Wat zijn tweetaktmotoren?
Tweetakt verbrandingsmotoren (IC-motoren) worden wereldwijd veel toegepast wanneer een eenvoudige, robuuste motor met een zeer hoge vermogen-gewichtsverhouding nodig is. Dit type motor wordt meestal met benzine aangedreven (vonkontstekingsmotor) en wordt gebruikt voor kleine toepassingen zoals grasmaaiers, motorfietsen, bladblazers, enz. Tweetaktmotoren voltooien slechts twee slagen per verbrandingscyclus, terwijl viertaktmotoren vier slagen per verbrandingscyclus vereisen.
Kleine Tweetaktmotor
Goed om te weten - een tweetaktmotor wordt ook wel een '2-taktmotor' of '2 takt motor' genoemd, maar de spellingvariaties betekenen allemaal hetzelfde. Evenzo wordt een 'viertaktmotor' ook gespeld als '4-takt' of 'vier takt'.
Goed om te weten - benzinemotoren zijn vonkontstekingsmotoren (een vonk van een bougie ontsteekt het lucht-brandstofmengsel in de cilinder). Dieselmotoren zijn compressieontstekingsmotoren (het lucht-brandstofmengsel wordt gecomprimeerd en ontsteekt door de hoge temperatuur in de cilinder).
Onderdelen van een Tweetaktmotor
Een tweetaktmotor bestaat uit de volgende onderdelen:
- Inlaatpoort voor lucht-brandstofmengsel – het lucht-brandstofmengsel wordt via de inlaatpoort in het carter gezogen. Een rietklep in de inlaatpoort fungeert als een terugslagklep (eenrichtingsklep) om de stroom van het lucht-brandstofmengsel te regelen.
- Transferpoort – het gecomprimeerde lucht-brandstofmengsel wordt via de transferpoort van het carter naar de verbrandingskamer overgebracht.
- Uitlaatpoort – uitlaatgassen worden via de uitlaatpoort uit de verbrandingskamer afgevoerd.
Tweetaktmotor Onderdelen
- Carter – herbergt de interne onderdelen van de motor. Het lucht-brandstofmengsel wordt in het carter gecomprimeerd voordat het de transferpoort binnenkomt.
- Zuiger – beweegt lineair (in een rechte lijn) tussen bovenste dode punt (TDC) en onderste dode punt (BDC). Een dunne oliefilm tussen de zuigerveren en de cilinderbus scheidt de verbrandingskamer van het carter.
TDC en BDC Getoond
- Cilinderbus – waar verbranding plaatsvindt. De cilinderbus wordt ook wel de verbrandingskamer genoemd.
Viertaktmotor Cilinderbus
- Bougie – gebruikt om het lucht-brandstofmengsel te ontsteken. Benzine/petrolmotoren gebruiken bougies en staan bekend als vonkontstekingsmotoren. Dieselmotoren gebruiken geen bougies en staan bekend als compressieontstekingsmotoren.
Bougie
- Krukas – een as die de lineaire heen-en-weergaande beweging van de zuiger omzet in roterende beweging.
Krukas met Labels
- Krukweb – gebruikt om energie op te slaan en motorttrillingen te verminderen.
- Drijfstang – verbindt de zuiger met de krukas. Er is geen directe verbinding tussen de drijfstang en de krukas omdat glijlagers en smeerolie de twee componenten scheiden. De drijfstang wordt ook wel de con rod genoemd.
Krukas en Drijfstang Smering
- Zuigerpen – verbindt de drijfstang met de zuiger. De zuigerpen wordt ook wel de pistonpen genoemd.
Geniet je van dit artikel? Bekijk dan zeker onze Video Cursus Interne Verbrandingsmotoren! De cursus bevat een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat bij voltooiing van de cursus. Veel plezier!
Hoe Werken Interne Verbrandingsmotoren (IC-motoren)?
Viertakt en tweetakt motoren zijn beide typen interne verbrandingsmotoren (IC-motoren). Alle IC-motoren moeten vier hoofdstadia voltooien om één volledige verbrandingscyclus (vermogenscyclus) te voltooien. Deze stadia zijn:
- Aanzuiging
- Compressie
- Ontsteking (Vermogen)
- Uitlaat
Bovenstaande stadia worden soms ook aangeduid als:
- Zuigen
- Persen
- Knallen
- Blaas
Viertaktmotoren vereisen één volledige slag (volledige beweging tussen TDC en BDC, of BDC en TDC) per stadium. Tweetaktmotoren voltooien meerdere stadia per slag.
Hoe werken tweetaktmotoren?
De onderstaande video is een fragment uit onze Online Video Cursus Interne Verbrandingsmotoren.
Aanzuigstadium
Wanneer de zuiger het onderste dode punt (BDC) nadert, comprimeert hij het lucht-brandstofmengsel in het carter en wordt de transferpoort blootgelegd. Zodra de transferpoort wordt blootgelegd, stroomt het gecomprimeerde lucht-brandstofmengsel van het carter naar de verbrandingskamer.
De zuiger begint dan naar het bovenste dode punt (TDC) te bewegen en bedekt de transferpoort terwijl hij ook de carterinlaatpoort blootlegt; het lucht-brandstofmengsel begint dan te stromen van de blootgelegde inlaatpoort naar het carter.
Tweetaktmotor Aanzuigstadium
Compressiestadium
De zuiger blijft naar TDC bewegen en bedekt de uitlaatpoort. Het lucht-brandstofmengsel in de verbrandingskamer wordt door de zuiger gecomprimeerd terwijl deze naar TDC beweegt. Zowel de temperatuur als de druk in de verbrandingskamer nemen tijdens dit stadium aanzienlijk toe.
Tweetaktmotor Compressiestadium
Ontstekingsstadium
Kort voor TDC ontsteekt een vonk van een bougie het lucht-brandstofmengsel. Ontsteking vindt plaats en een snelle toename van druk en temperatuur dwingt de zuiger terug naar BDC.
Tweetaktmotor Ontstekingsstadium
Uitlaatstadium
Wanneer de zuiger naar BDC beweegt, gebeuren er twee dingen. Ten eerste wordt de uitlaatpoort blootgelegd en worden uitlaatgassen uit de verbrandingskamer afgevoerd. Ten tweede comprimeert de beweging van de zuiger naar BDC het lucht-brandstofmengsel in het carter.
De zuiger nadert BDC en de transferpoort wordt blootgelegd; het gecomprimeerde lucht-brandstofmengsel komt de verbrandingskamer binnen en de cyclus begint opnieuw.
Tweetaktmotor Uitlaatstadium
De onderstaande video toont de tweetakt verbrandingscyclus in detail:
Typische Toepassingen van Tweetaktmotoren
- Motorfietsen
- Grasmaaiers
- Buitenboordmotoren
- Bladblazers
Hoewel tweetaktmotoren voornamelijk worden gebruikt voor kleine motoren, is het vermeldenswaard dat tweetaktmotoren ook de grootste motoren ter wereld zijn. Deze grote tweetaktmotoren worden gebruikt op koopvaardijschepen en kunnen enkele duizenden tonnen wegen.
Grote Tweetaktmotor (zuiger hangend aan kraan)
Voordelen van Tweetaktmotoren
- De tweetaktmotor heeft aanzienlijk minder onderdelen (25-50% minder onderdelen) dan een viertaktmotor.
- De vermindering van onderdelen geeft de motor een veel eenvoudiger ontwerp dan een viertaktmotor.
- Het gewicht van een tweetaktmotor is veel lager dan dat van een viertaktmotor.
- Door de gewichtsvermindering heeft de tweetaktmotor een hogere vermogen-gewichtsverhouding dan een viertaktmotor.
Nadelen van Tweetaktmotoren
- Het eenvoudigere ontwerp van de motor leidt ook tot een vermindering van de efficiëntie in vergelijking met een viertaktmotor.
- Tweetaktmotoren zijn over het algemeen lawaaieriger/luider dan viertaktmotoren.
Waarom zijn tweetaktmotoren lichter dan viertaktmotoren?
Het carter is gevuld met benzine, lucht en olie, dus er is geen behoefte aan extra smeeroliepompen, leidingen of filters. Er is ook geen behoefte aan koelwaterpompen omdat er geen koelkanalen in de cilinderkop zijn (geen koelwatersysteem). Het ontwerp van de tweetaktmotor vereist ook geen stoterstangen of uitlaatkleppen, enz., wat allemaal leidt tot een grote gewichtsvermindering in vergelijking met een viertaktmotor.
Waarom zijn tweetaktmotoren minder efficiënt dan viertaktmotoren?
Viertaktmotoren hebben meer motoronderdelen en kunnen beter regelen wanneer inlaatkleppen en uitlaatkleppen openen en sluiten. Het regelen van de kleptiming maakt het mogelijk om de maximale hoeveelheid energie uit het vermogensstadium te halen voordat het uitlaatstadium plaatsvindt; dit geeft een algehele toename van de motorefficiëntie.
Brandstofinjectie timing kan nauwkeuriger worden geregeld met een viertaktmotor in vergelijking met een tweetaktmotor. De hoeveelheid en duur van de injectie kan worden geregeld met behulp van een nokkenas of common rail systeem, wat opnieuw leidt tot een toename van de motorefficiëntie.
3D Model Onderdelen
Dit 3D-model toont alle belangrijke onderdelen die geassocieerd zijn met een typische kleine tweetaktmotor, waaronder:
- Zuiger
- Bougie
- Cilinderbus
- Carter
- Krukweb
- Zuigerstang
- Zuigerpen
- Warmtewisselaarvinnen
- Transferpoort
- Lucht- en brandstofaanzuigpoort
- Uitlaatgaspoort
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Basisprincipes van Interne Verbrandingsmotoren
Dieselmotor Grondbeginselen (Deel 1)
Dieselmotor Grondbeginselen (Deel 2)
Hoe Helix Brandstofpompen Werken
Aanvullende Bronnen
http://www.animatedengines.com/twostroke.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-stroke_engine
https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/two-stroke1.htm