Inleiding
Nadat ik drie 4-takt en ook drie 2-takt motortjes had gebouwd vatte ik het idee op om een zgn. "hit&miss" 2-takt motor te bouwen.
Hit&miss motoren zijn eigenlijk altijd 4-takt motoren. Het typisch kenmerk is dat middels een centrifugaal mechanisme op het vliegwiel de beweging van de uitlaatklep wordt geblokkeerd bij een bepaald hoog toerental waardoor die uitlaatklep dan even open blijft staan. Op dat moment valt dus de compressie weg en wordt er ook geen onderdruk meer gemaakt voor het aanzuigen van het verse gasmengsel uit de carburateur. Er wordt in deze zogenaamde "miss"-fase dan dus geen arbeid meer opgewekt. Het toerental valt daardoor terug waardoor op een gegeven moment de blokkade van de uitlaatklep weer ongedaan wordt gemaakt door het centrifugaal mechanisme. Op dat moment herstart het normale verbrandingsproces en verkeert de motor weer in de normale zogenaamde "hit"-fase. Het toerental loopt dan weer op tot het niveau waarbij de miss-fase opnieuw optreedt. Dit hit&miss proces herhaalt zich met een frequentie in de orde van 1 keer per 5 seconden. Het is dus eigenlijk een uiterst merkwaardige manier om het toerental van de motor te begrenzen of, liever gezegd, om de motor in toom te houden.
Deze Hit&Miss 4-takt motoren waren in zwang tussen 1900 en 1930, met name voor stationaire pompmachines in agrarische omgevingen maar ook voor zaagmachines, generatoren,enz. Men beschikte toen nog niet over onze moderne technieken om dit soort stationaire motoren netjes te stabiliseren en gebruikte dit typisch hit&miss proces daarvoor. Het waren tamelijk logge en langzaam draaiende motoren op verrijdbare onderstellen met meestal twee zware vliegwielen om de motor bij zeer lage toerentallen aan de gang te houden. Het is vooral de uiterst merkwaardige cadans met het cyclische en zeer kenmerkende "Pop-Pop-woesh-woesh-woesh-woesh-Pop-Pop" geluid dat deze motor zo populair maakt bij wat oudere modelbouwers die zich dit monotoon geluid op de boeren erven nog herinneren. Op Internet zijn talloze video filmpjes te vinden van deze klassieke hit&miss motoren waarop dit uiterst merkwaardig motorgedrag te zien maar vooral ook te horen is.Klik maar eens op deze video voor een heel mooie demonstratie van dit uiterst merkwaardig motorgedrag. De praktische betekenis van de hit&miss motor is dus geheel verdwenen, maar de nostalgie eromheen allerminst en dat houdt het bouwen van hit&miss modellen meer dan levendig, vooral bij onze Amerikaanse modelbouw collega’s.
Het concept voor deze unieke hit&miss 2-takt motor
Tweetakt motoren hebben helemaal geen uitlaatklep en wat er niet is kun men ook niet blokkeren. Het ligt dus ook niet voor de hand om aan een hit&miss 2-takt motor te denken, laat staan om er een te maken. Er bestaat wel een zogenaamde “May Tag” 2-takt hit&miss motor, maar daarbij wordt alleen de vonk ontsteking onderbroken in de miss-fase zodat de compressie en het aanzuigen van het verse gasmengsel uit de carburateuer daarbij gewoon doorgaat. Niet het echte werk als je het mij vraagt want de motor moet zich dan in die miss-fase zonder vermogen door de compressie heen worstelen en het verse onverbrande gasmengsel verdwijnt dan rechtstreeks in de hete uitlaatdemper waar het geheel of gedeeltelijk verbrandt met vette rookontwikkeling als gevolg.
Maar ik hou wel van uitdagingen en bedacht dat een "echte" hit&miss 2-takt toch mogelijk moest zijn als ik gebruik zou maken van het brandstof bypass systeem dat ik eerder ontwikkelde voor mijn "Drukgestuurde Tweetakt motor" ; zie ook de animatie daarvan.
Ik bedacht dat deze 2-takt motor ook in een miss-fase zou komen als ik bij een bepaald hoog toerental de kogel in de bovenste kogelklep met een sterke magneet los van zijn zitting zou trekken. De ruimte boven en onder de zuiger zijn dan immers constant met elkaar verbonden zodat er geen compressie meer is en ook geen onderdruk voor het aanzuigen van het verse gasmengsel. In deze miss-fase loopt de motor dus vrij rond "als door de wind gedreven" door de opgeslagen energie in het vliegwiel waarbij dus ook het geluid van de ontbranding wegvalt. Op het moment dat de kogel bij een bepaald laag toerental weer op zijn zitting terug valt als de magneet wordt weggedraaid van de kogelklep herstelt het normale 2-takt proces zich waardoor er opnieuw arbeid wordt geleverd in deze hit-fase en waarbij ook het geluid van de ontbranding terugkeert.
De onderstaande animatie demonstreert dit hit&miss proces bij deze 2-takt motor.
Op papier werkt dat dus en dan denk ik altijd dat het ook in werkelijkheid te realiseren moet zijn. In dat geval zou ik de eerste zijn die een echte 2-takt Hit&Miss motor maakte voor zover ik dat kan nagaan. En deze uitdaging ben ik aangegaan en met succes zoals verderop zal blijken.
De basis voor de motor.
Ik ben dus uitgegaan van het ontwerp voor mijn Drukgestuurde Tweetakt”, zij het dat ik aan wat schaalvergroting heb gedaan. Dit omdat ik vrij zeker wist dat er wat meer vermogen nodig zou zijn voor het aandrijven van het mechanisme dat de kogel moest gaan optillen. Het komt erop neer dat de zuiger een diameter en een slag kreeg van 24 mm in plaats van 18mm zoals bij mijn"Drukgestuurde Tweetakt". De cilinder inhoud steeg daardoor van 4,6 naar 11 cc. De rest van de basis was een kwestie van evenredig opschalen. Omdat de Drukgestuurde Tweetakt voortreffelijk loopt kon het niet anders zijn dan dat deze schaal vergrote versie dat ook zou doen. Ik hoefde mij dus geen zorgen te maken over het motorgedrag in de (normale) hit-fase.
Het systeem voor het optillen van de kogel voor het veroorzaken van de "mis"-fase.
De beweging van het mechanisme dat de kogel moet optillen om de miss-fase in te luiden moet dus gerelateerd zijn aan het toerental van de motor. Bij alle 4-takt hit&miss motoren wordt de uitlaatklep geblokkeerd door een zogenaamd "governor" systeem waarbij afgeveerde gewichten aan het vliegwiel door de centrifugale krachten meer of minder naar buiten bewegen, afhankelijk van het toerental van de motor. Deze gewichten zijn aan een hefbom gekoppeld die er uiteindelijk voor zorgt dat ter plaatse van de uitlaatklep een mechanisme de klep blokkeert en ook weer vrijgeeft. Een tamelijk complex systeem voor een modale modelbouwer zoals ik.
Het bezorgde mij weer een uitdaging om dit een stuk eenvoudiger te maken.
Feitelijk moest ik daarvoor twee problemen oplossen:
1. Het optillen en weer laten vallen van de kogel in de klep afhankelijk van de motor snelheid en:
2. Het koppelen van een mechanisme daarvoor aan het vliegwiel.
Nadat ik even tevoren had ontdekt dat ik net zo goed een stalen fietskogel kon gebruiken in de klep in plaats van een kunststof (neopreen) kogel was het probleem van het optillen feitelijk snel opgelost. Er zijn tegenwoordig kleine maar idioot sterke zgn. neodymium magneetjes te koop zijnvoor een paar dubbeltjes per stuk; kijk maar eens op deze website. Ze bestaan uit een mengsel van ijzer, borium en het uiterst zeldzame neodymium en kunnen vlot honderd keer hun eigen gewicht optillen. Voor het optillen van de stalen kogel in de messing klep heb ik zo'n magneetje toegepast met een diameter van 6mm en een lengte van 8mm die een houdkracht heeft van ca 1 kilogram hetgeen meer dan voldoende is in dit geval.
Bleef over om een zo eenvoudig mogelijk systeem te ontwerpen om de magneet heen en weer te laten bewegen voor de messing kogelklep met een slag die afhangt van de rotatie snelheid van de motor. Ik kwam op het idee om hiervoor een wervelstroom koppeling maken zoals die o.a. ook wel werden toegepast in snelheid meters van bijvoorbeeld (klassieke) auto's. De afgeveerde wijzer daarvan is via zo'n wervelstroomkoppeling contactloos gekoppeld aan een kabel waarvan de rotatiesnelheid is afgeleid van de as die de wielen aandrijft. En dit was nu precies wat ik hier nodig had.
Het principe van deze wervelstroom koppeling.
Als een magneet langs een metalen plaat beweegt worden in die plaat wervelstromen opgewekt die een tegengesteld magnetisch veld opwekken. De sterkte van die wervelstromen en daarmee het tegenwerkend magnetisch veld is afhankelijk van de veldsterkte van de magneet en de rotatie snelheid ervan. Als de metalen plaat vrij kan ronddraaien zal die met nagenoeg dezelfde snelheid met de magneet mee gaan bewegen. Als de plaat mechanisch wordt belast gaat deze contactloze koppeling slippen. Deze slipkracht is afhankelijk van twee factoren:
- De de afstand van de magneten tot die plaat waarin de wervelstromen optreden.
- Het veranderen van de rotatie snelheid van de magneet.
Hierop is dus de werking van van de wervel stroom koppeling gebaseerd die ik bij deze 2-takt Hit&Miss motor heb toegepast.
Onderstaande foto toont de wervelstroom koppeling zoals ik die uiteindelijk maakte voor deze motor.
Wervelstroom koppeling
Experimenten met de wervelstroom koppeling
Om vast te stellen of ik een wervelstroomkoppeling zou kunnen maken die voldoende kracht zou opleveren om een magneet tegen een veerkracht in te laten bewegen en hoe die er precies uit zou moeten zien heb ik een zeer uitgebreide reeks proeven gedaan. Daarvoor maakte ik een aluminium schijf waarin ik neodymium magneetjes op diverse diameters kon inpersen en ook een een rood koperen schijf waarin de wervelstromen worden opgewekt. Ik zette de aluminium schijf met de magneetjes in de boorkop van mijn freesmachine en het koperen wervelstroomschijfje in lijn daaronder op een draaibaar asje. Het wervelstroom schijfje veerde ik af met een trekveertje zodat die alleen een beperkte slag kon maken. Ik kon zodoende een aantal relevante parameters variëren en de invloed daarvan afleiden uit de hoekverdraaiing die het wervelstroom schijfje maakte met steeds hetzelfde trekveertje. Ik zal hier niet alle meetwaarden weergeven, maar wel mijn belangrijkste conclusies:
1. Het materiaal van het wervelstroom schijfje.
De wervelstromen in het schijfje zullen groter zijn naarmate de elektrische geleidbaarheid van het materiaal groter is en daarmee ook de torsiekracht. Dat klopte ook met mijn waarnemingen: de opgewekte torsiekracht was met een rood koperen schijfje 2 tot 8 keer groter dan met een aluminium schijfje, afhankelijk van de afstand van de magneetjes tot de schijf. Bij de proeven werd deze afstand gevarieerd tussen 0,5 mm en 2mm.
2. De afstand van de magneetjes tot aan de wervelstroom schijf.
Opmerkelijk hierbij was het grote verschil tussen rood koper en aluminium: per 0.1mm afstandvergroting daalde de torsiekracht met ca 6% met de koperen schijf terwijl dat ca 20% was met de aluminium schijf.
3. Het aantal magneten in de aluminium schijf.
Met 3 magneten in de aluminium schijf was de torsiekracht ca 40% groter dan met 2 magneten en met 4 magneten was die ca 60% groter.
4. De omschreven cirkel van de magneten.
De omschreven cirkel waarmee de magneten in de aluminium schijf zaten bleek ook een grote invloed te hebben hetgeen logisch is omdat bij een grotere diameter de omtreksnelheid ook groter is bij dezelfde hoeksnelheid. Op een omschreven cirkel van 44 mm was de torsiekracht ca 3,5 maal groter dan op een omschreven cirkel van 22 mm. De omschreven cirkels waren bij deze experimenten betrekkelijk willekeurig gekozen.
5. De omtreksnelheid van de magneten.
De invloed hiervan was lineair maar was bij een omschreven cirkel van 44 mm ca 1,5x groter dan bij een cirkeldiameter van 22 mm.
Dit alles bij elkaar heeft geleid tot de keuze van vier magneten in de aangedreven aluminium schijf op een diameter van 40 mm en een koperen wervelstroom schijf. De optimale afstand van de magneten tot de koperen schijf zou bepaald moeten worden op de motor zelf. Daar gaan namelijk nog twee andere krachten een rol spelen: de trekkracht die de stalen kogel in de klep en de magneet op elkaar uitoefenen en de trekkracht van een trekveertje in de tegenovergestelde richting. Overigens heb ik dat veertje uiteindelijk vervangen door een contra gewicht zoals ik verderop zal beargumenteren. De snelheid waarmee de schijf met de vier magneten gaat ronddraaien hangt niet alleen af van de motor snelheid maar ook van de plaats waar het rubberen wieltje op het aandrijf asje tegen het vliegwiel aangrijpt. De beste plaats daarvoor is later ook uit de proefnemingen met de motor zelf bepaald.
De uitwerking van het motor ontwerpDe genummerde onderdelen op de onderstaande figuren 1 en 2 worden worden verderop toegelicht in het hoofdstuk “Uitwerking van het motor ontwerp”.
Figuur 1
Figuur 2
Afgezien van de schaalvergroting ben ik dus voor het basis ontwerp uitgegaan van de "Drukgestuurde 2-takt motor". Voor de beschrijving daarvan kan ik dus verwijzen naar de pagina van deze motor.
Ik zal mij hier beperken tot de constructies die het hit&miss gedrag veroorzaken en nog wat overige bijzonderheden aan de hand van de bovenstaande figuren 1 en 2 en de diverse foto’s rechts op deze pagina.Het systeem met de wervelstroom koppeling
Om constructieve redenen heb ik ervoor gekozen om de magneet langs de zijkant van de klep te laten bewegen in plaats van erboven. Aan de bovenkant van de klep bevindt zich namelijk een stelschroef waarmee de slag van de kogel kan worden beperkt tot ca 0,5 mm. Bovendien heb ik daar later ook nog een constructie op gemaakt waarmee de magneet een meer "digitale" beweging maakt; zie de foto rechts op deze pagina. Deze onderdelen zouden dus in de weg zitten voor de magneet. De magneet trekt nu de kogel enigszins zijwaarts van zijn zitting af maar dat maakt functioneel geen enkel verschil uit.
De kogelklep is zo kort mogelijk tegen de cilinderkop gemonteerd om de dode ruimte tussen de zuiger en de kogel zo klein mogelijk te maken. Voorts heb ik een grotere kogel toegepast met diameter van 7mm in plaats van 4,8 mm. De reden was dat ik vermoedde dat hier een grotere gas doorlaat nodig zou zijn maar ook omdat de behoorlijk zwaardere 7 mm kogel beter door de magneet wordt aangetrokken en bovendien minder neiging zal vertonen tot zweven of stuiteren.
De kogelklep moet eerst in de losse cilinderkop worden geschroefd alvorens deze samenstelling op de cilinder te bevestigen. Dit omdat de klep door een gat steekt in de aluminium houder voor de lagering van de as van de koperen schijf. Deze houder moet dus ook eerst tegen de zijkant van de cilinder worden geschroefd.
Alle schroefverbindingen van deze kogelklep moeten luchtdicht worden gemaakt bij voorbeeld door er een beetje sanitair silicone kit erop te smeren.
De heen en weer bewegende magneet voor de kogelklep.
De neodymium magneet met diameter 6 mm en een lengte van 8 mm is in een messing houder geperst (of gelijmd) die aan de as van de koperen schijf is bevestigd. Aan de achterkant van deze houder is een oogje gemaakt waar het contragewicht (7) aan is bevestigd middels een soepele maar stevige garendraad die om een wieltje is geslagen; zie figuur 2 en de foto rechts op deze pagina. De afstand van de magneet tot a an het huis van de kogelklep in de uiterste (miss) positie is ca 1mm.
De koperen wervelstroom schijf.
De dikte van deze schijf is 1mm maar die is niet kritisch. De schijf heeft een korte sleuf waar de arreteer stift (4) doorheen steekt waarmee de hoekverdraaiing van de schijf en daarmee die van de magneet begrensd wordt. De magneet moet zodanig op de as van de koperen schijf worden vastgezet dat die recht voor de kogelklep blijft staan in de uiterste miss-postie.
De afstand van de koperen schijf tot aan de 4 magneten in de aluminium schijf (6) is ca 2 mm.
De arreteer stift.
De arreteer stift is een M3 schroefje in de aluminium houder voor de lagering van de koperen schijf. Deze stift steekt in een korte sleuf in de koperen wervelstroom schijf waardoor de slag ervan begrensd wordt en daarmee ook die van de magneet voor de kogelklep.
De diameter aan de onderkant van de stift is afgedraaid tot ca 1,5mm om te voorkomen dat de stift de zijkanten van de 3 mm brede sleuf in de koperen schijf raakt.
De koker met afgeveerde kogel.
In deze messing koker bevindt zich een stalen kogel die op de bovenkant van de magneethouder drukt. Met een instelbaar veertje boven op de kogel kan de druk ervan op de magneethouder worden gevarieerd. Het effect is dat de magneet een wippende beweging maakt onder de kogel door waardoor die steeds even blijft staan in de beide uiterste standen. Zonder deze "digitalisering" van de magneet beweging loopt de motor eigenlijk alleen maar onrustig en is er nauwelijks sprake van het typische hit&miss gedrag. Als de kogel in de klep namelijk ook maar even wordt opgetild gaat de motor meteen in de miss-fase en dus langzamer lopen waardoor de magneet zich ook meteen weer van de klep af beweegt. Zo'n "analoog" systeem gaat dan kort cyclisch oscilleren rondom het punt waar de kogel wordt opgetild. Het toevoegen van dit "digitaal" mechanisme bleek de belangrijkste bijdrage te leveren aan het beoogde en karakteristieke hit&miss gedrag van de motor.
De aluminium schijf met 4 magneten.
Deze schijf moet van niet magnetisch materiaal zijn om de magneetvelden niet te verstrooien. Ik heb de zeer harde neodymium magneten er gewoon ingeperst. De magneten hebben een diameter van 8 mm en een lengte van 4 mm, maar met iets andere afmetingen zal het ook goed gaan. De magneten hebben een noord-zuid polariteit en ze moeten alle vier in dezelfde richting staan, welke is niet van belang. Je kunt dit controleren door een magneet in dezelfde positie tegen de ander vier te richten. Die moet dan steeds afgestoten ofwel aangetrokken worden.
De as van deze schijf draait in twee kogellagers, een in de bovenste en een in de onderste montageplaat. Het toerental van deze schijf hangt niet alleen af van de motor snelheid, maar ook van de plaats waar het rubberen wieltje(8) tegen het vliegwiel aanloopt. Het bepalen van de beste plaats van dit wieltje op de as was een kwestie van "trial and error". Helemaal boven tegen het vliegwiel is de snelheid wel het hoogst maar ook de tegenwerkende kracht die de motor dan moet overwinnen en ik kreeg de indruk dat de motor daar wat moeite mee had. Uiteindelijk bleek dat het wieltje het best aan de onderkant van de as kon worden gemonteerd waarbij die het vliegwiel raakt op een omschreven cirkel van ca 45 mm. De laagste snelheid dus maar het systeem werkte daarmee het meest stabiel.
Het contra gewicht.
Als de motor langzamer gaat draaien in de miss-fase moet de magneet weer van de kogelklep worden weggetrokken. Aanvankelijk gebruikte ik daarvoor een licht veertje maar het afstellen daarvan bleek niet erg gemakkelijk en/of eenduidig te zijn. De trekkracht van het veertje is namelijk afhankelijk van de draadstijfheid, de draad diameter, het aantal wikkelingen maar ook van de uitrekking ervan. Ik heb het veertje tenslotte vervangen door een contragewicht dat met een garendraad aan de magneethouder is verbonden; zie figuur 2. De garendraad is om een wieltje geslagen waardoor de verticale trekkracht van het contra gewicht wordt omgezet in een horizontale trekkracht op de magneethouder; uitermate simpel en geheel eenduidig. Bleef over om de optimale massa van het contragewicht vast te stellen in samenspel met de diverse andere krachten in de tegenovergestelde richting. Het vereiste nogal wat experimenten om het juiste evenwicht te vinden, maar uiteindelijk lukte dat wonderwel met de diverse afmetingen en afstellingen zoals die nu op tekening staan. De optimale massa van het contragewicht bleek ca 35 gram te zijn.
Het rubberen aandrijf wieltje.
Het rubber van dit wieltje (8 op figuur 1) moet tamelijk zacht zijn zodat het met een lichte druk goed tegen het vliegwiel aan blijft lopen, ook als het vliegwiel een kleine slingering zou vertonen. Bij voorkeur dus een zo dik mogelijke en zachte O-ring gebruiken om de metalen kern van het wieltje dat op de as is geschroefd.
B. Het brandstof systeemDe carburateur; item 11 op figuur 2.
Voor deze motor heb ik wederom en met succes mijn "Benzinedamp Carburateur" toegepast; zie de betreffende pagina voor de beschrijving en de afstelling ervan.
He was bij dese motor dat ik ontdekte dat het gedrag van deze simpele carburateur nog aanzienlijk stabieler is als de leiding voor de instromende lucht niet in de brandstof steekt maar er ca 10 mm boven blijft waardoor ik dit voor al mijn motortjes toepaste en/of veranderde.2. Het expansie vaatje (item 9 op figuur 2).
Bij een 2-takt wordt het verse gasmengsel uit de carburateur aan de onderkant van de zuiger aangezogen en ook weer gecomprimeerd als de zuiger zich weer naar beneden beweegt tijdens de arbeid slag. De druk van dat gecomprimeerde gasmengsel mag niet zo hoog oplopen dat die de beweging van de zuiger gaat belemmeren. De motor zou zelfs niet lopen als die druk op enig moment gelijk of hoger wordt dan de ontbrandingsdruk boven de zuiger. Een normale 2-takt motor heeft een carter die behalve het herbergen van de krukas ook nog de functie heeft om de druk van het gecomprimeerde verse gasmengsel te beperken. Het dode volume in het carter is zodanig gekozen dat de gasdruk daar substantieel lager blijft dan de ontbrandingsdruk boven de zuiger maar wel hoog genoeg blijft om op het juiste moment door de inlaatpoort boven de zuiger in de cilinder te worden geïnjecteerd.
Deze 2-takt his&mis motor heeft geen carter hetgeen de mechanische constructie van dit model zeer sterk vereenvoudigd heeft. Als de zuiger in zijn onderste positie staat is de ruimte daar onder zo klein geworden dat de gasdruk vele malen te hoog zou worden. Ik had natuurlijk de cilinder zodanig kunnen verlengen dat het dode volume onder de zuiger zoveel groter wordt dat de juiste gasdruk zou ontstaan maar dan had ik de lengte van de cilinder ca 80% langer moeten maken en dat vond ik constructief gezien helemaal niet aantrekkelijk. Veel eenvoudiger is het om een expansievaatje op te nemen in het leidingsysteem buiten de cilinder zoals ik dat ook al deed bij mijn Drukgestuurde 2-takt.
De terugslag kogelklep (10 op figuur 2).
Om te voorkomen dat het vers aangezogen gasmengsel onder de zuiger weer terug in de carburateur gedreven wordt moet er een terugslagklep tussen de cilinder en de carburateur worden aangebracht. Ik heb hiervoor weer een kogelklepje gebruikt dat dit zonder mechanisch aandrijving vanzelf regelt. Zodra de druk boven de stalen kogel stijgt wordt die kogel op zijn zitting gedrukt en als er onderdruk ontstaat bij het aanzuigen komt die daar weer automatisch van los. Om te voorkomen dat de kogel bij vooral hoge toerentallen gaat zweven en/of stuiteren moet de vrije slag van de kogel in de verticale richting beperkt worden tot ca 0,5 mm met behulp van een precies op maat gemaakte stift boven de kogel. Met een zwevende of stuiterende kogel kan het voorkomen dat die niet op tijd op zijn zitting terug valt waardoor de motor onregelmatig of helemaal niet loopt. Het goed en op tijd openen en sluiten van dit kogelklepje is van groot belang maar niet kritisch meer als de messing zitting voor de kogel mooi glad is gedraaid en de vrije slag van de kogel 0,5mm is met een tolerantie van 0,2 mm.
De vonk ontsteking
Het is mijn ervaring dat 2-takt motoren een meer energierijke vonk nodig hebben voor het betrouwbaar ontsteken van het gasmengsel dat doorgaans toch wat minder zuiver is dan bij 4-takt motoren vanwege het minder effectieve spoelproces van de 2-takt. Hoewel er meerdere goede circuits zijn voor een goede vonk prefereer ik nog steeds het circuit met een bobine zoals dat toegepast wordt bij de meer klassieke auto’s of motorfietsen. Wel wat groot, maar goed weg te werken in de houten voet van dit model zodat dit feitelijk geen bezwaar is. Voor de externe gelijkspanning van 6 of 12 volt gebruik ik meestal de oplaadbare accu van mijn handboormachine die met een plug op de houten voet kan worden aangesloten.
Meer nog dan bij normale 2-takt motoren is het bij deze hit&miss motor van groot belang dat de vonk geen enkele cyclus overslaat. Als die ook maar even weg blijft kan dat fataal zijn, zeker als dat gebeurt op het moment van de herstart na de miss-fase.
D. Het vliegwiel
Het vliegwiel moet relatief zwaar zijn om de motor goed aan de gang te houden tijdens de miss-fase. Met mijn eenvoudige constructie met de halve krukas kunnen er geen twee vliegwielen aan weerszijden daarvan gemonteerd worden zoals men dat vaak bij 4-takt hit&miss motoren ziet. Ik heb het stalen vliegwiel gedraaid uit het grootst mogelijke stuk staal dat ik kon bemachtigen. Hoewel de motor er goed mee loopt heb ik de indruk dat het best nog wat groter/zwaarder had mogen zijn. In ieder geval lijkt het mij niet raadzaam om het vliegwiel lichter te maken dan nu op tekening staat. Omdat het rubberen wieltje voor de wervelstroom koppeling tegen de zijkant van het vliegwiel aanloopt is er eigenlijk geen plaats voor een of ander spaak patroon. Daarom heb ik de binnenzijde van het vliegwiel ook helemaal vlak gehouden. Ik vind dat niet zo erg want het geeft de motor een wat stoerder uiterlijk hetgeen ook wel past bij het image van de klassieke hit&miss motoren.
Het opstarten en afstellen van de motor.In goede conditie kan de motor wel met de hand worden opgestart maar doorgaans is het toch wel nodig of gemakkelijker om dit te doen met een losse snaar om de poulie op de krukas en om een soortgelijke poelie in de boorkop van de handboormachine. Het is wel handig om bij dit opstarten de magneet voor de kogelklep even te blokkeren bv. met een stukje rubber tussen de magneet en de kogelklep. Omdat de motor dan in de hit-fase blijft kan die eerst goed afgeregeld worden. Als de motor eenmaal mooi en regelmatig loopt in deze (normale) hit situatie kan deze blokkade worden weggehaald en gaat de motor vanzelf "hitten&missen".
Bij het opstarten met verse benzine moet de regelkraan achter op de carburateur zodanig ver open staan dat er (te) veel lucht aan het gasmengsel uit de tank aan wordt toegevoegd. Tijdens het ronddraaien van de motor deze regelaar dan geleidelijk aan dichter draaien totdat men de motor hoort aanslaan. Het vinden van dit instelpunt kan best wel even zoeken zijn en men heeft vaak de neiging om de kraan in de richting van meer gasmengsel te draaien als de motor niet wil opstarten hetgeen echter absoluut verkeerd is.
Deze gevoeligheid heeft te maken met een vluchtige component in de benzine die overigens wel tamelijk snel verdwijnt hetgeen te merken is aan het afnemen van het toerental van de motor. Vanaf dat moment moet de regelaar verdraaid worden in de richting van iets rijker gasmengsel totdat de motor het gewenste toerental terug krijgt. Het regelen van de motorsnelheid wordt daarna ook een stuk minder gevoelig.
Zoals al mijn motoren loopt deze ook op normale autobenzine waar ik tegenwoordig wel 1 á 2% dunne (huishoud)olie aan toevoeg omdat ik ontdekte dat dit toch wat bijdraagt aan de smering in de cilinder.
Een heel goed alternatief voor autobenzine is "Coleman Fuel. Het is een super geraffineerde soort benzine die gebruikt wordt voor camping kooktoestellen en voor 5 á 6 Euro per liter te koop is bij winkels voor camping benodigdheden. Behalve dat het aanzienlijk minder stinkt dan autobenzine is het voordeel vooral dat het veel minder verschillende koolwaterstoffen bevat. Daardoor treedt er nauwelijks of geen ontmenging op "van de brandstof in de carburateur waardoor het afregelen van de carburateur een stuk minder gevoelig wordt. Het afwezig zijn van zware koolwaterstof componenten zorgt er tevens voor dat vrijwel de hele brandstof kan worden opgebruikt.
Het afstellen van het systeem met de wervelstroom koppeling.
Het samenspel van de diverse krachten die de magneet voor de kogelklep heer en weer laten bewegingen is enigszins subtiel. De druk van de kogel boven op de magneethouder die moet zorgen het "digitaal" overlaan van de hit fase naar de miss fase en andersom is feitelijk het enige dat nog regelbaar is met een draaiende motor. Alle andere parameters zijn in principe vaste instellingen zoals de afstand van de koperen schijf tot de 4 magneten, de massa van het contragewicht en de plaats van het rubberen wieltje tegen het vliegwiel. Als alles gemaakt en ingesteld is volgens de tekeningen zou het ideale hit&miss gedrag ingesteld moeten kunnen worden met enkel het variëren van de kogeldruk op de magneethouder.Video:
Tenslotte:
- Ik heb op het uitlaatgat van de cilinder een messing blokje gemonteerd waarop eventueel een uitlaatdemper kan worden bevestigd. Ik heb dat zelf nog niet gedaan zodat ik nu eenvoudig een druppeltje olie door het gat kan laten vallen om de wanden van de cilinder en die van de zuiger in goede conditie kan houden. Dit licht smeren is slechts af en toe nodig maar het is wel aan te raden om dit zeker te doen als de motor voor langere tijd wordt opgeslagen.
Een demper op een 2-takt is overigens een vak apart en kan allerlei onvoorspelbare negatieve en positieve resultaten opleveren, behalve als de doorlaat groot wordt gehouden. In dat geval zal zo’n demper alleen een cosmetisch functie hebben, hetgeen best fraai kan zijn natuurlijk.
- Het geluid dat deze 2-takt hit&miss motor maakt wijkt nogal af van het geluid dat klassieke hit&miss 4-takt motoren doorgaans maken. Men kan dit jammer vinden, maar behalve dat het geluid van een 2-takt van nature al anders is dan dat van een 4-takt is dit een uniek en eigenwijs ontwerp en dus is het ook niet zo gek dat het een uniek en eigenwijs geluid produceert. In ieder geval staat het ding onmiskenbaar fraai te "hitten en missen".Bouwtekeningen.
Ik heb van deze Hit&Miss 2-takt een CAD tekeningpakket gemaakt dat beschikbaar ios vorr iedere geinteresseerde; voor ween aanvraag klik hier.
Mooie replica van Gerard Versluys:
