Expansie_uitlaten

5/11/2018 Expansie_uitlaten

1/15

Alles wat u altijd al hebt wiU6nweten over

EXPANSIEUITLATENledereenheeft in zijn leven be-paalde beginpunten. M'n vijl-tiende verjaardag was zo'n punt:ik kreeg een tweedehandsSparta-brommertje cadeau.Toen ik er voor het eerst opstapte, had het ding een topvan 50 km per uur en wasdaar-mee veel Ie snel voor me. Maaralles went: nadrie dagen wist ikongeveer hoeveel meter vooreen bocht ik moest beginnenteremmen; naeenweekhadikhetapparaat zo ver onder de kniedat ik mezelf niet meer konstantIn levensgevaar bracht, en naeen maand vond ik 50km peruur eigenlijk maar vrij lang-zaam.Wat doe fe dan, als je geenrooie cent hebt voor de aan-scnat van snelle spullen (dietoen trouwens nog niet beston-den). maar wei een Pamet eenmassa gereedschap in zijnschuur? Inderdaad, je gaat aanhetopvoeren.Oat was in het begin erg ge-makkelijk, want ik werd niet ge-hinderd door enige theoretischekennis. Mijn uitgangspunt luiddeongeveer als volqt: ..racemoto-ren gaan sneller dan gewonemotoren en maken meer la-waal. Dus als ik een gewonemotor (of brommer) harder willaten lopen. dan moet ik zorgendat-ie meer lawaai rnaakt''. Enom dat te bereiken had je geentheoretische kennis nodig; ai-leen maar een steeksleuteltjetien om de uitlaatdemper er afteslopen.Aangezien die demper half ver-stopt zatmet koolaanslag (zoalslater bleek), steeg de topsnel-heid inderdaad met ruim 5 kmluur. Van decibels had ik nognooit gehoord, maar dat ook hetlawaai niet minder was gewor-den, hoorde ik maar al te goed.Ook toen deed de jeugd al degekste dingen om op te vallen.maar er gold een uitzonderingvoor jongetjes die nog geenzes-tien waren.maardesondanksopeenbrommer reden.Dus: toch weer uitlaatdemping.Ik voelde er echter niets voorom van net fraaie tempo van 55krn/u weer te devalueren naarhet slakkeqanqetje van 50. Bijwijze v I compromis verwijder-de ik daarorn het (verstopte)einddemperlje uit de uitlaat, enzie: het Spartaatje bereikle deschrikbarende snelheid van 57krn per uur!

VerbijlteringDatwas nieuw voor me: een uit-laatpijp kon dus meer doendanaileenhet lawaai binnenhouden;zo'n pijp kon een echte bijdrageleveren aan de topsnelheid!Tegenwoordig w_eetieder kinddat, maar toentertijd werd deracerI; nog gedomineerd doorviertaktmotoren en de oeste .lt-se uitzondering MZwas nauwe-!ilks het stadium van open me-gafoons op z'n tweetaktracer teboven. U begrijpt dus. dat ikverbilsterd was door deze ont-dekking.Die verbijstering hee!t vrijwelvoortgeduurd tot op de dag vanvandaag, met af en toe korteonderbrekingen in de vorm vanperlodes waarin ik dacht dat ikhetsnapte.Elm zo'n periode wasbijvoor-beeld toen ik op m'n achttiende[aareentweeci!inderDKWopdekop tikte en het ding vol zelt-vertrouwenvoorzagvan eenstelexpansiepijpen. nog voordat iker een meter mee had gereden.Het geluid was werkelijk zeermuzikaal en een vriendje (meteen Jawa twin) wilde met ailegeweld die pijpen van mil ko-'pen. Hij kreeg zijn lin pas.toeneenvande uitlaten vandeDKWaftrilde. die daaropprompt 10krn harder ginglopen ....De reden. dat ik dtt allemaalvertel?Wei. ik heb nuweerzo'nperiode waarin ik denk dat ikeindelijk de werking vaneenex-pansiepijpdoor neb, Endiewe-tenschapwil ikgraag delen metdelezersvanMOTO73.Even eenopmerking voora!:enkelejaren geleden heb ik ookal eenseen serie artikeltjes ge-schreven over de gebeurtenis-sen in eenexpansiepijp. Enom-dat deeigenschappenendege-dragingen van uitlaatgassensindsdien niet veranderd zijn,zullen lezers met een goed ge-heugensommigegedeeltenvandit verhaal herkennen; die zijnname!ijk 60k niet veranderd.Maaral zijn degedragingen vanhet uitlaatgas dan gelijk geble-ven.mijninzicht in dieg.edragin-gen is wei degelijk gewijzigd.Vandaar. dat dit verhaal openkele belangrijke punten af-Wljkt van wat ik vroeger hebgeschreven.Latenwe. om de zaakoverzich-lelijk te houden. maar beginnenbij het begin; bij decilinder dus.

-

~ Frits Overmars

16


2/15

\ .,

MZ wordf algemeen beschouwd a/s de pionier van de modernetweetakt-racetechniek. Masr sl was dit Oostduitse merk dan degrotevoorvechter van de roterende inlaat, op uitlastgebied was men vriikonservstief. Deze 125 cc fabrieksracer was in 1955 nog metmegafoons uitgerust.Zuiging gewenstBij de verbranding van hetbenzine-Iuchtmengsel in de ci-linder van een tweetaktmotorontstaat een hoge drlJk. Diedruk duwt de zuiger naar bene-den en brengt zocloende dekrukas aan het draaien. Op eenbepaald moment is de zuigerzo ver gedaald dat de umaat-poort onderin de cilinderwandvrij komt. De verbrandlngsgas-sen, die op dat moment nagonder een druk van pakweg 5bar (atmosleer) staan, makennatuurlijk van de gelegenheidgebruik en stromen door diepoort met grate kracht ult decilinder. Daarnagaan de spoel-poorten open en stroomt vanuithet carter vers mengsel de cl-linder in. Hoe meer van ditmengsel Inde cilinder komt, hoemeer er oak wordt gekompri-meerd en verbrand, dus hoemeer vermogendemotor levert.We kunnen helpen am zoveelmogelijk mengsel van carternaar cilinder Ie krijgen door aande ultlaatpoort Ie zulgen (nletletterlljk natuurlijk, want zo'npoort kan nogal warm worden).Door die zulging daalt de drukin de cilinder en komt er meerruimte voor veTSmengsel. Daar-am moeten we de expansiepijpzo.gek ziente krijgen, dal-ie gastzUlgen.Da's helemaal nlet moeilijk.want het verbrande gas dat uitde cilinder is gestroomd, stormtintussen met grote snelhelddoor de uitlaatpijp. Op een ge-gaven moment is al het verbran-de gas lJit de cilinder verdwe-nen;het gas stroomt aan deachterkant metgrotesnelheiduit de pijp, maar aan de voor-kant komt er niets meer bij om-dat de cilinder intussen is leeg-gestroomd. Daar ontstaat daneen onderdruk; precles wat wewilden.Hoe groter de strobmsnelheidvan net gas, des te groter wordlook deonderdruk. am degrootstmogelijke stroomsnelheid teverkrijgen wordt gebruik ge-maakt van een megafoon dieaan de uitlaatpijp wordt beves-tigd. De stroomsnelheid kandaardoor slijgen tot boven de

/- - -

Oatgeluidsgolven kunnan terug-kaatsen, weten we allemaal.Denk maar aan een echoput.Wat je daar hoort. isgewoonhetgeluid dat je ze n hebt gemaakt.en dat daarna door de bodemvan de put wordt teruggekaatst.Nu hebben golven een merk-waardige eigenschap (dat moetu maar even van mi] aannemen.want het zou Ie ver voeren omhet op deze plaats te gaan ver-duidelijken): ze worden niet700 meter per seconde (2500 aileen teruggekaatst door eenkm/uur!). Da's natuurlijk leuk, gesloten uiteinde (zoals de bo-maar tot zover iser geen nieuws dem van de echoput), maar ookonder de zon. Deze invloed van door een open uiteinde (zoalseen magafoon werd n"'nelijk al het einde van een uitlaatpijp).ruim 40 jaar r')leden ..mtdekl in Er is echler tussen deze tweede race-aldr .lOgen van onder soorten lerugkaatsing eengrootmeer Norton, NSU en DKW.Ais verschil. Posilieve golven (dalu geTnleresseerd bent in de zijn golven die een hogere druktheoretische achtergronden van hebben dan het gas waarin zedit megaloon-effekt, kunt u een zichbewegen). worden door een H6, een open uileindeverklaring vinden inboekenover geslolen uiteinde ook als posl- Het meesl geschikte instrumentstroomturbines. onder het tieve golven teruggekaatst. En voor die omzetting is opnieuwhooldstuk Straalpijpen. negatieve golven (met een de megafoon, die we aanvan-Ook ik heb meinhet verleden lagere druk dan hun omgeving) kelijk gebruikten om een zolaagultvoerig met dit verschijnsel be- worden door zo'n einde ook als mogelijke stroomsnelheid vanzlggehouden enik heb zelfs met negatieve golven gereflekteerd. het uitlaatgas op te wekken. Zo'nbehulp van een computer uit- Maar btj de terugkaatsing door megafoon kan namelijk geziengeknobbeld. wat de ideale vorm een open uiteinde wordt alleS worden als een aaneenschake-van een megaloon moet zijn om anders, Positievegolven die een ling van stukjes cilindrischede hoogste gasstroomsnelheid open einde van een leiding be- pijp. waarvan dediameter staplete bereiken. De desbetreffende reiken. worden teruggekaatst als voor stapje toeneemt (fig. 1).formules hebben zelfs in MOTa negatieve golven, en negatieve Depositieve geluicsgolf die van-73 gestaan. Het bewuste num- als positieve. uit een cilindrische uitlaatpijp inmer is inmiddels uitverkocht. Wat gebeurt er nu in het uit- zo'n megafoon terecht komi,maar maak ugeenzorgen. laatsysteem van een tweetakt- denkt: ..He. een open uiteinde".AI die theorie over stroomsnel- motor? We nebben al geziendat en stuurt een negatiel golfjeheden in uitlaatpijpen is name- er in de cilinder een druk van terug. voorda! hij .in de gatenDeze 350 cc driecillnder DKW fsbrieksracer was een van de eerste racemotoren ter were/d metexpansie-schtige uitlsatpijpen.

---- e " '1;:.;=. ~ . \.~- . . . . . . . ..1 4 1 l ~ JU~~.

lijk wei waar. maar er treedt inexpansteptipen nog een anderverschijnsel op. en de invloeddaarvar op het motorvermogenis vllelgroter.Wanneer namelijk bij een twee-tak! de uitlaatpoort opengaat ontsnapt er met aileen eenstroorn gas. maar ook een knal,01, om het neties te zeggen: eengeluidsgolf.

ongeveer5 bar neerst op hetogenblik dat de uitlaatpoortopengaat. Het openen van diepoort levert danook een forsepositieve golf op: een knal zeUs.Deze getuidsgolf Ioopt, uiter-aard met de snelheid van hetgeluid. door de uitlaalpijp. Enwanneer nu deze golf aan hetopen einde van die pijp komt,wordt hij gereflekteerd als eennegatieve golf. ofwei een onder-drukgolf. En weetu nog. watwe graag wilden hebben bij deuitlaatpoor.t? Inderdaad. eenonderdruk.Dezeonderdruk moetal het ver-brandegasutt decilinder zuigenen vervolgens de spoelstromingop gang helpen.En om dal zogoed mogelijk te doen moet hijaan twee voorwaarden voldoen:hij rnoet zo sterk mogelijk zijn.en hij moet aanwe:zigblijven totop het ogenblik dat de spoet-poorten weer gestoten wordendoor de zUlger. Met anderewoorden: we willen dat de kortemaar hevige positieve golf, diebij net openen van de uiUaat-poort ontstaat, wordt omaezetin een lang aanhoudende ega-tieve golf. en dat loveel moge-lijk energie wordt omgezetinonderdruk.

Golven en echo's

.'.,

17


3/15

- -~"I , . .----,0 . . . . . . . . - - - - - --if '- Fig. 1: Een megafoon ken gezien worden als een aaneensc;hakelingvan een groat aantal stukjes pijp, waarvan de diameter stapje voorstaple toeneemt.krijgt dat hij niet in de openlucht terecht is gekomen. maarslechts in een pijp die iets wij-der is dan de vorige. Komt degolf bijhet einde van die tweedepijp, dan herhaalt de geschiede-nis zich; ook hier vandaanwordteen negatief golfje gereflek-teerd, waarnadegrote positiE'egolf ontdekt dat hij er opnieuwlsingetrapt. OOkditmaal komthij bij het verlaten van het stukjepljp niet In de open lucht,maar in een pijpje met weereeniets grotere diameter. Enz.,enz.Zodoende wordt de korte posi-tieve golf omgezet in een gelel-delljkteruggekaatste negatleve.Wanneer de lengle- en diame-terverhoudingen van de mega-foon optimaal zijn, wordtbovendien bereikt dat de posi-tieve golf vrijwel al zijn energiehee't .afgestaan tegen de tijddat-ie werkelijk in de openlucht terecht komt.

SpoelverliezenGOed, nadit staaltjezelfve.rheer-IiJkingkeren we terug naar onsoorspronkelijke onderwerp: detweetaktmotor.Er gebeuren namelijkin een ex-pansiepijp nag meer dingen, diew< evenonder de loep moetennemen,voordat ik kan beginnenaan het llerklaren van de formu-Ie.We hebben al gezien, dat eenmegafoon de cilinder kan leeg-zuigen. Bovendien heb ik be-weerd, dat de zuigende werkingaanwezig moet blijven tot ophet ogenblik dat de spoelpoor-ten weer gesloten worden. Demoeilijkheid is echter, dat zo'nmegafoonniet in de gaten neett,wat-ie allemaal uit de cilinder'zulgt.Hi;verwijdert niet aileen het ver-brandegas.maarslurpt oak eenfUnk deel op van net versemangsel. dat juist via de spoel-poorten van het carter naar dec;ilinderisgestroomd. Maar datkunnenwe niet gebruiken. wantmengsel dat in de uitlaatpijpverdwijnt zondet dat het eerstaan het verbrandingsprocesheelt deelgenomen. levert geenbijdrage aan hel motorvermo-gen.Wei aan de luchtvervuiling,want dat mengsel bevat eenhoeveelheid benzine die onver-brand in de buitenlucht terechtkomt. Bovendienhebben wevoor die benzine eerst een boelgeld betaald, , .' Hier moet duseen stokje voor gestoken wor-den.Wei. ruets is eenvoudiger. Welassen gewoon een plaat bliktegen het open einde van demegafoon.dat daardoor eenge-sloten einde wordt. Maar omdat

een motor niet wit lopen wan-neer de uitlaatpijp potdicht zit.maken we in de plaat blik eengaatje. waardoor het uitlaatgasgeleidelijk kan ontsnappen (fig.2). Oat ..gesloten einde" van demegafoon is dus in werkelijk-heid niet helemaal gesloten.maar voor ons doel is het ver-doende.Oat doel is namelijk het volgen-de:zoals we al meermalen ge-zien hebben. ontslaat er bij hetopenen van de uitlaatpoort eenpositieve drukgolf. Die golfdoorloopt de megafoon en eengroot deel van z'n energie wordthier omgezet in een onderdruk-golf. die terugkeert naar de ct-linder. Wat er nog is overgeble-ven van de positieve golf. bots!vervolgens tegen de plaat blikaan het eind van de megafoon.en wordt vandaar als een post-tieve golf teruggekaatst naar decilinder.

ResonantieHet spreekt vanzelf dat de uit-laatpoort moet slulten ophettijdstip. dat de druk in de cl-linder zijn maximum heert be-reikt. Wanneer de poort eerdersluil. hEleftde positieve drukgolfnameli;r. naggeen tljd gehad amal het mengselvanuit de ultlaat-pijp in de c;llInderte persen. En 'gaat de poart te laat dleht, danstroomt eendeel van het meng-sel weer terugnaar de uitlaat-pijp. .Demoeilijkheid Iseehler. dat wehet sluitingstijds~ip van de uil-laatpoort nletkunnenaanpassenbif de aankomst van de posl-tieve terugkaatsing. Oat slul-tingstijdstip staat namelijk vast;het wordt bepaald door de ti-ming van deuitlaatpoort endoorhettoerentalvandemotor.Maar gelukkig is er een anderemogelijkheid:wepassen deaan-komst van de positleve reflektieaan bij dat vaststaande uitlaat-sluilingstijdstip.Oat gaat als voigt: wanneer deuillaatpoort opent, ontstaat ereen positievegolf. Die golf looptdoor de uitlaatpijp met de snel-heid van het geluid. En diesnelheid is afhankelijk van deternperatuurvanhet gaswaarin-ie zlch bevindt. voor heet ult-laatgas ligt de geluidssnelheidbij ongeveer 500 meter per se-conde. Onzegolf locp] dus met500 m/sec door de uitlaatpijp.tot hij bij de plaat bilk aan deachterzijde komt. Hier wordt hijteruggekaatst. waarna hij metdezelfde snelheid weer terug-loopt. richtingcilinder.

EurekalEnover die lengte- endiameter-verhoudingen wil ik het nuheb-ben. Ikge100f namelijk. dat ikhetideaal heb gevonden. Enzoals bij aile werkelijk belang-rijke vindingen (anum) is ookdit eenwonder vaneenvoud.De simpele tormule, waarin ikhet denkwerk van de afgelopenjaren heb samengevat. lijkt weiietsopdie vanmijn goedevriendAlbert Einstein. Appie werd be-kend met de formulering e ~mc' (waarbij ik de betekenisvande symbolen niet ga uitleggenomdat u er ongetwijfeld allesvanaf weet). terwijl mijn formuleluidt: ild ,: CS. U net het:andere lettertjes. maar vrijweldezelfdegenialeeenvoud.

DrukvullingHet verse mengsel. dat door deonderdukgolf uit de cilinder isweggezogen. wordt er vervol-gensdoor de overdrukgolf weerin .teruggeperst.En het mootsta is: omdatop dat moment de spoelpoor-ten al weer dicht zijn. kan hetteruggeperste mengsel nietmeer tangs een andere weg uitde cilinder ontsnappen. Dedrukin de cihnder stijgt daarom eninhet ideale geval wordt de ci-linder zodoende gevuld metmeer mengsel. dan net gevalzou zijn zonder dezesamenwer-king van negatieve en positievedrukgolven. Wordt vervolgd

) ) ) I I ) ) ) 1 ) ~ ) 1Fig. 2: Het gas/oten uiteinde van deze megafoon kaatst een ..ecno" inde vorm ~n een overdrukgo/f terug naar de cilinder.

18


4/15

, . '.'

EXPANSIE-UITLATEN J' ~ \ J.. t , iAlles, wat u altijd al hebt willen weten over

11'1e vorlge etleverlng hebbenwe gezlen del In de expensl&-pilI' van een tweelaldmotor nehe. openen 1 1 ' 1 1 1 ' 1 de ultlaatpoOitHn onderdrukgolf wordl ge-vormd die de verbrllnde gassenutt de el1lnder zulgt, .en dal ookHn deel van het veraebenzine/lueh'mengHI wordl mf'agezo-gen. '1ervolgenll perflt f . 1 1 ' 1 over-drukgol., die eveneenfl door deexpenalepljp wordl opgeweld,dla verae mengael weer t.rug Indeclllnder.Oat gaatals voigt: wanneer deuitlaatpoort opsnt, ontstaat ereen positievegolf, Olegolf looptdoor de .uitlaatpijpmet de snet-heid van het geluid. En diesnelheid is afhankelijk van detemperatuur vanhetgaswaann-Ie zleh bevlndt. Voor heet ult-laatgas ligt de geluidssnelheidbij ongeveer 500 meter per se-conde, Onzegolf toopt dus met500 m/sec door de uitlaatpijp.tot hij bij de plaat blik aan deachterzijde komt. Hier wordt hijteruggekaatst. waarna hij metdezelfde snelheid weer terug-toopt, richting cilinder.De teruggekaatste golf moet bijde cilinder arriveren op het mo-ment dat de zuiger de uitlaat-poort gaat atslunen, Dan wordtnamelijk een .deel van de golfin de cilinder "gevangen". Hatoverige deel van de golf stoatzijn neus legen de zuiger enwordt hier voor de tweedekeerteruggekaatst. ditmaal weer inde richting van de plaat bilkachteraan de uitlaatpijp. Hierword! het restant van de golfvoor de derde maal terug-gekaatst; hij begeeft zich weernaar de cilinder en botst daarin net ideale geval tegen dezuiger. wanneer die ophet puntstaatom opnieuwde ultlaatpoortte openen. De oude golf keertom en gaat voor de zoveelstekeer de pijp in. tegelijk (..inlase") met de nieuwe golf diejuist op dat moment door deopengaande uitlaatpoort uit decilinder !loept.Wanneer de oude en denieuwegolf precies tegelljk vanaf decilinder vertrekken. versterkenze elkaar. In dat geval ontstaateen ..staandegolf" (voorgeinte-resseerden:zieboekenoverge-luidsvoortplanting). We sprekendan van resonantie (daar komtook het woord resonantie-.uillaatvandaan). Bii resonantiewerkeneen heleboel oude en nieuwe

golven samen, en het effektervanis dan ook veel groterdan vaneen op zichzelfstaandegOlf. Resonantle is dus hetideaal. waarnaar we mostenstreven.

deel2

/

UitlaattimingOat kan. maar aileen wanneerde timing van de uitlaatpoortaan bepaalde voorwaarden11'01-doet. Het zit namelijk zo: alsde poort begintte openen. be-gint er een golf te topen; heenen weer door de pijp. Daaroverdoet hij x seconden (hoegroterx is. doet er op dit ogenbliknog niet toe),Wanneer een deelvan die golf dan zijn neus stoattegen de zuiger. gaal dat deelzoals gezegd voor de tweedekeer de pijp in. word! opnieuwdoor de plaat blikteruggekaatsten komt naverloop vantljd weerbij de zUiger. Die tweede keerheen en weer duurt ook x se-conden.Da's logisch.he?Om een staande golf te krijgen.moet de uitlaatpoortopenen.zo-dra de oude golf voor de twee-dekeer terug is bij de zuiger.Laten we eensop een rijtje zet-ten.watwenuhebben.Ultlaatpoort open: x secondenlater: uitlaat weer dlcht, Nogeens x seconden later: uillaatweer open. Depoort is dus evenlang open als dicht. Uitgedruktin krukasgraden betekent dat:l80" open; 1 B O O dicht.Poorten: hoe breder,hoe lagerMaarnoubegint dedrukgolf niette lopen zodra de uitlaatpoorteentiendemillimeter open staat.Nee. de poort moet eerst eenstukje verder open, voordat dedruk in de cllinder een mooiegolf tot stand brengt. Hoegrootdatstukje is. hangt af van debreedte van de poort. Eenheelbrede poort dia een millimeteropenstaat, biedt de drukgolfevenveel passeerruimte als eenhalf zo brede poort die 2 mmopenstaat(fig.3).Hoe bereiken we nu dat de.golfbegint te lopen wanneerwij datwillen? Wei. we maken de uit-laatpoortietshogerdan die tneo-reuscne 180. Hoeveel hager.dat is afhankelijk van de poort-breedte. Voor erg brede ultlaat-poorten met eenspijl in het mid-den is dat stukje ongeveer 5graden. Voor poorten zonderspijl. die noodgedwongen iets 1fi Frits Ovetmers

28


5/15

i.'

piJp weer bekijken. Op het mo-ment dat de uitlaatpoort effek-tief begint teopenen, gaat er eenoverdrukgolf lopen il" ds uttlaat-pijp. Die golf wordt door het ge-sloten einde van die pijp terug-gekaatst en moet bij de uillaat-poort terug zijn op het moment.dat deze effektief sluit.Om de lengte van de uitlaatpijpte kunnen berekenen moeten wetwee dingen weten: teneerste,hoe lang de uitlaatpou.'t effektiefopen staat; en ten tweede hoesnel de golf zich voortbeweegt.Maar dat laatste weten 'Aeal:we hebben immers al opgemerktdat de golf zich voortbeweegtmet de snelheid van het geluid,en dat die snelheid in heet uit-laatgas omstreeks 500 meter persecondeis.Goed. dan nu de openingsduurvan deuitlaatpoort. Stel dat weeen motor oncier handen neb-ben die maximaal 9000 toerendraait. en waarvan de werkelijkeuitlaatliming 178~is. De effektie-ve timing is dan 178 - 20" ~158. En wanneer de krukas9000 omwentelingen per minuut9000m&~!\t,betekent datTo"" om-wentellngen per seconde.We kunnen deze formule om-keren en dan zien we. dat dekrukas voor elIn omwentelingeen tijd van 9~~0 seconde no-dig heelt. Met andere woorden:in 9gg0 seconde draai! de kruk-as 360 graden. Em daaruit voIgtweer. dat de krukas over


6/15

, r't :

Fig. 6: Weer een stapje verder: niet ai leen bij 6000 en 9000 toeren,maar ook bij 7500 tlmin heett deze uitJaatpijp eengunstige invloedop het vermogen.-,~J t~~L~~_0~~~3~m~ __n~=~9=o=oo~I~/m~l=n~. ,

L =0.171 m __ n = 7500 IImln.~ L = 1.0117m - n =11000 IImln.

Fig. 7: De eindconus heelt dezelfde werking als een oneindig aantalschotjes; deze pijp is in het he/e toerengebied tusSer!6000 en 9000tlmin aktiet.

L - 0.73 m . ._ " . n m =9000 IImln.I !.mIn _ 1.017 m -nmln =8000 tlmln.~.

motor 9000 toeren draait. Heltweede schot kaatst ook eendeel van de golf lerug en da tdeel zorgt voor het vermogenbij 6000 toeren.Natuurlijk moet de motor tussendeze beide toerentallen 66ktrek ken. Om dat te bereikenzouden we drie schotten achter-aan de pijp kunnsn maken (fig.6). Ais je zo door redeneert.kom je tenslolte terecht bij eenpijp met oneindig veel schotjes.ofwel een conus (fig. 7).Wie nu goed heeft opgelet. be-grijpt tevens dat de lengle vandeze conus samenhangt met depowerband van de motor. Delengte L vanaf de cilinder tot hetbegin van de conus is bepalendvoor het maximum toerental datmet een expansiepijp kan wor-den bereikt. lerwijl de lengte

Lmin (vanaf de cilinder tot neteind van de conus) bepalend isvoor het minimum toerental.Hoe groter hel verschil tussenL en Lmln Is. des Ie groter isdan ook het toerengebied waar-in de expansiepijp een gunstlgeinvloed heeft op het vermogen.EvenpauzeHet is u mlsschien opgevallendat er In fig. 7 tussen de zulgen-de megafoon en de reflekteren-de conus een cilindrlsch ge-deelte zit (fig. 8). En dat stukzit er nlet voor niets.Inhet begin van dit artikel neb-ben we gezien. dat de megafooneen onderdrukqol! lerugkaatst inin de richting van de cilinder.En zojuist nebben we tevens ge-zien. dat de eindconus een

overdrukgolf terugkaatst. En nuheb ik wei ge:zegd dat al die gol-ven zlch voortbewegen met desnelheid van het geluid. maardat is niet helemaal waar. Degolven in een expansiepijp :zijnnamelijk :z6 sterk. dat :ze dedichtheid van het uitlaatgas be-invloeden. Wat dit prectes in-houdt. is niet in enkele woOrdenuit Ie leggen. maar het komterop neer dat een posltieve golfiets harder looptdan een nega-tleve, En het cilindrische deeltussen de megafoon en de elnd-conus van onze expansiepijpdient nu om een soort ..pauze"in te lassen tussen het eind vande onderdrukgolf en het beginvan de overdrukgolf. Zonder diepauze zou de overdrukgolf na-meli jk de onderdrukgolfinha-len. en dan heflen de positieve

Fig. 8: Een cilindrisch gedeelte met een tengte vanO . 1 4 Lzorgt dat deonderdrukgolf niet wordt ingehaald door de overdrukgolf.

0.14 L-- "'iFig. 9: De cilindrische pijp van 0,16 L tussen de cilinder en het beginvan demegafoon zorgt dat de onderdrukgo/f niet t6 vroeg bij de cilin-der terugkeert.

Fig. 10: De arte voorneemste diameters van een expansiepijp ziind,. dmax en dt.~--~~~~~.~n~a'~~T

30

I. J

en negatieve werking elkaar op,zodat het effekt van de uitlaat-pijp volledig de mist ingaat.De lengte van de benodlgdepau:ze. en daarmee ook de leng-Ie van het cillndrische deel.hang! af van het. snelheldsver-schil tussen de beide golven.Deze lengte is in de praktijk ml-nimaal 0.14 L.Nog een pauzeWanneer we naar fig. 9 kijken.zier. we dat ook het eerste deelvan de expansiepijp. tussen decilinder en de megaloon, eenkonstante diameter heeft.Hetduurt dus even voordat de druk-golf uit de cillnder het beginvan de megafoon heef! bereikl.en daarna duurt he! ook eeneven lange periode. voordat hetbegin van de onderdrukgolf bljde cil inder is teruggekeerd.Die onderdrukgolf moet. als '1goed is. pas bij de cilinder arrt-veren wanneer de spoelpoortenbeginnen te open en. De beno-digde vertraging. en daarmeede lengte vanhet :ilindrlschestukje pijp tussencllinder enmegafoon. hangen dusaf van detljd die verstrlJkt tussen hetope-nen van deuitlaat en het ope-nen van de spoelpoorten. Dezelengte blijkt rond de 0.16 L teliggen.Hoedlk?We hebben nu nog drle gege-vens nodig om een expansie-pijp volledig te kunnenbereke-nen (fig. 10). Die gegevens zijnde diameter aan het begin vande uitlaat (d,). de maximalediameter (dmax) en de diametervan het gaatje in de eindconus.waarachter zich in de praktijk detailpijp bevindt (dt).Nu blijkl dat de megafoon. diede energie van de overdrukgolfmoet omzetten in onderdruk.hetbeste werkt wanneer dmax2.9 d1. En bij de eindconus ont-staat het beste evenwicht tussengolfreflektie en gasafvoer. alsdt 0.55 d1. Kortom. we hoe-

I ven aileen d1 nog maar te vin-den.Deze d1kunnen we berekenen.Ik ga dat nu niet voordoen. maar .ik zal inhetkort vertellen waaropdie berekening is.gebaseerd.Heel in het begin hebben we op-gemerkt. dat ook door destroomsnelheid van het uitlaat-gas een onderdruk ontstaat inde ctllnder. Deze onderdrukwerkt op zijn beurt rem mendop destroomsnelheid en naverloop van tijd begint het gaszells weer terug te stromen naarde cilinder. Wanneer dit op hetjuiste tijdstip gebeurt. is dat eenmooie ondersteuning van degoll-aktiviteiten. De tijd die degasstroom nodig heeft voor hetop gang komen. afremmen enterugstromen.hangt af van delengle en diameter van de gas-kolom in de uitlaatleidinq.Aile lengles liggen al vast. duswe kunnen aileen de diameternog varleren. En de optlrnalediameter kunnen we berekenenmet de formule d1 ~ 0.03 xV cil.inhoud xr11ax.ioerentai 1 1 1 1 1Wordl vervolgd


7/15

,.'t-

Alles,wat u altijd al hebt willen weten over

EXPANSIE-UITLATENIn de vorige aflevering hebbenwe gezien, dat aile diametersvan een expansiepi jp afhankel ijkzljn van debegindiameter d1en dal wedeze d1kunnen bere-kenenmet de formule d1 = 0,03 xV eiLinhoud x max. toerental (III).Nletz6dikEven 'n klein voorbeeldJetussen-door: een 50 eeraeemotor (dieIn werkelilkheid een elliMer-lnhoud heeft van 49,9 ce) endie maximaal 16.50010erendraait, zo u een diameter d1moeten hebben van 0,03 xV 49,9x16.500= 27.2 mill imeter.In werkelijkheid hebben vrijwelaile 50 ce racers een d1 van 29mm en volgens onze berekeningIs dat bljna 2 mm te veel.Is het werkelilk te veel? Jazeker,en dat hoeft u niet enkel en ai-leen op mijn gezag aan te ne-men; ene meneer Jan Thiel. dieal Jarenlang de snelste 50 ee ra-cers ter wereld bOUM. is het opdit punt volkomen met me eens.DeliadHeM. nu kunnen we eindelijkaan de slag met de simpeledoch geniale formule Ad =es a (IV). Wanneer we naar fig.11kijken. zien we daar een vol-bloed expansiepijp. Tussen puntA en punt B vinden we een ci-lindrisehe pijp met eenlengtevan 0.16 Len een diameter d 1"Na punt B wordt de diametergeleidelijk groter tot aan punte. en deze diametertoename1 : : : . d (spreek uit : del ta d) kun-nen we voorelk willekeurig punttussen B en e berekenen metde formule .6._d = OS'. DaarbijIs $ de afstand van punt B tothet punt. waarvan we de diame-ter willen weten. en e is eenkonstante faktor. die we als voigtberekenen: d - d0= max 1 (V)0.49 x i,"Hoe het verloop van de expan-siepijp na punt a is. weten we at.Tussen a en 0 vinden we weereen cilindrisch gedeelte. dltrnaatmet een diameter dmax"oaarna begin! vanaf punt 0 deeindconus. De atstand tussen een 0 bedraagt 0.14 L en de at-

stand tussen punt Aen punt 0is preeies L.De eindeonusstrekt zlch ult vanpunt 0 tot punt E. waarbijE opeen afstand Lmin van punt Averwijderd ligt. De eindconuseindigt in punt E met een dia-meter c : .

deel3..-

' C > Frits overmers36

HalvemachinefabriekMooi, van expansiepijpen wetenwe nu vrijwel alles af. We kun-nen aile lengtes en aile diame-ters op elke willekeurige plaatsberekenen voor iedere willekeu-riga pijp. Wit dal zeggen, dat wedus ook voor elke wi llekeur igemotor de ideale pljp kunnsnmaken? Was dal maar waar.Met de formule 6= as' kun-nen we wei het ideale verloopvan de megafoon berekenen.maar dat verloop blijkt geenreehttoe-rechtaantreehterte zi jn.doeh een soort trompet. En om-dat bil de meeste motoren deuitlaatpoort aan de voorkantzit. terwijl de expansiepijp naarachteren moet lopen. moet dietrompetvormige megafoon ooknog in een bocht worden gebo-gen. Nou. maakle borst maarnat; voor eendergelijk karweiheb je op z'n minst een halvemachinefabriek nodig. En hebtudie?Wei. wij ook niet. dus zj[n wegaan zoeken naar een moge!ijk-heid om die trompetvorm meteenvoudige middelen zo goedmogel ijk na te bootsen.AfwijkingenWie de laatste tijd wei eens eenuitlaatpijp van een tweetakt-ra-cemotor heeft bekeken. weet alwat we bedoelen. tnderdaad.in plaats van een trompetvor-mige rnegafoon nemen we onzetoevlucht tot een aaneenscha-keling van meerdere rechttoe-rechtaan trechters.We bekijken eerst de eenvou-digste oplossing. waarbij de helemegafoon door een trechterword! vervangen (fig. 12). Dediameters in de punten A. B eno van onze praktische uitvoeringkomen exakt overeen mat dediameters van de gestippeldemegafoon. die he~ theoretischeideaal is. Maar de diameter inpunt a zit er behoorlijk naast.We kunnen de afwijking in punta kleiner maken door onzetrechter niet btj punt B te laten


8/15

" . . .IrechtertJes moeten fabriceren,maar det betekent ook een on-elndlge massa werk.

Fig. 11: Aile essentille atmetlngen van ecm expansie-uitlaat bl/ el-kaar. Het verloop van de megafoontussen de punten B en C kan metformule IV worden berekend. c 0B

L

2.9d,

Lmln

0.14L

oe_ " .._ .. . _ . . . . . - ........ - . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .

Fig. 12: BI/ vervanging van de idea/e megafoonvorm door een gewo-ne trecht,,, treedt In punt C sen aanz/enllike atwiiking op.e o

B

0.385L

c

0.495L .... 1m."IIwllkl.. :0.1ed,

Fig. 14:Hler Is het Idea/e (gestlp-pelde) verloop vande megafoonoverdreven om beter Ie latenz/en, hoe met twee trechtersdeze ideale vorm kan wordenbenaderd.A eB

beglnnen. maar lets later. In eenpunt dat we B' mllen noemen(fig. 13). De afWljklng blj C Is nuInderdaad klelner geworden.maar daarvoor Inde plaats kloptde diameter vanB' nlet meermet onze theoretlsche mega-foon. De oorspronkelljke groteafWijklng blj C Is nu verdeeldover meerdere punten. waar-door we de Ideale vorm beterkunnen benaderen.Ole benadering Is het meestnauwkeurlg. wanneer punt B' opeen afstand 0.365 L van puntA IIgt (op het hoe en W8aromga Ik nlet In. want dat heeft Infelte nlets te maken met expan-slepijpen; het Ispure wlskunde).Maar alhebben we dan ook eenoptimum gevonden door puntB'to gunstig mogeli jk te klezen.toch blljven we nog een fikseafWljklng houden. Dleafwllklngkunnen we klelner maken doorgebrulk te maken van tweetrechters In plaats van elm (fig.14). En willen W8 het theoretl-sche ideaal n6g beter benade-ren. dan gaan we n6g meertrechters toepassen. Om de af-wilking terug te brengen tot nulzouden We een onelndlg aantal

o tlg. 16

0.27L 0.32L 0.27L

0.1' L 0.35L 0.35L

e

0,22L

Pc .1.8311 I! fig. 18

A

0,24L

1.155 c it

B

0.22L

.... 1m"IIhrIIlthIo: 0.05d,

0.28L O.22LPo .1,201

I!e

O.22L O.tILPOsO s ----------------1

37

Molma ...llIIlng: 0.025d,


9/15

'.

Fig. 20: ~et ve_r_vaardlgenvan expam;iepijpen wordt aanzienlijkgemakkf!l!tker bIt motoren met de uitlaatpoorten aan de achterzijdevan de clflnders. zoa/s bij dezeMZ racer.d, en datbetekent. dat het ver- "'inden dan een diameter vanschll tussendeze pljp en de 51.96 mm. zeg maar 52 rnm.Ideale vorm oergensgroter Is Vetvolgens gaan we de dmaxdan 0.68 mm. En dat Is al een uitrekenen. We hebben gezien~6er nauwkeurlge benaderlng. dat een expansiepijp het best.0 nauwkeurlg 2:elfs. dat de funktioneert. wanneer dmax =2.9theoretlsche afwljklng klelner Isdan de overmljdelljke fabrlcage- d1 Olt levert een maximal~afwijklngen. U zlet. hoe meer diameter op van 150.7mm.werku bereld bent te verrlchten. Maar hoe raak je in vredesnaamdes te beter benadert u het een pljp van ruim 15 centimeterIdeaal. dlk kwijt op een crossmotor?Voor zo'n joekel van een pijp isdomweg geen ruimte.We zulten daarom noodgedwon-gen de maximale diameter klei-ner moeten kiezen. en we noe-men deze diameter dmax'"

BochtenproblemenEen probleem. waarvoor ik geenkant-en-klare oplosslng kanbleden. betreft de bocht in hetuitlaatsysteem. Met ultzonderlngvan het eerste stukje van 0.16 LIs het hele ultlaatverloop co-ntsch, en het vervaardlgen vaneen conlsche bocht is geen klel-nlgheid. Wanneer die bocht danoek nog moet bestaan ult meerdan elln conus. wordt het hele-mast een heksentoer. In depra~tl jk is de eenvoudigste op-10sslOg om gebrulk te makenvan bestaande bochten.Klest ubljvoorbeeld voor een uitlaat vot-gens fig. '6. dan komen delengte van 0.35 L en de diame-ter van 1.4 d1 vrij redelijk over-een met de afmetingen van deconische bochten die wordentoegepast op bestaande expan-siepijpen.Een stuk eenvoudiger wordt hetnatuurlijk wanneer u een machi-ne hebt met de uitlaatpoortenaan de achterzijde van de cil in-der; dan hoelt er niets te wordengebogen. maar u kunt rechtuitwerken (fig. 20). Maar ja. derge-li jke rnotoran zijn zeldzaam. Enhet omkeren van cilinders lijktop het eerste gezicht wei eengemakkeli jke oplossing. maardit foefje heeft in de praktijk tochook zijn nadelen.Geen plaats veer joekelsNiet aileen de bocht. maar ookde grootste diameter (d ) vanmaxeen expansiepijp kan proble-men opleveren. Laten we terverduidelijking hiervan maareens een pi!~) gaan berekenenvoor een 4\)0 cc crosser Cliemaximaal7500 t/min draait.We stellen eerst d1 vast met deformuled 1 003 lfCiT.iiifiX'iiiax. toerentalen we

Laten we zeggen. dat een pijpmet eenmaximale diameter van'10 mm nog jUist redelijk kanworden ondergebracht.Goed. maar als de maximalediameter van een pijp verandert.moeten ook aile tussenliggendediameters worden aangepastom het verloop van de megafoonoptimaal te houden.Stel. dat we een uitlaat volgensfig. 18 willen maken voor deze400 cc crosser. d, welen we.die is 52 mm. dmax" weten weook. Maar omdat dmax" kleinerIs dan 2.9 d1 ..zal ook dO" klei-ner moelen worden dan 1.86 d,.en dC" moet minder dan1.155 d1 worden. Hoeveel min-der? Oat hangt ervan af. hoe-veel kleiner dmax" is ten op-zichte van de oorspronkeli jkedmax' Om de nieuwe waardenvoor dO" en dC" te vinden. gaanwe uit van dmax'" en werkenvervolgens naar links. Uitgaan-de van dmax" rekenen we duseerst dO" uit. En vervolgensgaan we uit van diezojuist ge-vonden waarde dO" bij hel bere-kenen van dc'" Oat berekenendoen we mel de volgende for.mule:

dmax" +d1 x PDdO" P+lPo vinden we via de formule

(VII

Voor de uitlaat volgens fig. 18wordt Po dus:2.9d,-1.86d,'.86d,-d, = '.209;en dO" wordt dan:2.117d1 +d, x 1.209 78.29mm1.209 + 1Nu we dO" weten. kunnen weook dC" berekenen met

dO" + d )( Pc IdC" = 1 (VIII)Pc +1Waarbij we Pc vinden met deformule

dO-dCPC 'iC_1

gepast om het verioop van demegafoon optlmaal te houden.Om dlt te verduideli jken klezenwe weer een rekenvoorbeeld.Stel dat we een pljp willen rna-ken voor een 50 cc racer diemaxlmaal 16.500 t/min. draait.Ult onze formule voigt dan. datd1 = 27.2 mm. Het vervelendeis achter. dat de cllinder blj deultlaat-aansluiting een diametervan 29 mm heert. Met anderewoorden: d1" = 29 mm.Bij het vaststellen van dmax ge-gebrulken we zoals gewoonlijkhet formuletje dmax = 2.9 d1.Maar orndat door de te grotediameter d1" het optlmale ver-loop van de megafoon in deknoei dreigt te raken. moeten weook In dit geval dat verloop kor-rigerendoor het aanpassen vandO en dC' Oat doen we op de.zelfde wljze als in het geval datwe zojuist hebbenbekeken. enwaarblj dmax afweek van deideale waarde 2.9 d,.Ook de formule. waarmee weditmaal dO" en dO" gaan bere-kenen. is vrljwel hetzelfde. Hetenige verschil 1$ . dat we nu inplaats van dmax" gewoon dmaxmoeten invullen. en dat we d1moeten vervangen door d 1".

d +d "xPOus'd "_ max 1 0. 0 _ Po + 1 (X)Po hadden we al berekend; diewas 1.209 (als we tenmlnste aan-nemen. dat we ook voor deze50 cc racer klezen voor een ult-laatpijp volgens fig. 18).dO" wordt dan2.9d1+29x1.209 ~51.58mm1.209 + 1EndC"wordt

(IX)Voor de uitlaat volgens fig. 18wordtPcdus1.86 d1-'.155 d,-_-=--_-.... . . . . . .: =4.5481.155d1-1en 0C" wordt dan 56.74 mm.Aanpassen aanultleatkanaalEr is nog een tweede punt, waarwe tot nu toe niet bij hebbenstil-gestaan. We hebben steedsbraaf de begindiameter d, vanonze expansiepljp berekend metdeformuled1 0.03 v"'c"'U'r::.on:'hh;:;;ou';;ldl":',-;;m;;;;a;;;"x.oe,entaluneraarc moet deze diameterhetzelfde zijn als de diametervan het uitlaalspruitstuk aan decllinder. anders is er immersgeen vloeiende aansiuiting tus-sen cUinder en expansiepijp.Maar wie zegl. dat die ci linder-aansluiting ook werkelijk precieseen diameter van d1 heeft? Helis in de praktijk best mogelijkdat deze aansluiting een stukgroler 01 kleiner is dan hij vol-gens onze formule zo u moetenzijn.Wanneer het verschil in diame-ter werkelijk te gek wordt (bij-voorbeeld bij c ilinders die dooreen over-enthoustasta ontwer-per zijn voorzlen van reusach-tige gaten). is er maar een af-doende oplosslnq, En dat is:een opvuistuk aanbrengen in netultlaatkanaal.Wanneer het verschilechter klei-ner is dan 0.' d1 is een derge-lijke drastische maatregel nietnodig. We mogen dan hel ver-loop van de expansiepijp zoda-nig wijzigen. dal de begindiame-ter niet de berekende d1 wordtmaar de werkelij l


10/15

lies wat u altijd al hebt willen weten over

EXPANSIE-UITLATENParabollsche reflektorWe hebben het bijna gehad. ErIs nog een aspekt van een .ex-pansie-uillaat dat een grote in-vloed op het vermogen heelt,en dat we nog niet aan een na-der onderzoek hebben onder-worpen. U raadthet al: de elnd-conus.Zoals we gezien hebben, mCdtde eindconus een positleve golfterugkaatsen naar de clllnder.En nuheb lk tot dusverre in ailefiguren wei een simpele trechtergetekend om die eindconus aante duiden, maar is dat ook wer-kelljk de vorm, die het meestgeschlkt is voor die terugkaat-sing?Nee, eigenllik niet. Ole slmpeletrechler zou eigenlilk een para-bolische reflektor moeten zijn(fig. 22). Zo'n reflektor zorgt na-melljk dat de positleve golf dienaar de cilinder wordt terugge-kaatst, bll elk toerentat binnendepowerband even sterk is. Oatzou dus betekenen, dat het mo-torkoppel tussen het maximumen het minimum toerental vande powerband overal dezelfdewaarde heelt. En een motor meteen konstant koppelverloopover een llink toerengebied isgemakkeli jk teberijden.In principe zou het zeUs het bes-te zijn, wanneer het koppel eenpietsje daalt, naarmate het toe-rental stijgt. Mocht het achter-wiel van uw motor gaan spin-nen omdat u te veel gas geeft,dan wordt dat spinnen automa-tisch tegengegaan door de te-ruglopende trekkracht aan datwiel. Voor figuren als Kenny Ro-berts, die hun achterwiel in debochten een fraktie laten driften,is een dergelijk motorkarakterideaal.Dit zijn echler finesses, die zo-wei afgestemd moeten wordenop het doel waarvoor een motorgebruikt wordt, als op de kapa-eiteiten van de man in het zadel,Laten we ons dus maar houdenbi j die parabolische rettsktor.Maar evenats bij het vervaardi-gen van een ideale megafoongeldt ook voor het maken vanzo'n reflektor, dat je er een hal-ve machinefabriek voor nodighebt. Ook de vorm van dezereflaktor kunnen we echter na-bootsen door verschillendetreehter tjes aan elkaar te lassen.Laten we maar eens beginnenmet twee verschil lende trechterster vervanging van die ene para-bolische eindconus.

76

deel4

Via enkele wiskundige goochel-toeren heb ik uitgeknobbeld datfig. 23 hlervoor de optimale op-losslng geeft. U zie!: Een flinketrechter, plus nog een kleintjeaan het elnd.Oat klelntle is in verhoudlng z6klein dat het vrl jwel geeninvloedheeli op het metcrkarakter. ofwe hem nu aanbrengen, of datwe volstaan met een enkeletrecnter als plaatsvervanger vande ideale parabol ische reflektor.Daarom klezen we uiteraardvoor de eenvoudlgste oplos-sing: een slmpele trechler alseindconus.TlI'skkracht onderlnEr zlln echter ook motoren, dieeen eindeonus hebben, bestaan-de uittwee trechters. Met nameblj de Suzuki wedstrlldmotorenvinden we deze uitvoerlng. Enwanneer u nu bedenkt dat eensteile conus de drukgolf Inhetultlaatsysteem heviger terug-kaatst dan een flauwe conus,is ook vrij eenvoudig in te zienwat het efiekt van zo'n dubbeleConus Is.De achterste conus Is de stell-ste; die geeft dus een sterketerugkaatsing, die de motor eengrote trekkracht bij lage toeren-tallen bezorgt. De tweede, flau-wer verlopende trechtar die zichdlchter bij de cillnder bevindt,zorgt voor de reflekties die bllhogere toerentallen werkzaamzijn.Ook in de praktijk is deze in-vi oed duidelijk merkbaar: in hetafgelopen selzoen h~bben wegezien dat met name m de 125cc motocross-ktassa de Suzuki'saanzienlijk rneer trekkracht bijlage toerental len produceerdendan al hun konkurrenten, maardat het vermogen bij het maxi-mum toerental, en daarmee ookde topsnelheid, zeker niet hogerlagen dan bij andere merken.Die grote trekkracht "onderin"was echter doorslaggevend inhet terrein en de Suzuki RM 125was dan ook zondsr twijfel demeest succesvolle produktis-crosser van net afgelopen jaar.Wie het karakter van zijn motoraan z'n eigen behoeften wil aan-passen via experimenten metde vorm van dlJ eindconus, vindtdaarvoor e6'/! uitgangspunt infig. 25.Maximum toerental 'G ' Frits Overmerse weten dat de lengtes dievoor de afmetingen van de eind-


11/15

. .. . . . . ,"

Fig. 22: Een parabol ische ref/ektor geeft vaor elk wil/ekeurig toe-rental tussen nmax en nmin een even sterke terugkaatsing van deoverdrukgolf.

L Lmln -LLmln

Fig. 23: Een kombinatie van een grate en een kleine .frechter volgensdeze maten geeft de beste benadering voor een parabolisChe retlek-for.

0.8 (Lmln- L)0,2 (Lmln - Ll

conus van belang zijn, alhanke-liJk zijn van het maximum- enminimum toerental van de po-werband. Maar hoe vinden wedie toe:entallen?Wei, .Iet maximum toerental iseen lunktie van de slag van demotor, en van de maximaal toe-laatbare zuigersnelheid. Bi l dehuidige stand van de tech-niek bedraagt dlezuigersnelheidomstreeks 22,5 meter per se-conde voor wegracemotoren,21 rn/see voor crossers en 19m/sec voor straatmachlnes.Het toelaatbare maximum toe-rental berekenen we met deformule80A " X max. zulgersnelheldnmax- slag

x . J bo~ng (XI)(die laktor.J ~~~ng is een kor-rektielaktor die wordt loege-voegd. omdat de betrouwbaar-heid van een motor nlet aileenafhangt van de zUigersnelheld,maar ook van het gewicht vande zuiger. waarvoor de boringeen maatstaf is).Een rekenvoorbeeld: een 125 ccYamaha crossmotor heelt eenboring van 56 mm en een slagvan 50 mm. Wanneer we 21

m/sec. aannemen als maximaaltoelaatbare zuigersnelheid. watis dan het maximum toerental?n ~X21 x . J 0.050 ~max 0.050 0.05611.900 .tImin. (de boring- enslag-waarden moeten wordenomgerekend van millimetersnaar meters. voorda! u ze in deformule invult).Voor elke tak van sporteen andere powerbandNu rest ons nog het vaststellenvan het minimum toerental. hettoerental waarbij de motorbrulkbaar vermogen begint teproduceren. Maak nu nietdetout, dit toerentalte willen be-rekenen door van de versnel-l ingsverhoudingen ultte gaan.want In de praktijk Is het abse-luut noodzakelijk. dat de ver-

snel lingen elkear een !link stukoverlappen quabruikbaar toe-rengebied.Beter is het om U;\ te gaan vande volgente richtlijnen voor dediverse takken van motorsporten voor de diverse cilinderin-houden (hierbij wordt bedoeldde totale cl linderinhoud van demotor. dus niet de Inhoud percllinder).Om u de moeile te besparen, delengtematen Lmin uit Ie reke-nen aan de hand van de mini-mum toerentallen. geel ik rscht-streeks de advieswaarden voorLmlnWegrace50cc:125 tIm 350 cc:boven 350 cc:

Lmin= 1.3 LLmin =1.35LLmin = 1.4 L

Lmin -ee 1.35LLmin ~ 1.4 LLmin ~ 1.45LLmin = 1.4 LLmin = 1.45LLmin = 1,5 L

Motocrosss o ee:i25en 250cc:boven 250 cc:Slraatmotoren5)cc:125 tIm 350 cc:boven350 cc:La.: wei: dit zijn slechts rlcht-waarden en hetis bijvoorbeeldmogelijk dat een expansle-ultlaat voor een 500 cc twee-cilinder straatmotor volgens de-ze waarden 2 meter lang zoumoeten zijn. Wanneer dezelengte niet zonder grote rnoel-Jijkheden kan worden onderge-bracht, zal de uitiaat ulteraard(ten koste van de motorsouples-se) korter moeten worden. Ookkan bij straatmotoren de dmaxvan een ultlaat problemen ver-oorzaken. doordat er on vol-doende ruimle veer de ultlaat-pljp is tussen voelsteunen, zl j-of middenslandaard. kettlng,achlerwiel etc. In de praktljk isheldan oak gebruikelijk om voorstraatmachines een dmax teklezen. die hooguit 2.5 d1 Is. Inplaats van 2.9 d1.De tallpijp: niet Ie lang.nlet te dunZljn we.iets vergeten? Nee. maarwei hebben we bewust lets tothet laatst bewaard. De tallpljpnamelijk. Gewoon. omdat dit on-derdeel van een expanslepljpslachts een geringe Invloedheeft op de goede werking ar-van.Wp hebben al gezien. dat de op-tlmale diameter van de tallpijp0,55 d1ls. Deze waarde geeft

Fig..25: De maten in deze tekenlng vormen een goed uitgangspuntvoor experimenten met dubbele eindconussen.

ii 0.5 (Lmln - L) ,~0.5eLmln - L) i, 4 _ ,F~g.24: Bij deze Suz.uki RM 125 crosser is nog juist te zien, dat deemdconus bestaat ult twee verschillende trechters. Hieraan (en aanhet gekombineerde zuigersturinglmembraan inlaatsysteem) danktde RM 125 zijn grote trekkracht bij lage toerenta/len.

Fig. 26: Terreinmachines met een grote cilinderinhoud zoa/s deze'Suzuki 400 hebben een brede powerband nodig, dus een grateLmirien een lange eindconus.

77


12/15

namelijk het beste evenwlc::ht maximum toerental bereikt.tussen de reflektie van de over- Wearom?drukgolf en de alvoer van de Wei, we weten inmiddels dat hetultlaatgassen. toerengebled waarln .eenexpan-De lengte van de tallpljp doet slepljp werkzaam Is, bepaaldnlet al te veel ter zake. Yamaha wordt door drle faktoren. Name-hanteert voor zijn fabrieksracers lijk door de timing van de ult-zelfs de volgende vuistregel: ..de laatpoort, door de lengle l.vantallpljp moet z6 lang zljn, dat je de pljp, en door de snelheldde ultlaatdempers op een ge- waarmee de positleve en nega-schlkte plaats kwijt kunt", Met tleve golvenzlch Inde pljp voort-andere woorden: we kljken nlet bewegen.op een centimeter meer of mln- Wanneer we nu de diameter vander. de tallplJpveranderen, dan heeftIn de praktijk kijken we zelfs dat uiteraard geen enkele In-niet op viiI centimeter meer of vloed op de hoogte van de uit-minder, zolang we er maar voor taatpcort, En oOk de lengte l.zorgen, dal de tailpljp nlet ~I te van de expansiepljp bilift zoals-lang wordt. In dat geval onder- Ie was. Toch verschuift met hetvlnden de uitlaatgassen namelijk wijzigen van de tailpijp-diameterte veel weerstand, zodat ze niet de bovenstetoerengrens van devlug genoeg uit de expanslepfjp powerband. Konklusle: wanneerkunnen stromen. Daardoor blijft de tailpijp-diameter verandert,er voortdurend een hoge druk verandert tevens de voortplan-In die expansiepijp heersen, en tlngssnelheid van de golvendal heeft weer tot gevolg dat de door het ultlaatgas.ultlaatgassen na het openen van Om een verklaring voor dit ver-de uitlaatpoort niet tijdig uit de schijnsel te vinden gaan wecilinder kunnen ontsnappen. In stapje voor stapje bekijken wateen dergelijke sltuatieheerst er er gebeurtln een .expansiepljp.nog overdrukin de cilinder op We beginnen vlak voor het mo-het moment dat de spoelpoor- ment waarop de ultlaat open-ten opengaan.Een gedeelte van gaat.het hete ultlaatgas stroomtdan Op dat moment bedraagt dede spoelpoorten in, waardoor op druk in de cillnder nog circa 5den duur de motor oververhit bar. De druk In deexpansiepijpraakt. is echter een stuk lager, omdatHet zal duidelijk zljn, dat eentail- deze via de tailpijp in verbin-pijp met een te kleine diameter ding staat met de buitenlucht.v~~r dezelfde verschijnselen zal Hoe groter de diameter van dezorgen als een te lange tailpijp. tailpljp is, hoe vlugger de uit- Na de tailpilP zljn we er n6gToch maken veeltuners nog de laatgassenuit de expansiepijp nlet, want hler moet tegenwoor-fout, een Ie lange of te dunne kunnen weg stromen an hoe la- dig een demper zltten. Vrijweltailpljp te monteren, omdat een ger de druk in de expansiepijp altlJd Is dat een zogenaamdemotor met zo'n extra weerstand is. Let wei, ik praat nu over de absorbtledemper.biedende pijp een iets hager gemiddelde druk, waarblj ikvoor Zo'n demper bestaa! uit een

Fig. 28: Richtli jnen voor tailpijp en cemper. De tailpi jp mag niet telang worden. Daarentegen geldt voor de demper: hoe langer, hoebeter. Steenwol (die in de woningbouw op grote schaal wordt .ge-bruikt voor isola tie). is het meest geschikte absorbtiemateriaal voorde ruimte tussen de geperforeerde demperbuis en de buitenwandvande demper.

.:., .''--~--~,.-,.-----,.

Fig. ~7:Nlet aileen een fe dunne tailpijpheeft een verhoging van hetmax,"!um toerental tot gevolg. Begin 1978 kregen de Bultaco-racerseen meuw model strooml/in, waarbii de expansiepijp geheel werdafgeschermd van de rijwind. De buitenwand van de pijp koeldeminder et; ook het uitlaatgas bleet heter en het gevolg was dat demotor zonae e e n enkele wijziging 500 toerenme.erging draaien.

Absorbl lemal ... 1 ...

", . . Im... 10.4 L Mlnlm. .,1 0.4 L wordt vervolgd

78

het gemak even vergeet dat de-ze druk onderhevlg Is aan aan-zienlilke schommeiingen.Wat gebeurt er nu, als de ult-laatpoort opengaat en het gasvMult de cilinder In de expan-siepljp stroomt? U raadt hetnoolt: het gas gaat expanderen,ofwel ultzetten. Het volume vande gasmassa neemt toe en dedruk daalt. Hoe lager de gemld-delde druk in de expanslepllpis, des te verder expandeert hetgas.Nu Is hat een bekend natuur-verschljnsal, dal de tempera-tuur van een .gas daalt, als datgas expandeert. Er zlln zelfskoelkasten gebouwd, die op dltprinCipe werken. Maar nlet ai-leen Inkoelkasten.ook Inexpan-siepljpen treedt dlt verschilnselop. Wanneer de ultlaatpoortopent, stroomt het ultlaatgas deexpanslepljp blnnen, waarbll te-gelilk met de druk ook de tem-peratuur van dat gas daalt. Hoegroter de diameter van de tall-pljp, des te lager Is de gemld-delde druk In de expanslepllpen des te lager wordt ook degastemperatuur.Vroeger heblk al eens opge-merkt, dat de geluldssnelheldIn een gas evenredlg is met detemperatuur van dat gas; hoehoger de temperatuur Is. des tesnellerplanten de geluidsgolvenzlch voort. En daarmee zlln weterug blj onzekonklusle.Dus hoe groter we de diametervan de tallpljp maken. des telager wordt de voortplantlngs-snelheld van de golven. BII eenie dunne (of te lange) tailpljptreedt vanzelfsprekend het om-gekeerde op: de geluidssnel-held stllgt en ook het maximumtoerental waarbll de expansle-pijp werkzaamis, komt lets no -ger te IIggen. Maar natuurlljkis dit nlet de julste methodeom het maximum toerental teverhagen. Integendeel,ult for-mule III blljkt lulst dat d1 en dusook dt groter moeten worden,naarmate we op een hoger toe-rental mlkken.We merkten al op, dal de optl-male tailpijp-diameter 0,55 d1Is. Een optlmale lengte voor detaiipijp is nlet zo nauwkeurlg tenoemen. Ais vuistregel kunnenwe stellen, dat de tailpilp-Iengtetussen nul en0,4Lmag IIggen.Dedemper:nlet Ie dun, n.lette kon

buls, die Is geperforeerd meteengroot aantalgaatles.Hat ult-laatgas, dat nag steeds ondereen zekere overdruk staat. wan-neer het via de tallpljp de ex-pansie-uitlaat verlaat. stroomtnlet aileen doordl. geperforeer-de buls In de rlchtlng van debultenlucht, maar drlngt gedeal-telilk ook door de perforatle enkomt dan tere


13/15

Alles wat u altijd alhebt wlllen weten over

EXPANSIEUITLATENIn deze serie artikelen over ex-pansiepijpen hebben weinmid-dels z6veel alleveringen vol mettheorie en formules achter derug, dat er waarsChijnlijkgeenhond meer is overgebleven dieze nog leest. Maar voor dedoorzetters die zich door ailevoorgaande afleveringen heb-ben heengeworsteld. vOigt nu debeloning: we gaan onze Pas ver-worven wetenschap in praktijkbrengen: we gaan een stel pijpenmaken voor een Yamaha pro-duktie-racer.HondMaar voordat we ons hiermeegaan bezighouden. wil ik evenreageren opeen opmerking vanene Karel Hubert in het vorigenummer van MOTO 73. Karelpresenteert in dat oummer oppagina 30 zijn Persoonlijke Top-Tien en noemt op de zesdeplaats mijn .Ievenswerk overexpansie-uitlaten".Nu ben ik een bescheiden(ahum) persoon. dus met diezesde plaats (vlak v66r Van Agt)kan ik nog wei genoegen nemen.Wat dat ..Ievenswerk" betrett, zitje echler goed mis. Karel. Zeker.ik interesseer me hevig voorde gebeurtenissen in uitlaat-pijpen. maar er zijn in het leventoch belangrijkere zaken. waarik echler in dit blad niet op inkan gaan omdat we ook [euq-dige lezers hebben.Tenslotte is het Karel opge-vallen dat er ruernand een nondheeft die Expansie heet. Die oo-merking berust echter op eenmisverstand. Ik probeer niet uitIe leggen. hoe je Expansie rnoetuitlaten. maar hoe je expansie-uitlaten moet berekenen.Trouwens. mijn hond heel nietExpansie. maar Woul. hoewelhet geen politiehond is.V~~r aile volledigheid: Woutishet produkt van eendrachtigesamenwerking lussen een DuitseHerder en een Hazewind. Hetresultaat is een soortementHerder met extralange. ge-spierde poten; een OpgevoerdeHerder. zou le kunnen zeggen.Dan had-is maar geenraeernetor moetenwordenGoed. laten we ons dan nu maargaan bezighouden met onsslachtolfer. de Yamaha TZ 250.Het gegeven waar alles omdraalt bij het berekenen van uit-

laatpijpen. is het maximumtoerentat n. dus dat moeten wehet eerst weten.In deel 4 van deze vervolgserieheb ik verteld. hoe je n kuntvaststellen. namelijk met formuleXI:30x mall. zuigersnelheidn=--- slag x

.\~V bor ingAis maximale zuigersnelheidmogen we voor een racemotor22.5 meter per .seconde kiezen;de boring en slagbedragen alle-bei 54 mm, en het maximumtoelaatbare toerental wordt dan:_3.Q_22,5 ~ ro:54n - 0,05 x V o : O s 4

=12.500 timin.Twaalf en 'n half dulzand toeren.da's niet Ie weinig. Zeker niet. alsje nagaat dat Yamaha zelf voorz'n TZ 250 een maximum toeren-tal noemt van 10.000 tot 10.500tlmin. (de officiele publikatiesspreken elkaar op dit punt somstegen). We liggen dus met onsberekende maximum toerentalminstens 2000 toeren boven dewaarde die de fabriek opgeeft...Dan had-ie maar geen race-motor moeten worden". zou [ekunnen zeggen. Bovendien we-ten we uit ervaring dat die offi-ciele cliters aan de zeer voor-zlchtrqe kant zijn: in de pra"tijkdraaien aile twee en 'n halfjesminstens elfduizend loeren.Maar om miin geweten Ie sussenbesloot ik. bet maximum toeren-tal Ie beperken tot 12.000 t/rnin.Achteral heb ik daar spijt vangekregen. want ik ben ervanovertuigd dat een nog beter re-sultaat bereikt had kunnen wor-den, wanneer ik de ex-pansiepijpen konsekwent zouhebben berekend voor 12.500t/min. Maar gebeurd is gebeurd:naar het vermogen van die12.500 toeren-pijpen kunnen weslechts raden. maar de 12.000toeren-pijpenzijn inmiddels opde proefbank uilgeprobeerd. zo-dat we daaroverzekerheid heb-ben.

-deelSgradenschijfbevestigen op hetuiteinde van de krukas en daar-mee vaststellen. hoeveel gradendeze poort in totaat open staat.Maar niet iedereen heeU zo'ngradenschijf; daarom heb ik eeneenvoudiger oplossing uit-gewerkt.Eerst zetten we een van de beidezuigers in het Bovenste DadePunt: vervolgens draaien we dekrukas voorzichtig, totdatdezui-ger zo ver is gedaald, dat de uit-laatpoort juist een fraktie begintIe openen. Met een schuilmaatmeten we, hoever de zuigerisgedaald ten opzichte van hetBOP. Deze maat delen we doorde slag. die bij de Yamaha TZ250 54 mm bedraagt. en de uit-komstzoeken we op in de tabelvan lig. 29. waarna we recnt-streeks de totale timing in gradenkunnen aflezen.Bij een TZ 250 bedraagt de af-stand tussen debovenkant vande ulttaatpoort en het BOP 25mm. Delen we die 25 mm doorde slag van 54 mm. dan krijgenwe als uitkomst 0.463. In onze ta-bel is die 0.463 niet te vinden.maar wei treflen we de getallen0.457 en 0.466 aan. Onze waardevan 0.4631igt daar tussenin. dusweten we alvast dat de uitlaatti-ming tussen de 202 en 204 gra-den fig!. en dichter bij de 202dan bij de 204. Het komi er opneer. dat de Yamaha TZ 250 eenuitlaattiming van 202,5" heelt.Normaliler berekenen we debelangrijkste lengtemaat L vaneen expansie-uitlaat met detorrnuleL (a ~20) x 41.666 (I):maar in deel 2 van onze ultlaat-story hebben we gezien. dat wevoor racemotoren met bredepoorten die 185" of meer open-staan. deze Iorrnule mogen ver-eenvoudigen tol L 75~0 (II).WeI. de uitlaatpoort van onzeYamaha voldoet aan die voor-waarden. dus mogen we dezelaatste formule toepassen.Dus: L 17250~000.625 m.

Voor n hebben we 12.000 t{mingekozen, en de exakteinhoudvoor een TZ 250 is 123.6 cc percilinder. Vullen wedezewaardenin formule III in. dan vinden wedat d1 ~36,5 rnm,Kijk. dat is nou vervelend. Wantin werkelijkheid hebben de uit-laatspruitstukken van de Yama-ha race-cilinders een diametervan 40 mm. Oat houdt in. dat weaileen de qrootste diarfleterdmax van onze expansiepup ende diameter dt van de tailpijpeenv.oudig kunnen bereker.en.Namelijk:dmax = 2.9 x 36.5 mm = 106 rnm,en dt ~ 0,55 x 36.5 mm = 20 mm.Omdat de diameter van de uit-laatspruitstukken niet overeen-stemt met onze berekende~1' moet~n we aile tuss~~-hggende diameters van de PI IPuitknobbelen met behulp vanformule X uit deel 3.Trouwens. pak deel 3 er maareven bij (als u dat oog niet ge-daan had). want we zullen nu eenkeuze moeten makenuit de ver-schillende mogelijkheden die wehebben.Willen we vlug klaar wezen. dankunnen we een expansiepijpvolgens figuur 15 gaan maken.Een dergelijke pijp is echter nietaileen eenvoudig. maar ook on-nauwkeurig. Er treden hier endaar flinke afwijkingen op tenopzichte van de ideale uitlaat-vorm. en dat moeten we niethebben. We willen per slot van

UitlaattimingOm de belangrijkste iengtemaatLvan een exoansie-utttaatte kun-nen berekenen moeten we be-halve het maximum toerentalook de liming van de uitlaatpoortweten. Nukun je natuurlijk een

Oatis nou vervelendDe volgende waarde die we no-dig hebben. is de begindiameterd1 van onze pijpen. die vindenwe met formule III (zie deel 3):d 1 0.003 " ell, inhoud x n.

44


14/15

Fig. 29: h is de afstand in milli-meters tussen het punt, waaropde zuiger ju;st de uitlaatpoortbegint te openen, en het Boven-ste Dode Punt (dat soms wei,maar niet altijd samenvalt metde bovenkant van de cilinder).Delen we de maat h door de slagvan de zuiger en zoeken we deuftkomst op in de tabel, dan kun-nen we het aantal graden poort-opening aflezen.h ha slag a slag

140 0,727 180 0,564142 0,119 182 0,555144 0,712 184 0,546146 0,104 186 0,.531148 0,696 188 0,528150 0,689 190 0,519152 0,681 192 0,511154 0,673 194 0,502156 0,665 196 0,493158 0,651 198 0,484160 0,648 20 0 0,415162 0,640 202 0,466164 0,632 20 4 0,457166 0,623 206 0,4481~8 0,615 208 0,439110 0,601 21 0 0,430112 0,.598 21 2 0,421114 0.589 214 0,412176 0,581 21 6 0,404178 0,572 21 8 0,394220 0,385

.. 40oV\.

bij een Yamaha produktieracerde uitlaatspruitstukken aan deci linder 80 mm lang. Aan de uit-laatpijpen komen fI~nzen dieover deze spruitstukken heenval len. Wanneer we nu zorgendat die flenzen na de spruit-stukken nog 20 mm doorlopen.zitten we precies aan die maatvan 100 mm. Hetgedeelte A-Bvan onze pijpen hoeven we danniet meer afzonderlijk te ver-vaardigen.Goed. dan duiken we nu middenin de problemen. We moetennamelijk de diameters in punt Cen punt 0 berekenen. Oat doenwe zoals gezegd met formule Xuit deel 3. d1" was bij onzeYamaha 40 mm in plaats van36.5 mm: dan wordt de diameterbij punt D:d -d .xPdO" ma~o ,11 0 .ofwel:d .. 106, 40 x 1.209 698 mmo 1.209 + 1 . .Vervolgens komt de diameter inpunt C aan de beurt:d ", d ..xPdC" 0 Pc +11 C. ofwei:d .. 69.8, 40 x 4.548 45 4 mmC 4.548. 1 .Zo..dat zit er op. Wat nu VOigt.iseen flultie van een cent. Weweten namelljk aile diametersen het berekenen van de lengleszal geen enkel probleem opleve-veren. We moeten aileen nogeven Lmin vaststellen.En da'soak al doodsimpel. want diekunnen we vinden in deel 4.Daar staat namelljk dat voorwegracemotoren tussen 125 en350 cc de lengte Lmin = 1,35 L.Dus: Lmin = 1.35 x .0.625 m =0,844 m.Oe lengte van de eind-conus wordt dan (L-Lmin).en dat Is 0.219 m ofwei 219 mm.In figuur 30vinden weonze kom-plete pijp, met demper en at,Onder de diverse conussenstaan nog enkele gegevens diewenodig hebben voor de fabri-kage. Maar daarover vertel Ikstraks meer.Voordat we aan het knippen,buigen en lassen slaan. nog evenenkele tips. Expansie-uitlatenzijn opgebouwd uit bilk, nlet-waar? Nee. nlet waar. Blik Isnameli jk dunne staalplaat metdaar overheen een laagie zink

G 45.4 lit 89.8

,0ldlJ : 00~ - - - ~ ~ - - - - - - - - - - - - - - - - ~ ~---- - Jr o------- -

~ ---.--- - - -- -- --I :~___ r .;I~----- ..__.__1__, - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _ ,

Fig. 31: Een trecnter en een bi i-behorende ults/ag.

rekening weten of onze uitlaat-formules in de praktijk goederesultaten geven en daar kunnenwe aileen achter komen als devorm van onze pijpen ookwerkel ijk overeenkomt met hetberekende ideaal.De beste benadering krijgen wemet figuur 19. maar in het gevalvan onze Yamaha-pijpen heb ikgekozen voor figuur 18. Waar-om? Wei, het cllindrische deelvan de pljp tussen punt A enpunt B moet bil deuitlaatvolgensfig. 180,16 L worden. We weten I--------,--- L- --Idat L = 0,625 m, dus 0.16 L = Fig. 30: Onze kant~en-klare expansiepijp voor de Yamaha TZ 250. De0.100 m ofwel 100 mm. Nu zijn l iens van de uitlaatpijp en het uitlaatspruitstuk van de cilinder val/en20 mm in elkaar; laat u daardoor niet van de wijs brengen bi i het be-_ palen van de diverse/engtemafen.r '-A 80 E F6~~~-~~B~c; - - - - - - - - l D ~ - - - - - - - - ~ - - - - - r _ - -

om roestvorming te voorkomsn,Maar wanneer we blik gaan las-sen. verbrandt dat laagje zlnkdoor de hitte van de lasvlam. Erontstaat dan een vleze w!',.ewalm van giftig zinkoxide en bo-vendien komt er door de aan-wezigheid van het zink niets te-recnt van een solide las.We moeten dus zorgen dat weblanke staalplaat. zonder zinkof iets dergelijks er overheen.op de kop tikken.Ook de dikte van de plaat heefteen groteinvloed op het ultein-delijke resultaat. Hoe dunner wede plaat kiezen. des te lichterworden de uitlaatpijpen. Maarhoe dunner de plaat. des Iemoeili lker wordt het .ook om 'mte lassen zonder er om de haver-klap een gat In te branden. Dik-ke plaat is veel gemakkelijkerlasbaar. maar het knippen enbulgen wordt een stuk moeilijk-er. Plaatmateriaal met eenwanddikte van 0,7 tot 0,8 mmwerkt het prettigst. alsu meteenvoudlge middelen een stelpijpen wilt vervaardigen.UltslagElke expansiepijp is opgebouwduit een aantal trechlers en eenpaar clllndrische stukken. Dietrechters en cilinders ziln op hunbeurt vervaardigd uit stukkenstaalplaat. die worden uitgeknipten vervolgens rondgebogen engelast. Wanneer we een trechter

- ------ - - - - _met bepaalde afmetingen willenmaken. zullen we moeten begin-ner. met het uitknlppen van des\ualplaat in een bepaalde vorm.Zo'n plat stuk plaa! waaruit wedoor rondbuigen een trecntervervaardigen. heet een "uil-slag" (niet verwarren met deresultaten van een wedslrl jd. ofmet een huidaandoenlng).In fig. 31 ziet u een trechterplus de bijbehorende uitslag. Deafmetingen van de treehter waarhet op aan komt. zijn de grootstediameter D. de kleinste diameterd. en de lengte a. De afmetingenvan de uitslag worden bepaalddoor de grote Slraal R. de klelnestraal r, en de koorde K.Wanneer we nu de waarden vanR. r en K weten, kunnen metbehulp van een passer heel een-voudig de uitslag aftekenen opeen plaat staal. Maar hoe komenwe aan die waarden voorR. renK?Inderdaad. viaeen paarformules(ik kan '1 ook niet helpen). Wan-neer we D. d en a weten. bere-kenen we eerst Rmetdeformule:R=Dxa (XII)O-dVervolgens berekenen we r:r = R-a (XIII).Terislotte berekenen we .K:K =2R x sin 9~O (XIV).Maar nu moet u niet denken:..Bah, alweer rekenwerk!" Deservice van MOTO 73 is name-!ilk grandloos en aile waardenvoor R . r en K zijn al netj&s vooru uitgerekend. U vindt ze in

lit 108It I

G ~ ~;Q


15/15

"',)iI'~" ~,figuur 30onder dedesbetreffen~de conussen. evenalsde matenvoor de rechthoekige .uitslagvanhetcilindrische deel E~F.ScherpOm R. r en K op onze plaatstaal te kunnen aftekenen. heb~benwe in de praktijk eenknoertvan een passer nodig. die weheel eenvoudig zell kunnen rna-ken door in een lat tweespijkersIe slaan, die dienst doen alsdepunten van de passer. Daarmeekunt u (als u de spijkers ten-minste op de goede afstand vanelkaar in de.lat hebt gemept) decirkelbogen in de plaat krassen.Vervolgensknippen wemet eenblikschaar de uitslagen uit. Trekwei een paar oude hand-schoenen aan, want de randenvan geknipte staalplaat zijn ver-bazendscherp....Het rondbuigen van de uitslagengaat het beste am een contschsvorm. maar die zult u wei nietvoor het grijpen hebbenliggen.Eenbinnenvorl

Expansie_uitlaten

Documents

Transcript of Expansie_uitlaten