MEER POWER VOOR ONZE PUCH & TOMOS MOTOREN
Introductie
Terug in de zestiger jaren was het enige doel van het opvoeren van onze Puchjes om meer snelheid te kunnen maken. Over de methoden om dit doel te bereiken is veel geschreven en nog meer gesproken. Een aantal nuttige en ook minder nuttige (!) tips is te vinden in het boek ‘De PUCH story’, dat iedereen natuurlijk op de plank heeft staan of op het nachtkastje liggen. Zonder enige kennis van het innerlijk gebeuren van de 2-takt zou ik echter niet klakkeloos alle tips opvolgen.
In die oude tijd lukte het meestal wel door wat prutsen aan zuiger en cilinderpoorten en opboren van de carburateur om 5, 10, soms wel 15 km meer snelheid te maken. Maar als je wind tegen had, en dan nog iemand achterop dan viel het resultaat van de noeste arbeid toch weer tegen. Dit soort verhalen staan ook in het eerder genoemde boek en zal ik er verder niet over uitweiden.
De noodzaak voor meer vermogen voor mij als Puch rijder in Japan ligt op een ander vlak. Meer snelheid op de vlakke weg was niet het uitgaanspunt. Meer trekkracht in de lagere en midden toerenbereiken is een vereiste om de vele steile hellingen op te kunnen met een redelijke snelheid. Japan is een zeer bergachtig land en de woonwijken van de stad Hiroshima, net als vele andere steden, zijn gebouwd in de heuvels. Het hier beschreven opvoer projekt betreft een nieuw, 3 versnellings Tomos motorblok van 1966 waarop ik met de bijzonder gewaardeerde hulp van Ruud (Schuitemaker, nvdr) de hand heb kunnen leggen. Dit motorblok vervangt het blok van de Puch MS 50V beschreven in Japan story in de juli 2001 aflevering van SKYRIDER.
Modifikaties
Met modifikaties heb ik me beperkt tot cilinder en zuiger, cilinderkop en een andere tandwiel verhouding dan origineel voor de betreffende motor. Tevens heb ik het onstekingstijdstip aangepast.
Ik heb een nieuwe, originele 12 mm Bing carburateur gemonteerd. De gewijzigde karakteristieken van cilinder en zuiger maakte het noodzakelijk om de naald in de gasschuif 1 uitsparing hoger te hangen. Hierdoor wordt meer brandstof toegevoerd tot drie-kwart geopende schuif. Daarna bepaalt de hoofdsproeier de response van de motor. Ik heb niet gekozen voor een carburateur met grotere doorlaat (zoals bijvoorbeeld de 14 mm Bing die gemonteerd is op de befaamde R-blokken) omdat doorgaans een carb met kleinere inlaat meer power geeft in de lagere en midden toerbereiken. Een grotere doorlaat geeft meer pep in de hogere regionen. Maar ik wil niemand ontmoedigen te experimenteren met carburateurs met een grotere doorlaat, want de R-blokken hadden ook 14 en 17 mm carburateurs.
Cilinder en zuiger
Mijn keus voor cilinder viel op een tot bijna maximum opgeboorde Oostenrijkse 50 cc Puch cilinder. Deze cilinder is opgeboord tot 41.0 mm en de bijgeleverde zuiger is 2 mm korter dan origineel. Slagvolume is 56.7 cc. Deze kortere zuiger zorgt voor een langer durende inlaat waardoor een grotere cilindervulling verkregen wordt. De cilinder kan nog eenmaal worden opgeboord tot 41.5 mm. Maar niet iedereen in Puch kringen kan deze opgeboorde cilinders goedkeuren.
Poorten
Een belangrijk punt van de Oostenrijkse cilinder is dat hij geheel andere poorttiming heeft dan de in Nederland gangbare cilinders. Dit wordt geïllustreerd in de volgende schema’s:
Tomos 49 cc – nieuw, ongewijzigd / Puch 57 cc – gebruikt, poorten ongewijzigd
Spoelpoorten
Openen op 38 mm gemeten van top van de cilinder; afmeting h/b 6 x 21 mm/ 38 mm – 8 x 18 mm
Uitlaatpoort
Opent op 33 mm gemeten van top van de cilinder; afmeting h/b 9 x 20 mm/ 32 mm – 14 x 22 mm
Inlaatpoort
Het bovenvlak ligt op 50 mm van top van de cilinder; afmeting h/b 8 x 15 mm/ 48 mm – 13 x 22 mm
Hieruit blijkt duidelijk dat het oppervlak van alle poorten van de Oostenrijkse Puch cilinder belangrijk groter is dan van de originele voor Nederland bestemde Tomos. Ik wil hierbij nog opmerken dat twee andere cilinders in mijn bezit, afkomstig uit Nederland, kennelijk door handige jongens (misschien wel dames) onder handen zijn genomen en praktisch dezelfde poort layout en afmetingen hebben als de Oostenrijkse Puch cilinder.
Cilinderkop
De gemodificeerde hogedrukkop, die nu een super hogedrukkop is, wordt zonder pakking gemonteerd. Enige tijd geleden schreef ik aan een Puch liefhebber het volgende hierover:
Mijn hogedrukkop heb ik laten modificeren en ik heb nu een compressie verhouding van 12.4:1. In tegenstelling tot andere Puch techneuten (?) ben ik van mening dat de kop zonder pakking gemonteerd dient te worden, daar met pakking de CV nog lager wordt dan die origineel al is (6.5:1), hetgeen het thermisch rendement en daardoor het beschikbaar vermogen verlaagd wordt. Je zult dat vooral merken in je trekkracht. Vereiste is natuurlijk dat de pasvlakken van kop en cilinder perfekt vlak zijn. Voor het oude spul kan het nodig zijn het cilinderbovenvlak alsmede de kop te laten vlakken of afdraaien in een draaibank. Je zou het met de hand kunnen doen op een vlakplaat, maar het is een uiterst nauwkeurig en tijdrovend karweitje. Vervolgens is het zaak om de kopmoeren zorgvuldig, kruisgewijs, geleidelijk met een momentsleutel aan te trekken. Ga je zo te werk dan garandeer ik dat je geen lekkage hebt. Je hebt eerder lekkage langs de schroefdraad van je bougie (als je die er al een keer of 10 in en uitgeschroefd hebt).
Koppen en compressie
Het verhogen van de compressie is een goede methode om meer vermogen uit je kleine 2 takt te halen. Dat is heel goed mogelijk en je hoeft echt niet bang te zijn dat het motorblok hierdoor schade op gaat lopen (het blok moet natuurlijk wel in goede staat zijn, maar dat is toch een eerste vereiste als je gaat opvoeren), want de R-blokken, die wat lagering betreft niet verschillen van ‘onze’ blokjes hadden al een compressie van 10.5 : 1. En dat is heel wat meer dan die magere 6.5 : 1.
In mijn bezit heb ik 2 typen cilinderkopjes. De een is standaard en heeft een volume van 9 cc. De andere is de eerder genoemde zgn hogedrukkop. Deze heeft een volume van 7 cc (ik moet zeggen: had, want er is wat aan gedaan). Met deze gegevens kunnen we eenvoudig de compressie verhoudingen berekenen, nl. het totale volume boven de zuiger in de onderste stand (slagvolume + kopvolume), gedeeld door het volume boven de zuiger in de bovenste stand (bij onze motor het volume van de kop). Voor een standaard motor krijgen we dan (1/4 Õ D2*slag +9)/9 = (0.785*38*38*43/1000 +9)/9 = 6.4 : 1. Een snelle berekening leert ons dat met het 7 cc kopje we een CV krijgen van 8 : 1, en dat is al een hele verbetering.
Maar hoe kom ik nu aan 12.4 : 1, zul je je afvragen. Dit is tot stand gekomen door niet alleen de pasrand van de kop af te draaien, maar ook het bovenvlak van de cilinder. Waarom dat laatste? De zuiger in zijn bovenste stand blijkt 1.5 mm onder het bovenvlak van de cilinder tot rust te komen, een speling van 1.5 mm dus. Dit is veel te veel. In overleg met en op advies van een 2-takt expert in de V.S. heb ik 0.85 mm laten afdraaien van het cilinderdek. De bestaande groef van 1.5 mm in de kop verwijderd door het pasvlak af te draaien. Daarna de verbrandingskamer een nieuwe vorm gegeven door een zorgvuldig met computer software berekende, zgn squish band aan te brengen.
Dit kan ook heel goed worden gedaan met de 9 cc standaard kopjes. Je krijgt dan niet een zo hoge compressie als met de hogedrukkop, maar je kan dan nog iets meer van het dek van de cilinder afhalen. Nadat dus de groef, of step, in de kop is verwijderd, maak je een nieuwe groef van 0.29 mm diep (vertikaal gemeten dus) en met een buitendiameter gelijk aan de cilinderdiameter. De binnendiameter van de groef begint op 1.87 mm naar de hartlijn, onder een hoek van 9 graden. Deze binnendiameter moet je zelf even uitrekenen want die hangt af van je cilinderdiameter. De overgang van de nieuwe groef naar de bowl in de kop vloeiend maken. Door het afdraaien van het cilinderdek (0.85 mm) en de (hogedruk) kop (1.5 mm) en het vervolgens vervaardigen van een nieuwe squish band (0.29 mm) krijgen we een volume vermindering van de verbrandingsruimte van 2.7 cc, zodat de verbrandingsruimte nu 4.3 cc is. Verder rekenen geeft een CV van 14.2 :1 aan. (Vergeet niet dat we een boring van 41 mm hebben nu)
De discussie op internet over dit alles kan worden gelezen via de volgende link: http://www.macdizzy.com/cgi-bin/ultimatebb.cgi?ubb=get_topic&f;=14&t=000038
Ontstekingstijdstip en bougies
Motoren met hoge compressie hebben eerder de neiging tot detonatie, of voorontsteking, dan motoren met lage compressie. Het accuraat afstellen van het ontstekingstijdstip is daarom van groot belang. Zo ook de keuze van de juiste bougie.
Eerst over de bougie. Op mijn oude, enigszins versleten Puch motor, gebruikte ik een NGK B5HS, terwijl B6HS standaard zou moeten zijn. Met de opgevoerde motor gebruik ik een B7HS. Een hoger nummer bij NGK betekent een lagere warmtegraad, een koudere bougie, een bougie die de hitte sneller afvoert en eventuele detonatie helpt voorkomen.
Vervroegen van het ontstekingstijdstip resulteert in een power hit in het midden toeren gebied, maar afvlakken van het vermogen in het hogere toeren gebied. Dit komt omdat bij het vervroegen van het tijdstip de vlam in de verbrandingsruimte voldoende tijd heeft om zich door de verbrandingsruimte uit te breiden en zo grote druk op te bouwen. Het snelle stijgen van de druk veroorzaakt plotseling beschikbaar vermogen. Deze opbouw van druk is soms zo groot dat het gepaard gaat met een ‘ping’ geluid, detonatie dus. Bij een te hoge compressie of te veel vervroeging van het ontstekingstijdstip kan de druk in de cilinder zo hoog oplopen dat de motor zich als het ware gaat tegen werken en in de hogere regionen het toerental afvlakt.
Een later ontstekingstijdstip geeft een meer geleidelijke overdracht van vermogen in het midden toeren gebied. Wanneer de vonk het mengsel dichter bij de BDP ontsteekt is het stijgen van de druk niet zo groot. Dit heeft tot gevolg dat meer hitte wordt afgevoerd naar de uitlaat en het gevaar van detonatie in toom wordt gehouden.
Detonatie kan ook worden beperkt door het gebruik van brandstof met een hoger octaan gehalte of door water injectie, maar dat laatste wordt wat ingewikkelder.
Mijn Tomos-Puch heeft nu een ontstekingstijdstip van 1.5 mm voor BDP, terwijl dat origineel 1.8 mm zou moeten zijn. Ik zou aanbevelen het meest geschikte tijdstip proefondervindelijk vast te stellen.
Carburatie
De Bing 1/12/122 is de vertrouwde 12 mm doorlaat carburateur voor onze motortjes. Na iedere verandering aan cilinder en zuiger dient deze opnieuw gecalibreerd te worden. De werkwijze is eenvoudig en wordt beschreven in de handboeken van de Puch die in de diverse clubs overal circuleren. Ikzelf heb een verstelbare sproeier gemonteerd. Het is niet de fijnste oplossing, hoewel het zijn voordelen kan hebben bij gruis in de carburateur. Iets wat met het oude materiaal niet zo zeldzaam is.
Tandwielen
Het standaard gemonteerde motortandwiel met 10 tanden heb ik vervangen door een wiel met 12 tanden. Achter zit gewoon nog het wiel met 34 tanden.
Conclusies
Na ongeveer 600 km afgelegd te hebben onder zeer varierende rij- en weersomstandigheden lijkt de motor vrij goed ingereden te zijn. Je kunt duidelijk merken dat de motor steeds krachtiger is geworden en mijn dochter heeft soms moeite om te voorkomen dat de Puch bij optrekken meteen op zijn achterwiel gaat staan.
Detonatie, dat merkbaar is aan het zgn. Pingelen, was tengevolge van de hoge compressie en de hoge luchttemperatuur in de zomer bij het bestijgen van steile hellingen en mogelijk door een niet optimale calibratie van de carburateur niet geheel te voorkomen. Ik heb daarom een koppakking gemonteerd om de compressie iets te verlagen. Let wel, ik ben normaal gesproken geen voorstander van deze pakkingen omdat ze bij de standaard motoren een te lage compressie veroorzaken. Bij vakkundig gevlakte pasvlakken zijn ze daar overbodig. De samengeperste pakking is ongeveer 0.5 mm dik, hetgeen overeenkomt met een volume van 0.7 cc. De nieuwe CV wordt dan 11.3:1. Wanneer de 2-wieler voornamelijk op de vlakke weg wordt gebruikt en in het Nederlandse klimaat dat doorgaans koel te noemen is, lijkt me de hoge compressie geen bezwaar.