## Oriënteren

### Introductie

Oriëntatie

We kijken nog even kort terug op de vorige opdracht en breiden onze kennis van de verbrandingsmotor verder uit.

Verbrandingsmotoren

De meeste voertuigen en machines hebben een verbrandingsmotor. Je vindt verbrandingsmotoren in auto’s, trekkers en brommers, maar ook in kettingzagen, grasmaaiers en andere machines. Een verbrandingsmotor zet brandstof om in kracht en beweging. Hoe dat precies in zijn werk ging hebben jullie bij de eerste opdracht gezien in de film.

Brandstoffen

Er bestaan verschillende soorten brandstof voor een verbrandingsmotor. Er is benzine, gas (LPG), diesel, kerosine, alcohol en methanol. Bedenk samen eens welke van deze je allemaal bij een tankstation kunt tanken.

De brandstof wordt in de cilinder verbrandt. Bij de verbranding komt warmte vrij. Omdat warmte uitzet, neemt de druk in de cilinder explosief toe. Hierdoor wordt de zuiger in de cilinder naar buiten geduwd. Een drijfstang en een krukas zet de op- en neergaande beweging van de zuiger om in een ronddraaiende beweging. Deze beweging kan weer worden overgebracht op bijvoorbeeld een tandwiel, een versnellingsbak of een pomp.

De slag

De beweging van de zuiger noem je de slag. Eén slag komt overeen met 180 graden verdraaiing van de krukas. Dus om de krukas één keer volledig rond te laten draaien (360 graden) zijn twee slagen van de zuiger nodig.

De afstand tussen het bovenste punt van de zuiger (1) en het onderste punt van de zuiger (2) heet de slag en wordt wel afgekort met de letter S. De slaglengte is de afstand die de zuiger aflegt tussen die twee punten.

Dode punten

Als een zuiger helemaal boven in de cilinder staat, is de snelheid van de zuiger 0 (nul). Dit punt noem je ‘een dood punt’. Om naar beneden te gaan, moet de zuiger gaan bewegen. Een ontploffing zet de zuiger in beweging.

Helemaal onder in de cilinder is er nog een dood punt. Ook daar staat de zuiger even stil voordat hij weer naar boven gaat.

Als de zuiger zich bovenin de cilinder bevindt, heet dit het Bovenste Dode Punt.

Als de zuiger zich onderin de cilinder bevindt, heet dit het Onderste Dode Punt.

In de techniek worden deze dode punten afgekort tot:

• B.D.P. (Bovenste Dode Punt);

• O.D.P. (Onderste Dode Punt).

Een ontploffing zet de zuiger in beweging als deze in het B.D.P. staat. In het O.D.P. moet de zuiger ook opnieuw gaan bewegen. Maar dat valt niet mee. De zuiger beweegt niet vanzelf omhoog. En een ontploffing helpt niet, want de kracht van de ontploffing kan de zuiger alleen naar beneden drukken.

Om dit probleem op te lossen is het vliegwiel bedacht.

Een vliegwiel is een zwaar wiel (ronde stalen schijf). Het zit vast op de krukas. Het vliegwiel is zo zwaar dat het vanzelf een stukje doordraait. Als je het voorwiel van je fiets optilt en het wiel draait, blijft dit ook een tijdje doordraaien. Bij het vliegwiel gebeurt precies hetzelfde. Daardoor draait de krukas ook mee. Hierdoor wordt de zuiger in de cilinder weer omhoog gedrukt. Het vliegwiel slingert de zuiger dus weer omhoog.

Het vliegwiel helpt de motor over de dode punten heen.

### Type verbrandingsmotoren

Typen verbrandingsmotoren

Je kunt twee typen verbrandingsmotoren van elkaar onderscheiden. Verbrandingsmotoren verdelen we in twee groepen:

• dieselmotoren;

• mengselmotoren.

Beide groepen motoren werken dankzij de verbranding van een brandstof. Een dieselmotor gebruikt diesel als brandstof.

Een mengselmotor gebruikt een gasvormig mengsel van benzine en lucht. Een automotor is een mengselmotor.

In beide motoren wordt de brandstof tot ontploffing gebracht. En in beide motoren verplaatst de explosie een zuiger. Toch werken de motoren niet helemaal op dezelfde manier. De dieselmotor bespreken we een aantal lessen verder als we de mengselmotor helemaal behandeld hebben.

Kenmerken van een mengselmotor

Bij een mengselmotor wordt eerst benzine met lucht gemengd. Dat gebeurt meestal in de carburateur. Dat mengsel wordt in de motor ‘gepompt’. Daar wordt het tot ontploffing gebracht.

Een mengselmotor heeft een bougie. De bougie zorgt voor een vonkje. Door het vonkje ontploft het mengsel van benzine en lucht. In de afbeelding hieronder zie je hoe het werkt.

Mengselmotor met bougie

Beantwoord de vragen van bijlage 1

### 4-slag motor kleppen en slagen

De 4-slagmotor

In de afbeelding hierboven zie je het motorblok van een mengselmotor.

Een motorblok bestaat uit een carter, een cilinderblok, en een cilinderkop.

Tussen het carter en het cilinderblok zit een pakking. Dat is een dun laagje dat ervoor zorgt dat er geen olie uit het motorblok kan. Tussen de cilinderkop en het cilinderblok zit ook een pakking.

Deze motor is een viercilindermotor. Dat zie je aan het aantal bougiekabels. Elke bougie krijgt stroom door een eigen bougiekabel. In elke cilinder van de motor zit een bougie. Je ziet vier bougiekabels. Er zitten dus vier cilinders met vier bougies in deze motor.

Kleppen

In een 4-slagmotor maakt elke cilinder vier verschillende slagen. Daarom heet de motor een 4-slagmotor. Een auto en een tractor hebben meestal een 4-slagmotor.

Elke cilinder van 4-slagmotor heeft twee kleppen:

• een inlaatklep;

• een uitlaatklep.

Dankzij de inlaatkleppen kan het brandstofmengsel in de cilinder komen. En dankzij de uitlaatklep kunnen de afvalstoffen uit de cilinder weg. De kleppen zijn nooit tegelijk open. In de afbeelding rechts zie je de kleppen zitten. Aan deze kleppen herken je de 4-slagmotor. Een 2-slagmotor heeft zulke kleppen niet.

Let op: Een 4-slagmotor heeft niet persé vier cilinders.

Zo werkt een 4-slagmotor

Een zuiger van een 4-slagmotor maakt vier slagen:

1. inlaatslag;
2. compressieslag;
3. arbeidsslag
4. uitlaatslag

Door deze vier slagen draait de krukas van de motor 2 keer rond (720°).

1. de Inlaatslag.

Bij de inlaatslag beweegt de zuiger naar beneden. Dat komt doordat de krukas de zuiger naar beneden trekt. Zo ontstaat er een onderdruk in de cilinder. Doordat de inlaatklep open staat, stroomt er een brandstofmengsel in de cilinder.

De uitlaatklep is gesloten. Zie afbeelding hieronder.

2. de Compressieslag

De krukas draait verder en drukt de zuiger weer omhoog. De inlaatklep en de uitlaatklep zijn dicht en het mengsel kan dus niet weg. Doordat de zuiger naar boven gaat, wordt het brandstofmengsel samengeperst.

Dit noem je de compressieslag. Compressie betekent ‘samenpersing’. In de afbeelding hieronder zie je de compressieslag.

Ezelsbruggetje: een compressor gebruik je om de banden van een auto op te pompen. Daar heb je veel druk voor nodig. De lucht in de autoband wordt dan samengeperst.

3. de Werkslag of Arbeidsslag

Als de zuiger weer boven in de cilinder is, geeft de bougie een vonk af. Hierdoor explodeert het brandstofmengsel.

Door de explosie neemt de druk boven de zuiger explosief toe en drukt de zuiger krachtig naar beneden. De krukas krijgt daardoor een extra zetje. Tijdens deze slag doet de zuiger zijn echte werk: het aandrijven van de krukas. Daarom noem je deze slag de werkslag of de arbeidsslag. Zie afbeelding hieronder.

Ezelsbruggetje: Als je op de pedaal van je fiets duwt, verricht je arbeid om vooruit te komen. De zuiger doet dus hetzelfde als jouw voet op de trapper.

4. de Uitlaatslag

Omdat de krukas draait, gaat de zuiger daarna weer omhoog. De uitlaatklep van de cilinder gaat open en de inlaatklep blijft dicht. De zuiger duwt de afvalstoffen van de explosie nu uit de cilinder. De verbrande gassen gaan nu naar door de uitlaat naar buiten. Deze slag heet de uitlaatslag.

Na de uitlaatslag begint weer een nieuwe inlaatslag, enz.

Een 4-slagmotor maakt dus vier hele slagen om zijn werk te doen: het aandrijven van de krukas. Dit blijft zich herhalen totdat de motor uitgezet wordt.

Bij die vier slagen draait de krukas twee keer rond. Eén keer dankzij de explosie van het brandstofmengsel. En één keer op eigen kracht (door het vliegwiel).

Extra informatie

Als je nog twijfelt over jouw kennis van de viertaktmotor, kun je dit ook op diverse websites bekijken. Enkele goede sites zijn:

Viertaktmotor: http://nl.wikipedia.org/wiki/Viertaktmotor

(in het Engels) http://www.keveney.com/otto.html

Verbrandingsmotor: http://nl.wikipedia.org/wiki/Verbrandingsmotor

Tweetaktmotor: http://nl.wikipedia.org/wiki/Tweetaktmotor

Dieselmotor: http://www.autoweetjes.com/werking-dieselmotoren.html

Motoronderdelen benoemen ( je kunt in de linker kolom op onderwerp zoeken): http://teaching4u.nl/paginas/technieksite/AT-blad.htm

Bij de meeste sites kun je de afbeeldingen vergroten om ze beter te bekijken. Je zou de afbeeldingen ook kunnen gebruiken voor jullie presentatie. Eventueel de animaties of filmpjes in een PowerPoint presentatie verwerken.