Het verschil tussen 4-takt en 2-takt
Even een kleine verhandeling over deze 2 motor types. Het zijn allebei cilindermotoren, die een mengsel van lucht (zuurstof) en brandstof gebruiken om dat, d.m.v. verbranding, te laten expanderen. Die expansie drukt een zuiger naar beneden. Deze zuiger zit via een drijfstang op een krukas, en wordt door de massatraagheid van het geheel, na het bereiken van het onderste dode punt weer omhoog geduwd. Mooi. Maar hoe komt dat mengsel van lucht en brandstof in de cilinder, en hoe verlaten de uitlaatgassen die cilinder, daar gaat het om.
2-takt.
De simpelste versie, qua onderdelen dan, is de 2-takt. Let op, wat ik hier ga schrijven geldt voor modelbouwmotoren, niet voor alle 2-takten. Een 2-takt motor bestaat uit:
1) een behuizing (die uit meerdere delen kan bestaan)
2) een cilinderkop
3) een krukas
4) een drijfstang
5) een zuiger
6) een carburateur
De krukas is hol, en er zit een gat in dat 1 maal per omwenteling voorbij de carburateur komt. Aan de andere kant van de krukas, in het carter, is het uiteinde van de krukasholte open.
Nu kijken we naar de werking, heel schematisch. We beginnen met de zuiger onderin, op het onderste dode punt. Je sluit braaf je gloeiplug aan, en geeft met de startmotor een zwengel aan de prop.
1) De zuiger beweegt omhoog, en dan gebeuren er 2 dingen:
a) de lucht boven de zuiger wordt tussen de zuiger en de cilinderkop samen geperst, en
b) in het carter onder de zuiger ontstaat een onderdruk.
Als de motor goed geconstrueerd is, is tijdens deze beweging het gat in de krukas precies bij de carburateur. Ergo, er ontstaat geen onderdruk, maar er wordt lucht en brandstof uit de carburateur het carter in gezogen.
2) Dan beweegt de zuiger zich naar beneden, nog steeds op de kracht van je startmotor. Er gebeuren weer 2 dingen:
a) de lucht boven de zuiger expandeert weer naar gewoon volume, en
b) het mengsel in het carter wordt samengeperst, want het gat in de krukas is inmiddels het carburateurgat voorbij. Het mengsel kan dus niet weg.
En dan komt het boeltje pas echt in werking. Als de cilinder bijna onderin komt, komt hij voorbij een aantal gaten in de cilinderwand. Een deel van deze gaten staat in verbinding met de uitlaatpoort, de overige staan in verbinding met het carter. Dus, het gecomprimeerde mengsel in het carter vindt een uitweg, namelijk de cilinder in. En als de poorten goed geconstrueerd zijn, drukt het mengsel dat de cilinder in komt de lucht die er nog in zat naar buiten via de uitlaatpoort. Dit gebeuren noemen we spoelen, en gaten in de cilinderwand heten dus spoelpoorten.
3) Vervolgens beweegt de zuiger weer naar boven, de spoelpoorten worden daardoor afgesloten, en er gebeurt hetzelfde als bij stap 1, alleen wordt er nu geen lucht, maar een lucht-brandstof mengsel gecomprimeerd. Eenmaal boven is het mengsel zo ver gecomprimeerd, dat het gloeien van de gloeiplug genoeg is om het te doen ontbranden. Energie!!
4) Deze energie drukt de zuiger naar beneden, dus weer stap 2. Alleen expanderen in dit geval de verbandingsgassen.
Vervolgens herhalen stappen 3 en 4 zich net zo lang totdat de brandstof op is, of jij de carburateur dicht doet.
Elke stap hierboven heet een ‘takt’. Deze motor herhaalt zijn principe iedere 2 takten, dus is het een 2-takt. De motor is qua constructie dus heel eenvoudig, maar weinig efficiënt. Het spoelen is nooit erg precies, waardoor je nooit een netjes 100% met mengsel gevulde cilinder zal hebben. De uitlaatgassen zijn dus ook relatief koel (zie ook hierboven gemaakte opmerkingen) omdat het niet een erg efficiënte verbranding is, als de cilinder niet goed gevuld is. Overigens kan het zijn dat stap 1 en 2 even herhaald worden totdat de motor goed loopt. Als hij eenmaal goed loopt, blijft de gloeiplug warm door de verbrandingswarmte en kan je de stroom eraf halen. Even terzijde: doordat het mengsel door de krukas in het carter terecht komt, komt ook de olie uit de brandstof daar terecht. Zo werk de mengsmering dus waar het nodig is.
En dan de viertakt:
De viertakt is een stukje gecompliceerder qua bouw, we hebben meer onderdelen.
1) een behuizing
2) een cilinderkop
3) twee kleppen (in- en uitlaat)
4) een krukas
5) een nokkenas
Er zitten nog meer delen in, maar die laat ik voor de werking even buiten beschouwing. Die vind je wel hieronder in de tekst. We beginnen ditmaal met de zuiger in het bovenste dode punt, je sluit je gloeiplug aan en de starter komt er weer bij voor een zwengel aan de prop:
1) De zuiger beweegt naar beneden. Tijdens deze beweging gaat de inlaatklep in de cilinderkop open, en wordt er door de carburateur mengsel aangezogen, de cilinder in. Het feit dat de inlaatklep zich nu opent is geregeld door de nokkenas. Dit is een as met 2 excentrische delen erop. Deze as draait synchroon aan de krukas, maar op halve snelheid. Bij deze beweging van de zuiger duwt één van de excentrische delen de inlaatklep open. Overigens zit bij de meeste 4-takt motoren de nokkenas met een tandwieloverbrenging op de nokkenas, ver weg van de cilinderkop. Er zitten dan stoterstangen en tuimelaars tussen, deze zijn op het plaatje van de Saito hieronder goed te zien.
2) Inmiddels is de zuiger onderaan, de cilinder vol met mengsel en de inlaatklep weer dicht; de zuiger gaat weer omhoog. Het mengsel wordt tussen de zuiger en de cilinderkop gecomprimeerd, en eenmaal bovenaan is de druk zo hoog dat het gloeien van de gloeiplug voldoende is om het mengsel te ontsteken. Energie!
3) Deze energie duwt de zuiger weer naar beneden. Deze hele beweging wordt dus gebruikt om de energie om te zetten in beweging, de zuiger komt nergens langs spoelpoorten of zo.
4) Eenmaal onderaan gaat de zuiger weer omhoog, terwijl de uitlaatklep open gaat. Ook deze wordt op dezelfde manier als de inlaatklep door de nokkenas bediend, alleen op een ander tijdstip. De uitlaatgassen worden dus door de uitlaatpoort naar buiten gedrukt door de zuiger.
Nu zijn we weer terug bij stap 1, er kan weer nieuw mengsel aangezogen worden.
Deze motor herhaalt zijn principe dus iedere 4 takten, het is een 4-takt motor. Het vullen van de cilinder gaat veel efficiënter, het legen ook. Uiteraard geen 100%, niks is perfect, maar het is veel beter dan bij de 2-takt. Vandaar dat een 2-takt ook niet dubbel zoveel vermogen levert als een 4-takt. OK, de tweetakt krijgt 1 maal per omwenteling een energieslag, de 4-takt slechts 1 maal per 2 omwentelingen. Maar die slag is wel efficiënter.
Zo, dat was een klein stukje mijnerzijds. Het is absoluut geen compleet verhaal, ik kan er nog vele pagina’s over volschrijven, maar dit leek me een kleine introductie.
Groeten,
