Krachtmeting: de invloed van benzine "Klassiek & Techniek", juli 2004: benzine en carburateur systeem   U kent dat vast wel: de motor van je klassieker loopt niet helemaal lekker. Dan stel je de ontsteking iets bij, zoals in de sleutelhandleiding staat. Maar dat helpt niet. Wat draaien aan de luchtschroef van de carburateur brengt ook niet het gewenste resultaat, want eigenlijk weet je niet precies wat de ontsteking en het carburateur systeem doen. Daar gaan we verandering in brengen, door de Land Rover SIIa van Fred Schneider op de rollenbank van Speed Centre in Geldermalsen te meten, op zoek naar wat extra kracht. Dat het schroeven en stellen ‘volgens het boekje’ niet helemaal lekker gaat, is volgens Jaap van Wuijckhuijse van Speed Centre in Geldermalsen eenvoudig te verklaren. Moderne benzine is alleen nog qua naam en geur gelijk aan het spul waarmee we onze auto’s in vervlogen tijden (de tegenwoordige klassiekers) volgooiden. Verdiep je je een beetje in de theorie, dan zul je zien dat er aan het vermogensverlies best wat te doen is en het geen fortuin kost om wat vermogen terug te winnen. Meten op de vermogenstestbank is weten hoe het krachtontwikkeling van de machine in de auto (of motor) gesteld is. Onderwerp van de test is mijn Land Rover (u kent ‘m vast wel uit de rubriek ‘Waar gebeurd’- red.) Gezien zijn hoge gewicht en luchtweerstand a la tuinhuisje, kan hij iedere pk goed gebruiken. Dat op zo’n testbank niet alleen raceauto’s en rallymonsters onder handen worden genomen, bewijzen de vele foto’s van de meest uiteenlopende klassiekers die in de winkel van Speed Centre te zien zijn. Jaap van Wuijckhuijse doet ook veel aan probleemoplossing voor importeurs van nieuwe auto’s. Er wordt getest op een zelfontwikkelde, wrijvingsarme vermogensbank met een enkele rol. Hiermee ontstaat er geen wielspin en dat levert een zuivere meting op. Daarnaast is een testbank met een enkele rol ook gezonder voor de banden. Jip en Janneke-taal Maar eerst de beloofde theorie, in begrijpbare Jip en Janneke-taal, zoals Jaap het noemt. Het principe van de benzinemotor berust op de wet van Boyle-Gay Lussac. Zonder daarop erg diep in te willen gaan, toch een korte uitleg. Door temperatuurverhoging (bijvoorbeeld door ontsteking) neemt het volume van een gas toe. Kan dit gas niet uit de ruimte weg (bijvoorbeeld een cilinder), dan zal de druk in deze ruimte sterk toenemen. In een verbrandingsmotor van het gebruikelijke soort, wordt de zuiger door de toegenomen druk met enorme kracht naar beneden geduwd, waardoor de krukas gaat draaien. Deze kracht noem je het koppel van de motor. Een cilinder bestaat feitelijk uit twee delen; de weg die de zuiger aflegt (het slagvolume) en de compressieruimte die bovenin overblijft als zuiger in het bovenste dode punt (BDP) staat. De verhouding tussen het slagvolume en de compressieruimte noem je de compressieverhouding, bijvoorbeeld 8:1. Hoe hoger deze verhouding, hoe hoger de druk waarmee het mengsel wordt samengeperst. Doordat de benzine voldoet aan steeds hogere eisen voor wat betreft de klopvastheid ervan, kun je dankzij de verhoogde efficiëntie méér vermogen uit je motor halen. Grof gezegd: des te hoger de begindruk, des te harder de explosie die de zuiger omlaag beweegt. Maar er is meer nodig dan alleen een goede compressie. Er moet vooral een goed samengesteld mengsel in en ook een juiste hoeveelheid van dit mengsel. Het toverwoord heet hier cilindervulling. Een optimaal mengsel bevat 14,9 delen lucht op 1 deel benzine.  Meer benzine alleen levert een te ‘rijk’ mengsel op; zonde van de benzine en bovendien niet goed, want door het teveel aan benzine kan bijvoorbeeld de oliefilm van de cilinderwand spoelen of de vonk van de bougie doven. Een tekort aan benzine willen we ook niet. Het mengsel is dan te ‘arm’, wat een te langdurige inefficiënte verbranding oplevert; de benzinedeeltjes in het mengsel zijn te ver van elkaar verwijderd. Door de grotere hoeveelheid zuurstof (net als bij autogeen lassen) en de langere verbranding wordt de boel veel te heet, wat kan leiden tot aanzienlijke schade. De motor waarschuwt je daar tegen door onder belasting te gaan pingelen. Wat dat is leggen we straks uit. Het mengsel ontstaat door lucht en benzine te mengen. De lucht gaat via de luchtfilter door de carburateur en langs het inlaatspruitstuk door de inlaatklep de cilinder in. Doordat de zuiger naar beneden gaat ontstaat er een onderdruk in het inlaattraject en wordt er lucht aangezogen. Als de lucht door de carburateur stroomt, wordt er benzine aangezogen. Het inlaattraject moet dusdanig gevormd zijn, dat de lucht met een mooie werveling het mengsel mengt. Verander je iets aan bijvoorbeeld het luchtfilter, dan is het maar de vraag of die grotere hoeveelheid lucht ook meer benzine mee kan nemen. Er moet dus wat aan bijvoorbeeld de sproeiers en de naald worden veranderd om het evenwicht tussen de lucht en de benzine te herstellen. Het mengsel ontsteekt doordat het samengeperst wordt en de bougie op het juiste moment een vonk afgeeft. De zuiger gaat weer omhoog met de uitlaatklep open en perst het verbrande mengesel uit de cilinder. Door een slechte uitlaat zou niet al het mengsel afgevoerd kunnen worden, wat tot gevolg heeft dat er vervolgens ook minder mengsel naar binnen kan. Een goede uitlaat helpt door schokgolven een onderdruk te creeeren, die de cilinder weer helpt leeg te zuigen. Resultaat Op een testbank kun je het mengsel meten en afgaand op het resultaat (vermogen en koppel) eventueel wat veranderingen doorvoeren. De sproeiers kunnen worden vervangen en er wordt met gasschuiven en naaldstanden gespeeld. Geloof me: aan de stationairschroef lopen draaien staat heel interessant, maar zorgt er alleen voor dat de motor mooi stationair loopt en dat doet ‘ie alleen als je stilstaat. Blijft over de ontsteking. Ik schreef al dat het mengsel op het juiste moment moet worden ontstoken. Helaas ligt dat moment niet vast maar is afhankelijk van het toerental. Der theorie daarachter is heel simpel. Een verbranding duurt altijd ongeveer 3 milliseconde. Dus steek je het 3 ms voordat de zuiger op het BDP staat aan: de explosie is op zijn sterkst als de zuiger weer naar beneden kan. Nu gaat die zuiger naarmate het toerental stijgt steeds sneller naar boven, dus moet het mengsel steeds vroeger worden ontstoken. Dit wordt geregeld door de vervroeger: een mechanische vervroeger met vlieggewichtjes en een vacuümvervroeger die helpt bij plotselinge lastwisselingen. Statisch de ontsteking afstellen garandeert een theoretisch juiste ontsteking bij stationair lopen, maar dat is alleen van belang als je vóór een stoplicht staat. Meet dus altijd met een stroboscoop of bij het juiste toerental de maximale vervroeging gehaald wordt. Op de rollentestbank zie je pas echt of het klopt. Een paar graden verkeerd bij 1000 toeren doet niet veel maar bij 4000 toeren scheelt het zomaar 10% aan vermogen. De zuiger en de lagers vinden het echt niet leuk om naar beneden geduwd te worden als de krukas ‘m nog omhoog drukt, wat bij een te vroege ontsteking wel gebeurt. Ik ga hier niet uitleggen wat je moet doen als de vervroegingscurve niet klopt, want dat is genoeg tekst voor een artikel apart. We hebben het hier alleen over de theorie. Nog even wat over pingelen, zoals beloofd. Pingelen ofwel detoneren ofwel zelfontbranding is het spontaan ontbranden van het mengsel. Dit gebeurt heel snel (0,1 tot 0,2 ms). Het gas wordt in een heftig trillende beweging (hoge frequentie) gebracht, wat zich openbaart als een pingelend geluid. Het klinkt alsof er een stalen knikker door de cilinder op en neer gaat. De temperatuur loopt daarbij zó hoog op dat er gemakkelijk een gat in de zuiger kan ontstaan. Benzine bestaat uit een aantal bestanddelen die zorgen voor een gelijkmatig oplopende ontbranding. De mate waarin het bestand is tegen zelfontbranding wordt aangeduid met het octaangetal, bijvoorbeeld 95 of 98. Hoe kun je, als alles optimaal staat, tóch meer vermogen krijgen? Heel simpel: door meer mengsel in de cilinders te duwen. Staat de inlaatklep langer open, dan kan er ook gedurende een langere periode mengsel naar binnen stromen, dus méér mengsel. Dat bereik je door bijvoorbeeld een andere, ‘wildere’ nokkenas toe te passen. Een optimaal in- en uitlaattraject is de volgende stap. Echter, er is een grens aan wat de motor zelf aan kan zuigen. Je moet ‘m dus een handje helpen door het mengsel er in te duwen. Je comprimeert het mengsel eigenlijk al voordat het de cilinder ingaat. Dit doe je door een compressor (krukas aangedreven) of een turbo (aangedreven door het uitlaatgas) in het inlaattraject op te nemen. Samengeperste lucht wordt echter warm en warme lucht bevat minder zuurstof. Dus koel je de lucht af door middel van een tussenkoeler. Vaak verhoogt je ook de compressie dor de kop te vlakken. Uiteindelijk lever een hogere begincompressie weer een hoger koppel op en dus meer pk’s, want deze twee waarden zijn gerelateerd aan elkaar. Vermogen (pk’s) is de hoeveelheid arbeid die een motor per seconde kan leveren, vandaar dat je er bij hogere toeren meer van hebt. Winst Terug naar de Land Rover. Het oude beestje wordt met spanbanden op de rol getrokken en er worden basisgegevens in de computer gezet. Dan wordt de eerste run gemaakt. Volgens de fabrieksgegevens zou de motor 81 pk moeten leveren. Nu zijn dergelijke fabrieksspecificaties meestal gebaseerd op tests waarbij kale blokken gebruikt zijn waaraan geen vermogensvretende randapparaten hangen. De rollentestbank onthult bij 3638 toeren per minuut een teleurstellende 66,8 pk aan de krukas, waarvan er slechts 45,6 aan het achterwiel overblijven. Het koppel bedraagt 181 Nm bij 1496 toeren. Een verlies van maar liefst 0,27 pk per kilometer per uur, oftewel bij 100 km/u heeft de auto al 27 pk nodig om alleen de wielen te kunnen laten ronddraaien. Hert mengsel van mijn nieuwe Weber-carburateur blijkt erg goed; daarin zit geen winst. Dus kijkt Jaap of er winst zit in het luchtfilter. Zonder luchtfilter hebben we 1 pk meer, maar stort het mengsel bovenin helemaal in. Goed luchtfilter dus, die originele oliedoos. Dan gaat Jaap met de ontsteking aan de gang. Na een paar runs levert dat het volgende op: 73,3 pk bij 3873 tpm (meer toeren, dus ook een hogere snelheid) en 188 Nm bij 1447 toeren (meer kracht bij een lager toerental). Aan de achterwielen wordt 51,3 pk geleverd, oftewel een winst van meer dan 10%. Tevens wordt gecontroleerd of de snelheidsmeter klopt. De laatste run wordt gemaakt met de roldeur van het bedrijf geopend, wat een temperatuursdaling van twee graden oplevert en een vermogenswinst van 2 pk. Als je goed hebt opgelet weet je nu ook hoe dat komt. Bijkomend resultaat is een verbruik dat gezakt is van 1 op 5 naar 1 op 8. Zo is die testrun gauw terug verdiend! Thuis heb ik de ontsteking gelijk nagemeten en de afgelezen waarden tussen 500 en 3250 toeren (volledige vervroeging) met en zonder vacuümvervroeger genoteerd. Dik 6 graden verschil bij 800 toeren. Tuning Naast het testen van uw auto of motor op de rollenbank van Speed Centre, kunt u bij dit bedrijf tevens terecht voor alles wat met tuning van uw klassieker (en moderne voertuig) te maken heeft. Denk daarbij aan chiptuning tot meer ingrijpende modificaties als ‘snelle’ zuigers, nokkenassen en cilinderkoppen.
Speedcentre's vermogenstestbank de oplossing vor al uw problemen met klassiekers!
HOME
GALERIE
tel: 0345684477