In Bigtwin No 78 hadden we al beloofd om terug te komen op het flowen van cilinderkoppen. Hierbij dan het beloofde artikel.

Sommige Harley-rijders monteren lukraak wat onderdelen op hun motor en en denken dan snel te zijn. Soms wordt er een buurman bijgeroepen die ervaring heeft met het opvoeren van bromfietsen maar dat zet ook niet echt zoden aan de dijk. Hoe gaat het tunen van een motor nu eigenlijk in zijn werk en wat voor mogelijkheden zijn er zoal als je een standaard motorblok hebt, niet teveel geld wilt uitgeven en toch als een speer van zijn plek wilt gaan? Dit artikel bestaat uit twee delen, het eerste deel is een beetje theoretisch, terwijl het tweede deel laat zien hoe je het in praktijk uitvoert.

Wat is nu eigenlijk een motorblok? Wel, het antwoord is redelijk eenvoudig, niets anders dan een flinke luchtpomp. Een motorblok zuigt via het luchtfilter lucht aan, de lucht stroomt door de carburateur waar er wat benzine in verstoven wordt, gaat via het inlaatkanaal en de inlaatklep de cilinder in, wordt daar in elkaar geperst, explodeert en verlaat via de uitlaatklep, het uitlaatkanaal en de uitlaatpijp weer het blok. De kracht van de explosie gebruik je om het blok arbeid te laten verrichten. Het is natuurlijk logisch dat er in de weg die de lucht aflegt geen opstakels mogen zijn en dat de doorstroming in het gehele systeem zo optimaal mogelijk moet zijn. Alleen als alles optimaal op elkaar is afgestemd krijgen we een motor die zo economisch mogelijk is en die voor een minimum aan brandstof een maximum aan energie levert. 

Met de luchtpomp in gedachten is het begrijpelijk dat een grote carburateur weinig voordelen biedt als de rest van het systeem daar niet op afgestemd is. Nu gaan veel mensen zeggen: “dan monteren we toch een nokkenas met een grotere lichthoogte ?”. 

Dit gaat echter ook maar ten dele op want je kunt de klep wel mijlenver opengooien maar dan hoeft de klepdoorlaat of de doorlaat en/of vorm van het inlaatkanaal nog niet groot genoeg te zijn. Het is zelfs zo dat je, als je moet kiezen, beter een paar geflowde koppen in combinatie met een standaard nokkenas kunt monteren dan een “hete” nokkenas met standaard koppen. Hoe moet je het geheel nu optimaal krijgen ? In de pionierstijd van het tunen ging men steeds iets aan het blok veranderen en daarna het blok op een vermogenstestbank zetten, hetgeen veel tijd en geld kostte omdat er vaak wat verprutst werd en in al dat gesleutel veel tijd ging zitten. Gelukkig is dat tegenwoordig, met de komst van de computers, allemaal wat eenvoudiger geworden. Er zijn vandaag de dag computerprogramma’s waar je alle gegevens van het blok in kunt voeren, zoals de slag, boring, gegevens nokkenas, klep grootte, toerental, gewicht motorfiets enz. enz. die dan keurig aangeven wat je aan de motor moet doen om er zoveel mogelijk rendement uit te halen. Dit klinkt natuurlijk weer eenvoudiger dan dat het in werkelijkheid is, want er blijven natuurlijk altijd faktoren over waar de computer geen rekening mee houdt, maar de weg naar meer vermogen is tegenwoordig minder lang dan vroeger. 

Nog even een tip voor de computerfreaks onder de Bigtwin lezers: Als je geen programma kunt vinden waar de Evolution modellen in voorkomen, ga dan op zoek naar de gegevens van het 350 Chevrolet small-block motorblok, want de overeenkomst is bijzonder groot tussen die twee. De cilinderkop is natuurlijk een heel belangrijk onderdeel in de “luchtpomp”. 

De computer kan wel aangeven wat er door het blok aan mengsel moet stromen maar hoe kun je dan bepalen dat het ook werkelijk gebeurt? Hier hebben we een z.g. “flowbank” voor nodig. De flowbank is een noodzakelijk stuk gereedschap als je een beetje serieus met tuning aan de gang wilt gaan. Je meet hiermee de hoeveelheid lucht die bij een blok naar binnen en naar buiten kan stromen en je kunt er op die manier voor zorgen dat de flow (= doorstroming) die je volgens je computer berekeningen moet hebben ook aanwezig is. De factoren die medebepalend zijn voor de flow zijn het luchtfilter, carburateur, de kanalen in de kop, kleppen, verbrandingsruimte en de uitlaat. 

Je gaat deze metingen eerst doen met de kale cilinderkop, waarna je er later diverse soorten spruitstukken, carburateurs, luchtfilters etc. aan toe gaat voegen. Nu zou je denken; hoe meer ik in en uit het blok kan laten stromen, hoe beter het is. Dit gaat echter niet zonder meer op. Als vuistregel geldt dat, afhankelijk van het gebruik van de motor, er een bepaalde verhouding moet bestaan tussen de inlaatflow en de uitlaatflow. Voor een motor die voornamelijk op de weg bereden wordt en dus een brede powerband moet hebben, moet de uitlaatflow ongeveer 86 tot 90 procent van de inlaatflow zijn. Voor high performance motoren die voornamelijk op de dragstrip gereden worden, is een uitlaatflow van 92 tot 95 procent van de inlaatflow meer in de richting. Deze laatste motoren verliezen dan vrij veel vermogen bij lage toeren en ze zijn in dat toerengebied slecht af te stellen. 

Met deze regel in ons achterhoofd gaan we nu eens een originele Evo cilinderkop op de flow-bank zetten. Uit afbeelding 1 blijkt dat de verhouding in de flow tussen de inlaat- en de uitlaatpoort boven een lift van 0.300 inch (= 7,62 MM.) aardig de mist in gaat. Ook is duidelijk te zien dat je de klep boven de 7,62 MM. wel verder open kunt zetten maar dat de flow niet groter wordt, hetgeen natuurlijk wel het geval zou moeten zijn. Je kunt dus in je standaard blok wel een nokkenas met een hogere lift zetten maar het resultaat zal niet echt overweldigend zijn. Wat vermogenswinst zit er altijd wel in omdat de timing van de nokkenas natuurlijk ook een rol speelt en Harley bij de originele nokkenas ook nog een beetje aan het milieu en de geluidseisen moet denken, maar eigenlijk ben je met je “super” nokkenas een mug met een atoombom aan het doodgooien.

Zo, laten we nu onze standaard koppen eens onder handen gaan nemen. Uit de metingen op de flow-bank was al gebleken dat de inlaatpoorten het grote struikelblok waren. Om dit probleem op te lossen pakken we een kit die voor het grootste deel van S&S komt (de inlaat-klepzitting + klepveren + schotels) met een paar kleppen van precision machining. De inlaatklep heeft een diameter van 1,940 inch (= 49,276 MM.) i.p.v. de standaard klep die 1,840 inch (=46,736 MM.) meet. 

Na het verwijderen van de oude klepzitting frezen we de kop uit voor de nieuwe, grotere klepzitting. Tevens passen we de poorten in de kop aan zodat het inlaatkanaal mooi aansluit op de grotere zitting. Bij het aanpassen van het kanaal op de grotere zitting moet je zeer zorgvuldig te werk gaan. Want een groot kanaal wil niet zeggen dat de motor sneller wordt. Door telkens iets te wijzigen en de koppen op de flowbank te zetten kun je precies zien wat je doet. Behalve de hoeveelheid flow moet je ook goed in de gaten houden hoe de gassen door de poorten stromen. 

Met behulp van rook en dunne draadjes kun je dit op de flowbank bekijken. Na montage van de S&S klepzetel, de grotere inlaatklep en het aanpassen van de kanalen kregen we als resultaat afbeelding 2. Je kunt zien dat de problemen die we bij een lift van ongeveer 7,5 MM. en hoger hadden aardig opgelost zijn. We hebben voor de grap ook in een kop een klepzitting gemonteerd die uit de normale autobranche afkomstig is, maar ondanks dat de inwendige diameter hetzelfde is, flowt een normale zitting veel minder. Nader onderzoek wees uit dat de afwijkende vorm van de S & S klepzitting bij een lift tussen de 2 mm. en 6 mm., een winst in flow gaf van ongeveer 8 procent. 

Ook kwamen we er bij de testen achter dat een standaard S&S spruitstuk, door de korte bochten direct achter de carburateurflens, een vrij slechte flow heeft. Door nu een vulblok (dat vaak bij de carburateur geleverd wordt) te monteren, werd de flow plotseling veel beter. Dit vulblok bleek ook op een standaard kop vrij veel winst op te leveren. Na enkele daagjes “flowen” bleken de Evolution cilinderkoppen toch ingrijpend verbeterd te kunnen worden en als je nu bedenkt dat de gemiddelde snelle nokkenas een lift van 0,500 inch (= 12,7 MM.) heeft dan begrijp je dat je eigenlijk niet om aangepaste koppen heen kunt als je sneller wilt gaan of je motor thermisch wat gezonder wilt maken. Ook een opvallend detail is dat de eerste Evo koppen in de ongewijzigde uitvoering een veel betere doorstroming hebben dan de latere modellen. In deel twee van dit artikel zullen we verder gaan met de montage van de koppen op het motorblok in combinatie met een andere nokkenas.

FLOW GEGEVENS 1340 CC STANDAARD EVOLUTION CILINDERKOP MET S & S INLAAT SPRUITSTUK

———————————————————

INLAAT

Lift in MM. 2,35 4,70 7,05 9,40 11,75 13,10

Flow in CFM 33,34 70 95,81 110,77 115,94 117,41

UITLAAT

Lift in MM. 2,03 4,06 6,1 8,13 10,16 12,19

Flow in CFM 22,64 50,73 71,33 86,40 93,60 99,69

 

FLOW GEGEVENS 1340 CC BEWERKTE EVOLUTION CILINDERKOP MET S & S INLAAT SPRUITSTUK

INLAAT

Lift in MM. 2,46 4,93 7,39 9,86 12,32 14,78

Flow in CFM 35,45 71,78 105,23 130,70 140,30 145,80

UITLAAT

Lift in MM. 2,03 4,07 6,1 8,13 10,16 12,19

Flow in CFM 24,02 50,10 69,56 86,40 99,14 108,55

HOW BETTER YOU FLOW, HOW FASTER YOU GO (Deel 2)
In het eerste deel van dit artikel gingen we nogal ver in op de theorie van het tunen. In dit artikel laten we de computer, pen en papier links liggen en gaan we weer eens sleutelen. De geflowde cilinderkoppen gaan we, samen met een nokkenas kit, op het blok monteren.

We beginnen maar met het onderblok. Een veel gemaakte fout bij het kiezen van de nokkenas voor een straatfiets is dat men denkt “hoe heter, hoe beter”. Dit gaat misschien wel op voor je relatie maar niet voor je nokkenas. Je kunt veel beter kiezen voor een nokkenas die een goed gemiddelde geeft in het gebruiksgebied van je motor dan iets te monteren dat niet stationair loopt, benzine zuipt en alleen boven de 8000 toeren vermogen levert. De keus is afhankelijk van je rijstijl, het gewicht van je motor, je cilinderinhoud etc. Je dealer wil je vast wel helpen om de juiste keuze te maken.

 Zelf kozen wij voor de 502 nokkenas van S&S die als kit geleverd wordt, samen met een set chrome-molybdeen stoterstangen, een setje ringen die er voor zorgen dat je hydraulische units geen verkeerde dingen kunnen gaan doen bij hoge toeren en een set klepveren met schotels (foto 1). De vermogenswinst die je uit deze kit kunt halen is al eens in Bigtwin No. 78 beschreven. Het voordeel van een complete kit is dat je er altijd van verzekerd bent dat je onderdelen krijgt die bij elkaar passen en een leuke bijkomstigheid is dat de fabrikanten voor een kit minder geld rekenen dan voor alle onderdelen apart. 

De nokkenas wordt normaal volgens het werkplaats hanboek gemonteerd en omdat we van het motorblok graag lang plezier willen hebben gooien we de plastic breather valve gelijk maar op de berg die we al hebben liggen en vervangen we hem door een stalen model van S&S. Na het nokkenasdeksel weer gemonteerd te hebben maken we de lifterblokken en de nokvolgers goed schoon. 

We monteren de hydraulische units weer in de nokvolgers waarbij we gelijk de ringen monteren die er voor zorgen dat de units zich niet kunnen “oppompen” bij hoge toeren. Denk eraan dat de lifterblokken goed uitgelijnd moeten worden op het carter met een speciaal conisch boutje. Nu het onderblok weer dichtgeschroefd is pakken we de cilinderkoppen. Bij de kit worden per klep drie klepveren gemonteerd. Een normale binnenveer, een buitenveer en nog een speciale platte veer die tussen de binnen- en de buitenveer inkomt. De platte veer zorgt dat de harmonische trillingen gedempt worden, waardoor de klepveren tot ruim boven de 7500 toeren per minuut zwevingsvrij hun werk blijven doen. 

Voor de bovenste veerschotel bestaat de keus uit titanium schotels of stalen modellen. De stalen modellen zijn geperforeerd om gewicht te besparen en om de olie de gelegenheid te geven makkelijk bij te klepveren te komen en zo de boel wat te koelen. Zelf monteer ik het liefst de stalen modellen omdat ze wat minder kwetsbaar zijn, maar als je liever titanium modellen monteert geeft dat ook geen problemen. Bij de kit wordt een zeer uitgebreide handleiding geleverd zodat de montage voor een goede monteur geen problemen moet geven. Na de koppen kompleet gemaakt te hebben met kleppen, veren, schotels en spieen gaan we eerst even meten of we voldoende ruimte hebben voor de lichthoogte van de nokkenas zoals beschreven wordt in de bijgeleverde handleiding. 

Nu moeten we even een bezoek gaan brengen aan de plaatselijke speelgoedwinkel en een pakje boetseerklei gaan kopen. Als je zegt dat het voor je kleine broertje is lachen ze je echt niet uit. We plakken nu bovenop de zuiger, in de uitsparingen voor de kleppen, een flinke plak van de boetseerklei. Hierna monteren we de koppakkingen, cilinderkoppen, tuimelaars en de stoterstangen. De stoterstangen stellen we zo af dat de speling in de hydraulische units nul is. 

Nu gaan we het krukas voorzichtig een slag rond draaien om de kleppen een afdruk in de boetseerklei te laten maken (foto 2). Als de krukas een keer rond geweest is gaan we met een klein lampje door de inlaatpoort in de verbrandingskamer kijken en draaien net zo lang door tot beide kleppen van een cilinder open staan en de twee klepschotels zo dicht mogelijk bij elkaar komen. De afstand tussen de twee kleppen moet minimaal 0,04 inch (1,02 mm.) zijn. Dit kun je het makkelijkst controleren met een gebogen stukje ijzerdraad van de juiste dikte dat je door het bougiegat naar binnen steekt (foto 3). Via het gat van de inlaatpoort kun je dan zo zien of je het vrij tussen de twee kleppen door kunt halen. 

Als we dit bij beide cilinders gecontroleerd hebben gaan we de koppen weer demonteren en de afdrukken van de kleppen in de boetseerklei controleren. De boetseerklei mag nergens dunner in elkaar gedrukt zijn dan 0,06 inch (1,53 mm.). Als een maat niet goed is moet je met een freesje de boel een beetje aanpassen tot je wel voldoende tolerantie hebt. Na alle boetseerklei zorgvuldig verwijderd te hebben kun je het bovenblok definitief gaan monteren en afbouwen. Werk hierbij schoon en nauwkeurig met goede momentsleutels en leg het werkplaatshandboek naast je op de werkbank. 

Bij het afstellen van de kleppen moet je even opletten want door de montage van de ringen in de units gaat deze afstelling niet meer volgens het HD-boek. De methode hiervoor is eigenlijk nog eenvoudiger dan die voor originele lifters. Je draait, met een geheel ontvette nokvolger, de stoterstang zover uit dat je hem nog net vrij rond kunt draaien zonder dat je hem op en neer kunt bewegen. 

Eigenlijk heeft dus de hydraulische unit helemaal geen speling. Doordat de aluminium cilinders en de koppen, als zij op temperatuur zijn, uit gaan zetten krijgt de unit de mogelijkheid om zich een beetje met olie te vullen. Het voordeel van dit systeem is dat bij het stationair lopen de motor mooi geruisloos loopt en dat je bij hoge toeren niet de problemen hebt die bij hydraulische units nog wel eens optreden. Natuurlijk doe je het afstellen als de nokvolger in zijn laagste stand staat. 

Nu we klaar zijn met het blok hoeven we het alleen nog maar in de motor te bouwen en niets staat een proefrit meer in de weg. Denk er wel aan dat je een andere onsteking moet monteren dan de originele, omdat deze nogal wat ingebouwde begrenzingen heeft en het is zonde dat een goed en snel blok afgeknepen gaat worden door een milieu-vriendelijke/Harleyrijder-onvriendelijke ontsteking. 

Deze ingreep zoals beschreven in de twee delen van dit artikel is bijzonder interessant omdat de kosten in verhouding laag zijn en het resultaat verbluffend.

Keep moving,

Ger Dijkshoorn.