De inlaatslag

Het doel van de inlaatslag is de cilinder te vullen met verse lucht, waarin zuurstof aanwezig is. Het alleen mogelijk dat er verse lucht de cilinder in stroomt zolang de inlaatklep geopend is.
Terwijl de inlaatklep open is, beweegt de zuiger naar beneden. Doordat het openen van de inlaatklep en het naar beneden bewegen van de zuiger met elkaar verband houdt, noemt men deze neergaande slag de inlaatslag.
Wat gebeurt er nu precies tijdens de inlaatslag?

De inlaatklep wordt door de nokkenas opengedrukt, zodat er een opening ontstaat tussen het inlaatkanaal en de cilinder. Dit maakt het mogelijk dat er gasmassa vanuit de cilinder het inlaatkanaal in stroomt of omgekeerd. De richting die het gas opstroomt is afhankelijk van de drukken die op dat moment in cilinder en inlaatkanaal aanwezig zijn.
Het gas zal altijd van de plaats met de hoogste druk naar de plaats met de laagste druk stromen.

Stel dat de drukken in cilinder en inlaatkanaal op het moment van openen van de inlaatklep even groot zijn. Op dit moment stroomt er geen gas de cilinder uit of in.
Doordat de zuiger naar beneden beweegt, daalt de druk in de cilinder wanneer de massa in de cilinder gelijk blijft. Dit volgt uit de algemene gaswet

pV = mRT

Voor het gemak wordt de temperatuur constant verondersteld. Als het volume (V) stijgt, dan zal de druk (p) moeten dalen, omdat de term aan de rechterkant van het is gelijk teken (mRT) constant is.
Deze drukdaling in de cilinder heeft tot gevolg dat er een drukverschil ontstaat met het inlaatkanaal en er een luchtmassa stroom op gang komt vanuit het inlaatkanaal de cilinder in.
Het einde van de inlaatslag wordt bereikt op het moment dat de zuiger in het onderste dode punt staat. Het volume kan nu niet verder vergroot worden. In principe zijn de drukken in het inlaatkanaal en de cilinder nu weer gelijk en stopt de luchtmassastroom. Als de krukas verder draait zal de zuiger omhoog bewegen en de druk in de cilinder vergroten, waardoor er verse lucht naar buiten zou kunnen stromen. Dit is natuurlijk niet de bedoeling, dus we doen gauw de inlaatklep dicht.

De hoeveelheid verse lucht die zich nu in de cilinder bevindt kunnen we berekenen. We kunnen er vanuitgaan dat de druk in het inlaatkanaal ongeveer gelijk is aan de atmosferische druk (1 bar of 10e5 Pa). De atmosfeer is een dusdanig groot voorraadvat van lucht, dat het vullen van de cilinder geen enkele daling van de atmosferische druk teweeg kan brengen, dus aan het eind van de inlaatslag is de druk nog steeds 1 bar.
In de ideale situatie is dus vlak voordat de inlaatklep sluit de druk in de cilinder gelijk aan de druk in het inlaatkanaal.
De hoeveelheid toegevoerde verse lucht is dus precies genoeg om de vergroting van de cilinder inhoud tijdens de neergaande beweging van de zuiger te compenseren, zodat de druk gelijk blijft.
De luchtmassa die hiervoor toegevoerd is, is dan gelijk aan:

Hierin is ΔV gelijk aan de volumeverandering tijdens de inlaatslag. Dit wordt ook wel het slagvolume genoemd en is gelijk aan:

De luchtmassa is dus:

We hebben nu gezien hoe de inlaatslag werkt en dat de druk in de cilinder aan het eind van de inlaatslag in het ideale geval gelijk is aan de druk in het inlaatkanaal.

<< Prev - Next >>