Introductie
Eerder maakte ik de Linford 2-takt motor waarbij twee zuigers tegen elkaar inlopen in één en dezelfde cilinder. De inlaat, de uitlaat en de bougie zitten bij dergelijke motoren per definitie in het midden van de cilinder omdat zich daar ook de gemeenschappelijke verbrandingskamer bevindt. De ruimte om daar ter plaatse een in- en uitlaatsysteem systeem te maken voor een 4-takt motor met een in- en uitlaatklep, inclusief het aandrijf mechanisme met tuimelaars, stoters en nokschijven is zo klein dat het constructief zeer moeilijk zo niet onmogelijk is om dit te realiseren. Dat was dan ook de reden waarom mijn Linford een 2-takt werd omdat die immers helemaal geen in- en uitlaatkleppen heeft.
Intussen heb ik met mijn latere verbrandingsmotortjes ervaringen opgedaan met een aantal nieuwe subconstructies. Een aantal daarvan maken het nu wel mogelijk om een 4-takt versie te maken van zo'n "duo zuiger motor", waarbij het in en uitlaten erg eenvoudig te realiseren is in het midden van de gemeenschappelijke cilinder. Met name de zeer simpele en compacte roterende klep die ik toepaste bij de "Ridders 4-takt" bracht mij op het idee om nu een dergelijke motor te ontwerpen en te maken.
Om redenen die ik verderop zal toelichten heb ik ervoor gekozen om deze roterende klep alleen te gebruiken voor het uitlaatproces en om het inlaten zelf aanzuigend maken door het toepassen van een klein en eenvoudig kogelklepje waar ik ook goede ervaringen mee heb.
Het ontwerp
Onderstaande CAD figuren illustreren het ontwerp van dit unieke concept.
Dwarsdoorsnede klepsysteem
Enkele karakteristieken:
1. Ik heb gekozen voor een horizontale ligging van het hele systeem omdat dit een compacte en stabiele constructie oplevert.
2. Wederom maak ik gebruik van tandriemen voor de aandrijving om redenen die ik eerder aanhaalde: grote constructie vrijheid, soepel en geruisloos zonder enige smering. In principe zouden het ook drie in elkaar grijpende tandwielen kunnen zijn, maar die worden hier toch wel tamelijk groot en bovendien moeten die op maat gemaakt worden waar ik geen ervaring mee heb en ook geen gereedschappen.
Het is wel mogelijk om slechts één tandriem te gebruiken over de drie getande wielen maar het bleek in dit geval lastig om die te laten aangrijpen over voldoende omtrek van (voornamelijk) het centrale grote tandwiel. Ik heb er daarom voor gekozen om twee afzonderlijke kleinere tandriemen te gebruiken: een voor de ene en een voor de andere krukas. Ze lopen beide over hetzelfde centrale tandwiel die op de as van de roterende klep zit met een distributie verhouding van 1 op 2 die voor elke 4-takt nodig is. Dit grotere tandwiel is daarom twee maal zo breed als de getande wielen op beide krukassen. Twee spanwieltjes zorgen voor de juiste riemdruk en de opstaande zijkanten ervan houden de riemen in horizontale richting op hun plaats.
3. Hoewel het mogelijk is om de roterende klep geschikt te maken voor zowel het inlaten als het uitlaten (zoals ik bij de "Ridders" motor deed) heb ik hier gekozen voor alleen het uitlaten met die klep. De klep kon daarmee wat korter zijn zodat de constructie compacter wordt en tevens worden dan de kruipwegen in de die klep ook gunstiger hetgeen de kans op lekkages verder verkleint. In feite is het ook niet nodig om hier ook het inlaten mee te regelen omdat de motor zelf net zo goed het verse gasmengsel uit de carburateur kan aanzuigen via een kogelklepje op de cilinder. Zo'n klepje blijft namelijk automatisch gesloten tijdens de compressie slag, de verbrandingsslag en de uitlaatslag en opent zich ook automatisch als er onderdruk ontstaat in de cilinder tijdens de inlaatslag van de zuiger.
4. Voor de vonkontsteking gebruik ik hier het super kleine circuit uit de gasaansteker van Blokker. Een klein Neodymium magneetje in de start poelie op de vliegwiel as schakelt een reed contact voor de vonkontsteking op het juiste moment van het proces waarvoor die poelie eenmalig op op de juiste plaats op zijn as moet worden vastgezet.
Net iedereen zal over zo'n circuit beschikken maar elke modelbouwer van dit soort motortjes heeft zo zijn eigen oplossing voor het vonk maken neem ik aan.
Een compilatie van geschikte "trucjes" uit het verleden
Aldus is dit een unieke en relatief zeer eenvoudige 4-takt motor geworden als ik zo vrij mag zijn om dit te zeggen. Het is als het ware een optelsom van zowat alle bruikbare trucjes die ik de laatste paar jaren toepaste bij diverse van mijn andere modellen, zoals daar zijn:
- Twee tegen elkaar inlopende zuigers in één cilinder met een gezamenlijke verbrandingskamer in het midden van de cilinder. Een van de voordelen is dat daarmee de cilinderkoppen vervallen. Of dat efficienter is weet ik eigenlijk niet, maar het is op zijn minst grappig om te zien.
- Zeer eenvoudige mechanismen voor het inlaat en uitlaat proces, respectievelijk met een automatisch werkend kogelklepje en een roterend klepje. Het afstellen van het 4-takt proces is zeer eenvoudig en behelst alleen maar het eenmalig positioneren van de roterende doorn in de uitlaatklep op de as van het vliegwiel.
- Simpele enkelzijdige en externe krukassen voor de zuigers met dito drijfstangen; geen carter.
- Een super klein en zelf gemaakt systeem voor de ontsteking van de vonk op de zelf gemaakte bougie. Een kleine Neodymium magneet in de startpoelie stuurt een reed schakelaar aan voor de vonk op het juiste moment in het proces. De stuurstroom door het zeer snel reagerende reed contact is dusdanig laag dat de levensduur van de reed schakelaar welhaast "oneindig" groot zal zijn. De enkelvoudige vonk ontsteekt dus in feite het gasmengsel tegelijkertijd boven beide zuigers zodat geen vonkverdeler nodig is en/of een dubbel bobine systeem;
- Geen geforceerde koeling en/of smering, voornamelijk door het toepassen van perlietisch gietijzer voor de cilinder en de zuigers. Mits de zuigers nauwkeurig passend in de cilinder zijn gemaakt kunnen zuigerveren probleemloos worden weggelaten. Niet alleen gemakkelijker maar dit verlaagt ook de wrijving van de zuigers in de cilinder in hoge mate;
- Toepassing van de probleemloze "Benzinedamp carburateur".Het resultaat
De motor loopt voortreffelijk met snelheden tussen 600 en 1100 toeren per minuut zoals te zien is op onderstaande video:
Het tekenpakket is helemaal full-proof en is beschikbaar voor eenieder die daarin geinteresserd is.
