Verbrandings Motor - Uitgelicht.
Dagelijks komen er op onze redactie brieven binnen van lezers, die ons over allerlei technische zaken verkla­ringen en uitleg vragen. Vele van deze vragen zijn al­leen te beantwoorden met een verhaal, waarin de funda­mentele principes van de verbrandingsmotor behandeld moeten worden. Alleen uitgaande van deze elementaire begrippen is het mogelijk de onderlinge samenhang van diverse functiegroepen van een motor te begrijpen. Door de veelheid van dergelijke lezersvragen, die duidelijk een te kort aan basiskennis doen vermoeden, lijkt het ons raadzaam deze materie in een reeks artikelen te be­handelen. Aangezien vooral van de kant van de begin­nende motorrijder veel vragen aan ons gesteld worden over het hoe en waarom van de verbrandingsmotor zijn we van mening, dat we beslist met de meest elementaire begrippen moeten starten.
De verbrandingsmotor is een complex geheel en een goed begrip van het functioneren krijgt men alleen door de natuurwetenschappen ,die de grondslagen leveren voor de techniek, te bestuderen. In het kader van onze artike­len is het echter ondoenlijk om de wetmatigheden, die dergelijke natuurwetenschappen ons geven, hier nog eens af te leiden. Bepaalde hierop berustende formules zult u dan ook zelf moeten nazoeken voor wat betreft hun ach­tergronden. In dit bestek maken we er alleen melding van. Wel lijkt het ons wenselijk bepaalde wetmatigheden hier en daar met een voorbeeld te verduidelijken ... Het gevaar van voorbeeldengebruik is evenwel, dat bepaalde schijnbaar onbelangrijke factoren toch sterk meetellen en zodoende ge enduidelijk, maar zelfs zeer vertekend beeld kunnen geven van de werkelijkheid. Wanneer we de beperktheid van voorbeelden willen erkennen is het soms toch erg nuttig er gebruik van te maken.
Geschiedenis
Vanuit de historie kunnen we veel te weten komen over de huidige verbrandingsmotor, want deze is natuur­lijk niet zomaar ontstaan. De ontwikkeling van de ver­brandingsmotor is door diverse factoren in een bepaalde richting gegaan. De stoommachine was één van de inspi­rators tot de gedachte om een bruikbare maar kleine krachtbron te construeren. Van deze machine werd het principe om een heen en weergaande beweging in een meer hanteerbare draaiende beweging om te zetten over­genomen. Het geëigende middel daartoe was toen reeds het kruk-drijfstangmechanisme. Door aan de drijfstang een zuiger te koppelen was men in staat om door stoom­druk in een cilinder, die door die zuiger werd afgesloten, toe te ·laten de stang heen en weer te bewegen. Via de krukas zette men dit om in een draaiende beweging. Bij de stoommachine geschiedt de omzeting van chemische energie van de brandstof in mechanische energie aan de krukas in twee fasen, die apart en gescheiden plaatsvin-
den. De stoom wordt verkregen buiten de werkcilinder van het kruk-drijfstangmechanisme. Dit is omzetting van chemische energie in warmte. De tweede noodzakelijke stap, nl. de omzetting van warmte in mechanische ener­gie gebeurt in de cilinder. Veel eenvoudiger is het om deze twee fasen in één machine uit te voeren.
Uit deze gedachtengang is de verbrandingsmotor met inwendige verbranding ontstaan, de huidige motor. In 1860 werd door Lenoir de eerste lopende verbrandings­motor gebouwd. Deze machine werkte op gas en zonder compressiefase in het proces, dat wil zeggen tijdens één slag werd aangezogen, verbrand en geëxpandeerd. Bij de terugweg van de zuiger werden de verbrandingsgassen naar buiten gedreven. De Duitser Otto kwam in 1878 voor het eerst met een motor, die werkte met een slag van de zuiger waarbij het gasmengsel gecomprimeerd werd.
Voor we met dit historisch overzicht van de ontwikke­ling van de verbrandingsmotor verder gaan lijkt het ver­standig om de werking van de Otto-motor eens nader te bekijken, want van deze motor is onze huidige snelloper een directe afstammeling. De Otto-motor werkte volgens het zogenaamde viertaktprincipe, d.w.z. het hele proces om de chemische energie van de brandstof om te zetten in mechanische energie aan de krukas wordt in vier van elkaar gescheiden fasen uitgevoerd. Om dit te kunnen bereiken had Otto zijn cilinderkop van twee kleppen voorzien die hij al naar gelang de fase waarin het proces
verkeerde kon openen en sluiten.  "
In fig. 2 staan de verschillende opeenvolgende slagen (takten) van de viertaktmotor afgebeeld. Bij de inlaat­slag gaat de zuiger naar beneden, terwijl de inlaatklep geopend is. Op deze manier wordt er een lucht/brandstof mengsel naar binnen gezogen. De volgende slag is de compressieslag en nu staan allebei de kleppen dicht. Op dezemanier wordt het mengsel tot een bepaalde waarde samengedrukt. Nu, aan het einde van de tweede slag volgt de ontsteking en de zuiger wordt door de verbran­dingsdruk naar beneden gedreven, dit noemt men de ar­beidsslag of expansieslag. Wanneer de zuiger in de vier­de slag weer omhoog gaat zit de cilinder vol met ver­brandingsgassen en door de geopende uitlaatklep wor­den deze door de zuiger naar buiten gedreven. Op deze manier is het viertaktproces onderverdeeld in takten, die overeenkomen met vier slagen van de zuiger.
Na deze vier slagen van de zuiger, wat overeenkomt met twee omwentelingen van de krukas, begint het pro­ces weer opnieuw. Bij dit proces veranderen het volume en de druk in de cilinder voortdurend. De manier waar­op deze twee grootheden veranderen kunnen we nu in 'n diagram uitzetten. Daar het volume voorgesteld wordt door het symbool Ven de druk door P heet dit diagram het PV diagram. Wanneer we dit diagram in fig. 3 bekij­ken, dan zien we daarin het volume horizontaal afgezet en de druk verticaal. De zuiger staat in het bovenste punt en de ruimte die tussen de bovenkant van de zui­ger en de cilinderkop overblijft (A-B) is het compres­sievolume V C· Het volume tussen bovenste dode punt en het onderste dode punt heet het slagvolume. Het com­pressievolume en het slagvolume samen geeft de totale inhoud van de motor. De verhouding tussen het totale
volume en het compressievolume noemt men nu de com­pressieverhouding E (Epsilon).
dus: E = Vc + Vs = 1 + Vs
                 Vc               Vc
In het PV diagram, dat boven de zuiger afgebeeld staat, stelt de lijn a-b de. inlaatslag voor. Hierbij .wordt het lucht/brandstof mengsel aangezogen door de geopen­de inlaatklep. In de cilinder ontstaat, zoals uit het dia­gram blijkt, een kleine onderdruk (minder dan 1 atm.). De lijn b-c is de compressieslag en hierbij neemt het volume af tot het compressievolume. Bij punt c vindt de ontsteking plaats en de druk in de cilinder loopt tot d op. De lijn d-e geeft de arbeids- of expansieslag, de druk neemt af en het volume wordt weer groter. Bij punt e opent de uitlaatklep en de druk valt snel af tot de waar­de bij f. Door de druk, die nog aanwezig was bij e ver­laat in deze fase van het proces al een grote hoeveelheid verbrandingsgassen de cilinder. De lijn f-a is de uitlaat­slag en nu drijft de zuiger de restgassen de cilinder uit. We zijn nu weer bij het beginpunt aangekomen en een volgende cyclus kan weer starten met de inlaatslag,
Tot zover de viertakt Ottomotor. In een volgende af­levering zullen we de werking van de tweetaktmotor eens nader bekijken. JAAP DE VISSER
Vorige keer hebben we de werking van de viertakt­motor van Nikolaus Otto beschreven. Bij het viertakt­proces moet de motor dus twee volledige omwentelingen van de krukas maken om de gehele cyclus te doorlopen. Voordat Otto zijn compressieslag aan het proces toevoeg­de bestond er al een motor, die werkte zonder deze aparte fase in het kringproces. Deze werkte op gas en werd,· zoals vorige keer vermeld door Lenoir ontwikkeld. Vele constructeurs vonden de oplossing van Otto te ge­compliceerd en zochten verder in de richting van een snellere afwerking van de noodzakelijke fasen van het viertaktproces.
De tweetaktmotor
Gelijktijdig met de viertaktmotor van Otto constru­eerde de Engelsman Clerk de eerste tweetakt. Later werd deze door de Duitsers Körting en Söhlein aan­merkelijk verbeterd. Vooral Söhnlein maakte zich zeer verdienstelijk. Hij vond de oplossing om de vier fasen van de viertakt te laten geschieden in één omwenteling van de krukas, dus in twee slagen van de zuigers. In zijn systeem kwam ook de noodzakelijke compressiefase voor, want zonder comprimeren was het proces onaan­trekkelijk door het lage rendement. Hoe heeft Söhnlein dit nu voor elkaar gekregen? Hij kende de zuiger een dubbelfunctie toe. Zowel de boven- als onderzijde van de zuiger vervult een belangrijke taak in zijn systeem. De bovenzijde heeft" evenals bij. het viertaktproces, de taak het aangezogen mengsel te comprimeren (omhooggaand) en de expansiefase te verzorgen ( omlaaggaand)
De onderkant verzorgt gelijktijdig met het omhoog­gaan van de zuiger het aanzuigen van vers mengsel in het carter en dit wordt hij het naar beneden gaan van de zuiger door de onderzijde samengedrukt en via een ka­naal boven de zuiger gebracht, waar het de verbrande gassen van de expansiefase het uitlaatkanaal indrukt. Résumerend kunnen we zeggen, dat de bovenzijde van de zuiger zorgt voor het comprimeren en expanderen en de onderzijde voor het aanzuigen en uitlaten.
Een prettige bijkomstigheid van het tweetaktsysteem is, dat de zuiger ook de functie van klep kan vervullen. Dit is mogelijk, omdat de gaswisseling iedere krukasom­wenteling plaatsvindt, dit in tegenstelling tot het vier­taktproces dat iedere twee omwentelingen een gaswisse­ling kent. Om de zuiger deze rol als klep te kunnen laten vervullen had Söhnlein de cilinderwand voorzien van 3 poorten, de inlaatpoort, uitlaatpoort en spoelpoort.
' Aan de hand van figuur 1 zullen we de werking van de tweetaktmotor nader bekijken. Op het eerste plaatje ziet men het vertrouwde kruk-drijfstangmechanisme in een luchtdicht afgesloten carter. Dit is bij het tweetakt­proces noodzakelijk omdat ook het motorgedeelte onder
de zuiger van belang is en daar geen lekkage van gassen mag optreden. De zuiger bepaalt de tijdstippen waarop dit carter verbonden wordt met de buitenlucht of met de ruimte boven de zuiger, de cilinder. Bij het omhooggaan van de zuiger is de inlaatpoort in eerste instantie nog gesloten en daardoor ontstaat onder de zuiger in het car­ter een lichte onderdruk. Wanneer de zuiger de inlaat­poort vrijgeeft stroomt hierdoor brandbaar mengsel het carter binnen (I). Nu gaat de zuiger weer naar beneden en sluit de inlaatpoort weer af en drukt het mengsel in het carter licht samen. De bovenzijde van de zuiger laat onderwijl de spoelpoort vrij en het mengsel stroomt de cilinder binnen via het overstroomkanaal (II). Wanneer de zuiger nu opnieuw naar boven gaat wordt het meng­sel, net als bij de viertakt, samengeperst (UI). Hierop volgt, met de zuiger bovenin, de ontsteking en door de verbrandingsdruk wordt de zuiger weer naar beneden gedreven en in deze neergaande beweging wordt aan het einde van de slag de uitlaatpoort vrijgegeven.· De ver­brandingsgassen stromen nu onder druk de uitlaat in (IV). Door de iets later geopende spoelpoort stroomt het verse mengsel vanuit het carter naar boven de zuiger · toe. Dit verse gas drijft de restgassen in de richting van de uitlaat en vult de cilinder voor de volgende cyclus.
Wanneer de zuiger in de opwaartse slag het mengsel onder de zuiger aanzuigt comprimeert de bovenkant ge­lijktijdig hèt verse mengsel, dat daar .in de vorige spoel­fase terecht is gekomen. De toestanden van I en UI vin­den dus gelijktijdig plaats. Hetzelfde geldt voor II en IV, want als bij de neerwaartse slag de gassen expanderen boven de zuiger spoelt de onderzijde van de zuiger het verse mengsel via het overstroomkanaal naar· boven en drijft de restgassen naar buiten door de onderwijl ge­opende uitlaatpoort.
Evenals bij de viertaktmotor kunnen we dit tweetakt­proces weer uitbeelden in een druk-volume (PV) dia­gram. In dit diagram zien we een kringproces getekend, dat bij a begint. Op dit punt opent de naar beneden gaande zuiger kort voor het einde van de expansieslag de uitlaatpoort. Hierdoor zakt de druk over het traject a-b snel en het cilindervolume wordt groter. Bij b laat de zuiger de spoelpoort vrij en het verse mengsel wordt in de cilinder toegelaten. In de opwaartse Qeweging sluit de zuiger bij c deze spoelpoort weer af en begint het samen­persen van het lucht-benzinemengsel boven de zuiger. De lijn c-d-e-a geeft net als bij het viertaktproces het comprimeren, ontsteken, verbranden en expanderen weer. Bij a start de volgende cyclus van dit tweetakt­proces.
Nu we van beide processen, viertakt en tweetakt, de werking kennen is het mogelijk vergelijkingen tussen beide systemen te maken. Dat doen we de volgende keer.
DE VERBRANDINGSMOTOR .
dergebracht worden om de diverse plaatsen van de mo­tor van de nodige olie te voorzien. Ook deze voorziening levert weer extra onderdelen op en maken het ontwerp duurder. Een voordeel is echter, dat niet zoals bij de tweetakt het smeermiddel door de mengsmering verloren gaat, maar blijft circuleren. Het smeerolieverbruik dat is hierdoor aanzienlijk lager dan van een tweetakt.
Afgezien van de extra onderdelen, die de klepbedie­ning en de oliepomp met zijn aandrijving opleveren, be­tekent dit ook dat er vermogen gebruikt moet worden
In de voorgaande afleveringen zijn de twee meest ge­bruikte motorlypes ter sprake .gekomen. Dat waren de twee- en viertaktmotor, die ieder hun voor- en nadelen hebben. Het grote verschil tussen beide systemen ligt vooral in het feit, dat, dat bij de viertakt de sturing van het proces geregeld. wordt door kleppen en dat één cyclus zich afspeelt in twee omwentelingen van de krukas. Bij de tweetakt heeft men aparte ,onderdelen voor het stu­ren van het proces niet nodig en verder wordt één cyclus in één omwenteling van de krukas doorlopen.
Voor het op tijd openen en sluiten van de kleppen bij een viertakt is een vrij gecompliceerd mechanisme no­dig, dat door de krukas aangedreven moet worden. Door deze as wordt een nokkenas aangedreven met de helft van het motortoerental. Deze nokkenas kan op diverse plaatsen in de motor ondergebracht zijn. In de praktijk komt het er op neer, dat er twee uitvoeringen voorko­men, die veelvuldig door fabrieken worden gebouwd. Uitgaande van het feit, dat bij iedere moderne viertakt­motor de kleppen in de kop zijn ondergebracht kunnen we zeggen dat het mogelijk is de nokkenas hierin ook onder te brengen of wanneer men voor de andere moge­lijkheid kiest, de nokkenas dicht bij de krukas in het carter te plaatsen. Voor de verdere klepbediening is het noodzakelijk, dat het commando van de nok op de nok­kenas doorgegeven wordt aan de klep. De onderdelen, die hiervoor nodig zijn, maken de viertakt ten opzichte van de tweetaktmotor nogal gecompliceerd. Het aantal bewegende delen van de tweetaktmotoren is dan ook aan­zienlijk kleiner dan van de viertakt omdat de onvermij­delijke de klepbediening van de viertakt bij de tweetakt niet aanwezig is. De fabricage van de viertakt is door het grotere aantal onderdelen duurder dan van een tweetakt en ook is het onderhoud, vooral door het afstellen van de klepspeling e.d. moeilijker.
Een motor moet uiteraard gesmeerd worden en ook op dit punt lig;t het probleem voor de viertakt moeilijker. Omdat bij de viertakt het hele proces zich boven de zui­ger afspeelt is :het onmogelijk om het smeermiddel toe te voegen aan de brandstof omdat op deze wijze de lagers van de krukas niet bereikt zouden worden. Ook de klep­pen kunnen op deze manier niet gesmeerd worden. In het carter van een viertakt moet dus een oliepomp on-
Als voorbeeld van een viertaktmotor hierboven het inwendige van een (vroegere) BMW eencilin­der, waarop d~idelijk de onderdelen voor de klep­bediening te zien is. De nokkenas is bij dit ontwerp in het carter gesitueerd en de kleppen worden met behulp van diverse andere onderdelen gelicht en gesloten. Ook de aandrijving van de oliepomp is op deze tekening goed te zien. De pomp zit in de carterpan en wordt aangedreven door een tand­wie loverbrenging vanaf de nokkenas.
De eenvoudiger uitvoering van een tweetakt ziet u links op de tekening van een oud type Zilndapp 200 cc. In de kop zijn geen onderdelen onderge­bracht, die noodzakelijk zijn voor de sturing van het tweetaktproces. Voor de afwikkeling van het kringproces zijn slechts drie bewegende onderdelen noodzakelijk: de krukas, de drijfstang en de zuiger.
om deze fiunctiegroepen te laten werken. Nu het woord vermogen toch gevallen is kunnen we op dit punt de twee- en viertakt eens met elkaar gaan vergelijken. Theoretisch zou het vermogen van een tweetakt onge­veer tweemaal zo groot kunnen zijn als dat van een vier­taktmotor, want bij dezelfde cilinderinhoud en het zelf de toerental heeft de tweetakt tweemaal zo veel arbeidsslag als de viertakt. In de praktijk blijkt evenwel, dat deze veronderstelling niet opgaat. De tweetaktmotor heeft ten opzichte van de viertakt nogal wat meer ver­liezen, die als gevolg hebben dat de vulling van de cilin­der met mengsel een stuk slechter is dan bij de viertakt. De winst van één arbeidsslag ten opzichte van de vier­takt wordt hierdoor gereduceerd tot hooguit 50 pct. Ver­der is het mogelijk om de viertaktmotor bij hogere toe­rentallen nog. een goede vulling te geven, terwijl de spoeling bij de tweetakt al eerder moeilijkheden geeft. Deze vergelijking gaat natuurlijk alleen op wanneer we
twee motoren van dezelfde cilinderinhoud bekijken. De spoelverliezen van de tweetakt komen hoofdzakelijk doordat vers mengsel door de uitlaat naar buiten gaat en er toch altijd restgassen van de vorige verbranding over­blijven in de cilinder. Bij de viertakt wordt dit allemaal wat precieser geregeld door de exact uit te voeren timing van de kleppen.
De tweetakt wordt door het dubbele aantal verbran­dingen per tijdseenlheid (bij hetzelfde toerental als de viertakt) wel thermisch en mechanisch zwaarder belast dan de viertakt. Deze zwaardere belasting vooral in thermisch opzicht wil nog wel eens aanleiding zijn voor het optreden van storingen.
Dit waren in grote lijnen de verschillen tussen de vier- en tweetaktmotor, die uiteraard nog meer conse­quenties voor de praktiscihe uitwerking van de construc­ties hebben.
'  JAAP DE VISSER
Berichten over en afbeeldingen van Mexicaanse motorfietsen dwar­relen slechts af en toe op ons bu­reau. Wat overigens niet verwon­derlijk is, want het gaat hier om een nog· jonge industrie, die in hoofdzaak voor eigen land produ­ceert, hoewel er enige tijd geleden sprake was, dat gepoogd zou wor­den op de markt in de Verenigde Staten te penetreren. Gezien de enorme concurrentie waartegen als­dan opgebokst zal moeten worden, komt dit plan ons voor als zijnde ietwat te hoog gegrepen. Iets uit­zonderlijks bieden de motorfietsen uit Mexico immers niet. Het zijn conventioneel gebouwde ééncilinder tweetakten, die mogelijk hun goede kwaliteiten hebben, maar niet de uitschieters zijn, die het kunnen op­nemen tegen de produkten van de Europese of Japanse fabrieken.
Het meest vooraanstaande merk in Mexico is de Carabela, waarvan wij al eerder afbeeldingen publi­ceerden. Het programma omvat een
serie modellen vanaf 100 cc tot 350 cc, alle ééncilinders met uitzonde­ring van het grootste type, dat een tweecilinder tweetaktmotor heeft.
Nieuw zijn de hierbij afgebeelde motocross modellen. Hierboven de Carabela "200 MX 3". De 200 cc­motor (65 x 60 mm) heeft een com­pressieverhouding van 13,5 : 1 en wordt opgegeven voor 24 pk bij 7.000 tpm. Dit type heeft 4 versnel­lingen. Er is een Mikuni carbura­teur gemonteerd. Banden: voor 3.00 x 21 en achter 4.00 x' 18. Gewicht ca. 92 kg. Van dit type is ook een "Enduro" uitvoering met verlich­ting.
Links ziet u de Carabela 125.
Deze 5-versnellingsmotor (55,4 x 52 mm) heeft eveneens een com­pressieverhouding van 13,5 : 1 en ontwikkelt 20 pk bij 8.000 tpm. De carburateur is ook hier een Mikuni. Banden: voor 3.00 x 21, achter 3.50 x 18 en gewicht ca. 83 kg.
Zoals we gezien hebben geschiedt 'het vullen van de cilinder met vers mengsel en het uitdrijven van de ver­brande gassen, de Zlg. gaswisseling, bij de viertaktmotor met behulp van kleppen. In de loop van de tijd is de plaats waar de kleppen ondergebracht waren wel wat veranderd. Vroeger zaten deze meestal terzijde van de cilinder en deze motoren werden dan ook Zijklepmotoren genoemd. Een groot nadeel van deze constructie is, dat men op deze manier een asymmetrische verbrandings­ruimte krijgt, zoals op de plaat van de Zijklepmotoren zeer goed te zien is. Wanneer men zijn eisen betreffende het rendement en vermogen niet al te hoog stelt, dan is dit een zeer betrouwbare en niet al te dure constructie. Er zijn bij deze motieven namelijk geen dure cilinderkoppen nodig, omdat hierin geen bewegende onderdelen hoeven worden ondergebracht.
Toch is deze constructie reeds vroeg door de motor­fietsconstructeurs verlaten. Het verkrijgen van meer vermogen uit dezelfde inhoud werd belangrijker gevon­den, dan de nadelen van de ingewikkelde constructie van de motor met kopkleppen. Deze nadelen bestaan vooral uit het feiit, dat de constructie door de geccmpli­ceerdheid duurder werd. De kleppen verhuisden dus zoals gezegd naar de kop en daar had men weer ver­schillende manieren om ze onder te brengen. Ook de plaats van de nokkenas veranderde nogal eens bij de
verschillende constructeurs, maar uiteindelijk zijn er en­kele oplossingen over gebleven, die ook nu nog veelovul­dig gebruikt worden. In een vorig artikel is dit al aange­stipt, maar nu bepalen we ons alleen tot de stand van de kleppen.
Verreweg het meest toegepast is de constructie, waar­bij de kleppen onder een hoek met elkaar in de kop zijn geplaatst. Op deze wijze is het mogelijk om de als ideaal beschouwde bolvormige verbrandingskamer te ver­krijgen. De bougie is bij deze constructies meestal tussen de kleppen in geplaatst, zodat de verbranding zich naar alle zijden goed en vrijwel ongehinderd kan voortplan­ten.
Door het naar weerszijden uitsteken van de klepstelen is de bediening bij een dergelijke constructie tamelijk ingewikkeld en daarom waren er constructeurs, die er de voorkeur aan geven om de kleppen evenwijdig aan el­kaar in de kop te zetten. De verbrandinigsruimte krijgt hierdoor wel een minder gunstiger vorm, de zogenaamde badkuipvorrn. Deze constructie vindt dan ook hoe langer hoe minder toepassing.
De kleppen van een viertaktmotor zijn een van de zwaarst belaste delen van de motor. Vooral op thermisch gebied theeft de uitlaatklep zeer veel te verduren, De temperatuur van deze klep kan oplopen tot over de 600° C en het is dan ook niet verwonderlijk, dat men hij het
tweetaktproces afziet van het gebruik van kleppen, want hier zouden door de nog hogere thermische belasting zeer veel problemen optreden. Alleen 'bij grote tweetakt­dieselmotoren komen kleppen voor. Bij de motorfiets vervult de zuiger de rol van klep-en de gaswisselinig vindt via poorten in. de cilinder plaats. In tegenstelling tot de viertakt is de cilinder van een tweetakt niet dicht, maar is voorzien van openingen.
In de loop van de tijd zijn er ook voor de tweetaktmo­tor veel systemen ontwikkeld om de gaswisseling te re­gelen. Eén van de oudste methoden is die door middel van een kamzuiger, die het verse mengsel in een bepaal­de richting door de cilnder laat gaan. Het is de bedoe­ling, dat 'de afgewerkte gassen vóór het verse mengsel uitgedrukt worden, de uitlaat in. Dit systeem is voor de moderne motor niet meer interessant, omdat het maar bij bepaalde toerentallen redelijk functioneert. Het ren­dement wan deze manier van spoelen is dan ook tamelijk slecht en het is vooral Schnurle geweest, die in de derti­ger jaren de stoot heeft gegeven tot de invoering van de zogenaamde omkeerspoeling. In figuur B van de sche­ma's ziet men het principe van dit spoelsysteem. De gro­te voordelen van dit systeem zijn de volgende: door het splitsen van de spoelstroom in minstens twee aparte stromen wordt de koeling van de zuiJger sterk verbeterd en het spoelen gebeurt veel effectiever dan hij de kamzuigenmethode. Het rendement van het tweetaktproces is hierdoor veel hoger geworden. Ook het driestroomsy­steem, dat in E geïllustreerd is, is gebaseerd op de om­keerspoehng en hier bij is ook .geen kamszuiger noodzake­lijk. Een vlakke zuiger betekent ook dat er in de zuiger zelf minder moeilijikhedèn ontstaan door ithermische spanningen. Bij de kamszuiger is door de opéénhoping van materiaal aan één kant dit zeer problematisch.
Lange tijd is het Schnürle-systeem een patent van de DKW fabrieken geweest en het heeft tot na de tweede wereldoorlog geduurd, voordat andere fiabrieken dit sy­steem konden gaan toepassen, omdat het patentenrecht van
DKW ophield te bestaan. Dat het systeem als zeer goed ervaren wordt bewijst wel het feit, dat alle moderne tweetakten voorzien zijn van deze befaamde omkeer­spoeling. De vorm van de verbrandingsruimte is door deze omkeerspoeling ook aanzienlijk verbeterd, want de kam van de zuiger die bij het dwarsstroonnprincipe noodzakelijk was komt nu te vervallen, waardoor men een exacte halfbolvormege verbrandingsruimte in de kop heeft gekregen, Ook het veranderen van de compressie­verhouding kan men nu doen door eenvoudig de zuiger iets te bollen of vlakker te laten. Het geheel is symme­trisch geworden en dat geeft in allerlei opzichten voor­delen.
JAAP DE VISSER
ondanks het feit, dat zijklepmoto­ren nog steeds gemaakt worden
voor stationaiee agregaten (bv. Honde) kunnen we Ze als moderne motorconstructies voor motorfietsen als afegedaan beschouwen. Met be­triekiking tot de klepbedieningssy­stemen willen we ons dus beper­ken tot kopklepmotoren, die in de uitvoeringsvormen een grote ver­scheidenheid bieden. De nokken­as(sen), die de kleppen het ope­ningscommando geven, worden door de krukas aangedreven. en de plaats waar .. zij ondergebracht zijn is van essentieel belang voor de verdere uitwerking van de con­srtuctie.
Eén manier is, om de nokkenas in de buurt van die krukas te plaartsen en het commando van de nokken via klepstoters, stoterstangen en tuimelaars over te brengen naar de kleppen.
Kenmerkend voor deze construc­tie is het feit, dat vanaf de nokken­as tamelijk veel onderdelen nodig zijn om het openingscommando van de nok door te geven aan de klep. Wanneer we ons realiseren, dat van af de nok de roterende bewe­ging omgeset wordlt in een. oscille­rende (heen en weer gaande) dan is het logisch, dat die constucteurs gezocht hebben naar andere oplossingen om het probleem van de, qua toerenrtlen, be-perikingen siel­lende massakrachten te omzeilen. Ook andere facetten als het on­nauwkeurig overkomen van het bedieningsignaal bij de klep speel­den een rol bij de overwegingen om de nokkenas' zo dicht mogelijk bij de klep te plaatsen.
Bij parallel geplaatste kleppen zou één nokkenas reeds voldoende zijn om zonder verdere tussenkomst de bediening direct te kunnen uit­voeren, Eerder hebben we echter gezien, dart; deze klepopstelig niet als ideaal gezien wordt:en dat daar­om gekozen wordt voor kleppen, die onder een hoek met elkaar in de cilinderkop steken. Met één nokken­as, die tussen beide kleppen in ge­plaatst is, moet toch weer de hulp --van tuimelaars ingeroepen worden. Bij deze klepopstelling zijn er dus minimaal. twee nokkenassen no­dig om zonder verdere onderdelen de kleppen ie bedienen.
Nokkenassen, die op een dergelijke wijze in de cilinderkop onderge­bracht zijn noemt men bovenlig­gende noknenassen of in het Engels "óverheadcamshafts". Vaak komt men deze term in afgekorite vorm tegen op motoren, die zo'n constructie hebben. De letters ohc beteke­nen dan, dat er een bovenliggende nokkenas aanwezig is. Sporadisch komt het ook voor dat er twee van deze nokkenassen in de kop zitten en dan spreekt men van "double overheadcamshafits"; afgekort tot
dohc.  
Tot nu toe hebben wé het alleen maar gehad over motoronderdelen:, die er voor zorgen; dart; de kiep ge­,opend wordt: op de ;tijdstippen, die door de nokvorm bepaald wordt. Hoe wordt: de klep nu gesloten ge­houden op de andere momenten van de viertaktcyclus? Meestal gebruikt men daarvoor een schroefveer, die door een bepaalde overspanning de klep gesloten houdt. Het openen van de klep door de nok, of 'bij de
In de kopfoto staan enkele kleppen afgebeeld, waarbij we de volgende delen kunnen onderscheiden: de klepschotels en de klepstelen, die voorzien zijn van inkepingen. Daaronder: twee afbeeldingen van nokkenassen.
stoterstanig uitwoering" door de tui­melaar, moet dus ailtiijd tegen deze veerspanning in gebeuren. Behalve schroefveren gebruikt men ook wel veren, die als een haarspeld gewonden zijn en daarom haarspeldveren heten. Meer en meer komt men evenwel tot het inzicht, dat schroef­veren verreweg ideaal zijn voor het sluiten van de kleppen.
Vooral het feit, dat de schroef­veer de klep een draaiende bewe­ging geeft, wat ongunstig is voor warmteafvoer en smering van dit thermisch zeer hoog ;belaste onder­deel is van doorslaggevende beteke­nis voor de toepassing van schroef­veren,
De aandrijving van de nokken­as(sen) kan op verschillende ma­nieren uitgevoerd zijn. Eerst is het; misschien nuttig er nog eens op te wijzen, dat het toerental van de nokkenas precies de helft is van dat van de krukas. De overibrenginlgs­verhouding moet dus altijd 1 :2 zijn. Bij de constructies waar bij de nok­kenas in het cater van de motor is ondergebracht kan men volstaan met twee tantwielen; één tantwiel op de krukas, dat de helft van het aantal tanden heeft van het grotere tandwiel op de nokkenas. Wanneer de nokkenas als bovenliggende as in de cilinderkop is uitgevoerd, dan wordt het een stuk moeilijker en kostbaarder om de as aan te drijven. Diverse mogelijkheden bieden de constructeur oplossingen, waaruit hij de meest aantrekkelijke voor zijn conceptie moet kiezen. De meest gebruikte vinden we bo­venaan de rechter pagina, die we stuk voor stuik even met u door wil­len nemen.
We zien: vier hoofdvormen, die al­lemaal varianten kennen om res­pectievelijk één of twee bovenlig­gende nokkenassen aan te drijven. De meest voorkomende en goed­koopste oplossing voor de distributie, zoals men de aandrijving van de nokkenassen vaak noemt, is de ketingaandrijving, als we de moge­lijkheid van de getande riem (vaak voorkomend bij automobielen) bui­ten beschouwing laten.
Uiterst links in de rij afbeeldingen zien we hoe eerst de noodzake­lijke 1:2 reductie wordt bereikt via een tussenasje met aan de ene kant een normaal tandwiel en aan de an­dere kant een kettingtanwiel voor aandrijving (1:1) naar de enkelvou­dige bovenliggende nokkenas. De tweede illustratie is de variant met twee bovenliggende nokkenassen.
De tweede mogelijkheid is die van een tandwielentrein naar bo­ven, waarbij men ondertussen wel voor de noodzakelijke toerental halvering moet komen.
Het vierde plaatje is ook nu weer de tweede nokkenassen variant. De volgende mogelijkheid, die door slechts één fabriek gefabriceerd wordt, namelijk Ducati, is de klas­sieke koningsasconstructie. Vanaf de krukas ioopt evenwijdig aan de cilinder een as, die voorzien is van conische tandwielen en op deze wij­ze een haakse overbreniging heeft bij de krukas en bij de bovenlig­gende nokkenas. 'De volgende af­beelding is principieel dezelfde manier van aarndrijven, maar dan voor twee bovenliggende nokkenas­sen.
Als laatste willen we u de bijzondere nokkenas aandrijving van NSU niet onthouiden.
Na eerst de toerentalhalvering te hebben uiltgevoerd via een gewoon tandwielpaar, wordt de beweging naar boven toe verzorgd door twee excentriekstangen, die men kram vergelijken met de drijfsrtang van de motor. Deze zogenaamde Ultra­max-aandeijving wordlt momenteel niet meer toegepast, maar door ge­bruik te maken van twee stangen kon men ook aan de nokkenaszijde een draaiende beweging krijgen. Bij de drijfstang in het krukdrijfsrtang­mechanisme wordt de excentriciteit van de krukpen juist gebruikt om een oscillerende beweging om te zetten in een draaiende aan de kruk­aszijde. Een variant om ook twee assen te kunnen aandrijven is uiter­aard goed te realiseren door nog enkelule tandwielen aan deze con­strucitie toe te voegen,
Voor de moderne snellopers, die ·toerenrtallen draaien van meer dan 7000 tpm. kunnen deze constructies voordelen opleveren voor het feilloos blijven functioneren van de klepbe­diening bij zeer hoge ,toerentaililen. Vooral de versies, die allen gebruik maken van tandwielen voor de dis­tributie zijn vrijwel alleen beperkt in hun toerentallen door de kwali­teiten van de sluitveren van de klep­pen, die zelf natuurlijk ook aan grote versnellingen onderhevig zijn . Voor dit probleem zijn ook wel op­lssingen gevonden, maar vermeld moet worden, dat er meestal iets anders in de totale motorconstrucitie zijn beperkingen, ten aanzien van de toerentallen, oplegt aan het ge­heel.
JAAP DE VISSER.
Links: klepbediening d.m.v. stoterstangen. Vanaf de nok (links­onder) zien we de klepstoter, stoter­stang en tuimelaar.
Onder: Deze Trl­wnph twin is voor­zien van twee nok­kenassen; in het car­ter ondergebracht. De klepbediening gaat ook hier d.m.v. stoterstangen.
Vorige maal hebben we gezien wat voor varianten er mogelijk waren voor de bediening van de kleppen. Behandeld zijn toen toch slechts de meest gangbare uitvoe­ringen, want u zult ongetwijfeld ook weten, dat er in de loop van de ontwikkeling van de verbran­dingsmotor zeer veel geëxperi­menteerd is en ook in de praktijk ten uitvoer is gebracht. Van de vele ideeën is er echter maar een beperkt aantal overgebleven, dat aangemerkt kon worden als bruikbaar. Hetzelfde geldt in nog sterkere mate voor de algehele conceptie van de motorconstructie. Tweetakt of viertakt, twin of één­cilinder, cardan of kettingaandrij­ving zijn allemaal mogelijkheden voor de constructeur, die van te voren moeten worden bekeken op hun bruikbaarheid, voordat het tot een definitief ontwerp komt.
worden. Deze krachten veroorzaken anders een hinderlijk trillen, dat al­lerlei motoronderdelen extra zwaar belast, want vibratie is een van de zwaarste en onberekenbaarste be­lastingsgevallen van de diverse de­len. Wat zijn nu de andere con­structieve oplossingen voor dit pro­bleem? Het mooiste is natuurlijk om de oorzaak van het trillen weg te nemen. Al heel lang is het be­kend en ook tot in details berekend, dat multicilinders, in welke vorm dan ook, een meer uitgebalanceerd geheel vormen dan de ééncilinder. Ook de tweecilindermotor in V- of boxer opstelling heeft in dit opzicht voordelen boven de staande twin. Deze motoren houden echter een vrij moment over dat de oorzaak is van het trillen van de motor bij het (stationair) draaien. Het is iedereen natuurlijk wel eens opgevallen, dat een motor met staande twin of staande eencilinder bij het op de bok staand stationair draaien de neiging heeft op te wippen, vooral het trillen van de voorvork vormt
Eén van de belangrijkste punten voor de motorconceptie is de
aard van de aandrijving van het achterwiel. De plaatsing van het motorblok in het frame is hier sterk van afhankelijk, want de tandwiel overbrengingen houdt men het liefst zo simpel mogelijk om vermo­gensverlies en de fabricagekosten laag te houden.
Een cardan houdt ten aanzien van dit probleem in, dat men in 99 van de 100 gevallen kiest voor een mo­tor met de krukas in de lengterich­ting van het frame. De kracht kan men dan op eenvoudige wijze van de achterzijde afnemen en zonder problemen via de versnellingsbak, die op de zelfde wijze geplaatst is, overbrengen naar het achterwiel,
- dat via een haakse overbrenging met conische tandwielen in bewe­ging wordt gebracht.
Een andere veel toegepaste ma­nier van motorplaatsing is precies tegengesteld aan de eerdere ge­noemde. De motor wordt nu met de krukas dwars op de lengterichting van de motorfiets geplaatst en de kracht wordt aan de zijkant; of in het midden, van de krukas afgeno­men en naar een eveneens dwarsge­plaatste versnellingsbak gevoerd. Vandaar gaat het vermogen via een ketting naar het achterwiel.
Op de voor- en nadelen van beide opstellingen van de aandrijfunit kunnen we op dit moment nog niet al te ver ingaan, maar enkele over­wegingen van constructeurs om tot een bepaald ontwerp te komen kunnen we wel summier toelichten.
Bij iedere motorconstructie komt
vrijwel altijd het probleem van de balancering om de hoek kijken. Zonder u nu direct lastig te vallen met termen als balanceergraad en dergelijke is het toch wel verstan­dig om even de definitie van het balanceren voor u neer te zetten. Balanceren is het inwendig ophef­fen van de vrije krachten en mo­menten door middel van andere vrije krachten.
Bij een eencilindermotor is dit al­leen met extra tandwielen en ge­wichten te verwezenlijken en het zelfde geldt in geringere mate voor een staande twin. Yamaha met zijn TX 750 heeft dit ook daadwerkelijk in de praktijk gebracht door de krukas een paar balanceergewich­ten aan te laten drijven, waardoor de vrije krachten beteugeld kunnen
hiervoor een indicatie. Bij een mo­tor die met zijn krukas in de leng­terichting van de motorfiets is ge­plaatst zien we juist het tegenover­gestelde namelijk het heen- en weerbewegen van het frame. Hier is dat altijd duidelijk te zien aan het schudden van het achterspat­bord. Dat er bij de fabrieken duide­lijk verschil van inzicht omtrent deze effecten bestaat is aardig te il­lustreren aan de hand van twee Ita­liaanse construdies. Allebei de fa­brieken, Guzzi en Ducati, voeren een 750 cc V-twin met de cilinders onder een hoek van 90°, die even­wel op verschillende wijzen in het frame staan. De Guzzi twin heeft de krukas in de lengterichting, wc.t ideaal is voor de toegepaste cardan­aandrijving. Ducati heeft voor de
Boven: Norton twln, waarbij
de afname van het vermogen aan de zijkant van de krukas te Zien is.
Rechts: Maico crossblok zon­der cilinder. Hier is goed
te zien, dat de krukas dwars op de lengte­richtinp van de motorfiets staat.
andere mogelijkheid gekozen en past dan ook een ketting toe naar het achterwiel. Deze opstellingen leveren hierdoor twee motorfietsen met een geheel eigen karakter op, dat totaal van elkaar verschilt.
De V-opstelling van de motor heeft echter nog andere voordelen dan van balanceertechnische aard. · Door de hoek tussen de beide cilin­ders te benutten voor bijvoorbeeld het onderbrengen van de startmo­tor, ontstekingsmechisme en ont­Iuchtingskamer, kan men door de lage inbouwhoogte een motorfiets bouwen, die een geringe zithoogte heeft. De Guzzi V7-sport is hier een voorbeeld van. Ook een staande
Links boven: Schema met de ba­lanceergewichten bij de Yamaha TX 750, die de yrije kracht en . moment opheffen. Rechts boven:
Krukas van de V-twin Guzzi met twee drijfstangen op één krukpen. ·
twin kan men natuurlijk kantelen, maar meer dan 12° is dit vrijwel nooit en het gebeurt meestal alleen uit esthetisch oogpunt.
De vorm van de krukas is bij een V-motor met de cilinders onder een hoek· van 90° een vrij eenvoudig op­gebouwd geheel. Deze opstelling maakt het de constructeur namelijk mogelijk, de twee drijfstangen een gemeenschappelijk big-end te ge­ven, waardoor er qua vorm een zelfde krukas gebruikt kan worden als Voor een eencilinder. Verder blijft de lengte van de krukas hier­door beperkt en heeft men niet meer dan twee hoofdlagers voor de krukas.
Tweecilinders vinden sommige constructeurs toch nog niet vol­doende voor het oplossen van het balanceerprobleem. Ook het punt, dat men uit een meercilindermotor meer vermogen kan halen, door het feit, dat men een groter zuigerop­perv lak heeft en meer toeren kan draaien, terwijl ook het mechani­sche rendement een gunstiger ver­loop heeft dan bij een lager aantal cilinders het geval zou zijn, speelt hierbij natuurlijk ook een doorslag­gevende rol. Bij de tweetaktma­chines gaat men tot nu toe voor se­riemotoren niet verder dan drieci­linders, terwijl we bij de viertak­ten onderhand zijn aangeland bij zescilinders. JAAP DE VISSER
Links midden? Guzzi V-blok, met de krukas in de lengterichting van de motorfiets. Krachtsalname van af het vliegwiel aan de                
Rechts llllidden: Kawasaki tweetakt driec.ilinder, dwarsgeplaatst. Links onder: Ducati V-twin, met start­motor tussen de cilinders. Rechts onder: Dwarsgeplaatste zescilinder viertakt van Benelli.
Bij het omzetten van de chemische energie van de brandstof in mechanische energie aan de krukas van de verbrandingsmotor komt door het verbranden van het benzineluchtmengsel veel warmte vrij. Deze warmte zorgt enerzijds voor het in temperatuur stijgen van de ruimte boven de zuiger en zorgt zo door de daarbij behorende drukstijging voor het naar beneden drukken van de zuiger, maar anderzijds is het in de praktijk natuurlijk altijd zo, dat de omringende materie ook veel warmte zal opnemen. Met andere woorden lang niet alle toegevoerde energie wordt naar het achterwiel doorgegeven. In tegendeel, het rendement van een verbrandingsmotor is eigenlijk in vergelijking met bijvoorbeeld een elektromotor abominabel slecht. Haalt men bij genoemde elektromotoren rendementen van circa 90 pct., bij de door ons gebruikte verbran­dingsmotor ligt deze waarde op ongeveer 25 à 28 pct. Veel van de energie gaat in de vorm van warmte ver­loren via de hete uitlaatgassen en via de afgevoerde warmte do~ het 'koelsysteem.
Het lijkt tamelijk dom, dat we door een moeizaam ontwikkeld systeem toe te passen eigenlijk meehelpen om het rendement van de motor naar beneden te halen. Wanneer er dus geen dwingende reden voor zou bestaan, dan zouden alle constructeurs deze maat­regelen maar wat graag laten vallen. Het materiaal waaruit de verbrandingsmotor opgebouwd is eist ech­ter, dat bepaalde temperaturen niet overschreden wor­den en omdat dit zonder door ons te nemen maatrege­len niet lukt is een koelsysteem onontbeerlijk.
Voor het koelen van een motor is lucht het aange­wezen medium. Ook indien we gebruik maken van een koelvloeistof is het toch uiteindelijk de lucht die de warmte via een warmtewisselaar (radiateur) opneemt. De toepassingsgebieden van de verschillende systemen en hun voor- en nadelen zullen we nu eens verder onder de loep nemen.
Luchtkoeling
Het meest toegepaste koelsysteem op motorfietsen is nog steeds de luchtkoeling. Op de cilinder zijn hiertoe koelribben aangebracht, die de warmte van de cilinder­wand overdragen aan de lucht. Aangezien de meeste warmte ter hoogte van de cilinderkop ontwikkeld wordt is het noodzakelijk om daar de meeste warmteafvoer te krijgen. De koelribben moeten daar dan ook groter zijn dan elders op de cilinder. Het is namelijk zaak om in de cilinderwand geen onnodige temperatuurspanningen op te laten treden door de bus boven aanzienlijk in tempe­ratuur te laten verschillen met de cilindervoet. In bij­staande figuur zijn wat temperaturen geplaatst van mo-
toronderdelen, waarbij de temperatuur van 1800 à 2000 °C boven de zuiger de verbrandingstemperatuur is. Deze waarden zijn niet allemaal representatief voor de twee­taktmotor omdat deze thermisch veel hoger belast is dan de viertakt. Toch is de huidige tendens naar Breitwand­cilinders (zie kopfoto), die extreem lange koelribben be­zitten, eerder een modeverschijnsel dan dat deze tech­nisch noodzakelijk zijn, behalve misschien voor cross­werk, waar kleine koelribben nogal gauw dicht komen te zitten door modder.
Bij de luchtgekoelde cilinders, die normaal door de rij­wind gekoeld worden is het zo, dat de cilitJ.der aan de achterzijde hetér blijft dan aan de voorkant. Dit heeft meestal een bepaalde onrondheid van de cilinder ten ge­volge, die minder gewenst is. Toch wordt vaak voor de fabriek de voorkeur gegeven aan luchtkoeling, omdat de ongecompliceerdheid zeer aantrekkelijk is. Bij viertakt­machines komt door het ontbreken van echte nadelen dit systeem dan ook vrijwel zonder uitzondering voor. De koelribben bij de kop kunnen vrij klein gehouden wor­den, zodat ook het hinderlijke vibreren van de uiteinden binnen de perken blijft. Bij tweetaktmachines heeft men toch nog wel eens andere oplossingen gezocht . om de koelribben kort te kunnen houden en de koeling onaf­hankelijk van de rijsnelheid te maken en wel door ge­forceerde luchtkoeling, waarbij de krukias een turbine aandrijft, die de koellucht over de cilinder stuwt, ver­zorgt ook bij stationair draaien de nodige koeling.
Waterkoeling
De waterkoeling, zoals die bij automobielen gebrui­kelijk is, komt bij motorfietsen slechts sporadisch voor, hoewel de tendens naar .waterkoeling voor hoog vermo­gende tweetakten wel aanwezig is. Het water vervult bij deze koelsystemen een tussenfunctie, omdat de eigen­schappen van water gezien de warteoverdracht beter zijn dan die van lucht. Wanneer het water eenmaal de over­tollige warmte van de cilinder heeft opgenomen wordt
Een 50 cc model van Zündapp met thermosyfonsysteem. Let op de hoge bovenbak van de radiateur en de plaatsing boven de cilinder.
deze pas in de radiateur aan de lucht doorgegeven. Bij waterkoeling zijn er twee systemen te onderscheiden:
1. Thermosyfon koeling
Dit systeem werkt door gebruik te maken van het principe, dat warm water door de kleinere soortgelijke massa opstijgt. Bij de verbrandingsmotor verwarmt de cilinderwand het koelwater en het "lichtere" water stijgt op naar de bovenbak van de radiateur, waar het begint af te koelen en naar beneden zakt vanwaar het weer naar de onderzijde van de koelmantel stroomt en met de cilinderwand in aanraking komt. Het systeem werkt dus zonder pomp. De circulatie is dan ook vrij gering en men moet werken met relatief grote hoeveelheden koelwater, terwijl de weerstand van de leidingen zeer klein moet zij. Tevens dient het systeem altijd goed gevuld te blij­ven om de circulatie te waarborgen. Ook de plaats van de radiateur is niet willekeurig, maar moet altijd boven de cilinder liggen.
'
Pompkoeling  .
Door in het circuit een pomp te plaatsen voorziet men het systeem van een kunstmatige stuwbron, die het toe­laat bepaalde voorwaarden van de thermosyfonkoeling te laten vallen. De radiateur kan op een willekeurige plek gemonteerd worden en ook de hoeveelheid water kan veel geringer zijn. Daar tegenover staat dat de pomp vermogen verbruikt, hetzij elektrische hetzij mechani­sche. De grotere circulatie van de pomp vraagt van de radiateur minder terugkoelende capaciteit. Bij thermo­syfonkoeling moet dit ongeveer: 30 °C zijn, maar bij de pornpkoeling is 10 °C voldoende. Dit houdt in dat de gemiddelde koelwatertemperatuur hoger blijft en zo­doende beter warmte kan afstaan aan de rijwind. De radiateur kan daarom bij pompkoeling belangrijk klei­ner zijn.
De temperatuurregeling van een koelsysteem wordt meestal verzorgd door een thermostaat, die het koel­watercircuit al naar gelang de omstandigheden opent en afsluit. Ook een zelfdenkende ventilator kan tot de uitrusting van het koelsysteem behoren om de tempera­tuur binnen de perken te houden.
JAAP DE VISSER
De beide koelsystemen, die water als tussenmedium ge­bruiken. Het thennosyfonsysteem heeft een lage circulatle­snelhetd van het water. De weerstanden moeten in dit sy­steem erg gering zijn, terwijl de radiateur veel meer te­rugkoeling moet geven dan bij het pompsysteem, dat we onderaan zien afgebeeld. Hier is de circulatiesnelheid ho­ger en de radiateur kan dan ook kleiner zijn dan bij ther­mosyfonkoeling.
Zoals we reeds gezien hebben in voorgaande afleverin­gen van "De Verbrandingsmotor" is de werking van de motor gebaseerd op het omzetten van chemische energie, die opgeslagen zit in de brandstof, in mechanische. Deze chemische energie moeten we daartoe eerst voor con­sumptie door de motor klaar maken. Wanneer we de brandstof zo maar de cilinder in zouden laten lopen dan zal er bar weinig omzetting plaatsvinden. In de praktijk heeft men twee zeer veel gebruikte manieren hiertoe ontwikkeld.
In ieder geval moet de brandstof voordat de ontste­king kan plaatsvinden vermengd worden met een be­paalde hoeveelheid zuurstof, die natuurlijk het eenvou­digste voorhanden is in de ons omringende lucht. Men kan deze vermenging met de lucht plaats laten vinden buiten de cilinder of pas binnen de cilinder. In het eerste geval spuit (injecteert) men de brandstof in de cilinder, die reeds gevuld is met de voor een goede verbranding noodzakelijke hoeveelheid lucht. Alle dieselmotoren werken met deze methode, maar aangezien er in de mo­torfietssector geen diesels als krachtbron worden ge­bruikt willen we deze manier van mengselbereiding bui­ten beschouwing laten, des te meer omdat deze methode bij benzinemotoren ook niet algemeen gebruikt wordt en het toepassingsgebied zich tot nu toe vrijwel beperkt tot de automobielen.
De tweede methode, waarbij het mengsel voor de ver­branding buiten de cilinder wordt klaar gemaakt is de meest interessante voor ons. Alle motorfietsmotoren ma­ken van dit systeem gebruik, een enkele uitzondering daar gelaten. De externe mengselvorming geschiedt in de carburateur errwordt daarom carburatie genoemd.


Constructie en werking van de carburateur
De carburateur is geplaatst op een verlengstuk van het inlaatkanaal. Deze buis kan op verschillende manieren uitgevoerd zijn, maar meestal is deze bij motoren hori­zontaal geplaatst of in een meer scheve stand. Vooral vroeger liet men deze buis naar beneden wijzen en steeg het mengsel omhoog naar de cilinder. Deze stijgstroom­carburateurs hebben uiteraard het nadeel, dat ze tegen de zwaartekracht in moeten werken en worden dan ook niet meer toegepast. Het tegenovergestelde principe, waarbij de buis bovenop de cilinder staat is in dit op­zicht ideaal, maar is voor veel motoren onpraktisch door de hoge inbouwhoogte. Toch wordt voor een liggende ci­linder weleens een valstroomcarbureateur gebruikt. Het meest toegepast is de vlakstroomcarburateur, waarbij de buis horizontaal geplaatst is. Ook komen veel tussenvor-


Links: Door lucht over de uitmonding te blazen wordt de benzine slechts grof verstoven (boven). Beter is het om de benzine eerst te verschuimen met lucht (onder).
men voor met de val- en vlakstroom carburateurs als extremen.
Bij motoren wordt de brandstof altijd in vloeibare vorm meegevoerd. De verbranding is echter alleen in gasvormige toestand onder aanwezigheid van zuurstof mogelijk en daarom moet de vloeibare brandstof voor de verbranding klaar gemaakt worden. De benzine wordt in eerste instantie verstoven door boven de nauwe uitmon­ding van het brandstof reservoir een luchtstroom te bla­zen, die overeenkomstig het principe van de fixeerspuit de vloeistof verstuift. Door de luchtstroom ontstaat na­melijk' een .kleine, onderdruk boven de ltj.tmonding en de vloeitsof komt naar buiten, waar hij verneveld wordt. Op deze wijze krijgt men echter een vrij grove verstui­ving, die nog lang geen ideaal mengsel oplevert. Een vol­gende stap is dan ook om geen pure vloeistof te verneve­len, maar door aan de onderzijde van de zuigbuis lucht toe te voeren, een reeds schuimvormige benzine-luchte­mulsie te verstuiven. Op deze manier is de nevel al veel fijner geworden. Ondanks al deze moeite hebben we echter nog steeds geen gas. Daarvoor is warmte nodig, die de nevel aan de omgeving onttrekt. Door de stroming in de inlaatbuis turbulent te maken krijgen we verder een goede menging van de ontstane benzinedamp met de lucht. Ook de onderdruk, die in de inlaatbuis heerst be­vordert de gasvorming, omdat vloeistoffen bij een lage d:ruk gemakkelijker verdampen dan bij een hoge.
Om een mengsel van dezelfde kwaliteit te krijgen on­afhankelijk van de hoeveelheid brandstof die men in de tank meevoert, heeft men de carburateur uitgerust met een vlotterkamer, die er voor zorgt dat de hoogte van de vloeistof in de verstuiverbuis onder alle omstandigheden goed is. De verstuiverbuis is daartoe verbonden met de vlotterkamer en volgens de wet van de communicerende vaten, kan met een vlotter de vloeistofspiegel in beide vaten ingesteld worden op de goede hoogte. Wanneer deze hoogte namelijk bereikt is sluit de drijvende vlotter de benzinetoevoer af en opent deze pas weer als de vloeistofspiegel zakt. Aangezien dit biniien nauwe gren­zen gebeurt blijft de hoogte van de vloeistofkolom in de verstuiverbuis' altijd gelijk. De plaats waar de verstuiver uitmondt in het inlaatkanaal noemt men de mengkamer van de carburateur.
De werking van een dergelijk systeem is als volgt: De inlaatslag van de motor zorgt voor het aanzuigen van de lucht in de inlaatbuis. De aangezogen lucht verstuift de
brandstof in de mengkamer en op zijn verdere weg wordt deze nevel gasvormig. Voor de. goede mengver­houding is het uiteraard wel zaak, dat de doorsnede van de inlaatbuis en hoofdsproeier van de benzine goed op elkaar afgestemd zijn. De theoretische mengverhouding, ook wel stochiometrische genoemd, is ongeveer voor benzine op lucht 1:14. Voor één kilogram benzine is on­geveer veertien kilogram lucht nodig om deze volledig te kunnen verbranden. In de praktijk ligt de zaak echter wat ingewikkelder, omdat de werktemperatuur, het toe­rental en de belasting van de motor een andere meng­verhouding vragen. De grenzen liggen ongeveer bij 1:13 .en 1:17, waarbij de eerste waarde een rijk mengsel en de laatste waarde een arm mengsel voorstelt. Zonder spe­ciale voorzieningen zou de carburateur slechts voor een bepaald toerental en bij een bepaalde belasting een goed mengsel leveren. In elk toerengebied en bij iedere belas­ting moet de motor echter een goed mengsel leveren, zo­dat we naar middelen moeten uitkijken die dit mogelijk maken.
Een primitieve manier van regeling zien we bij de af­gebeelde registercarburateur, waar de behoefte van de . motor stapsgewijs wordt bevredigd. In eerste instantie, wanneer de motor weinig mengsel nodig heeft wordt de
Volgens de wet van de communicerende vaten is de vloei­stofspiegel in de vlotterkamer en de verstuiverbuis even hoog. De vlotter regelt aan de onderzijde de benzinetoe­voer.
Hier ziet men de complete carburateur. Links wordt deze met een flens op het inlaatkanaal aangesloten.

schuif slechts tot aan het eerste tussenschot opgelicht; waardoor alleen het onderste deel van de carburateur werkzaam is. Al' naar gelang de behoefte wordt de schuif verder geopend en komen ook de volgende mengkamers in bedrijf. Niet fraai van deze regeling is het feit, dat het niet zonder overgangen, dus traploos, geschiedt. Om dit te bereiken is het noodzakelijk, dat de benzine-uitlaat van de verstuiverbuis ook traploos geregeld kan worden. Ook de doorsnede van de aanzuigbuis moet traploos va­riabel zijn. Bij veel motorfietscarburateurs bedient men zich voor dit doel van een ronde schuif, die de doorsnede van de inlaatbuis kan variëren. Door aan deze schuif een konische naald te hangen, die de ronde opening van de verstuiver groter of kleiner maakt is aan de benzinekant de zaak rond. Hoe hoger de schuif met de konische naald nu opgetrokken is des te meer mengsel van een goede samenstelling bereikt de verbrandingsruimte. Door de naald in de schuif iets in hoogte te kunnen laten varië­ren, kan men een fijnregeling in het systeem aanbren­gen. Met de vorm van de schuif kan men ook verschil­lende kleine bijregelingen van het systeem bewerkstelli­gen. Onder de: naaldsproeier, zoals de verstuiverbuis ei­genlijk genoemd wordt, zit de hoofdsproeier, waardoor de benzine stroomt, voordat deze door de naald op de juiste hoeveelheid gedoceerd wordt. Deze hoofdsproeier

Doorsnede van een BING carburateur. Ci-veer, A-huis, C-gas­schuif, G-naald, E1-naaldsproeier, J-stationairsproeier, J1-schroef, F-houder, H-hoofdsproeier, A:-schuimluchtboring, Ui-brandstof­toevoer, V-vlotterknop, V1-veer, W-vlotter, U-vlotterkamer, X­vlottemaald.
is van belang als de naald aan het eind van zijn werkza­me gebied 'gekomen is en wel bij vollast, dus bij volledig geopende inlaatbuis met de schuif volkomen bovenin. De naald bepaalt nu niet langer de hoeveelheid benzine, die door de sproeier naar buiten stroomt, maar de daarvoor aanwezige hoofdsproeier regelt de toevoer bij vol gas.
Resumerend kunnen we nu de motor van een goed mengsel bij deellast voorzien, maar er zijn nog andere omstandigheden, die een eigen voorziening noodzakelijk maken. Allereerst is dat het stationair draaien van de
, motor. Doordat er bij dit motortoerental vrijwel geen onderdruk aanwezig is bij de uitstroomopening van de naaldsproeier moet hier een apart stationairgedeelte voor geconstrueerd worden. Tussen de schuif en de in­laatklep of poort is daarvoor een boring gemaakt, die uitmondt achter de gesloten gassuif. Op de plaats is de luchtsnelheid, door de nauwe spleet, groot genoeg om door de speciale boring genoeg brandstof aan te zuigen. Door in het kanaal een stationairsproeier te plaatsen heeft men de hoeveelheid benzine, die bij het stationair draaien gewenst is in de hand. Het mengsel is bij dit toe­rental aan de rijke kant, wat bijgeregeld kan 'worden door een instelbare stationairluchtschroef, die meestal de luchthoeveelheid, die onder de schuif doorkomt moet aanvullen en tevens de benzine tot schuim maakt.
Wanneer men nu de gasschuif bij stationair draaien open doet, dan valt de onderdruk over de stationair­sproeier weg, terwijl de naaldsproeier nog niet goed kan werken, omdat het motortoerental nog te laag is. Het ge­volg is dat er een te arm mengsel ontstaat en de motor de neiging heeft om af te slaan. Sommige carburateurs hebben dan ook een overneemgedeelte, dat analoog werkt als het stationairgedeelte, alleen is de boring iets verder naar buiten aangebracht. Bij het openen van de doorlaat verandert de onderd,ruk over deze boring en verzorgt zo de overneemfase van de carburatie.
Bij deellast is de gasschuif slechts voor een deel ge­opend en is er een mengverhouding van ongeveer 1:17, hetgeen een duidelijke luchtovermaat betekent. Over het gehele deellastgebied blijft dit vrijwel gelijk, Door de koniciteit van de naald goed te kiezen is het mogelijk om
deze waarde redelijk te benaderen.  .,
Tot zo:ver deze aflevering met de carburatie als onder­werp. Een volgende keer nog wat meer over carbura­teurs, vooral verschillende typen.
In het vorige artikel, over de carburatie van verbran­dingsmotoren, hebben we globaal uiteengezet, hoe de mengselvorming bij een carburateur gebeurt. Hoofdzaak hierbij is de aanwezigheid van een onderdruk in de in­laatbuis. Door de doorlaat in deze buis te variëren kan de hoeveelheid mengsel en çie samenstelling ervan gere­geld worden. Veelal moet men zich hierbij echter bedie­nen van speciale voorzieningen om aan alle eisen van de motor tegemoet te kunnen komen. Zonder het dire.ct te willen zijn we in onze afbeeldingen terecht gekomen bij de schuifcarburateur, die door een bowdenkabel bediend wordt. De opzet van deze artikelen is om de verbran­dingsmotor in zijn algemeenheid te behandelen en daar­om zoeken we zoveel mogelijk naar afbeeldingen, die het besprokene zo goed mogelijk zichtbaar maken. We wil­len beslist geen behandeling van één type tot in de de­tails. DiJt ter verduidelijking van het volgende.
Bij de verbrandingsmotor maakt men gebruik van verschillende soorten carburateurs. De meest gebruike­lijke zijn: de schuifcarburateur, die mechanisch bediend wordt; de klepcarburateur, die uitgerust is met een vlin­derklep en eveneens mechanisch bediend wordt; de con­stant-vacuüm carJmrateur, waarbij de aanwezige vlin­derklep ook mechaniseh bediend wordt, maar waarbij de mengselvorming geschiedt door een schuif, die voorzien is van een naald. Bij twee van deze types komt er een schuif voorzien van een naald aan te pas. Het derde
type, dat hoofdzakelijk toegepast wordt op automotoren bezit deze naaldsproeier juist niet.
Voor we met de behandeling van de verschillende ty­pes beginnen is het zinvol om ons eens af te vragen, waarom er nu juist op motorfietsen voornamelijk schuif­carburateurs gemonteerd zijn. Verschillen moderne auto­mobielen en motorfietsen motorisch dan zóveel, dat een ander type carburateur gewenst of zelfs noodzakelijk is? Ons inziens niet. Collega's van het Duitse blad "Das: Mo­torrad" vonden dat ook en probeerden bij diverse fabri­kanten van carburateurs het antwoord op deze vraag te krijgen.
Evenwel zonder resultaat. Hun mening ten aanzien van dit probleem is als. volgt; vroeger is er een aanleiding geweest om schuifcarburateurs voor motorfietsen te ma­ken en klepcarburateurs voor auto's. Deze aanleiding zoekt men in het feit, dat er in dié-tijd een vrij groot verschil was tussen een auto en een)notor. De auto had altijd meer cilinders en een motorfiets moest het doen met één vrij groot exemplaar. De trillingen in dit sy­steem zouden· beter opgevangen kunnen wotden door een schuif dan door een klep. Hoe dan ook er werden voor de auto en de motor verschillende carburateurs ge­maakt. Daarna is iedere fabrikant zijn produkt gaan per­fectioneren en zowel de klep-als schuifcarburateur kre­gen allebei een groot toepassingsgebied. Toch bleef de schuif voor de motor en de klep voor de· auto gereser-
Zulke aparte inrichtingen ver­schillen trouwen.s met het merk en daarom zullen we ze hier ook niet behandelen. Veel voorkomend zijn de choke­kleppen, die er voor zorgen, dat de koude motor een extra rijk mengsel toegediend krijgt bij een koude start. Meestal is dit een vlinderklep of een apart schuifje, dat de inlaat vrijwel volledig afsluit en zodoende een rijk mengsel veroorzaakt. Ook hierin bestaan zeer veel uit­voeringen, die we niet zullen behandelen. Het is in prin­cipe voldoende te weten, dat de luchtdoorlaat zeer sterk beperkt wordt. Door de naald in verschillende standen te hangen of door een andere naaldconiciteit te kiezen kan men een fijnregeling verkrijgen. Ook de afschuining van de gasschuif is hierbij van belang.
De constant-vacuüm carburateur
Deze carburateur heeft zowel een schuif als een vlin­derklep in de doorlaatbuis. De vlinderklep wordt door de rijder bediend en deze klep beïnvloedt door zijn stand de hoogte van dei gasschuif. Deze schuif reageert namelijk op de heersende onderdruk in het inlaatkanaal. Hij vergelijkt deze onderdruk als het ware met de at­mosferische druk en neemt daarbij een evenwichtsstand. De schuif is daartoe verbonden met de zuiger, die in een klokvormig huis op en neer kan bewegen. De zuiger deelt de ruimte in het huis dus in twee gedeelten. Het boven.ste gedeelte is via de schuü verbonden met het in­laatkanaal ter hoogte van de uitmonding van de naald­sproeier. Het onderste deel staat in verbinding met de buitenlucht of met de lucht tussen luchtfilter en het be­gin van het inlaatkanaal. Dit laatste omdat er door het luchtfilterelement ook een drukval optreedt.
Wanneer de smoor- of gasklep nu .door de rijder ge­opend wordt ontstaat er in de inlaatbuis een onderdruk en de zuiger komt vanuit zijn lage stand naar boven. De druk onder de zuiger (atmosferisch) is groter dan de-
Keihin constant-vacuümcarburateur. (a) Met gesloten gas­klep (15) werkt de stationairsproeier PS via uitgang (12). (b) Met iets geopende gasklep werkt het overneemgedeelte SJ via uitgang (13). (c) Bij verder geopende gasklep re­gelt de schuif (16) de opbrengst van de naaldsproeier JN en NJ. (d) Bij volgas werkt alleen de hoofdsproeier MJ.
veerd. Tenminste in het algemeen, want er zijn wel de­. gelijk voorbeelden van een ·andere toepassing. Om er enige te noemen: Harley-Davidson en Münch gebruiken allebei klepcarburateurs. Münch monteert op zijn Mam­mut dubbele Webers, die ook in de autowereld erg veel gebruikt worden. De conclusie van "Das Motorrad" is, ·dat er op dit moment geen redenen meer aanwezig zijn om het ene type te verkiezen boven het andere, tenmin­ste niet uit carburatieoverwegingen. Wel kunnen de be­diening en de inbouwmaten nog een ondergeschikte rol spelen bij de keus.
De schuifcarburateur
Bij de schuifcarburateur, die door merken als Dell'Or­to, Amal en Bing in grote aantallen gefabriceerd worden voor het gebruik op een motorfiets, wordt de doorlaat van de inlaatbuis -geregeld door een schuif. Aan deze schuif is een naald gehangen, die door zijn coniciteit de doorlaat van de naaldsproeier bepaalt. Dit is het geval voor het rijden met een gedeeltelijk geopende gasschuif, bij deellast. Voor het vollast draaien van de motor zorgt de onder de naaldsproeier gelegen hoofdsproeier.
Het al of niet volledig openen van de doorlaat wordt door de berijder bepaald met de stand van het gashan­C:c!. Dit handel bedient de gasschuif via een bowdenka­bel, waardoor het gashandel direct de stand van de gas­.schuif bepaalt.
Bij stationair draaien komt een apart gedeelte van de carburateur in werking, waarover we reeds de vorige­maal gesproken hebben.
Boven: Doorsnede van een klepcarburateur, die uitgerust is met een vllnderklep en een venturi. Bij dit type ont­breekt een schuif.
Links: De op een Münch viercilinder toegepaste dubbele Webers zijn van het kleptype.
druk boven de zuiger, die gelijk is aan de onderdruk in het inlaatkanaal. Er treedt een evenwichtssituatie op, waarmee de stand van de aan de zuiger verbonden schuif overeenkomt. Op dezè wijze verkrijgt men een vrijwel constante samenstelling van het mengsel, voor­opgesteld dat de naald de goede vorm heeft. Verder werkt de carburateur namelijk vrijwel gelijk als de ge­wone schuifcarburateur. Door het zelfinstellende karak­ter van de carburateur heerst er in de inlaatbuis een vrijwel constante onderdruk. De hoeveelheid lucht wordt door de smoorklep bepaald in combinatie met het toerental. De hoeveelheid benzine wordt bepaald door de stand van de naald.
Voor het stationair draaien zijn bij deze carburateur niet altijd speciale voorzieningen nodig, omdat er vaak een aanslag is, die de zuiger op een voor stationair draaien noodzakelijke hoogte houdt. Voor de koude start verkrijgt men een rijker mengsel door de naaldsproeier omlaag te trekken, waardoor er meer benzine naar bin­nen kan stromen.
De traagheid van de zuiger heeft een gunstige invloed voor het tijdelijk rijker worden bij het acceleren, omdat door het achterblijven van de zuiger de onderdruk bij de uitstroomopening tijdelijk groter wordt. Het mengsel wordt daardoor rijker, maar is zeer snel daarna weer . normaal. Aan het dempen van de zuiger door middel van een hydraulisch schokdempertje gaan wij in dit kader voorbij.
De Engelse SU (Skinner United) fabriek is de pionier van deze carburateur geweest. Op motorfietsen zijn deze carburateurs niet erg veel toegepast. Het principe heeft bij de motorfietsen echter wel ingang gevonden en wordt door fabrieken als Bing en Keihin in de praktijk gebracht. Daarbij zijn ook versies, die inplaats van een zuiger een membraan hebben tussen boven- en onder­ruimte van de klok. De werking is echter identiek aan die van één met een zuiger. Het nadeel van de mem­braanuitvoering is, dat er op de duur scheuren en bar­sten in het rubber kunnen ontstaan, waardoor de werking nadelig beïnvloed wordt. Schade aan de motor is door de slechte mengselsamenstelling dan zeker niet denkbeel­dig.
De klepcarburateur
In de inleiding is er al op gewezen, ·dat deze carbura­teur, die zich van een vlinderklep als gasklep bedient, eigenlijk voor de auto's is gereserveerd. Waarom, dat is
ons niet duidelijk.

Het grote verschil met de hiervoor ·l!resproken carbura­teurs zit in het feit, dat de doorsnede van de inlaatbuis door een klep geregeld wordt inplaats van door een schuif. Over het algemeen zit de klep op enige afstand van de uitstroomopening van de verstuiver, zodat er vaak een zogenaamde venturi is aangebracht. Deze ver­turi (zie afbeelding klepcarburateur) bewerkstelligt een extra onderdruk ter plaatse van de sproeieruitgang. Aangezien deze carburateur behalve de klep geen be­weegbare delen heeft moet via allerlei compensatie-in­richtingen voor gezorgd worden, dat er te allen tijde een goed mengsel voorhanden is. Vaak gaat men uit van een goede maat hoofdsproeier, die voor vollast uitstekend voldoet. Om een goed mengsel bij deellast te krijgen werkt men de uitstroming van de hoofdsproeier tegen door het toelaten van zogenaamde remlucht, waardoor de benzinehoeveelheid kleiner wordt. Voor het statio­naire gedeelte zijn aparte voorzieningen getroffen, die overeenkomen met die van de schuifcarburateur. Ook is er een overneemgedeelte tussen stationair en deellast aanwezig. Zoals gezegd wordt deze carburateur op moto­ren weinig toegepast, maar bijv. Friedl Münch gebruikt voor zijn Mammut twee dubbele Webers, die de 1200 cc motor een färmidabel vermogen geven.

De vlotterkamer
Ongeacht het type kan de vlotterkamer gescheiden of als vast onderdeel van de carburateur aanwezig zijn. De laatste tijd is er een duidelijke voorkeur om de vlotter­kamer als een vast deel van het totaal uLt te voeren. Voordelen van een dergelijke monoblocconstructie zijn het minder gevoelig zijn voor acceleratie- en remkrach­ten en het overhellen in bochten. Voor de principiële werking van de carburateur maakt het echter niets uit. Alleen de bouw van de carburateur kan veel compacter zijn.
Uitgelicht - 1 - 2 - 3