Een 2-cilinder 4-takt motor met zelf aanzuigende inlaat kleppen
en een roterende uitlaat schijf
Inleiding .
Begin 2009 maakte ik een 4-takt motor waarbij ik het klassieke systeem met in- en uitlaatkleppen met het hele aandrijfmechanisme ervoor (kleppen met zittingen, tuimelaars, klepstoters en nokschijven) verving door een enkele roterende schijfklep; zie de betreffende pagina. Deze roterende klep is niet in de cilinderkop geintegreerd zoals men wel vaak ziet bij andere ontwerpen van roterende kleppen maar is daarvan mechanisch en thermisch gescheiden opgesteld. Dat levert de voordelen op die ik reeds op bovengenoemde pagina heb beschreven, althans voor dit soort modelbouw motortjes.
Deze schijfklep motor loopt uitstekend, maar al bij het beeindigen van dit project had ik het gevoel dat het nog eenvoudiger had gekund, niet zozeer voor wat betreft het proces van in- en uitlaten maar wel ten aanzien van de mechanische uitvoering van de schijfklep.
Bij dat ontwerp draait de roterende schijf tegen de stationaire schijf zodat ik een veersysteem nodig had om de schijven met voldoende kracht tegen elkaar gedrukt te houden voor een goede afdichting. Dat bleek wat minder eenvoudig te realiseren te zijn dan ik me aanvankelijk had voorgesteld en uiteindelijk moest ik een dubbel veersysteem aanbrengen om het voor elkaar te krijgen. Zoals gezegd een mooi lopende motor maar met een wat geforceerd en onbevredigend aandrukmechanisme.
Ik heb nu een 2-cilinder ontwerp gemaakt met automatisch werkende inlaat kogelkleppen en een simpele vlakke nokschijf die beide uitlaatkleppen bedient.
Het ontwerp
Onderstaande CAD figuren illustreren het ontwerp:
De twee zuigers van perlietisch gietijzer (GG25) lopen in een cilinderblok dat van hetzelfde materiaal gemaakt is. De twee afzonderlijke messing cilinderkoppen zijn met twee parallelle kogelklepjes verbonden met de carburateur voor het zelf aanzuigen van het verse gasmengsel uit de "Benzine damp Carburateur'. Voor het uitlaten heb ik bronzen busjes met klepzitting in de cilinderkoppen geperst . In die busjes zitten met een goede glijpassing afgeveerde uitlaatklepjes. In de klepstelen daarvan zijn drie sleuven gefreesd onder een hoek van 120 graden waarlangs de uitlaatgassen kunnen ontsnappen als de kleppen worden geopend door een roterende schijf met een zijdelings nokprofiel. Een klepslag van slechts 0,5 tot 1mm blijkt voldoende te zijn om de uitlaatgassen geheel kwijt te raken.
Beide kleppen liggen op dezelfde omschreven cirkel zodat die ook met dezelfde zijdelingse nok op de nokschijf worden open gedrukt. Omdat de zuigers 90 graden in fase verschoven zijn moet de nok ook precies 90 graden later bij het tweede klepje aankomen. Dit kan alleen als de halve afstand tussen de kleppen gelijk is aan de afstand tussen het vlak door de kleppen en de hartlijn van de as door de nokschijf.Voor het maken van de vonken heb ik twee afzonderlijke circuits gemaakt net relatief kleine motorfiets bobines die ik in de voet kon inbouwen. Ze worden aangestuurd door twee afzonderlijke nokken onder 90 graden op het vliegwiel. Ik heb niet gekozen voor een vonkverdeler in het hoogspanningsgedeelte omdat dit erg lastig is om te maken.
De tandwielen voor de getande riem
Ik heb de tandwielen voor de getande riem zelf gemaakt omdat daar niet zo gemakkelijk aan is te komen is en omdat ook ze best duur zijn; voor dit setje betaal je al gauw 70 Euro exclusief verzendkosten. Je kunt ze heel goed zelf maken als je tenminste beschikt over een verdeeltafel onder de freesmachine. De vertanding van dit soort tandriem wielen is namelijk gewoon trapeziumvormig en dus veel simpeler dan die van tandwielen die in elkaar lopen en waar je speciale moduulfrezen voor nodig hebt. Ik heb hiervoor een eenvoudig zelf gemaakt freesje gebruikt met twee snijkanten van een hardstalen pons nippel. Ik heb me eerst verdiept in de maatvoeringen van het tandriempje en de tandwielen en daaruit de juiste hoek van dat freesje bepaald; zie onderstaande CAD tekening die ik op grond daarvan maakte.
De diameter over de tanden hangt natuurlijk af van het aantal tanden en de steek die bij dit riempje 2,5mm is. De diameter van het tandloze wiel is erg belangrijk en ik heb die uit fabricage gegevens kunnen opsporen. Het is van groot belang dat deze diameter exact wordt gemaakt om ervoor te zorgen dat de riem later mooi in de vertandingen loopt.
Het maken van deze tandwielen is wel een aardig klusje maar het is me met deze eenvoudige hulpmiddelen wonderwel gelukt, zie de onderstaande foto:
Het resultaat
In feite is het een een zeer eenvoudige 2-cilinder 4-takt motor geworden, voornamelijk omdat hier twee keer twee kleppen in de cilinderkoppen ontbreken, inclusief de aandrijfsystemen daarvoor met 1 op 2 distributie, vier nokschijven, vier klepstoters en vier tuimelaars. De motor loopt op gewone auto benzine in de Benzinedamp Carburateur en kan eenvoudig worden opgestart met bv. een handboormachine op de poelie tegen het vliegwiel. De motorsnelheid kan met de regelaar op de carburateur worden ingesteld tussen ca 600 en 1500 toeren per minuut.
Zoals geldt voor al mijn verbrandingsmotortjes ontbreken hier ook weer de moeilijker zaken zoals zoals slijp- en gietwerk, geforceerde koel- en smeersystemen, carter, complexe krukas, enz. Het hele ding is te maken met enkel standaard draai- en freeswerk uitgaande van standaard materialen, zodat iedere modale modelbouwer (zoals ik) dat zou moeten kunnen maken als hij er lol van inziet. Het heeft natuurlijk ook zo zijn beperkingen; je moet niet proberen om er uren lang koeien mee uit de sloot te trekken.
Replica van Monty Lenard:
