Met 950 cc racen in de 1300 cc klasse

Met 950 cc racen in de 1300 cc klasse

 

Met 954cc racen in de 1300cc klasse

Door: Pierre Peters

De Engelse race-Junior

De 954cc motor klaar voor verzending

De eerste vier 954 cc motoren werden nog iets aangepast.

Enige tijd geleden heb ik een artikel geschreven over de bouw van een 954 cc motor. Ik heb uitgelegd dat dankzij het vergroten van de cilinderboring naar 90 mm we een cilinderinhoud krijgen van 954 cc. Dat dit niet zomaar gaat laat zich raden. Maar dankzij de kotter en boorkunsten van Jelle is van een standaardmotor een 954cc te maken. Er waren nog een aantal zaken die aandacht vroegen, zo was in eerste instantie de compressie wel wat aan de lage kant ( 1 : 7.5 ) maar door het 3 mm dieper plaatsen van de cilinderbus komen we nu uit op een gezonde 1 : 8.4. Vanuit voortschrijdend inzicht hebben we de bovendien de stoterstangen en de olieretourpijpen 3 mm moeten inkorten.
Ook is er nog een aanpassing geweest i.v.m. de pistonpen. Zoals in het artikel genoemd hebben de zuigers een pistonpen van 22 mm, precies zoals in de eerste S5 en M5 motoren. Later werden die voorzien van 25 mm pistonpennen, waarvan de gruwelverhalen over het vast vreten van de pen in het drijfstangoog, (staal op staal weet u het nog ?) u bekend moeten zijn. Het drijfstangoog van 25 mm werd op de nieuwe 22 mm pistonpen pas gemaakt met een bronzen busje. Zo’n busje werd in de eerste motor ingebouwd, maar bleek een niet correcte passing te hebben! De busjes vertoonden enkele honderdste mm speling, iets wat niet gewenst was! We hebben dit niet verder toegepast maar een bus in het oog geperst en verder geruimd op de maat van de pistonpen. Nu functioneert dit zoals het hoort. Verder waren er geen verrassingen en/of complicaties! Inmiddels zijn er vier van deze motoren gebouwd en hebben deze geen problemen ondervonden. Twee van deze motoren zijn in een Junior ingebouwd en een van de twee doet in Engeland mee aan historische races. Deze motor is van de vier omgebouwde motoren het zwaarste belast geweest en hij heeft die beproevingen met glans doorstaan. 

De Prestaties

Dankzij onze Engelse vriend die, nadat hij eerst de motor voorzichtig had ingereden, zijn motor op de rollenbank heeft getest, weet ik nu dat het vermogen van die motor ongeveer 75 DIN pk is bij 5500 omw/min!
Belangrijker is het maximumkoppel, dat is tussen de 3200 en 3400 omw/min met ongeveer met 35 % toegenomen. Dat is iets wat de andere gebruikers ook beamen .Het is daarom jammer dat Panhard destijds niet voor deze optie gekozen heeft !

954cc was niet genoeg

1964, De met compressor uitgeruste CD-motor

Toen mijn Engelse vriend de uit de USA geïmporteerde auto trots ter keuring aanbood bij de instantie die verantwoordelijk is voor de historische races, was de vreugde maar van korte duur! De auto werd afgewezen! De keurmeesters achtten het kleine in hun ogen bromfietsmotortje niet competitief en de auto zou een gevaar voor de andere coureurs op het circuit zijn. Het argument dat deze auto een volledig leven in de USA op het circuit had doorgebracht werd van de tafel geveegd! Na deze teleurstelling verwerkt te hebben vroeg hij of ik geen mogelijkheden zag. De cilinderinhoud moest namelijk van de wijze heren minimaal 1300 cc zijn om enigszins met het veld mee te kunnen. Dat probleem is op te lossen met de toepassing van een mechanische compressor. Iets wat vroeger ook gedaan werd om mee te kunnen doen aan, voor Panhard, hun laatste deelnames aan de 24 uur van Le Mans. De cilinderinhoud blijft weliswaar wel gelijk maar door de verrekeningsfactor valt deze motor dan in de klasse van 1300 cc. Vandaar dat ik de opdracht heb aanvaard om een compleet nieuwe 954 cc te bouwen met een mechanisch aangedreven compressor. Ik ben inmiddels begonnen met de bouw en voorbereidingen van deze motor .

950cc bleek toch voldoende

Echter!! Bij wijze van uitzondering mocht de Junior met 954 cc motor een keer meedoen. En toen bleek dat de auto telkens vooraan te vinden was! Tot afgrijzen van de Porsche 356 coureurs versloeg onze kleine dappere Junior deze auto’s keer op keer, hij bleek een geduchte concurrent voor menig auto van naam en faam! De eigenaar was in alle staten en beweerd dat van alle sportieve auto’s die hij ooit gereden heeft, deze het allerleukste is. Letterlijk: ”Ik krijg de grijns niet van mijn gezicht af als ik in deze auto rijd!“ Omdat nu wel bewezen was dat de auto uiterst competitief was en mijn vriend zonder compressor inmiddels is toegelaten, is de noodzaak voor de bouw van een compressormotor niet meer aanwezig, maar omdat ik toch al ver was met de voorbereidingen en ik nieuwsgierig ben naar het karakter van deze motor met een compressor, heb ik besloten om toch zo’n motor te gaan bouwen.

 

Een nieuwe ombouw

De Aisin AMR500 staat hier los op een motorblok

De werking van de Rootes compressor

Panhard: compressor tussen carburateur en inlaatspruitstuk

Versterking van de krukas

Ik ben begonnen met de aanschaf van een nieuwe AISIN AMR 500 compressor. Deze compressor van de Japanse leverancier Aisin heeft per omwenteling een verplaatsing van 500 cc lucht en werkt volgens het Rootes principe. Hierdoor kan er meer lucht in de motor worden geperst en samen met meer brandstof krijg je een hoger vermogen. Dat is in het kort gezegd het hele verhaal. Wil je het geluid van motoren met deze compressor ervaren dan kun je naar het YouTube gaan, toets daar Aisin AMR 500 in en je wordt getrakteerd op vele met deze compressor uitgeruste stukjes huisvlijt, Panhards staan er jammer genoeg nog niet bij.
Maar nu de details: afhankelijk van het toerental kan deze compressor tussen de 0,4 en 1.1 bar overdruk leveren. Dit bereik je door de diameter van de poelie te vergroten en of te verkleinen. Echter hoe hoger de druk des te groter is het risico van spontane zelfontbranding (pingelen). Dit is dodelijk voor een verbrandingsmotor en omdat ik ga voor een mechanisch ontstekingssysteem kan ik ook geen sensor toepassen die het pingelen voorkomt of ingrijpt op het moment waarop dit plaats vind. Ook kies ik er niet voor om een intercooler toe te passen, deze intercooler zorgt voor het afkoelen van de gecomprimeerde inlaatlucht zodat er meer lucht in de verbrandingsruimte geperst zal worden. Ook kan ik geen overdrukventiel toepassen omdat ik, zoals Panhard dat destijds ook heeft gedaan, de compressor tussen de dubbele Weber 45 mm carburateur en het inlaatspruitstuk ga plaatsen. Ik ben daarom gedwongen om een ruime veiligheidsmarge in te bouwen. Daardoor zal ik niet de volle potentie van de compressor kunnen gebruiken en stel ik deze af op een maximale druk van 0,6 bar bij een compressieverhouding van 1:8. Wel ga ik, weer voor twee bougies per cilinder en een verzwaarde krukas. Dat verzwaren is absolute noodzaak en heeft zijn waarde bij de andere 954 cc motoren al bewezen. Ook pas ik een grotere oliepomp met inwendig oliefilter toe. Voor een betere warmteafvoer gebruik ik het laatste type gietijzeren achter deksel. Natuurlijk monteer ik een Volkswagen drukgroep en een iets dikkere koppelingsplaat. En zoals u het vorige artikel gelezen heeft gebruik ik een motortype met een versterkt lager zitting, dus type 1732 of hoger! In dit geval een type 1744. Verder doe Ik doe alle aanpassingen zoals in het vorige artikel beschreven.
Ik verwacht dat deze motor ongeveer 100 pk gaat leveren en ik hoop op een indrukwekkend koppel! Wat mij zo fascineert is dat met een ontwerp uit de jaren 40 van de vorige eeuw nog zoveel vooruitgang geboekt kan worden! We wisten het al : Panhard was zijn tijd ver vooruit!

Panhard continue!

 

 

Panhard Automobielclub Nederland

Hampe

Hampe

 

De Hampe motor: Panhard maar dan beter

 

Als je je verdiept in de motortechniek van Panhard, dan stuit je al snel op verhalen over de ‘Hampe motor’. Even zoeken op het internet levert dan al snel voldoende info op, maar voor velen helaas in het Frans. Omdat niet iedereen dat voldoende beheerst heb ik een verhaal van Charly Rampal bewerkt en toegankelijk gemaakt. Hierin wordt duidelijk gemaakt wie ‘Jacky Hampe’ was en wat hij met de Panhard motoren deed.

De man
Jean-Baptiste Hampe  was een Franse garagist met race-bloed in zijn aderen. Hij opende in 1953, onder de vlag van Panhard, de “Central Garage” aan de rue Jules Guesde 67 in Bondy, Seine-St-Denis. Deze garage groeide uit tot een vooral in de racerij bekend familiebedrijf dat tot 1994 stand hield. Jean-Baptiste stond op goede voet met Deutsch & Bonnet en begon mede daardoor met de distributie van speciale onderdelen, waarmee de prestaties van Panhard motoren, voor zowel weg- als wedstrijdgebruik verbeterd konden worden. Van het een kwam het ander en hij groeide uit tot een specialist in het opvoeren van Panhard motoren. Bij dat opvoeren had hij niet alleen oog voor een groter vermogen/koppel, maar hij werkte daarbij aan het verbeteren van de betrouwbaarheid van de motor.

Het vermogen
Hampe vergrootte het vermogen/koppel van de motor met de onderstaande gebruikelijke ingrepen:

  • de compressieverhouding werd verhoogd;
  • de inlaat/uitlaat tijden werden aangepast (andere nokkenas);
  • het inlaatkanaal werd vergroot en gepolijst;
  • er werd een dubbel ontstekingssysteem geïnstalleer;
  • de cilinderinhoud werd vergroot tot 1000 of 1100 cm3 (DB leverde al 954 cc motoren, maar Hampe ging verder);
  • er werd een afgestemd (resonantie) inlaatsysteem gemonteerd dat werd voorzien van twee dubbele Zenith carburateurs.

Dit laatste, het afstemmen van een inlaat, vraagt misschien wat meer toelichting. Bedenk hierbij dat de in- en de uitlaat van een verbrandingsmotor pulserende systemen zijn, die onder gunstige omstandigheden in resonantie kunnen komen. In de praktijk betekent dit dat bij een bepaald toerental een betere vulling c.q. lediging van de cilinder optreed en dat er dan dus onevenredig meer vermogen geleverd wordt dan bij andere toerentallen. Bij een juiste dimensionering van de afmetingen van zowel het inlaat- als het uitlaatsysteem zal resonantie niet alleen optreden bij het gewenste toerental, maar in mindere of meerde mate ook in het gebied daaromheen. Hampe was op dit gebied een expert. Panhard zelf maakte alleen in zijn laatste model, de M10S, gebruik van resonantie.

De naoorlogse Panhard-motor had, al zonder opgevoerd te zijn, de neiging om wanneer hij tot het uiterste werd gedreven te heet te worden. Dit resulteerde dan in het vastlopen van van de zuigers. Duidelijk was dat een opgevoerde motor nog eerder in de gevarenzone zat. Om dat te ondervangen, bedacht Hampe een gewijzigd oliecirculatie / koelsysteem. De originele oliepomp, die 0,7 cm3 /  omwenteling levert werd vervangen door een model met langere tanden en een grotere modulus, waardoor de opbrengst/druk vijf keer hoger uitkwam. Vervolgens werd het smeercircuit zodanig gewijzigd dat met met behulp van twee sproeiers een van de heetste plekken van de motor, de kop van de drijfstang en de onderkant van de zuiger besproeid en dus gekoeld werd. Daarnaast werd de toevoer van de olie naar de twee hoofdlagers van de krukas verbeterd. Het deel van de oliecirculatie met de sproeiers die de onderzijde van de zuiger(s) besproeien is op onderstaande tekening in vet zwart aangegeven.

Betrouwbaarheid
De gewijzigde smering brengt een flinke hoeveelheid olie naar het binnenste deel van de zuiger, niet zozeer om te smeren, maar meer om te koelen. Daarmee werd het ook noodzakelijk om de olie te koelen. Hampe bouwde daarom, net als Deutsch en Bonnet vaak een tweede carter onder de motor, zo niet dan werd minimaal een oliekoeler gemonteerd.

Een tweede betrouwbaarheids probleem dat zich voordoet bij het opvoeren van de motor is de te beperkte sterkte van het carter. In de 1100 cm3 versie heeft Hampe daarom motorblokken met een verstevigingsstaaf boven het voorste lager toegepast.

 

Zaken zijn zaken
Hampe was zeker een zakenman, hij bracht zijn verbeteringen in duidelijk gedefinieerde pakketten met gegarandeerde prestaties. Daarnaast waren er optionele keuzes.Hieronder een overzicht van wat je bij hem kon kopen / laten doen.
Pakket 1: Een 848 cc motor, dit betekende:

  • Wijziging van het smeer- en koelcircuit in de motorbehuizing;
  • vergroting en polijsten van gasdoorgangen,
  • aanpassen van de cilinders;
  • meten en balanceren van verbrandingskamers;
  • verdubbeling van het carter.

Prestatiewinst:

  • max. snelheid: +10 km/u;
  • garantie tegen vastlopende zuigers bij hoge snelheid.

Prijs (jaren ’50) : 1.500 Fr

Pakket 2: Een 1000 of 1100cc motor

  • wijziging van het smeer- en koelcircuit in de motorbehuizing;
  • Speciale nokkenas;
  • grotere cilinderinhoud maar met behoud van de belastbare 5CV;
  • Prestatiewinst:
  • kracht en souplesse bij lage toerentallen;
  • snelheidswinst (hogere toerentallen): 15 tot 20 km/u.
  • Prijs (jaren ’50): 1000 cc: 2.500 Fr / 1100 cc: 2.700 Fr

Pakket 3 – Ombouwen naar 1000 /1100 cc. “plus”:

  • Wijziging van het smeer- en koelcircuit in de motorbehuizing;
  • Speciale nokkenas;
  • grotere cilinderinhoud;
  • inlaat met 2 dubbele carburateurs;
  • dubbele ontsteking;
  • afgedraaid (= lichter) vliegwiel;
  • versnellingsbak met aangepaste overbrengingen;Prestatiewinst: max. snelheid 180 tot 200 km/h (op een cd)
    Prijs ombouw: 6.000 tot 6.500 Fr

De beide eerste pakketten konden uitgebreid worden met:

  • dubbele ontsteking, prijs van 500 Fr;
  • inlaat met 2 carburateurs + resonatoren + filters + tuning voor: 1.600 Fr.

De met ‘alles’ uitgeruste ‘Hampe CD’  bereikte op het circuit van Monthléry een maximale snelheid van 220 km/u. Hij trok op van 0 – 100 km/u in 29 seconden.

In de werkplaats van Hampe werden in totaal 126 motoren aangepast,

  • 18 x 850cc
  • 20 x 954cc;
  • 72 x 1000cc;
  • 16 x 1100cc.

De laatste motor werd op 15 januari 1973 onder handen genomen..

Hampe was overigens van alle markten thuis. Zoals eerder aangegeven modificeerde hij versnellingsbakken, maar ook de motorkap van een CD werd aangepast voor de jodiumkoplampen van de Peugeot 204 cabriolet. Zelfs de achterwielophanging van de ontkwam niet aan een verbetering.

 Met dank aan Charly Rampal

Panhard Automobielclub Nederland

Einddemper 24 CT, maak hem zelf!!

Einddemper 24 CT, maak hem zelf!!

Uitlaat, einddemper voor Panhard 24ct,

dubbel in, dubbel uit.

Op de laatste algemene ledenvergadering werd geklaagd over de prijs / kwaliteit van de standaard Panhard uitlaten zoals die tegenwoordig geleverd worden. De levensduur zou vaak maar twee jaar bedragen, een klacht die overigens niet nieuw is, in hele oude Koeriers wordt diezelfde levensduur genoemd. De keuze voor roestvrij staal lost dat op, maar dat is vaak lawaaiïg en in elk geval heel prijzig.
De derde weg is zelf een uitlaat maken, dat lijkt een enorm karwei, maar als je uitgaat van beschikbare en goedkope aftermarket  componenten, dan dat valt dat best mee.

De Belgische Marc Verhaegen koos die weg en bouwde zelf een einddemper voor zijn 24ct. Hij stuurde ons zijn recept, het is toegesneden op een 24CT met de M10S (dubbele pijpen), maar biedt ook voldoende handvatten om eens te proberen een enkelpijps constructie voor onze overige Panhards te maken.  Voor de kosten hoef je het niet te laten, Marc was uiteindelijk € 75,- kwijt. Denk niet dat zal wel een oude prijs zijn, ik heb het gecontroleerd en het klopt tot op de huidige dag.

Marc zijn relaas:

Er zijn ontelbare goedkope dempers beschikbaar op de markt, zo ben ik op zoek gegaan naar een einddemper welke qua vorm en functie het dichtst tegen het originele aanleunt.
Gekozen voor twee stuks achterdemper van Volvo van het aftermarket merk Walker. Deze bestaat intern voor de ene helft uit een voor- / resonantiekamer en de andere helft uit een absorptie demper, verder heeft hij een radiale ingang en een axiale uitgang, de diameter is 13cm.

Materiaallijst en gereedschappen:
2X demper Walker 06625
2X Uitlaat klemmen 45mm
2X metaalstaafjes of oude bouten
Lasapparaat, slijptol, klokzaag of decoupeerzaag,

Op de beide dempers op de kopse zijde maken we een voor 3 / 4 ronde opening met een klokzaag of
decoupeerzaag waarna we deze indrukken tot op 45°, dit fungeert als een interne deflector.

We zorgen dat de deflector op zijn plaats blijft zitten en lassen er een versteviging tussen.
Je kan de caviteit (resonatiekamer) zien door de opening.

We lassen beide dempers aan elkaar met een halfautomaat lasapparaat, zorg dat aansluitingen op één lijn staan met elkaar.
De gassen worden richting uitgang gedwongen door de interne deflectoren, indien er teveel overdruk zou ontstaan in één demper dan kan deze via de geboorde gaten nog een uitweg vinden via de andere demper.

Beugels en uitlaat pijpjes zijn gerecupereerd van de oude originele demper, let wel op de 5° kanteling naar beneden van de ingangspijpen bij het monteren / lassen van de beugels.

Het resultaat, de kostprijs is afhankelijk van de gekozen leverancier, in mijn geval totaal 75,00€ !
Mijn CT24 is van na 1964 en heeft geen y stuk, ik gebruik universele pijpen van 42mm
tot aan de achterdemper.

Is het een optie om wagens met enkele pijp aan te passen naar dubbele pijpen?
Wie neemt het voortouw?

Panhard Automobielclub Nederland

Kleptiming etc.

Panhard

nokkenassen / kleptiming

A.O.A Advance Ouverture Admission                    Inlaatklep opent vóór BDP
R.F.E. Retard Fermeture Echappement                 Uitlaatklep dicht ná BDP
A.O.E Advance Ouverture Echappement              Uitlaatklep opent vóór ODP
R.F.A. Retard Fermeture Admission                       Inlaatklep dicht ná ODP

* nummer ingeslagen op de nokkenas

** Er zijn diverse S5 nokkenassen, nl: de S5 en de S5 R.I.H.  De Dyna Z is voorzien van een M5 R.J.H. nokkenas

Type nokkenas

S5**

M5-serie

M5-Tigre

M6-M8N

Tigre-B, M6S, M8S

M10S

DB HBR-5

Frans

DB HBR-5

V.S.

 Cat.nummer*

 

347.664*

357.096*

371.698*

371.696*

371.696*

   
Nok hoogte

39,5

39,5

38,5

39,35

38,5

38,5

   
Voorspanning torsieveer

3 mm

3,5 mm

5 mm

3,5 mm

5 mm

5 mm

   
A.O.A

21º

26º à 31º

32º à 37º

31º à 35º

42º à 46º

42º à 46º

32º à 34º

25º – 32º

R.F.E.

17º à 21º

26º à 31º

32º à 37º

31º à 35º

42º à 46º

46º à 48º

32º à 34º

25º – 32º

A.O.E.

60º à 64º

57º à 61º

63º à 69º

48º à 52º

52º à 56º

55º à 56º

64º à 66º

55º – 65º

R.F.A

60º à 64º

57º à 61º

63º à 69º

46º à 52º

52º à 56º

54º à 58º

64º à 66º

55º – 65º

Aanduiding nokkenas    

IngeslagenT

IngeslagenM

Ingeslagen S

Gegraveerde S

 

type 775B

Panhard Automobielclub Nederland

Dubbele ontsteking Evolutie

Dubbele ontsteking Evolutie

Twee bougies per cilinder,

de laatste stap in een evolutie

Ik werd geïnspireerd door een artikel van Thei Bruls in Koerier nr.100 (1991), waarin hij tot de conclusie komt dat je als je in een Panhard 24 twee bougies per cilinder monteert en de voorontsteking halveert, er meer pk’s beschikbaar komen.
Ik begreep dat en ging op zoek naar fabrieksvoorschriften betreffende de voorontsteking en… die zijn niet te vinden. Daarna raadpleegde ik diverse eigenaren van een Panhard boxer met vier bougies en ook dat leverde geen helder eenduidig beeld op.Tijd om het zelf te onderzoeken ik ging maar eens rekenen. Hieronder mijn relaas.
                                                                                                                  Kr.

De Evolutie

Panhard begon na WO II met de Dyna X, die voorzien was van een twee cilinder boxermotortje met een totale cylinderinhoud van 610 cc, dat bij zo’n 4000 rpm. wel 22 paarden uit de stal wist te halen. Een mooie prestatie maar al gauw bleek dat de nieuwe tijden om meer paarden vroegen.
Meer pk’s, dat werd geregeld door:

  • een hoger toerental;
  • een grotere cilinderinhoud;
  • een hogere compressieverhouding.

Een hoger toerental bereik je door, denk aan onze brommers van vroeger, een grotere carburateur en inlaat en bij viertakten ook een snellere nokkenas. De motor gaat dan vanzelf sneller lopen en zo meer pk’s afgeven. Maar het toerental van een motor kan niet oneindig verhoogd worden. Bij de Panhard boxer bleek het toerental, zonder ingrijpende maatregelen (= investeringen) uiteindelijk tot zo’n 6000 toeren/min verhoogd te kunnen worden.

Helaas leverde dat nog steeds te weinig paarden op, een grotere cilinderinhoud was noodzakelijk en dat betekende;

  • meer cilinders en/of
  • grotere cilinders.

Een motor met meer cilinders betekende grote investeringen en Panhard kon zich dat niet veroorloven. Dus werden de cilinders vergroot, de compressieverhouding ging wat omhoog en verder werd in de loop van deze evolutie de krukas wat versterkt / verbeterd. De slag van 75 mm bleef daarbij gehandhaafd.

Met een opmerkelijk hoog vermogen van 60 pk had de motor in 1967 (eigenlijk al in 1961 met de CD) zijn grens bereikt. Verhogen van toerental en/of compressie zaten er met het bestaande mechaniek en de beschikbare brandstof niet meer in. Vergroten van de cilinderinhoud was niet onmogelijk, maar was zonder een nieuwe, sterkere krukas en carter niet echt aan te raden. Bovendien zou een nog grotere cilinder bij dezelfde krukas/slag nog andere problemen opleveren.

Panhard liep met zijn grote boring van 85 mm namelijk al tegen een andere grens, de verbrandingssnelheid, aan!

Evolutie Panhard boxermotor

  Cilinderinhoud maximaal toerental compressie verhouding slag boring vermogen
Dyna X84 2 x 305 cc 4000 1 : 6,3 75 mm 72 mm 22 pk
24 BT/CT 2 x 425 cc 6000 1 : 7,8 75 mm 85 mm 60 pk

De verbrandingssnelheid

Als een (stochiometrisch) benzine/luchtmengsel in een verbrandingsruimte wordt aangestoken dan ontstaat geen explosie maar een bolvormig vlamfront dat zich ‘rustig’ met een snelheid van zo’n 30 m/sec door het mengsel voortbeweegt. Deze snelheid is overigens wel afhankelijk van de samenstelling van het mengsel, armere en rijkere mengsels kunnen afhankelijk van de mengverhouding een (veel) langzamere verbrandingssnelheid laten zien. Maar ook de nominale snelheid van 30m/sec kan in een motor problemen opleveren. De oplossing daarvoor is al heel lang geleden uitgevonden. Als iets te langzaam brandt, dan moet je het eerder aansteken. Vóórontsteking dus!

Na die vóórontsteking loopt de druk t.g.v. de warmteontwikkeling en de voortgaande compressie snel op. Het is wel zaak dat de maximum druk (aan het einde van de verbranding) op het juiste moment, ergens tussen de 10 en 20 graden voorbij het BDP, optreedt, want alleen dan wordt het maximale vermogen geleverd. De vraag die dan nog beantwoord moet worden is: ‘Wanneer moet de bougie precies vonken, hoeveel voorontsteking is daarvoor nodig’?

De vóórontsteking is afhankelijk van verbrandingsduur

Als we willen weten hoeveel de voorontsteking moet bedragen, kijken we natuurlijk in de specificaties van onze motor. Maar hier ga ik proberen aan de hand van de theorie, zelf de gewenste voorontsteking van de twee genoemde Panhard motoren te bepalen.

De verbrandingsduur is typerend voor een specifieke motor is en is hoofdzakelijk afhankelijk van twee natuurkundige gegevens:

  • de al genoemde verbrandingssnelheid van 30 m/sec en
  • de afstand tussen de bougiepunt en het verste punt in de verbrandingsruimte van de motor.

Hieronder reken ik voor zowel de Dyna X84 als voor de 24 motoren de gewenste voorontsteking uit.

Voorontsteking van de Dyna X

De Boring is 72 mm, maar de bougie is asymmetrisch geplaatst. Ik schat de afstand van de bougie tot het verste punt op 0,75 x boring = 54 mm, de verbrandingssnelheid is: 30 m/sec = 30000 mm/sec;

De verbranding duurt dan sec = 0,0018 sec = 1,8 ms. Dit is op zich een heel korte tijd, maar we moeten deze tijd beschouwen t.o.v. de tijd van één omwenteling van de motor.

4000 rpm = = 67 omw / sec >>>> 1 omw duurt sec = 15 ms
2000 rpm = = 33,5 omw / sec >>>> 1 omw duurt sec = 30 ms

De verbranding duurt omgerekend naar graden,bij:

2000 rpm : x 360 = 22º
4000 rpm : x 360 = 44º

Voor een goede vermogensafgifte plannen we het einde van de verbranding op 20º na BDP , dat betekent dan 2º vaste vóórontsteking, die m.b.v. de centrifugaal regeling bij 4000 toeren nog 20º verder vervroegd moet worden tot 22º en dat is precies wat Panhard voorschrijft! (max.22º).

Voorontsteking van de 24 (M8N, M10S)

Voor de M8S zie de laatste paragraaf aan het einde van dit artikel

De boring is 85 mm maar de bougie is asymmetrisch geplaatst, ik schat de afstand van de bougie tot het verste punt op 0,75 x boring = 64 mm, de verbrandingssnelheid is: 30 m/sec = 30000 mm/sec;

de verbranding duurt dan = 2,1 ms

Ook hier gaan we deze tijd t.o.v. de tijd van één omwenteling bezien:

6000 rpm = 100 omw / sec >>> 1 omw. duurt 0,01 sec = 10 ms
2000 rpm = 33 omw/ sec >>> 1 omw. duurt 0,03 sec = 30 ms

  • 2000 rpm : x 360 = 25º
  • 6000 rpm : x 360 = 75º

Zouden we nu ook nu het einde van de verbranding op 20º na BDP plannen, dan betekent dit 5º vaste vóórontsteking, die m.b.v. de centrifugaal regeling bij 6000 toeren verder vervroegd moet worden tot 55º en is heel en zelfs te vroeg. Panhard koos daarom voor een vóórontsteking van 4,5 – 5,5 tanden (17º) die met de centrifugaal vervroeging op max. van 31º uitkomt. De maximum druk in de cilinder wordt dan bij hogere toerentallen pas heel laat, pas 44º na het BDP, bereikt en dat terwijl de uitlaatklep al in de buurt van de 55º open gaat. Zo wordt een deel van het grotere vermogen gewoon de uitlaat uit geblazen!

Conclusies

Uit het bovenstaande blijkt:

  • De asymmetrische plaatsing van de bougie in een cilinder met een boring van 72 mm veroorzaakt een behoorlijk lange verbrandingstijd, die bij de niet al te snelle (4000 rpm) Dyna X motor, nog net geen vermogensverlies veroorzaakt.
  • Het verder vergroten van de cilinderboring tot 85 mm, bedoeld om meer vermogen te genereren, had minder effect dan op basis van de toegenomen cilinderinhoud verwacht kon worden. Dit werd (en wordt) veroorzaakt doordat het einde van de verbranding c.q. de maximum cilinderdruk, veel later dan 20º na BDP bereikt wordt.

 

Twee bougies per cilinder

Natuurlijk besefte Panhard het probleem met de verbrandingstijd ook wel en dat blijkt heel duidelijk uit de CD Rallye die, het vergde niet veel denkwerk, al in 1961 met twee bougies per cilinder werd uitgerust, waarmee die lastige verbrandingstijd in één klap gehalveerd werd tot 1,05 ms / 37º. Met zo’n 20º voorontsteking moet de motor dan duidelijk meer dan dan 60 pk kunnen leveren. Panhard spreekt alleen van een vermogen van ‘meer dan 60 pk’. D.B. noemt in zijn documentatie van de HBR-5, waarvan de cilinders van twee bougies zijn voorzien: 65PK

Toch werd de 24 door Panhard maar met één bougie per cilinder uitgerust. De reden? Er is er maar één te bedenken: de dubbele ontsteking was te duur!

Dus, als je het geld er voor over hebt, er zijn nog een paar extra PK’s uit de 850cc motor te persen, maar bedenk wel, de vóórontsteking moet worden aangepast. Plan die op een maximum cilinderdruk bij 20º na BDP, daarbij hoort dan bij het maximum toerental : – 20 = 11º vóórontsteking.

De 950 cc motor

Er zijn natuurlijk mensen die nog verder willen gaan. De cilinders voor in totaal 950 cc liggen op de plank en als krukas en carter het trekken, dan heb je nog meer PK’s, maar ook dan is de verbrandingstijd een factor en je kunt het eenvoudig uitrekenen: 4 bougies is dan een keiharde voorwaarde. Zie hieronder:

De boring is 90 mm maar de bougie is asymmetrisch geplaatst, ik schat de afstand van de bougie tot het verste punt op 0,75 x boring = 67,5 mm, de verbrandingssnelheid is: 30 m/sec = 30000 mm/sec;

de verbranding duurt dan = 2,25 ms

Ook hier gaan we deze tijd t.o.v. de tijd van één omwenteling bezien:

6000 rpm = 100 omw / sec >>> 1 omw. duurt 0,01 sec = 10 ms
2000 rpm = 33 omw/ sec >>> 1 omw. duurt 0,03 sec = 30 ms

  • 2000 rpm : x 360 = 27º bij 4 bougies = 13,5º
  • 6000 rpm : x 360 = 81º bij 4 bougies = 40,5º

Uitgaande van 4 bougies, plannen we het einde van de verbranding op max. 20º na BDP. dan betekent dit 0º vaste vóórontsteking, die m.b.v. de centrifugaal regeling bij 6000 toeren vervroegd moet worden tot 20º.

Pingelen

Het pingelen staat in feite los van de kern van dit artikel, maar het wordt hieronder als ‘uit de hand gelopen verbranding’, toch even aangestipt

a. Bij hoge toerentallen

Na de ontsteking begint het mengsel bij de bougie te branden. De temperatuur en druk lopen snel op die kunnen onder bepaalde omstandigheden zo hoog oplopen, dat nog onverbrand mengsel, vaak op meerdere plekken tegelijk tot zelfontbranding komt. Die zelfontbranding of detonatie, die na het BDP optreedt, heeft een totaal ander karakter dan het ‘rustige’ vlamfront. Het gaat nu om regelrechte explosies met vlamsnelheden van meer dan 500 m/sec. en een verwoestende kracht. De motor ‘pingelt’ en met een beetje pech heb je een gat in je zuiger.

Dit pingelen wordt veroorzaakt door te hoge temperaturen, bijvoorbeeld veroorzaakt door een te arm mengsel/valse lucht en/of gloeiende deeltjes in de verbrandingsruimte.

b. Bij lage toerentallen

Dit pingelen is een heel ander verschijnsel en is een gevolg van te veel vóórontsteking. De druk in de cilinder bereikt dan nog vóór het BDP een maximum, waardoor de motor een klap in achterwaartse richting krijgt. De M8S motor die door Panhard werd opgezadeld met 31 graden voorontsteking over het gehele toeren bereik zou aan deze vorm van pingelen moeten lijden, zie hieronder.

De M8S motor

Panhard gebruikte op de M8N en M10S motoren zoals gebruikelijk een centrifugaal vervroeging en schreef daarbij een vaste vóórontsteking voor van 4,5 à 5,5 tanden (17º). Alleen bij de M8S motor, die qua verbrandingsruimte etc. gelijk is aan beide andere typen, moest het anders. Daarop zat geen centrifugaal vervroeging en de vaste vóórontsteking zou 9 à 9,5 tanden (1964, 32º) of 8,5 à 9,5 tanden (1965, 31º) moeten bedragen. Hier spot Panhard om onbegrijpelijke reden met de natuurwetten.

Bij 2000 toeren en een goede verbranding zou de maximum druk al 31 – 25 = 6º vóór het BDP moeten optreden en dus terugslag (pingel) moeten opleveren. Gelukkig is de praktijk anders en gebeurd dat niet. Waarom niet? Er is maar één verklaring mogelijk, het mengsel is bij 2000 rpm zo arm dat de verbrandingssnelheid aanmerkelijk lager ligt. Mengsel metingen aan mijn motor ondersteunen deze verklaring.

De echt goede ontsteking voor de M8S? Monteer een verdeler met een centrifugaal vervroeging of kies voor een elektronische ontsteking met daarin de ontstekingsgegevens van de M8N / M10S motoren. Ik deed dat laatste en het motortje loopt zeker niet slechter.

Naschrift

Ik ben in dit artikel uitgegaan van de bekende verbrandingssnelheid van 30 m/sec, een gegeven dat al tientallen jaren door de boeken zwerft. Gaat dit gegeven nog op voor de huidige, inmiddels heel andere benzine en voor de E10? Geen idee. Zo zijn er meer zaken in mijn betoog die niet exact zijn. Ik heb evenmin rekening gehouden met wervelingen in de cilinder en het in mijn geval verre van ideale mengsel dat de carburateur produceert. Kortom zie mijn berekende resultaten als een duw in de goede richting en niet meer. In individuele gevallen kan een rollenbank vaak meer betekenen dan en boel theorie!

Panhard Automobielclub Nederland

Dubbele ontsteking Evolutie

Dubbele ontsteking

In 1991 publiceerde Thei Bruls, toen al en nu nog steeds lid van onze vereniging, onderstaand artikel. Nu de laatste tijd, mede door de technische vaardigheden van Jelle Bethlehem, het aantal  ‘vierpitters met twee cilinders’ snel toeneemt, is dit artikel actueler dan ooit.

 

 

DUBBELE ONTSTEKING ALS DE REMEDIE VOOR DE PANHARD MOTOR?

Gerenommeerde autofabrikanten zoals Alfa Romeo hebben met veel ophef de dubbele ontsteking (TWIN SPARK) in bepaalde type auto’s geïntroduceerd. Niets nieuws! Zoals jullie waarschijnlijk weten reden 30 jaar geleden al Panhards rond met dit ontstekingssysteem. De CD is daar een nog altijd een ‘rijdend’ voorbeeld van. Na wat horten en stoten (in de meest letterlijke zin van het woord) is ondergetekende er in geslaagd een standaard motor te voorzien van een dubbele ontsteking die ook nog werkt.
Wat is de zin van deze ingreep? Om hierop een antwoord te geven moeten we onze kennis van de werking van de verbrandingsmotor eens wat opfrissen.

Ontsteking en Verbranding
Door de compressieslag wordt het brandstofmengsel samengeperst. Aan het einde van deze slag ontsteekt een vonk van de bougie dit mengsel. Er vindt geen explosie plaats, doch de vlam van het ontbrandende mengsel verplaatst zich in bolvorm vanuit de bougiepunt(en) door de hele compressiekamer. De snelheid waarmee dit gebeurt is 15-30 meter/seconde. De verbranding is dus een golfbeweging die op haar hoogste punt een drukverhoging geeft van 8 keer. Dit betekent bij een Panhard motor ongeveer 60 bar. De zuiger moet dan al begonnen zijn aan de neerwaartse (arbeids)slag. Deze druk op de zuiger bepaalt de kracht van de motor en is o.a. voor een belangrijk deel afhankelijk van de volgende factoren:

  • kwaliteit van de brandstof
  • mengverhouding van het gasmengsel
  • ontstekingstijdstip
  • plaats van de bougie
  • doorsnede van de verbrandingskamer
  • vorm van de verbrandingskamer
  • toerental van de motor.

Met de eerste 4 punten kan naar hartenlust geëxperimenteerd worden. Moeilijker wordt het als men wat wil wijzigen aan de plaats van de bougie of de verbrandingskamer. Toch is daar winst te behalen.
De vorm van de verbrandingskamer en de positie van de bougie beïnvloeden in hoge mate de verbrandingstijd. Bij een cilinder met grote doorsnede, waarbij de bougie bovendien uit het midden is geplaatst zoals dit bij de Panhard boxermotor het geval is, is de verbrandingstijd relatief lang en er kunnen dan twee dingen mis gaan:

het ontstekingstijdstip, dit moet bij elke toerental verandering bij geregeld worden om het grootste drukmoment bij de juiste stand van de zuiger te krijgen en
op het punt in de cilinder dat het verst van de bougie is verwijderd kan zelfontbranding ontstaan. Dit komt doordat de zuiger nog niet het bovenste dode punt bereikt heeft als het mengsel rond de bougie door diens vonk ontstoken wordt. Het gasmengsel nabij de zuigerwand wordt dan zowel door de beweging van de zuiger als door de drukgolf van de verbranding samengedrukt en ontbrandt spontaan met grote hevigheid. Dit laatste kan fatale gevolgen hebben voor de motor en is daarom interessant om er wat dieper op in te gaan.

Zelfontbranding: kloppen of pingelen
Zelfontbranding ontstaat zodra in een brandbaar gasmengsel een zodanig hoge temperatuur en druk ontstaan dat spontane ontbranding plaats vindt. Bij een verbrandingsmotor kan de oorzaak van dit pingelen liggen bij:

  • te hoge compressie door foutieve constructie of overbelasting.
  • te late ontsteking,
  • gloeiende (kool)delen in de verbrandingskamer of
  • te hoge temperatuur van de kop en de zuiger.

Waarom is pingelen zo schadelijk?
Zoals reeds gesteld kan zelfontbranding fataal zijn, als het ware een vorm van explosie: de verbrandingssnelheid ligt bij 150-300 meter per seconde. Daardoor is de opgebouwde drukgolf zeer kort maar ongekend hoog. Als het ware een klap met een hamer op de zuiger. Zo is niet alleen het geluid maar zijn ook de gevolgen. Bovendien valt de klap door de snelheid van de zelfontbranding zo vroeg, voor of op het
bovenste dode punt, dat deze geen enkele waarde heeft voor het rendement van de motor en zich volledig concentreert op het vernielen van de zuiger, drijfstang en krukaslagers …

Terug naar onze geliefde en vaak verwenste Panhard motor. Voor een
motor met een maximaal toerental van boven de 5000 rpm is de zuigerdoorsnede
groot met daarnaast een asymmetrische ontsteking, gegevens die bepalen dat de compressie verhouding niet te groot mag zijn. De verbrandingsgolf kan beïnvloed worden door het plaatsen van een tweede bougie tegenover de standaardbougie. Hiermee wordt de verbranding op een aantal punten verbeterd. Doordat de twee bougies tegelijk ontsteken wordt de ontbrandingstijd aanzienlijk verkort. De kans op zelfontbranding wordt kleiner en het mengsel wordt vollediger verbrand. Met deze verbetering van de verbranding komen de volgende punten aan de orde:

Doordat de verbrandingstijd korter is valt het hoogtepunt van de drukgolf ook vroeger. Om het dan toch op het juiste moment van de juiste zuigerstand te krijgen moet het ontstekingstijdstip 15 graden worden verlaat (4 tanden op de straterkrans door het spiekgaatje). Hierdoor wordt de vaak toegepaste koppeling van de stroomverdeler met de choke (vervroeging) overbodig. Bij toepassing van een centrifugaal vervroeging moet deze ook worden geblokkeerd op 15 graden vervroeging.
Als de ontsteking later staat wordt minder warmte overgedragen aan de cilinderwand omdat de zuiger enkele millimeters hoger staat bij de ontbranding.
De druk en ook de temperatuur van het mengsel zijn hoger op het moment van de ontbranding. Deze is daardoor vollediger en loopt dus ook sneller af waardoor ook in de eindfase van de verbranding minder warmte wordt overgedragen aan de kop.
De verbranding is vollediger waardoor de uitlaatgassen schoner zijn. U wordt beloond door de toewijding en noeste arbeid met een rendementsverhoging van de motor met 5 % ofwel 2,5 tot 3 pk en lopen als een trein …
 

Tot slot …
Door het aanbrengen van een dubbele ontsteking wordt de mogelijkheid geopend om de compressie te verhogen. Het rendement kan dan nog hoger worden opgevoerd. Door experimenten heb ik echter ervaren dat er dan weer adders onder het gras zitten. Zo ontstaan er problemen met de koeling van de cilinderkoppen en de keuze van de juiste bougies.
 

Thei Bruls. (Panhard Koerier nr.100, 1991)

 

 

 

Panhard Automobielclub Nederland