Waarom is de inlaatklep groter dan de uitlaatklep?

Wat is een inlaat- en uitlaatklep?

De in- en uitlaatkleppen zijn belangrijke onderdelen van een verbrandingsmotor. Ze spelen een belangrijke rol in het in- en uitlaatproces van de motor.
De inlaatklep zorgt ervoor dat het lucht-brandstofmengsel de verbrandingskamer van de motor binnenkomt. Tijdens de inlaatslag van de motorcyclus opent de inlaatklep om het mengsel binnen te laten. De inlaatklep bevindt zich in de cilinderkop, meestal boven de zuiger. Nadat de inlaatklep is geopend, komt het lucht-brandstofmengsel via het inlaatspruitstuk de verbrandingskamer binnen. De inlaatklep is meestal gemaakt van roestvrij staal of titanium, wat bestand is tegen hoge temperaturen en druk.
De uitlaatklep wordt gebruikt om de gassen af ​​te voeren die vrijkomen bij de verbranding van brandstof. De uitlaatklep opent om de uitlaatgassen uit de verbrandingskamer naar het uitlaatspruitstuk af te voeren. De uitlaatklep wordt aangestuurd door de nokkenas, opent aan het einde van de arbeidsslag en sluit aan het einde van de uitlaatslag. Omdat de uitlaatgassen die na de verbranding ontstaan ​​extreem heet zijn, is de uitlaatklep meestal gemaakt van hittebestendige nikkellegeringen.

Welke klep is groter, inlaat of uitlaat?

De verbranding van brandstof vereist een grote hoeveelheid zuurstof in de lucht. Daarom moet de inlaatklep groter zijn om de brandstof volledig te laten verbranden. De inlaatklep van de motor moet dus iets groter zijn. De totale afmetingen zijn niet veranderd, de uitlaatklep kan alleen kleiner worden gemaakt.

De grootte van de inlaat- en uitlaatklep wordt bepaald door de hoeveelheid vulling en uitlaatgas. Om dit probleem te begrijpen, moeten we beginnen met de volgende drie situaties.

Waarom is de inlaatklep groter dan de uitlaatklep?

(1) De snelheidsvergelijkingsfactor van de inlaat- en uitlaatstroom.

Het gasmengsel dat de cilinder binnenkomt, komt binnen wanneer het slagvolume van de zuiger een vacuüm vormt (dat wil zeggen, het luchtdrukverschil) wanneer de zuiger van het bovenste dode punt naar het onderste dode punt beweegt. Het is natuurlijk goed om meer verse lucht in de cilinder te hebben, maar de snelheid van de luchtstroom kan de snelheid van de zuigerbeweging niet bijhouden.
Om de juiste omstandigheden voor de inlaat te creëren, moet de inlaatklep groter worden gemaakt om aan de behoefte van de hoeveelheid vulling te voldoen.
De uitlaat is het uitlaatgas in de cilinder. De zelfontlading begint ongeveer 37 meter (120 voet) van de werkslag van de zuiger, 47 meter (180 voet). De achterste zuiger begint omhoog te bewegen. Op dit moment bevindt het uitlaatgas zich achter de voorste zuiger. De uitlaatgassnelheid is afhankelijk van de opwaartse snelheid van de zuiger, en het uitlaatgas wordt naar buiten geperst. Er kan worden gezegd dat de opwaartse snelheid van de zuiger en de uitlaatsnelheid gelijk zijn, wat de verhouding is tussen de uitlaatklep en de inlaatklep. De klep is klein. Over het algemeen is het kaliber van de uitlaatklep twee derde van het kaliber van de inlaatklep. Het kaliber van de uitlaatklep is ontworpen zonder de uitlaatklep te beïnvloeden.

(2) Invloed van luchtstroomweerstand.

Theoretisch gezien zijn de hoeveelheid lading en uitlaatgas gelijk, en de openings- en sluitingstijd van de uitlaatklep en de openings- en sluitingstijd van de inlaatklep zijn ook gelijk. Maar in werkelijkheid is dit niet het geval, omdat de gasklep de snelheid bepaalt en de klep zowel in grote als kleine mate opent en sluit. Na het inademen moet de cilinder gevuld zijn met een mengsel dat gelijk is aan de atmosferische druk (ongeveer 1 kg/cm²). Wanneer het gas echter door de inlaatbuis en de inlaatklep stroomt, ondervindt het weerstand. Om deze weerstanden te overwinnen en het mengsel met een bepaalde snelheid te laten stromen, moet een deel van de druk worden verbruikt, waardoor de luchtdruk in de cilinder altijd lager is dan de atmosferische druk. De dichtheid van het gas verandert met de druk, de dichtheid van de lage druk neemt af en het gewicht van het daadwerkelijk ingeademde mengsel neemt af. Om de invloed van de luchtweerstand op te lossen en te verminderen, is het noodzakelijk om de dwarsdoorsnede van de luchtdoorgang bij de inlaatklep te vergroten, dat wil zeggen, het oppervlak van de luchtklep te vergroten. Bij ijle lucht in het plateaugebied moet het inlaatkanaal groter gemaakt worden, anders bereikt de motor in dit gebied helemaal niet zijn nominale vermogen.

(3) De invloed van het motortoerental.

Onder de voorwaarde dat de grootte van de oorspronkelijke luchtweg ongewijzigd blijft, verandert de zuigdruk ook afhankelijk van de snelheid en belasting. De snelheid varieert met een belasting terwijl de gasklep wijd open blijft staan. Ervan uitgaande dat het opblaasgewicht 1 is, neemt de druk af van 0,95 naar 0,80 wanneer de snelheid wordt verhoogd van 700 tpm naar 2100 tpm, wat betekent dat de Aiki-dichtheid van de cilinder in de cilinder wordt verminderd en de luchtstroom niet kan voldoen aan de behoeften van het opblaasvolume. Wanneer de rotatiesnelheid driemaal wordt verhoogd, wordt de zuigerbewegingssnelheid ook driemaal versneld en moet de luchtstroomsnelheid driemaal worden versneld om ervoor te zorgen dat hetzelfde gewicht aan gas in de cilinder breekt. Vanwege de toegenomen kracht in de luchtweg bij hoge snelheid kan de luchtstroom echter niet in dezelfde verhouding worden vergroot. Dat wil zeggen, het opblaaseffect is beter bij het vertragen en de gemiddelde effectieve druk en het koppel zijn ook groter (het koppel is evenredig met de gemiddelde effectieve druk).

Het is duidelijk dat hoe groter de inlaatklep is om te voldoen aan de behoeften van het luchtvolume dat door de motor stroomt binnen een betrouwbaar bereik, en hoe kleiner de uitlaatklep is om de grootte te minimaliseren zonder het uitlaatvolume te beïnvloeden. Bovendien is de uitlaatdoorgang superieur aan de inlaatdoorgang, waardoor de in- en uitlaatkleppen veel groter lijken dan de uitlaatkleppen. In sommige speciale motoren, zoals de zuigermotor van een vliegtuig die in de jaren 40 gangbaar was, is de inlaatklep meer dan twee keer zo groot als de uitlaatklep.