Expansie uitlaat

English
Special Parts

Foekema-Kreidler 50cc-Racing
Latest update Feb 28, 2006
Piet Plompen en Henk van Kessel op zoek naar de ideale uitlaat

Is het zoeken naar de ideale uitlaat gebaseerd op een illusie? Een vraag die velen al jaren heeft bezig gehouden en ook nog wel zal blijven houden.
Over tweetakttuning en in het bijzonder over expansie uitlaten is al zeer veel geschreven. Ook in het verleden werd door velen gezocht naar de ideale uitlaat, dat blijkt ook uit het navolgende artikel van Piet Plompen en Henk van Kessel over uitlaten uit de reeks "op zoek naar vermogen".
Piet Plompen is de man achter een aantal wereld snelheids records uit begin jaren 80, die tot heden nog niet gebroken zijn, waar onder de het 50cc record met 224,5 km/h met als rijder Jan Huberts uit Den Haag. Ook Henk van Kessel reed eerder op een Piet Plompen machine een snelheidsrecord, maar is ook de 50cc GP wereldkampioen van 1974 op een vanVeen Kreidler. Hij bouwde over een periode van ca 20 jaren, ook zeer veel 50cc racers voor anderen. Ook nu is de man uit Mill in Noord-Brabant weer actief met het bouwen van mooie raceproducten. Als iemand er toe in staat zou zijn om een optimale uitlaat te maken dan moeten deze mannen met een vrijwel niet te evenaren ervaring het toch zeker zijn.

Ik heb dit stuk speciaal opgenomen voor al diegene die denken: "als je nu maar een programma voor het berekenen van een uitlaat hebt is het zo gepiept". Maar ook voor al die mensen die denken dat het zonder berekenen ook heel goed kan. Lees dit stuk eens goed door hoe deze 2 super specialisten het aangepakt hebben en concludeer zelf.

"Op zoek de ideale uitlaat"
Om niet met allerlei theorie�n maar met feiten die ook werkzaam zijn voor de dag te komen heeft het nog al even geduurd alvorens deze aflevering verscheen. Maar de resultaten zijn er ook naar, zoals u zult kunnen zien. De bedoeling was niet de mening van ��n persoon over uitlaatpijpen te �ventileren" maar eerder wat onderzoek te doen in meerdere richtingen. Om wat meer inzicht te krijgen in het gedrag van uitlaatgassen zijn we diverse boeken en artikelen die er over geschreven zijn eens nader gaan onderzoeken. Dat was nog maar de eerste stap. Zo hebben we gelezen wat Frits Overmars erover heeft geschreven en ook in de boeken van Gordon Jennings, Ir. Pavel Husak en Ir. P. E. Irving stond het nodige wat als onderzoekstof kon dienen, of misschien liever als uitgangspunt voor onderzoek. Daarnaast hebben we gesproken met diverse renners en tuners, waarvan we met name zullen noemen Dolf van der Wouden, een student van de T.H. Delft, een man die zeer veel gedacht heeft over de gedragingen van uitlaatgassen en ook er voor zorgt dat menig coureur nog al eens hard gaat.

Karel Zegers moest hierbij zeker niet vergeten worden. Wat onmiddellijk opviel is de uiteenlopende mening van diverse mensen. Over ��n ding zijn ze het w�l eens: het is zeer moeilijk! Het volgende dat opvalt is dat de theoreticus vrij gemakkelijk stelt �zo is het", terwijl de practicus er al lang achter is dat het niet volgens een algemene formule van �a x b: c is de goede pijp", te doen is. Een werkelijk goede pijp is een mengsel van theorie en oneindig veel research werk op proef-banken. Typisch is dat er in alle meningen wel een vorm van waarheid schuilt. De waarheidjes bij elkaar brengen is de bedoeling van dit artikel. Let wel, dit artikel heeft niet de pretentie om wetenschappelijk te zijn. Wat we wel geprobeerd hebben is om langs praktische weg de verschillende theorie�n op hun echte waarde te onderzoeken. We zijn er van uitgegaan dat de doorsnee coureur een practicus is. Trouwens er is geen andere weg dan praktisch onderzoek. Zo gauw als er wegraces op papier worden gehouden zal er wel een ander soort deelnemers komen. Onderzoek dus; de hulp van Henk van Kessel moest worden ingeroepen. Ook al omdat Henk in het bezit is van een elektrische vermogenstestbank. Daarnaast is Henk in staat om gevonden verschillen op de weg uit te testen en aldus de test tot op de weg af te ronden, dan is er sprake van praktijktesten. Er wordt namelijk nog al eens beweerd dat het vermogen op de bank gemeten op de weg weer heel anders zou zijn. Er is ons niets van gebleken. De testen zijn dan ook zeer zorgvuldig gedaan. Dat is dus al gegeven ��n.

Hulpmiddelen
Om zelfs zeer kleine verschillen te kunnen waarnemen zijn er wat hulpmiddelen bij gehaald, o.a. N.G.K. Thermokoppelbougies, een zeer vernuftige bougie met in zich een mogelijkheid om via een speciale thermometer de temperatuur van de bougie te meten. Verhoging van de gemiddelde verbrandingstemperatuur is dan onmiddellijk af te lezen. De bougie geeft die temperatuursverhoging door en via tabellen is de verbrandingstemperatuur te herleiden. Het is te begrijpen dat de hoogte van de verbrandingstemperatuur belangrijk is bij verhoging van het vermogen. Bovendien kan afgelezen worden wat de uitlaat voor effect heeft op de gemiddelde verbrandingstemperatuur. Thermokoppelbougie: meet de verbrandingstemperatuur.

Temperatuurmeters
Meters zijn aangesloten op het carter, versnellingsbakolie en ook de cilinderkoelvloeistof werd op een constante temperatuur gehouden. Langs deze weg kon vastgesteld worden of die temperaturen hoger werden bij langere belasting van de motor. Vast staat dat een uitlaatpijp die een hogere temperatuur in de motor veroorzaakt misschien in het begin van de wedstrijd iets beter vermogen geeft, maar als men het gemiddelde vermogen over de gehele wedstrijd neemt te kort schiet. Komt door het toenemen van de temperatuur van de diverse onderdelen (cilinder, kop, uitlaat). Hierdoor �past" de uitlaat op een gegeven moment niet meer. Zo is het mogelijk een pijp te monteren die de eerste ronden de fiets op het achterwiel trekt maar naar gelang de wedstrijd vordert je het idee geeft dat je moet gaan meesteppen.

Uitlaatgastemperatuur
Ook de uitlaattemperatuur werd geregistreerd. Via gevers in de pijp was het mogelijk de gastemperatuur op diverse plaatsen te meten. Langs deze weg kon vastgesteld worden of de uitlaat de verbrandingstemperatuur na- of voordelig be�nvloedde. De beste pijp gaf steeds een hogere verbrandingstemperatuur te zien terwijl dan de gassen in de pijp koeler waren. Dit duidt op een hoger verbrandingsrendement. Er is dan kennelijk meer arbeid uit de verbrande benzine gekomen, iets wat mooi meegenomen is. Gegeven tw��, dus.

Pierburg verbruiksmeter
De Pierburg verbruiksmeter is een precisie-instrument, Waarmede het mogelijk is om in een bepaalde tijdseenheid het verbruik aan benzine te meten en aldus het verbruik per pk/uur vast te stellen. Ook nu stond weer snel vast dat de beste pijp het gunstigste verbruik per pk/uur had. De toegevoegde benzine werd op een constante temperatuur gehouden want alras bleek dat ook dat weer van invloed is op de prestatie van een motor. Diegene onder de renners die zijn motor voor de wedstrijd constant in de zon laat staan moet dan ook zijn pols wat extra smeren om dit weer goed te maken. Het kost duidelijk vermogen. Het is niet dat warme benzine minder vermogen zou geven, maar door de volumeverandering tgv de uitzetting verandert het soortelijk gewicht. Bij verbruiksmetingen in g/epkh moet dan ook altijd voor de temperatuur worden gecorrigeerd.

Basispijpen
Als basis voor onze onderzoekingen zijn we uitgegaan van standaard uitlaatpijpen van Kreidler en Morbidelli. Het toeval wil dat beide pijpen ontwikkeld zijn door een en dezelfde persoon en wel J�rg M�ller. Waarlijk niet de eerste de beste, dus het verbeteren van die pijpen is niet eenvoudig. Een gesprek met Karel Zeegers, overigens, leerde ons dat het verbeteren van Yamaha-pijpen net zo moeilijk is, althans het verbeteren over de hele linie. Wat we in feite gedaan hebben is onderzoek doen naar de verschillende theorie�n, om aldus te bepalen wat de lezer van dit artikel moet doen en/of laten. Bij onze conclusies hebben we niet al te moeilijk gedaan maar stomweg bepaald: �alles wat minder vermogen geeft als onze basispijp is slechter" uiteraard ook andersom. Dat de gegeven conclusies niet uit de linker- of rechterduim kwamen maar een hele winter werk voor ondergetekende en Henk van Kessel gaf behoeft geen betoog.

�Alles wat u altijd heeft willen weten over expansie-uitlaten" van Frits Overmars
Het is onmogelijk om niet over het levenswerk van Frits te schrijven. Hij heeft zeker er toe bijgedragen dat er iets meer theorie over de expansiepijp bekend is geworden. Voor een wegracer met poorttiming die bij een racer te doen gebruikelijk is, is een eenvoudige formule voldoende om de lengte voor het maximum toerental te berekenen. Die formule luidt 7500: n. Waarbij n het toerental is. Deze formule stelt de uitlaatlengte vast. Voor de dikte is het een andere formule. Aan de hand van deze berekening kan de hele pijp uitgerekend worden. Ter onderzoek van deze methode hebben we acht pijpen gemaakt en wel met enkele millimeters spreiding om kleine fouten uit te schakelen. De spreiding is zowel in de lengte als in de dikte gemaakt. Als vergelijking dus de standaard Kreidler en Morbidelli-pijpen. De uitslag is negatief! Geen enkele pijp gaf meer vermogen dan de standaardpijpen. Vervelender was dat er in de motor een geweldige hoeveelheid warmte kwam, hoe langer een meting werd aangehouden, des te minder werd het vermogen. De formule voor de lengte is ook niet zonder meer bruikbaar, want een wijziging van de achterconus volgens de stippellijn gaf onmiddellijk een ander toptoerental. Dus zonder de �tuned-lengte" bij B te wijzigen t�ch verandering van het toptoerental. De lengte A-B is dus niet alleen verantwoordelijk voor de toeren. De warmte in de motor werd minder naar gelang de pijpen dikker werden gemaakt dan de formules aangeven. Kortom: meer warmte en minder vermogen. Dus toch niet �alles" wat we van pijpen wilden weten.

Uitlaatsystemen met expansiekamer, van Ir. P.E. Irving
In theorie is ook dit artikel juist, maar een uitlaatpijp volgens die gegevens gemaakt leek nergens op! Het betreffende artikel is te vinden in het boek �Sneller Maken". Er is ook maar een klein stukje aan tweetakt-motoren gewijd. Vergeten dus. Hetzelfde geldt voor de wat schamele informatie die Pavel Hus�k geeft.

Tunershandbook door Gordon Jennings
Gordon Jennings heeft 21 pagina's aan de tweetaktuitlaten gewijd. Zoals te zien op tekening 2 heeft deze schrijver een andere mening over de lengtebepaling. Deze manier komt dichter bij de werkelijkheid dan die van Overmars. De dikteberekeningen zijn inmiddels ook al weer achterhaald. Ook volgens deze theorie maakten we acht pijpen met spreiding in lengte en dikte. Helaas, het verhaal wordt eentonig, ook die waren minder goed dan onze standaard-pijpen. Waarschijnlijk duurt het schrijven van zo'n boek te lang om bij te blijven in de ontwikkeling. In de theorie van deze beschrijving zit w�l veel goeds. Het is zeker de moeite waard om het boek aan te schaffen. Er staat veel in, niet alleen over uitlaatpijpen, maar over alle soorten van tuning. Figuur 2. Jennings rekent anders �n denkt anders.

Standaard race-pijpen
Als de diverse formules uit de boeken niet helpen om een goede, althans betere, pijp te maken, moesten we maar uitgaan van de bestaande pijp. Dus opnieuw een achttal pijpen gemaakt en ook weer iets dunner, iets dikker, iets korter en iets langer dan de standaard Kreidler- en Morbidelli-pijpen. Ook deze pijpen werden weer op de testbank uitgeprobeerd. De resultaten waren hoopgevend, maar een pijp die over de hele linie beter is, mocht er niet bij zijn. Er waren wat verschuivingen van low down power naar boven en omgekeerd. Voor de zekerheid probeerden wij deze pijpen ook eens op andere cilinders en toen kwam er hier en daar iets meer winst te voorschijn. Dit alles rechtvaardigt de conclusie dat standaard-pijpen die bij een racemotor worden geleverd het beste zijn voor de �gemiddelde cilinder" van hetzelfde merk motor. De �gemene deler" zal dus bepalend zijn voor de standaardpijpen. Wat wij zoeken is geen �gemene deler", maar een pijp die gemeen hard loopt. Voor ons is inmiddels duidelijk dat Ir. J�rg M�ller en zijn academisch gevormde vrienden uit Japan knapen zijn die meer weten dan wij. Deze mensen hebben de formules van de theoretici verbeterd of nog waarschijnlijker al weer lang vergeten, Maar waarom, vroegen wij ons af, is bij alle pijpen die wij maakten dicht bij de basis-pijp er nu geen een die het beter doet. Wat doen we dan fout! Is de hele pijp veranderen te veel van het goede? We verdeelden de uitlaten in vier delen. Te weten: de voorbocht, de voorconus, het tussenstuk, de achterconus. Stuk voor stuk wijzigden we een deel van de uitlaat. Dat kon alleen in de lengte, want anders waren er te veel mogelijkheden. Deze methode gaf alleen ook maar verschuivingen te zien in het vermogen. Al dat gedoe was inmiddels aardig veel tijd en werk gaan kosten. Het was niet ongezellig in de werkplaats, maar vooruitgang ho maar. De aandachtige lezer heeft bemerkt dat we wel van de theoretische weg afgegaan zijn en min of meer lukraak pijpen aan het veranderen waren. Met weinig succes. En al met al wisten we ��k nog niet hoe we dan een pijp moesten maken die wel werkt. Dat klopt, maar wat we wel weten is wat we niet moeten doen. Dan blijft er vanzelf meer tijd over voor datgene wat we wel weten. Al die experimenten hebben wij nu ook voor anderen op papier gezet, zodat die zich al die moeite kunnen besparen. Een winter lang onderzoek is voor de lezer van Motor in enkele minuten te overzien.

Na woord
Als je dit gelezen hebt dan begrijp je ook dat het een eindeloze weg is om echt tot een optimaal resultaat te komen. Een groot voordeel heb je tegenwoordig wel, er zijn al veel goede uitlaten en daarmee ook referenties te koop. Maar let dan ook vooral waarvoor deze ontwopen zijn, anders heb je er nog niets aan. Deze zijn door de fabrikanten ontwikkeld en daar zit al de nodige kennis en veel testwerk in verwerkt. Al degene die dit werk nog een over willen doen, wens ik veel succes. Voor een belangrijk deel hebben wij ook deze wegen ook bewandeld. Er is daarom geen woord mis aan de beschrijving van Piet Plompen. Het is een eindeloze weg om op goed geluk wat veranderingen aan een pijp te maken en maar weer te gaan testen. Wil je sneller tot een beter resultaat komen dan zul je onvermijdelijk rekenwerk en praktijk moeten combineren.
Ik heb alle programma's van bekende tuners van TSR tot Blair, al doorgeworsteld en kom tot dezelfde conclusies zoals beschreven in dit artikel. Maar wat wij ook gedaan hebben en nog steeds doen is om zoveel mogelijk goede referenties door te rekenen en te analiseren.
Hieruit blijkt achteraf dat we zonder dat we dat wisten in 1968 al bijna de perfecte uitlaat hadden gemaakt. Voor een deel was dat natuurlijk toeval, maar we hadden dus kennelijk wel goed naar de uitlaten van de grote Japanse 2T fabrieken uit de jaren 60 gekeken, o.a. Yamaha en Suzuki. Yamaha was oorspronkelijk een orgel en piano fabriek en voor de hobby van een aantal medewerkers met een 2T motor begonnen. Zij hadden immers als geen ander een goede kijk op gastromingen in kanalen en ander moeilijk te doorgronden vormen. Geen wonder dat zij ook snel tot succes kwamen in de 2t racewereld. Als ik nu opnieuw terugkijk naar de uitlaten uit die periode dan zie je gewoon, vooral bij de fabrieks Kreidler uit de jaren '63 en '64 en zelfs de vanVeen kreidlers dat ze echt opzoek waren naar een goede uitlaat. Diverse modellen kunnen per definitie niet goed geweest zijn. Hoewel de machines echt wel presteerden kunnen we hieruit afleiden dat het veel beter had kunnen zijn met een echt goede uitlaat.
Het was niet voor niets dat wij met eenvoudige middelen in de jaren 68 en 69 minsten net zo snel waren als de vanVeen machines. Toen ik tijdens de TT in Assen in 1968 een passende zuiger voor mijn cylinder bij de vanVeen stal kwam vragen, werd deze direct met grote belangstelling door iedereen bekeken. Wat men niet wist is dat het een andere cilinder was met exact dezelfde boring. Maar achteraf had men er veel beter aan gedaan om mijn uitlaat op te meten, maar dat wisten zij en ook wij in die tijd nog niet, dat kunnen we nu in pas echt goed vaststellen. Tot heden zijn wij nog niet in staat geweest deze oude uitlaat te verbeteren. Maar door de grote hoeveelheid tijd die wij met onze aanvragen eraan besteden, zal dit op enig moment wel moeten kunnen.




Uitlaat conussen voor een SpartaMet racer


SpartaMet racer


Scooteruitlaat in 2 delen

Berekening verbrandingskamer(click the picture to read)

Als de Nederlandse versie niet gereed is wordt u automatisch verbonden met de Engelse versie
Home News Events Gallery Sprinting Roadracing Records Tuning Technical Sponsors Links
Hosted by www.Geocities.ws

1