houdt in dat de kleppen denkbeeldige nummers krijgen van 1 t/m 8, te beginnen aan de voorzijde bij de ventilator. Wanneer klep 1 geheel open staat (klepveer maximaal ingedrukt) wordt 1 afgetrokken van 9: klep 8 zit dan dicht, zodat de speling, kan worden gemeten. Als klep 2 geheel naar beneden is gedrukt, zit klep 7 (9-2 = 7) geheel dicht. Bij een zescilinder lijnmotor wordt in plaats van de regel van negen de regel van dertien toegepast: 13-2 = 11, 13-6 = 7, enzovoorts. De meer gevorderde doe-het-zelver weet dat hij van een cilinder de kleppen op tuimelen moet zetten en dan de kleppen van de corresponderende cilinder kan stellen. De kleppen van een cilinder staan op tuimelen wanneer de uitlaatklep omhoog komt en de inlaatklep naar beneden gaat. Op het moment dat beide kleptuimelaars van deze cilinder gelijk staan, staat de zuiger in de hoogste stand en kunnen we van de corresponderende cilinder de kleppen gaan stellen. Bijvoorbeeld: Viercilinder: 1 op tuimelen = 4 stellen; 3 op tuimelen = 2 stellen; 4 op tuimelen = 1 stellen; 2 op tuimelen = 3 stellen. Zescilinder: 1 op tuimelen = 6 stellen; 5 op tuimelen = 2 stellen; 3 op tuimelen = 4 stellen; 6 op tuimelen = 1 stellen. 2 op tuimelen = 5 stellen; 4 op tuimelen = 3 stellen. In bovenstaand voorbeeld hebben we de ontstekings volgorde van de motor aangehouden, maar u kunt natuurlijk bij een willekeurige cilinder beginnen als u steeds de corresponderende cilinder maar in de gaten houdt. Vaak geldt voor de inlaatkleppen een andere speling dan voor de uitlaatkleppen. De eerste en de laatste klep zijn (bijna) altijd uitlaatkleppen (kijk waar de pijpen van het uitlaatspruitstuk en inlaatspruitstuk uitmonden). De rest van de kleppen zijn paars gewijs in de cilinderkop gemonteerd. Bij een lijnmotor is het dus een kwestie van tellen, bij een Foto 1 - Voelermaatje tussentuimelaar en klepsteel

5 viercilinder telt u als volgt: uitlaat, inlaat-inlaat, uitlaat-uitlaat, inlaat-inlaat, uitlaat. Bij een zescilinder lijnmotor telt u op dezelfde wijze. Bij het meten en afstellen van de speling moet het voelermaatje soepel tussen klepsteel en tuimelaar (of andere constructie) heen en weer glijden. (zie foto 1). Er mag een lichte weerstand voelbaar zijn, maar al te losse bewegingen zijn ook niet gewenst. Bij twijfel kan worden geprobeerd of er een voelermaa tje kan worden gebruikt dat een maatje dikker is. Wanneer daarbij geen grote weerstand voelbaar is, dan is de speling zeker te ruim. Als de speling niet klopt, moet bij een conventionele klepbediening met stelboutjes eerst de contramoer worden losgedraaid. Daarna moet de stelbout met een schroevendraaier zodanig Foto 2 - Verdraaien van de stelbout worden verdraaid dat het betreffende voelermaatje soepel bewogen kan worden, maar niet te vast of te los zit (zie Foto 2). Hou de stelbout op zijn plek met de schroevendraaier en draai dan de contramoer vast. Meet de speling vervolgens nog een keer, tijdens het aandraaien van de contramoer kan de stelmoer toch weer enigszins zijn verdraaid. Wanneer blijkt dat het onmogelijk is om de kleppen zodanig af te stellen dat het tikken verdwijnt, ligt de oorzaak vaak bij een versleten nokkenas.