Techniek – uitlaatgeluid
De discussie over het geluid van motorfietsen is niet alleen van de laatste tijd. De een houdt er van, De ander is niet zo enthousiast, om het zachtjes te zeggen. Met name vanwege dat uitlaatgeluid ligt het motorrijden momenteel onder vuur, en worden in Nederland bijvoorbeeld populaire dijkwegen afgesloten. Het maakt duidelijk de intensiteit van het geluid van sommige motoren voor de motorwereld in zijn geheel een bedreiging vormt.
De knuppel werd onlangs in het hoenderhok gegooid door de deelregering van het Oostenrijkse Tirol, die zogenaamde ‘lawaaiige motoren’ wil verbieden op een aantal wegen. Zij doen dat op basis van de zogenaamde referentie-geluidsmeting, wat sowieso discutabel is. Bovendien is er ook nog ‘het verdrag van Wenen’, waarin landen samen hebben afgesproken dat een motorfiets (of een auto of vrachtwagen) die in één van de deelnemende landen is goedgekeurd voor deelname aan het verkeer ook in de andere landen wordt toegelaten op hun wegennet…
Tijd om de wetgeving omtrent het geluid eens tegen het licht te houden en te kijken hoe het volume door oprekken van de wet, sjoemelen en illegale uitlaten toch een probleem is geworden.
Elke nieuwe motorfiets – unieke zelfbouw-exemplaren even buiten beschouwing gelaten – krijgen pas een kenteken (en dus een goedkeuring op de weg op te gaan) na een zogenaamde typegoedkeuring. Bij die typegoedkeuring wordt de hele machine nauwkeurig bekeken en opgemeten. Ook wordt dan gemeten of het geluid binnen de gestelde wettelijke normen valt. Vroeger – vóór Euro 4 – was die meting nog vrij simpel: de motor kwam met een snelheid van 50 km/uur aanrijden over een rechte lijn. Haaks op die lijn stonden op 7,5 meter afstand twee geluidsmeters. Tien meter vóór het passeren van de meters ging het gas open voor een volle acceleratie en tien meter na de meters werd het gas weer dichtgedraaid. Het gemiddelde van de dB(A)-geluidsmetingen in de tweede en de derde versnelling moest onder de gestelde grenswaarde liggen.
Maar na 10 meter accelereren was een motorfiets met veel vermogen sneller dan een motorfiets met minder vermogen en reed dus met een hogere snelheid en meer toeren langs de meters. Dat leverde dus geen consistente waarden op voor verschillende motorfietsen, en het resulteerde er uiteindelijk in dat lichte motorfietsen in de praktijk meer geluid produceerden. Bovendien werd de meetwaarde ook sterk beïnvloed door een lange eindoverbrenging, waardoor de meetwaardes weliswaar lager waren, maar diezelfde motor in het normale verkeer – als hij in een lagere versnelling reed – juist weer meer geluid produceerde.
Kortom: de meetmethode moest op de schop en de in de praktijk veroorzaakte geluidshinder moest als uitgangspunt dienen voor een nieuw ontwikkelde geluidstest. Daarbij is door de knappe koppen in de EU-commissies vastgesteld dat de meeste geluidshinder ontstaat in bewoonde gebieden, waarbij de snelheden in de regel rond de 50 km/uur liggen. Dat is dan ook de snelheid geworden waarmee tegenwoordig zowel accelererend als met constante snelheid langs de geluidsmeters gereden wordt. Met dit verschil dat de motorfiets met een zodanige snelheid over de lijn op tien meter afstand van de meters moet rijden, dat hij vanaf dat punt voluit accelererend met 50 km/uur langs de meter rijdt. Het gas gaat, net als bij de oude meting, tien meter na de geluidsmeters weer dicht. De acceleratie moet over het hele traject tussen bepaalde waarden liggen, die met een moeilijke formule afhankelijk van de vermogens/gewicht-verhouding en de eindoverbrenging berekend wordt. Daaruit vloeit dan ook voort in welke versnelling de motorfiets bij de geluidstest moet rijden. Bij de constante-snelheid-meting (nu is de snelheid van de verschillende motorfietsen langs de meter dus gelijk) wordt dezelfde versnelling gebruikt en het gemiddelde van deze en van die acceleratie-waarde bepaalt het geluidsniveau, wat dus weer onder de gestelde grenswaarde moet liggen.
Omdat deze meting erg omslachtig is en niet zomaar door een politieagent kan worden nagebootst als hij het uitlaatgeluid wil controleren, is er ook nog een ‘referentiemeting’ bedacht. Hiermee kan vrij snel ‘langs de kant van de weg’ worden gecontroleerd of de motorfiets nog steeds een legaal geluid produceert. Daartoe wordt bij de typekeuring bij een eenmaal goedgekeurde motorfiets ook nog een stilstaande meting gedaan, waarbij de geluidsmeter op de hoogte van de uitlaatopening op een meter afstand onder een hoek van 45° van de einddemper geplaatst wordt. Het geluid wordt nu dus stilstaand gemeten bij een (onbelast) toerental, wat de helft is van het toerental van het maximale vermogen. De gemeten waarde en het bijbehorende toerental worden genoteerd op het typeplaatje wat op het frame van de motorfiets is aangebracht. Voor de referentiemeting geldt geen maximum, maar als een agent langs de kant van de weg op basis van deze gegevens gaat meten, mag de gemeten waarde niet meer dan 2 dB(A) – de meettolerantie – boven de op het frame vermelde waarde liggen.
De mazen van de geluidskeuring-wetten zijn echter groot genoeg voor voertuigfabrikanten om daar ‘creatief’ mee om te gaan. In de eerste plaats blijken de meeste autofabrikanten ruim onder de maximaal toegestane waarden te construeren, terwijl de motorfietsfabrikanten en een aantal sportwagenmerken die grens juist opzoeken. Tot zover nog geen probleem, maar de EU-commissie die de huidige regelgeving ECE R41-04 heeft opgesteld is er een beetje naïef van uitgegaan dat het uitlaatgeluid met het toenemen van het motortoerental min of meer proportioneel zou toenemen en daarmee dus ook boven de 50 km/uur – op de buitenweg – binnen redelijke grenzen zou blijven. Maar het motorblok van een beetje motorfiets, en zeker van een supersport, draait bij 50 km/uur in welke versnelling dan ook maar een fractie van z’n maximale toerental. Neem als voorbeeld de recente Fireblade die volgens de test in MotoPlus 10 zelfs in de eerste versnelling al dik 150 km/uur haalt. Die draait dus tijdens de geluidstest maar ongeveer 4.500 toeren, nog geen derde van z’n maximale toerental, waarbij de motor nog lang niet in z’n optimale powerband zit en de geluidsontwikkeling nog relatief gering is. Pas bij hogere toerentallen komt de gasdynamica en cilindervulling op orde en gaat het blok presteren.
Een klep in de uitlaat levert ook nog onderscheid. Die klep wordt door diverse motorfietsfabrikanten toegepast ‘om de tegendruk in de uitlaat’ te verhogen voor een beter koppel bij lage toerentallen. Maar dat kun je natuurlijk ook omdraaien: de klep opent bij hogere toerentallen een grotere diameter van de uitlaat voor een lagere tegendruk en een betere doorstroming. Dat de geluidsproductie bij die hogere toerentallen met een geopende klep waarschijnlijk boven-proportioneel toeneemt vormt voor de geluidstest geen probleem, want dat wordt toch niet gemeten. De grote vraag is daarbij: ‘is dat sjoemelen?’ Nee dus, want die klep zit gewoon open en bloot zichtbaar, en vormt volgens de fabrikanten een belangrijk constructiedeel van de motor om hem optimaal te laten functioneren.
Zo’n klep in de uitlaat is ook niet de enige techniek die toegepast wordt om het vermogen bij hogere toerentallen te optimaliseren. Andere voorbeelden zijn variabele nokkenassen, variabele inlaattrechters en dubbele gaskleppen. Of de V-TEC van Honda, waar bij hogere toerentallen er één inlaat- en één uitlaatklep per cilinder bijgeschakeld worden, zodat de tweeklepper verandert in een vierklepper. Bij vrijwel al deze technische constructies treedt er een min of meer hoorbaar effect in de geluidsontwikkeling op.
Dit soort gasdoorstromingsbevorderende technieken zijn er overigens wèl de oorzaak van dat je met bepaalde standaard gekentekende motorfietsen tijdens een circuitdag van de baan gestuurd kan worden. De geluids-meetpaal langs het circuit staat namelijk op een plek waar je voluit accelererend langs rijdt, met alle systemen geschakeld op de volle krachts-ontplooiing!
Maar de toepassing van uitlaatkleppen is dus geen sjoemelen. Ook de verschillende rijmodi in diverse motorfietsen niet. De geluidstest wordt namelijk in alle beschikbare rijmodi gedaan, waarbij de hoogste waarde doorslaggevend is. Het zou wel sjoemelen kunnen zijn wanneer de software van de motorfiets de procedure van de geluidstest herkent. Dus constateert dat de motor een tijdje met de voor de meting vastgestelde aanvangssnelheid rijdt, opgevolgd door plotselinge acceleratie. Diezelfde software zou daarop kunnen reageren door bijvoorbeeld de maximale opening van de elektrisch bediende gaskleppen te beperken of naar een mindere rijmodus over te schakelen. Of de klep in de uitlaat gesloten te houden. Dat mag dus allemaal niet, maar is moeilijk te constateren zolang de motorfiets met z’n opgegeven vermogen tijdens de test nog een overeenkomstige acceleratie laat zien.
Een ingeslagen of gegrafeerd goedkeuringsnummer maakt het mogelijk om een goede, bij de motorfiets behorende, uitlaat te herkennen. Dat nummer begint met een E en een cijfer – dat verwijst naar het land waar de keuring is uitgevoerd – in een cirkeltje. Op een in Nederland goedgekeurde uitlaat staat altijd E4, en opvallend genoeg laten veel fabrikanten hun uitlaten in Nederland keuren.
Achter dit ‘landennummer’ staat het kenmerk van de keuringsprocedure en een volgnummer. Verder moet de naam van de fabrikant onuitwisbaar op de demper staan. De demper moet bovendien uit één geheel bestaan, er mag geen onderdeel zonder beschadigen (denk aan boren, slijpen, zagen of snijbranden) verwijderd kunnen worden. Dat geldt dus ook voor een dB-killer, waarover straks meer. Originele uitlaten zijn meestal van het reflectie-principe, waarbij de demper in een aantal kamertjes verdeeld is die onderling verbonden zijn door pijpjes. Het zorgvuldig gekozen volume van de kamertjes en de diameter en lengte van de pijpjes zorgen voor de noodzakelijke afzwakking van de uitlaatpulsaties om binnen de geluidslimieten te blijven. Vaak is de buitenmantel dubbelwandig met daartussen weer dempingsmateriaal (tegen het geluid en het warm worden), wat de uitlaat relatief zwaar maakt.
Vervangingsuitlaten moeten op de motorfiets waarvoor ze bedoeld zijn dezelfde test ondergaan. Ze moeten dus dezelfde geluidsdemping bieden, op basis waarvan ze eveneens een goed zichtbaar en duurzaam aan te brengen goedkeuringsnummer krijgen. De werking van veel vervangingsuitlaten is vaak gebaseerd op het absorptie-principe, waar een geperforeerde pijp door een met een dempingsmateriaal gevulde mantel loopt. Die mantel is meestal gemaakt van dun RVS, aluminium, titanium of carbon, zodat het gewicht beperkt blijft. Het geluid werd vaak gesmoord tot het wettelijk toegestane niveau door een wat dunner, demontabel pijpje aan het einde van de demper, de zogenaamde dB-killer. Inmiddels mag die dB-killer dus niet eenvoudig meer te verwijderen zijn; bevestigingen met een simpel schroefje of een veerring zijn niet toegestaan. Als deze daarvoor nog wel zijn gebruikt, hebben ze meestal ook een ‘laspuntje’, zodat ze alleen ‘destructief’ verwijderd kunnen worden. Het zal duidelijk zijn dat een uitlaat zonder zo een dB-killer een herrieschopper is die de wettelijke normen behoorlijk overschrijdt. Vooral ook omdat de absorptiedemper bij het toenemen van de toeren veel minder effectief is dan een reflectie-exemplaar.
Vervangingsuitlaten met verschillende rijmodi, al dan niet door de rijder in te stellen, moeten ook in alle mogelijke modi voldoen aan de geldende eisen. Voor uitlaatfabrikanten geld het ‘worst-case-scenario’, dus de uitlaat moet ook in de meest luidruchtige stand of uitvoering of motormapping voldoen aan de EU-normen.
Dit is één van de aspecten die bijvoorbeeld bij de bekend uitlaten van de Nederlandse Jekill & Hyde naar voren komt. Zij werken in het midden van de demper met een klep die in gesloten toestand de uitlaatgassen omleidt door een verzameling van dunne pijpjes, waardoor het geluid erg gedempt wordt. Wanneer de klep geopend is, kan het uitlaatgas direct naar het achterste gedeelte stromen. De doorstroom-oppervlakte via de geopende klep is gelijk aan die van alle pijpjes bij elkaar wanneer de klep gesloten is. Het motorvermogen lijdt daarom niet onder het sluiten van de klep, maar het karakter van het geluid verandert wel degelijk. De geluidsmeting voor de typekeuring is gebaseerd op het dB(A) spectrum, waarbij de nadruk ligt op de voor de mens meest hinderlijke frequenties. Maar vooral in het lage frequentiespectrum liggen nog mogelijkheden om een fraai donker uitlaatgeluid te realiseren, zonder dat de meetwaarden volgens dB(A) te ver oplopen. Precies dat realiseert Jekill & Hyde dus met het openen van de klep. Die wordt in een innige samenwerking elektronisch gestuurd door het motormanagement systeem van de motorfiets met een elektronische unit van Jekill & Hyde, waarbij de rijder met een druk op de knop op het stuur kan kiezen tussen het brave Dr. Jekill-geluid of de vollere Mr. Hyde-sound. Maar voor de duidelijkheid: ook met de open klep en het donkere geluid voldoet de Jekill & Hyde-uitlaat aan alle geluidseisen en is de demper dus goedgekeurd.
Echter: grenzen aan de geluidsoverlast komen steeds hoger op de prioriteitenlijst van overheid en bewoners van het buitengebied, langs dijkwegen en bergpassen. Oftewel: aanwonenden klagen steeds nadrukkelijker en verenigen zich ook in actiegroepen tegen het motorlawaai. En in de praktijk blijkt het voor de overheid dan veel eenvoudiger om die wegen maar helemaal voor motorfietsen af te sluiten, dan gewoon te handhaven op geluidsproductie en de zwarte schapen eruit te halen die het voor iedereen verpesten. Juist daarvoor was immers die referentiemeting bedoeld, om controle langs de weg mogelijk te maken, maar dit gebeurt in de praktijk zelden.
Een uitlaat met een keurmerk zegt ook niet zoveel, want dat merkteken op de mantel zegt nog eigenlijk niets over de aanwezigheid van de dB-killer of andere ‘aanpassingen’ aan het inwendige van de demper. De Duitse Polizei is trouwens wel onverbiddelijk: als je geen ‘Betriebserlaubniss’ van de vervangingsuitlaat kan laten zien (een papier waarin de motorfabrikant aangeeft dat het gebruik van een vervangingsuitlaat van merk X is toegestaan op deze motor), of als ze het vermoeden hebben dat de dB-killer is verwijderd, krijg je een boete en mag je de motor laten staan. Tenzij je de dB-killers gewoon bij je hebt en ter plekken kunt monteren… In Nederland heb je zo’n papier niet nodig en ontbreekt ook een APK om met enige regelmaat te controleren of je motor nog wel aan de wettelijke eisen voldoet. En voor de politie heeft het ook geen prioriteit, er wordt eigenlijk niet op gehandhaafd en als je al staande wordt gehouden wordt er – afgezien van de regio Rotterdam – eigenlijk niet naar het uitlaatgeluid of de afwezigheid van een dB-killer gekeken.
In de Oostenrijkse provincie Tirol is er sinds 10 juni op bepaalde wegen een verbod voor ‘lawaaiige motorfietsen’. En als je na elke haarspeldbocht voluit accelereert, en de snelheid tussen de bochten een stuk hoger ligt dan de door de wettenmakers beoogde 50 km/uur is daar wel iets bij voor te stellen. De huidige geluidsmeting zegt immers niets over het uitlaatgeluid bij 80 of 100 km/uur. Bovendien ben je op de populaire wegen in Tirol als motorrijder niet alleen: tellingen wezen uit dat er inn het weekend wel 3.300 motorrijders voorbij kwamen. Om te bepalen wat een ‘lawaaiige motorfiets’ is, hanteert men in Tirol de makkelijk vast te stellen referentiewaarde. Die staat immers gewoon afgedrukt op het typeplaatje op de motorfiets.
Toch blijft het een beetje raar, want elke standaard-motorfiets met zo’n plaatje is goedgekeurd volgens de momenteel geldende Europese geluidsnormen en op alle Europese wegen toegelaten. Bovendien worden die motoren nu afgerekend op de waarde die stilstaand met onbelast draaiende motor is gemeten, en het is duidelijk dat verschillende motorfietsen bij de rijdende testen binnen dezelfde wettelijke grenzen blijven, maar dan toch grote verschillen tonen bij die onbelaste stationaire meting.
Je kunt dus gewoon niet alle motoren op basis van hun typeplaatje over één kam scheren, maar er zou gewoon gemeten moeten worden langs de kant van de weg, waarbij een gewijzigd uitlaatsysteem of een verwijderde dB-killer bij deze referentiemeting onmiddellijk door de mand zou vallen en door zijn te hoge waardes, terecht, niet meer op de openbare weg zou mogen verder rijden.
Maar het is naïef om te denken dat het uitlaatgeluid wat wij als motorrijders vaak mooi vinden ook wordt gewaardeerd door de omgeving waar wij doorheen rijden. Bovendien rijden we zelf met een helm op, en vaak met oordoppen in, en wordt het motorgeluid via de uitlaten van de rijder af naar achteren ‘geblazen’. De omgeving ervaart het geluid dus heel anders dan de motorrijder zelf, ook al omdat die onvrijwillige toehoorders langs de weg geen oordoppen inhebben, en geen overheersend windgeruis rond de helm. Daarmee is het al snel hinderlijk voor de mensen die dat niet direct bewonderen en kan dus een situatie ontstaan zoals in Tirol. Maar ook in Duitsland worden specifiek voor motorrijders inmiddels snelheidsbeperkingen ingevoerd en gewerkt aan alternatieve flitspalen die niet de snelheid, maar het geluid registreren. Deze ‘luisterpalen’ maken foto’s van herrieschoppers, zodat die een bekeuring thuisgestuurd krijgt. Welke grenswaarden ze daarbij gaan hanteren is nog niet duidelijk, net zo min of er voor deze actie – en voor de actie in Tirol – Europees gezien wel een wettelijke basis voor bestaat. Maar de dreiging bestaat, enige zelfreflectie om het plezier van motorrijden veilig te stellen kan dus geen kwaad.
