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 daar ter plekke 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 hier gebruik van tandriemen voor de aandrijving om redenen die ik eerder aanhaalde: grote constructie vrijheid, soepel en geruisloos zonder enige smering.
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 en en smallere tandriemen te gebruiken: één voor de ene en één voor de andere krukas. Ze lopen beiden 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 roterende 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 cilinderkop. 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 zuigers.
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.
Niet 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:


Bouwtekeningen.
Ik heb van deze motoer een CAD tekeningpakket gemaakt dat voor iedere geinteresserde beschikbaar is, klik hier voor een aanvraag ervan.



************************************************************
Hints in geval van problemen

Het kogelklepje.
- Controleer de vrije verticale slag van de kogel tegen de inschroefde aanslagstift erboven. Die slag mag niet veel meer zijn dan circa 0,5 mm omdat anders de kans bestaat dat de kogel gaat zweven of stuiteren.
- Controle op luchtlekken:
Steek een rubber slangetje over de aansluiting boven de kogel. Dompel de klep in water en blaas met de mond in het slangetje. Er mogen dan geen duidelijke luchtbellen in het water te zien zijn. Dompel de klep na deze test in b.v. wasbenzine en blaas de klep inwendig droog.

De roterende uitlaatklep.
Het is belangrijk dat de roterende stalen doorn zuiver en nagenoeg lekvrij past in het bronzen klephuis.
Voor de doorn gebruik ik daarom in zo'n geval altijd een asje van standaard zilverstaal omdat dit altijd perfect aan de maat is met een egaal en zeer glad oppervlak. De boring in het bronzen klephuis eerst ietwat ondermaats maken en die dan daarna opruimen met een h6-ruimer. Aldus zal de doorn met lage wrijving en nagenoeg perfeckt lekvrij in het klephuis rond draaien.

De cilinder en de twee zuigers.
Ook de zuigers (zonder zuiger ringen) moeten vanzelfsprekend nagenoeg lekvrij in hun gezamelijke cilinder passen.
Honen is wellicht de beste manier om een cilinderboring mooi cilindrisch en glad te maken. De meeste modelbouwers zoals ik beschikken echter vaak niet over de apparatuur daarvoor. Ikzelf doe dat daarom en met goed resultstt altijd als volgt:

Het cilindergat eerst globaal uitboren en dan uitdraaien tot de gewenste diameter met ca 0,1mm ondermaat. Dan het gat handmatig opruimen met een verstelbare ruimer omdat die dan zichzelf zoekt in de cilinderboring. De ruimer in de bankschroef klemmen met het platte uiteinde van de conus, dus niet de ruimer draaien maar de cilinder handmatig over de ruimer in de bankschroef. Steeds ruim olie toevoegen. Bij dat ruimen de cilinder steeds meerdere malen omkeren bij eenzelfde instelling van de ruimer totdat die er soepel doorheen loopt. Daarna deze procedure herhalen waarbij de ruimer een fractie groter is ingesteld. Deze bewerkingen net zolang herhalen totdat er eigenlijk geen diameterverschil meer meetbaar is over de gehele lengte van de boring die dan ook vanzelf mooi glad zal zijn.
De diameter die dan ontstaat hoeft niet exact gelijk te zijn zoals die op tekening staat omdat de zuiger pas hierna passend in de cilinder wordt gemaakt en wel als volgt:
De zuiger afdraaien totdat die wat "hakend" in de cilinder past. Door de zuiger met een fijne schuurpasta (bv. auto cleaner Commandant nr.4) handmatig in de cilinder te polijsten. Aldus ontstaat er dan een passing met een speling van 0,02 millimeter of minder nog ! Het resultaat is dat de wrijving zo laag is dat de motor ronddraait "als door de wind gedreven" terwijl er meer dan voldoende compressie is, ook zonder zuigerveren.

Deze manier om de cilinderboring te maken heeft veel weg van honen en met een beetje geduld doet die daar ook nauwelijks of niet voor onder. Het werkt in ieder geval goed met perlietisch gietijzer (GG25) voornamelijk omdat dit materiaal wat “zanderig” is en zich daardoor gemakkelijk laat bewerken. Dit materiaal is desondanks erg slijtvast, is enigszins zelfsmerend door het relatief hoge koolstofgehalte (ca 8%) en heeft niet de neiging tot invreten als de zuiger er in op en neer gaat.
Nu is de kans is ook wel aanwezig dat je niet over een verstelbare ruimer beschikt. Het kan ook heel goed gaan als je het cilindergat mooi glad uitdraait met een scherpe binnenbeitel waarbij je altijd van buiten naar binnen moet draaien met de laagste voedingssnelheid. Bij de laatste keer de beitel van het materiaal wegdraaien voordat je de beitel terugtrekt. Als de draaibank goed uitgelijnd is zal het gat ook mooi cilindrisch zijn (minder dan 0,02mm tapsheid). Als dat niet het geval is moet je het gat opruimen met een ruimer met een lage omwentelingssnelheid en ruim olie. Daarna de zuiger in de cilinder polijsten zoals ik boven heb beschreven.

 

Het eenmalig afstellen van de roterende uitlaatklep ten opzichte van de zuiger posities.
Zie daarvoor de aanwijzingen op blad 9 van het tekenpakket.

 

Het afstellen van de carburateur.

 

 

Tijdens de inlaatslag van de motor wordt het gasmengsel in de tank van de carbrator in de cilnder gezogen via het automatisch geopende kogelklepje. Het ideale gasmengesel voor een volledige vebrandiing moet dit mengsel 1 deel brandstof bevatten op circa 14 delen lucht.
Het primaire gasmengsel boven de brandstof in de carburateur bevat hiervoor echter wat te weinglucht waardoor er extra lucht moet worden toegevoegd. Dat gebeurt door een sleuf in de uitlaat leiding op de achterkant van de carburateur. Met een schuifje met schroefdraad daarin kan de sleuf in meer of mindere mate worden afgedekt zodat daarmee de juiste hoeveelheid extra lucht kan worden ingesteld.
Voor het eenmalig afstellen van het schuifje kan men het best als volgt te werk gaan:
- Zet het schuifje in de positie waarbij de sleuf geheel geopend is. In die positie wordt dan wat te veel lucht toegevoegd waardoor de motor niet of niet goed zal lopen;
- Schroef het schuifje geleidelijk verder over de sleuf tijdens het opstarten van de motor (bijvoorbeeld met een hand boormachine) totdat je de motor hoort aanslaan;
- In die positie van het schuifje zal de samenstelling van het gasmengsel dat in de cilinder gezogen wordt ideaal zijn waarmee de motor optimaal en zeer betrouwbaar zal lopen. Rondom deze instellin van het schuifje kan ook het toerental van de motor binnen zekere grenzen worden gevarieerd.


PS. Voor een uitgebride beschrijvin van deze "Benzinedamp Carburateur" klik hier.

"********************************************************



 

 

 

 

 

 

 

 

 

<