arrow down Kreidler logo arrow down

Kreidlerdatabase - De 'stofzuiger' van Van Veen

Kreidlerdatabase

De Stofzuiger van Henk van Veen

In het midden van de jaren '60 werd de maatvoering van een expansie uitlaat hoofdzakelijk empirisch (proefondervindelijk) bepaalt, dit bedoeld voor o.a. een 50cc 2 tact Kreidler racer.

Tegenwoordig zijn er alom computerprogramma’s beschikbaar, waarbij je haarfijn o.a. de optimale maatvoering van een uitlaat op voorhand door kan rekenen.
In de jaren '60 waren we wereldwijd met die technologie nog niet zover.

De Fa. Van Veen race- en ontwikkelingsafdeling kwam er al gauw achter dat bij 50cc 2-tact racer de uitlaat een uiterst belangrijke schakel was / is voor optimalisatie van het te bereiken vermogen in een 2-tact.

Uiteraard geldt dit ook voor meerdere onderdelen, zoals Kröber ontsteking, geoptimaliseerde cilinder met koelmantel en extra spoelpoorten, Mahle smeedzuiger, roterende inlaat en de keuze van het gewicht c.q. materiaal.

Echter als de uitlaat niet… correct is, dan vallen andere aanpassingen volledig in duigen.
Maar hoe bepaal je nu de ideale maten van een 50 cc 2-tact raceuitlaat ?

De raceuitlaat bestaat uit een uit schaaltjes opgebouwde uitlaatbocht met een specifieke straal en lengte, de uitlaat zelf bestaat uit verschillende nauwkeurig aan elkaar gelaste compartimenten [ conus[sen] varierende in diameter en lengte ] . waarbij ook de lengte van de tailpijp uiterst bepalend is voor het uiteindelijk te bereiken… toerental c.q. vermogen.

N.B. ik geef het dringende advies om deze geschetste uiteenzetting[en] even door een 50cc 2-tact specialist van weleer te laten checken, de kans is überhaupt aanwezig dat de geschetste theorie aangevuld dient te worden en/of niet helemaal correct is.

Met vriendelijke groet

Noordwijk 16-08-2011 John S.

Natuurlijk heb ik ook wat anderen gevraagd commentaar te leveren op deze uiteenzetting:

Kreidlerdatabase

Het commentaar van Jan de Vries:

Van: Jan de Vries [mailto:jan****@****.nl]
Verzonden: dinsdag 30 augustus 2011 20:28
Aan: louis@***.***
Onderwerp: Re: De 'stofzuiger' van Mijnheer van Veen

Hallo Louis.
De uitlaat is mij bekend, is gebruikt op de proefbank.

Gr. Jan de Vries.

Niet helemaal tevreden met de beschrijving en het antwoord kreeg ik na lange tijd (in verband met vakantie) het antwoord van de heer van Veen:

Kreidlerdatabase

Bijdrage van Dhr. H. van Veen

Van: H. van Veen [mailto:vanveen***@***]
Verzonden: woensdag 14 september 2011 14:24
Aan: louis@***.***
Onderwerp: RE: De 'stofzuiger' van Mijnheer van Veen

Beste Louis Dörr,

Door mijn afwezigheid wegens vakantie iets vertraagd antwoord:
Inderdaad heeft John Smit de oude verstelbare uitlaat plus een orgel-toongenerator gekregen.

Betreffende de werking denk ik dat er enig misverstand ontstaan is.
Het is nogal een lang en ingewikkeld verhaal om volledig uit de doeken te doen hoe de werking van de expansie-uitlaat is en de invloed op de gaswisseling (uitlaat gekoppeld aan carter) uitwerkt.

Ik zal proberen in kort bestek hierover iets te zeggen:

  • In de jaren 1965 – 1969 was er weinig of niets bekend in de technische literatuur over de gaswisseling in tweetakt motoren. Alleen in Das Motorrad herinner ik mij een artikel van een Ing. Ansorg waarin over de drukpulsen in een peervormige uitlaat geschreven en verklaard werd.
    Hij dacht wel in de goede richting, maar had nog geen idee over de koppeling met de carterinhoud.
  • Omdat wij niet verder kwamen met de ontwikkeling van de 50 cc racer(tjes), ging ik mij afvragen hoe het nu echt werkte.
    Ik besloot om een test-opstelling te maken van een expansie-uitlaat die we destijds (1968 denk ik) gebruikten, en maakte hierin openingen in het diffusorgedeelte, het cilindrisch gedeelte en het reflector-segment en monteerde hierin kleine oortelefoontjes die in dit geval als microfoontjes via een versterker de drukwisselingen konden laten zien op een Philips oscilloscoop.
  • Vervolgens kocht ik bij een fabrikant van orgels (ergens in de Zaanstreek) een toon- generator, een doos met daarin een messing strip die in trilling wordt gebracht door er lucht doorheen te blazen. Dit systeem vind je ook terug in orgels, harmonica’s e.d.
    De spanning op de strip is instelbaar, zodat je de toonhoogte kunt regelen (stemmen). Om een toon te genereren moet er wel lucht aangevoerd worden. Hiervoor nam ik dus een stofzuiger, al bleek later dat de toonhoogte van de stofzuiger-waaier ook als storing op de scoop hinderlijk zichtbaar was.
  • Mijn bedoeling was om er achter te komen bij welke frequentie de resonantie in de expansiepijp optimaal was.
    Hierdoor zou terug te rekenen moeten zijn bij welk toerental de maximale resonantie optreedt.
    Hierbij moet bedacht worden dat de gemiddelde temperatuur in de expansie pijp over de lengte van uitlaatpoort tot einde tailpijp (dit is een laatste stukje pijp) zo’n 300 á 400 graden C. is, waardoor een geluidsgolf hier 2x zo snel “reist” als in de buitenlucht van bijvoorbeeld 10 tot 20 gr.
  • De drukpuls van de uitlaatpoort wordt voor een groot deel teruggekaatst door de reflektor -ook wel tegenconus genaamd- en hoort op tijd bij de uitpoort, die inmiddels verder (30 graden krukasomwenteling) geopend is, terug te komen. Op tijd betekent om a. het verse mengsel dat de uitlaatpoort al uitkomt terug te dringen en b. minstens even belangrijk; om via de overstroompoorten de drukwisseling in het carter “op te slingeren”
  • Naar later gebleken is, heet dit proces “parametrische versterking van de inlaat-trilling’s amplitude” . Betreffende dit thema heb ik destijds in Duitsland een patent ingediend, o.m. te laten registreren dat deze theorie nieuw was.
  • Zoals wij al op de motorenproefbank konden vaststellen, konden de cartersimmerringen de overdruk die in het carter heerst, bij een goed afgestemde motor die op vol vermogen draaide en “in resonantie” was, niet weerstaan en werden soms zelfs uit (dus naar buiten) het carter gedrukt !
  • Hierdoor zien we dus mede verklaard dat een goed afgestemde race-tweetakt motor in feite met een soort turbo werkt die de druk in het carter geweldig opvoert.

Hierbij dient bedacht te worden, dat medewerkers van het eerste uur zoals, Jos Schurgers, Jan de Vries, Aalt Toersen, Jaap Voskamp, Rinus Boerstra, Jan Smit in de jaren t/m 1969 een uitstekend team vormden en wij elkaar met allerlei verbeteringsvoorstellen stimuleerden.
Dit leidde in 1969 tot de meeste 50 cc GP overwinningen en een bijna-Wereldtitel.

In 1970 – nadat Toersen en Jan Smit naar Jamathi vertrokken, kregen wij met een klein team pas weer contact met de top in Sept. en werd de GP van Italië door Jan de Vries gewonnen.
Dit was dé stimulans om voor het race-seizoen 1971 geheel nieuwe machines te bouwen en voor de tuning van de
motoren versterking te zoeken met een extra man, dit werd Jörg Möller, net van de Ingenieur-Schule (H.T.S.) en kreeg de opdracht naar meer motorvermogen op zoek te gaan.
Zoals bekend heeft hij dit voortreffelijk gedaan, al na een halfjaar had hij er ca. een half Kw. meer uitgetoverd, o.m. door de zuigerpassing/-afdichting drastisch te verbeteren.

Dit is in het kort het verhaal dat bij 'afgestemde uitlaten' hoort.
Niemand van het team heeft in z’n eentje voor wereldtitels gezorgd, of was voor mislukkingen verantwoordelijk.
Het was een voorbeeld van een team-prestatie.
Hopelijk hebt u iets aan deze aanvullingen op de verhalen die zo de ronde doen.
Succes, en met vriendelijke groeten,
Henk van Veen.

Kreidlerdatabase

Het commentaar van Luc Foekema

Van: LucFoekema [mailto:luc***@***.nl]
Verzonden: woensdag 17 augustus 2011 22:49
Aan: louis@***.***
Onderwerp: Re: De 'stofzuiger' van Mijnheer van Veen

Hallo Louis,

  • Allereerst kom je wel veel uitlaat programmaatjes tegen op het internet, maar ik ben nog nooit een echt goede tegengekomen.
  • Het is niet de lengte van de tailpijp die erg belangrijk is, maar juist de doorlaat diameter.
  • Het idee om het op de beschreven manier te doen komt mij aan de ene kant niet zo vreemd voor omdat een uitlaatpijp z.g. "in resonantie" moet zijn, ofwel dat de pulsen elkaar bij het juiste toerental gaan versterken.
  • Verstelbare uitlaten zijn voor testdoeleinden heel vaak gemaakt. Ik heb van Jan Thiel gelezen dat zij een uitlaat hadden die geheel uit losse componenten bestond waarbij elk deel afzonderlijk kon worden vervangen. Ook Fokko van der Velde maakte verstelbare uitlaten die tijdens het sprinten met de voet versteld werden.

Groeten,
Luc Foekema

Kreidlerdatabase

Reactie Luc Foekema

Van: Hetty-Luc Foekema [mailto:luc***@***.nl]
Verzonden: woensdag 14 september 2011 18:44
Aan: louis@***.***
Onderwerp: Re: De stofzuiger

Hallo Louis,
Bedankt voor de informatie, erg leuk dat van Veen zelf ook heeft gereageerd.

Een paar opmerkingen hierover:

  1. de stofzuiger werd gebruikt om het geluid op te wekken, het blijkt dus een soort harmonica te zijn en was dus niet om het geluid te verplaatsen, zoals eerder beschreven.
  2. Het was ook niet Jörg Möller die pas in 1971 kwam terwijl de beschreven proeven in ca 1968 reeds plaatsvonden.
  3. de positieve puls van de uitlaat komt op het toerental van het maximale koppel retour op ca 180 graden uitgaande van een Kreidler uitlaattiming van ca 200 graden. Met die ruim 30 graden hebben we het over de onderdrukpuls die ervoor zorgt dat er extra gas door de spoelpoorten wordt "getrokken".
  4. de gemiddelde temperatuur in een uitlaat van een racer is ruim 600 gr/Celsius en dit resulteert in een geluidssnelheid van ca 500 meter per seconde.
  5. grote pieken in carterdruk kan ik bevestigen door de keerringen die strakker moeten zitten zodra het vermogen gaat toenemen. Echter in de huidige tuning wordt juist de carterdruk veel lager gehouden om de negatieve puls van de uitlaat goed zijn werk te kunnen laten doen. De aanvoer van gas is hierdoor veel sneller beschikbaar. In plaats van dit te moeten aanzuigen via het inlaattraject. Dat was een van de tekorten die in die tijd nog niet onderkend werd
  6. de heer van Veen geeft jammer genoeg geen resultaat van betreffende werkwijze, de genoemde vermogens vermeerdering wordt gerelateerd aan de afdichting van de zuiger. De vraag blijft dus of deze overigens interessante methode, nu echt iets heeft opgeleverd voor ontwerpen van de resonantie-uitlaat?

Met vriendelijke groeten,
Ook aan de heren van Veen en Jan de Vries

Luc Foekema

En een aanvullend antwoord van dhr. Van Veen

Kreidlerdatabase

Van: H. van Veen [mailto:vanveen***@***]
Verzonden: donderdag 15 september 2011 11:05
Aan: 'Louis Dörr'
CC: 'John Smit'
Onderwerp: RE: De 'stofzuiger' van Mijnheer van Veen

Geachte heer Dörr,

nog even ter aanvulling op m’n verhaal:

De onder punt 2. genoemde expansie-uitlaat was gebruikt op de Kreider Sprinter (luchtgekoelde motor)
waar Aalt Toersen destijds de Wereldrecords Sprint 50 cc verbeterde. Zo’n 15 jaar geleden heb ik de originele
expansie-uitlaat hiervan (met de destijds door mij aangebrachte openingen voor de microfoontjes) aan Aalt gegeven.

Met de in de lengte verstelbare expansie-uitlaat werden door mij alleen proeven gedaan om meer begrip te krijgen
welke invloed vorm, volume en lengte hebben op het bereiken van een optimale resonantie in een uitlaat.

Berekeningen wijzen uit dat een staande trilling in een resonator bij een temperatuur van 20 gr.C. bijv .bij een frequentie
van 350 Herz in dezelfde resonator maar dan bij een gemiddelde temperatuur van 300 gr. C. de dubbele frequentie heeft, dus 700 Herz.

Deze dubbele frequentie komt via de uitlaatpoort in contact met carterinhoud via de overstroompoorten en slingert a.h.w. de carter-inlaat
trilling –die via de inlaatschijf aangestuurd wordt- geweldig op, waardoor een hoge overdruk in het carter ontstaat, met de genoemde
turbo-werking. Het hoge temperatuurverschil tussen uitlaatgas en inlaatgas maakt vermenging van beiden praktisch onmogelijk,
zodat de grens tussen beide gassen zich als een soort membraan gedraagt.

Ik raad degenen die iets hierover willen schrijven aan om eerst wat literatuur over Trillingsleer en Instationaire gasstromen te
bestuderen, om te begrijpen wat hier speelt.

In feite is een expansie-demper een resonator, te vergelijken met een orgelpijp (die o.a. in kerken te bezichtigen zijn). De korte voor de hoge tonen en de lange pijpen voor de lage tonen. Alleen, de orgelpijp heeft geen “tegen-conus” zoals op een expansie-uitlaat, maar het principe van de “staande trilling” , dus het bereiken van resonantie, is gelijk.

Overigens, de naam van de orgelfabriek in de Zaanstreek waar ik destijds die verstelbare “tong” heb gekocht was: Flentrop orgelbouw.
Niet zo belangrijk, maar dan weten jullie ook de achterliggende gedachte.
De microfoontjes die ik destijds gebruikte, heb ik onlangs weer gevonden, alsmede het kleine luidsprekertje met een metalen conus dat op de uitlaat- bocht gemonteerd werd. Dit speakertje werd gevoed door een versterker die een signaal kreeg van een z.g. toongenerator, een apparaat van Philips waarmede je een toon kan opwekken van bijv. 20 t/m 30.000 Herz. Hiermede kon ik de z.g. eigenfrequentie van een
uitlaat, maar ook van de carterinhoud, bepalen. Ook dit hielp om de werking van uitlaat en carterspoeling te begrijpen en waar mogelijk
te optimaliseren.

Ik heb er enige jaren over gedaan om een beetje grip te krijgen op de natuurkundige verklaring van de achtergronden bij een dynamische gaswisseling, weliswaar zo’n 45 jaar geleden, maar de natuurwetten zijn niet veranderd, dus doe je best !

Met vriendelijke groeten,
Henk van Veen.

Kreidlerdatabase

Antwoord Jan Thiel

Ongetwijfeld de beste tweetakt tuner ter wereld heb ik ook gevraagd: Jan Thiel

-----Oorspronkelijk bericht-----
Van: Jan Thiel [mailto:janthiel50@********]
Verzonden: zondag 18 januari 2015 09:37
Aan: louis@***.***
Onderwerp:

Hallo Louis,

Sorry voor de vertraging!
Dat system met die stofzuiger lijkt me weinig zinvol.
Omdat de uitlaat werkt met veel hogere temperaturen.
En die temperaturen verschillen nogal naar gelang het toerental!
Verstelbare ontsteking en powerjet zijn voornamelijk belangrijk voor het variëren van die temperaturen!
Maar voor 1968 was het wel leuk bedacht!

--
Groeten,

Jan & Nim