MotoPlus 06 - 2021

HOGE TOERENTALLEN TECHNIEK TECHNIEK MOTOPLUS 67 Hoeveel worden zuigerpen en krukas vervormd? Wat buigt onder belasting kan breken, maar wat niet buigt, breekt zeker. Dat de pistonpen en de kruktap verbuigen en dat de drijfstang oprekt is geen probleem, zolang ze in elk geval voor­ komen dat de zuiger in het bovenste dode punt zo ver doorschiet dat hij de kleppen of zelfs de kop raakt. Je moet dus zorgen dat de optelsom van vervormingen plus een deel van de pistonpen- en drijfstanglagerspeling niet zo groot is dat de zuiger in het klep­ overlap-BDP de nog open staande kleppen raakt. Zelfs bij moderne productietechnieken is deze zogenaamde hoogtespeling moeilijk onder controle te krijgen; veel fabrikanten gebruiken bij de assem- blage van het motorblok daarom koppakkingen van verschillende diktes. De vervorming van de krukas in het BDP bedraagt circa 0,01 tot 0,03 mm. Vervorming van de zuigerpen in het BDP is circa 0,02 mm, na de ontsteking tot wel 0,04 mm. De kracht in het uitlaatslag-BDP (0 en 720°): circa 21.000 N (trek). Na de ontsteking (na BDP bij 360°) staat er 32.000 N drukkracht op. Fabrieksopgave 0 45 90 135 180 225 270 315 360 405 450 495 540 585 630 675 720 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Krukasomwentelingen in graden Kracht in kN Ducati Panigale V4R Kracht op het bovenste drijfstangoog de klep dus al een millimeter open, op het nominale sluitingstijdstip nog een millimeter. Hoe dan ook: de tijd die het mengsel heeft om in de verbrandingskamer te stromen is extreem kort. Elke tienduizendste seconde en vierkante millimeter klepopening is kostbaar. Het is zaak om de kleppen zo snel en zo ver mogelijk te openen, ze zo lang mogelijk open te houden en ze dan zo laat mogelijk weer te sluiten. Dit wordt bereikt met nokvormen die juist niet scherp zijn. Dat soort nokken zijn eerder vrij stomp van vorm, bijna rechthoekig. De klep wordt heel snel ingedrukt, staat dan lang open en sluit vervolgens weer heel snel. Je kunt je amper voorstellen wat voor enorme versnelling de kleppen daarbij ondergaan. Gemiddeld is het 11.317 m/s 2 bij de Honda, de klepveerloze Ducati-V4 komt dankzij z’n desmodromische klepbediening zelfs op 14.339 m/s 2 . De Ducati heeft dan ook een enorme inlaatkleplift van 13,5 millimeter, de Honda een nog steeds stevige 10,5 millimeter. Met ‘gemiddeld’ doelen we op de klepbewe- gingsfase die begint en eindigt bij stilstand. Bij het ShiftCam-blok van de S1000RR is de maxi- male klepversnelling volgens ingewijden bijna 40.000 m/s 2 ; aangezien de openingshoek maar twee graden korter is dan bij het Honda-blok en de kleplift maar een honderdste millimeter groter, zal de klepversnelling bij de Fireblade waarschijnlijk soortgelijke waarden bereiken, en zullen de waarden bij de Ducati nog hoger lig- gen. Om hier een beetje een beeld bij te krijgen: 40.000 m/s 2 betekent dat een object dat een seconde lang zo’n versnelling ondergaat, een snelheid haalt van 40.000 meter per seconde – da’s 144.000 km/uur! Zou dat object vervolgens een seconde lang doorvliegen met die snelheid, dan zou het 40 kilometer hebben afgelegd! Deze mechanische belasting wordt extra zwaar door de helse temperaturen in de ver­ brandingskamer. Na het ontsteken van het mengsel neemt de temperatuur daarvan kortstondig toe tot zo’n 3.000 °C; de uitlaat- kleppen worden in dat permanente inferno van langsstromende hete gassen 800 graden heet! Alleen op het moment dat ze dicht staan, kunnen ze kortstondig ook via de klepzittingen hun warmte aan de cilinderkop afgeven, in plaats van alleen via de klepgeleiders. Tijdens de inlaatfase worden ze gelukkig ook nog even- tjes door het relatief koele binnenstromende mengsel gekoeld. Waarna de temperatuur in de verbrandingskamer tijdens de compressieslag alweer toeneemt, nog voordat er überhaupt verbranding plaatsvindt. De zuigers van de Honda met hun slag van 48,5 millimeter hebben bij 15.000 toeren een gemid- delde snelheid van 24,25 meter per seconde, die van de Ducati door een 0,1 millimeter kor- tere slag 24,20 m/s – wederom gemiddeld over de hele slag. De maximale zuigersnelheid is iets meer dan 38 m/s. Anders gezegd: op deze slag van net geen vijf centimeter accelereren de zui- gers naar een maximale snelheid van 137 km/ uur en worden vervolgens weer tot stilstand afgeremd. Dat is nog veel heftiger dan een frontale botsing van een auto tegen een beton- nen muur! Bij maximale zuigerversnellingen van 59.711 m/s 2 (Ducati) of 59.834 m/s 2 (Honda) komt dat overeen met een zuigergewicht van 1.461 kilo bij de Ducati en 1.486 kilo bij de Honda! Een verschil van 25 kilo, terwijl de slag van de Honda maar 0,1 millimeter langer is en de zuigers inclusief pistonpen en zuigerveren maar 3,6 gram zwaarder zijn dan die van de Panigale; die hebben slechts één compressie- veer in plaats van de gebruikelijke twee. Puur door de massakrachten van het versnellen en afremmen van de zuiger verbuigt de pistonpen tweehonderdste millimeter, een waarde die bij de maximale verbrandingsdruk vlak na het bovenste dode punt (BDP) bijna wordt verdub- beld. De door Ducati geleverde grafieken laten goed de drastische druktoename zien. Het toerenspektakel wordt bij de Honda-viercilinder bij 15.000 toeren beëindigd door de begrenzer, de Ducati zit dan nog niet eens aan zijn maximum vermogen: dat bereikt hij bij 15.250 toeren, waarna hij nog doorgaat tot liefst 16.000! Laten we het rondje Hockenheim weer even oppakken waar we gebleven waren. Op de Fireblade schakelen we nu door naar de vierde versnelling. Op de Panigale, die al naar vijf gaat, hebben we vervolgens de keuze: laten we hem tot het rempunt voor de hairpin, bij een snelheid van meer dan 270 km/uur, in z’n vijf staan en gaan we het toerenbereik tot 16.000 gebruiken om een keer op- en terug­ schakelen uit te sparen? Of schakelen we op naar zes en pakken we het stijgende deel van de vermogenskromme bij het hogere koppel van 13.600 toeren? Dat voelt misschien fijner aan. Aangezien we van de Panigale V4 geen gedetailleerde uitdraai van een datalogger hebben en we ook niet beschikken over een »