Change to English

---

Inleiding
Gewapend met de ervaringen die ik opdeed bij de 2-cilinder 4-takt motoren MK1 en MK2 waarbij twee grafiet zuigers tegen elkaar inlopen in glazen cilinders vatte ik het plan op om daar nu ook een 1-cilinder versie van te maken.
Om zo'n "halve kopie" weer wat extra's mee te geven bedacht ik dat het aardig zou zijn om hierbij een roterend klepsysteem voor zowel het inlaten als het uitlaten te integreren in de cilinderkop zodat ook nog het kogelklepje voor het inlaten kon vervallen.
Aldus is het een zeer compact en uiterst simpel ontwerp geworden waarbij ook hier weer de verbranding van het gasmengsel door de glazen cilinder mooi zichtbaar is.


Het ontwerp
Onderstaande CAD figuren illustreren het ontwerp van de MK1 versie met tandwielen voor de 1 op 2 distributie:

De glazen cilinder en de grafiet zuiger.
Zoals ik dat eerder deed bij de 2-cilinder MK1 en MK2 4-takten heb ik de cilinder gezaagd uit een 20ml glazen injectiespuit die een zeer nauwkeurige binnendiameter heeft. Deze "Optima-Fortuna" spuiten zijn overal te koop voor ca 10Euro zoals bij: www.fiers.be Deze cilinder wordt eenvoudig in de cilinderkop gelijmd met Loctite 603, die na doorharden op ca 50 graden Celsius gedurende ca 1 uur een lekdichte en muurvaste verbinding maakt.
De grafiet zuiger is daar met minimale speling van ca 0.01mm in gemaakt en loopt daar vrijwel wrijvingsloos en ook vrijwel lekvrij in op en neer.
De slijtage van de zelf smerende grafiet zuiger in het super gladde glas is wel te verwaarlozen voor zover ik dat heb ervaren en dit zonder geforceerde smering en koeling.
Door de glazen cilinder zijn de gasontbrandingen fraai zichtbaar bij een wat getemperde ruimteverlichting en dat voegt toch ook iets zeer speciaals toe aan dit model. Een ander voordeel is dat hiermee ook mooi te zien is of het gasmengsel goed en ook altijd ontsteekt. Tevens kun je aan de kleur van de ontbranding vaststellen of de mengverhouding van het gasmengsel optimaal is. Een gele kleur door gloeiende koolstof deeltjes betekent dat het het mengsel te rijk is waarmee de motor minder goed of helemaal niet loopt. Als er wat meer extra lucht aan het gasmengsel wordt toegevoegd met de regelaar op de carburateur verandert de verbrandingskleur van geel naar blauw ten teken dat dan de optimale gassamenstelling bereikt is van 1 deel benzinedamp op ca 14 delen lucht.

In de zuiger is een messing gaffelstuk gelijmd (ook met Loctite 603) die ervoor zorgt dat de pistonpen die dwars door de zuiger loopt het grafiet niet belast.


De roterende in- en uitlaatklep
Ik heb een dergelijk roterende klep voor zowel het inlaten als het uitlaten eerder en met succes toegepast bij de "Ridders 4-takt". Daar bevond die klep zich buiten de cilinderkop, maar hier heb ik de klep dus geintegreerd in de cilinderkop waardoor het allemaal weer een stuk compacter is geworden en er ook minder dode ruimtes zijn ontstaan. Bij de versies met 2 glazen cilinders en 2 tegen elkaar inlopende zuigers was deze constructie niet mogelijk omdat die helemaal geen cilinderkop heeft. De klep in de cilinderkop wordt wel wat warmer en om vastlopen door thermische uitzetting te voorkomen heb ik er daarom voor gekozen om zowel de cilinderkop als de roterende klepdoorn van perlietitisch gietijzer te maken. De uitzetting van dit materiaal is gering en in ieder geval gelijk voor de cilinderkop en roterende klepdoorn. Dit gietijzer is ook enigszins zelf smerend door het hoge koolstofgehalte, het is slijtvast en heeft niet te neiging om in te vreten. Dit zijn ook de redenen waarom ik dit materiaal ook altijd en met succes toepas voor cilinders en zuigers bij al mijn verbrandingsmotortjes, behalve natuurlijk als ik een glazen cilinder met grafiet zuiger maak, zoals hier het geval is.
Ik heb de klepdoorn en de vliegwiel as bewust niet uit een stuk gemaakt om de klepdoorn niet in radiele richting te belasten in de boring van de cilinderkop. De doorn wordt nu met de vliegwiel as meegenomen met een eenvoudige constructie die enige ruimte laat tussen de meenemer op de vliegwiel as en de sleuf in de klepdoorn. Ik heb deze constructie ook toegepast op de "Ridders 4-takt" en daar was ik zeer tevreden mee; zie onderstaande foto.

De aandrijving van de roterende klep
Ik stond hier ook weer voor de keuze om ofwel een kunststof tandriem gebruiken ofwel in elkaar grijpende tandwielen om de krukas en de as van de klep aan elkaar te koppelen met een 2 op 1 distributieverhouding zoals dat nodig is bij iedere 4-takt motor. De voordelen van het ene systeem zijn de nadelen van de andere en dat is een klassiek feit volgens Johan Cruyff en die kan het weten. Omdat de hartafstand van de krukas en de klep-as voornamelijk bepaald wordt door de afmetingen van de cilinder en de zuiger met de slag is het puur toeval dat er geschikte tandwielen te vinden zijn die in het ontwerp in te passen zijn, tenzij men die tandwielen zelf maakt. Dit laatste heb ik wel een keer gedaan bij de MK1 4-takt met glazen cilinders en met acceptabel succes. Maar ik had zo mijn gerede twijfels om dat nu weer zo te doen. Het maken van perfecte tandwielen is voorlopig ietwat buiten mijn reikwijdte en ik heb het idee dat dit voor tamelijk veel modelbouwers geldt.
Het wordt plotseling anders als men toevallig in een rommeldoos tandwielen tegen komt die precies passen in het ontwerp en dat geluk trof mij toen ik gedurende mijn twijfels in een van mijn rommeldozen aan het roeren was. Ik vond mooie tandwieltjes met 80 respectievelijk 40 tanden hoewel die samen te klein waren om de afstand van de krukas en de klep as te overbruggen. Maar ik vond nog een tandwieltje van dezelfde familie en als ik die tussen de twee andere plaats past het allemaal perfect! Dit is de reden waarom er op bovenstaande de CAD figuren drie tandwielen te zien zijn in plaats van twee, hetgeen natuurlijk ook altijd mogelijk is mits men over tandwielen beschikt met de juist diameters of die zelf maakt.
Zo hou ik het voordeel over dat tandwielen de assen niet radieel belasten en vermoedelijk ook erg soepel lopen met een beetje vet ertussen. Omdat ik nu ook niet meer op zoek moet naar een geschikt tandriempje en dus ook de tandwielen daarvoor niet hoef te maken heb ik voor deze MK1 versie voor de tandwiel oplossing gekozen. De volgende keer heb ik waarschijnlijk weer een vurig pleidooi voor tandriempjes als dat zo uitkomt; Johan Cruijff heeft gelijk hoewel niet altijd als je het mij vraagt.
Jaap van Wijk die dit motortje aan het bouwen is maakte mij erop attent dat deze tandwielen met breedte 5mm en module 1 ook te koop zijn bij Conrad:
- 40 tanden; bestelnummer 231797
- 20 tanden; bestelnummer 231770
- 30 tanden; bestelnummer 231789.
Jaap vertelde dat ze perfect in elkaar lopen en ze zullen ook zeker van betere kwaliteit zijn dan de 2mm brede tandwielen die ik in mijn rommeldoos vond en die wat "Mecano-achtig" aandoen. Met dank aan Jaap voor deze informatie.

Een MK2 versie met tandriem aandrijving
Omdat op een gegeven moment een van de tandwielen toch stuk ging heb ik die alsnog vervangen door een distributie systeem met een tandriem. Achteraf gezien toch wel een beter syteem dat soepeler is en geruisloos. Deze MK2 versie ziet er nu uit zoals te zien is op onderstaande foto's:

Ik heb van deze MK2 versie ook een tekeningpakket gemaakt; klik hier voor een aanvraag.

De vonk ontsteking.
Ook hier heb ik weer gebruik gemaakt van het mini "Blokker" circuit dat ik in de houten voet van de motor heb ingebouwd.
De bougie kon ik hier niet boven op de cilinderkop maken zoals dat meestal gebruikelijk is omdat de roterende klep daar dan in de weg zit. Daarom moest de bougie aan de zijkant van de cilinderkop plaatsen met een haakse boring in de cilinderkop om de vonk atmosferisch in contact te brengen met het gecomprimeerde gasmengsel in de cilinder. Dat had ik nog niet eerder zo gedaan, maar het bleek geen enkel probleem te zijn.

De typische karakteristieken van dit concept.
Het motortje ziet er misschien wat saai uit maar dat is vaak de consequentie als je alles zo eenvoudig mogelijk wilt maken. Ik geef toe dat een 4-takt motortje met alle klassieke onderdelen erop en eraan meer oogstrelende kunstwerkjes zijn, maar ik kan dat nu eenmaal niet maken en misschien wil ik dat ook wel niet. Het is ook een kwestie van mogelijkheden, keuzes en stijl.
Maar de schijn van eenvoud bedriegt ook wel eens en ik ben zo vrij om te stellen dat dit hier ook het geval is, althans voor de echte liefhebber en/of oplettende toeschouwer. Immers, hoe vaak ziet men een 4-takt motortje dat:
1. Een glazen cilinder heeft waar doorheen de ontbranding van het gasmengsel zichtbaar wordt gemaakt en waarin een grafietzuiger vrijwel wrijvingsloos op en neer loopt zonder zuiger ring en enige smering;
2. Geen op en neer bewegende kleppen heeft met het behoorlijk complex aandrijf mechanisme met tuimelaars, drukveren, klepstoters, nokschijven, enz;
3. Een proces afstelling heeft die impliciet en eenmalig verankerd is in een eenvoudig roterend klepje en die niet kan verlopen;
4. Geen systemen heeft voor geforceerde smering en/of koeling;
5. Een miniatuur vonk circuit heeft dat gemakkelijk zelf te maken is van een elektronisch circuit uit een goedkope gas aansteker;
6. Een carburateur heeft die alleen bestaat uit een benzine tank met een paar simpele voorzieningen en waarmee geen problemen ontstaan met choken of verzuipen van de motor, beroeten en/of nat worden van de bougie;
7. Een kinderlijk eenvoudige externe krukas heeft waar geen slijpwerk aan te pas komt en waarbij ook een carterhuis ontbreekt;
8. Te maken is met standaard draai- en freeswerk uitgaande van eveneens standaard materialen; dus geen slijpwerk of gietwerk of andere bijzondere bewerkingen.

Zoals het bij al mijn modellen het geval is zijn er ook beperkingen: men moet niet proberen om er koeien mee uit de sloot te trekken en/of ze erg lang aan een stuk door te laten lopen. Het zijn behoorlijk vriendelijke tuigjes die ook als zodanig behandeld moeten worden en bedoeld zijn om er succesvolle demonstraties mee te geven waarvoor looptijden van 5 tot maximaal 10 minuten meer dan genoeg zijn volgens mijn ervaring.
Het is allemaal niet meer, maar ook niet minder.

Tekening pakket.
Het tekenpakket voor de MK1 of MK2 versie is beschikbaar voor geinteresseerden; klik hier voor een aanvraag.

Alternatief voor de glazen cilinder
In het (niet onwaarschijnlijke) geval men niet of moeilijk aan dit zeer speciale glas en/of het grafiet voor de zuiger kan komen is het ook mogelijk om de cilinder van bv. brons te maken en de zuiger van gietijzer. Als die beiden goed gemaakt worden (vrijwel lekvrije passing met lage wrijving) zal de motor daar vrij zeker ook goed mee lopen.
Het enige verschil is dan dat de ontbranding van het gasmengsel niet zichtbaar is; een beetje jammer natuurlijk maar de rest van de motor blijft gelijk.

Prachtige versie van Huib Visser
Horizontaal met tandriem

Mooie replica va Irek Szczygiel