dinsdag 27 februari 2024

Techniek Tweecilinder lijnmotoren: Parallel of niet

Tweecilinder lijnmotoren zijn populair bij motorfabrikanten. Op de websites van de fabrikanten worden ze vaak paralleltwins genoemd. Terecht of niet?

Fotografie: KTM, Honda, Ligier, Peter Aansorgh

Volgens de Honda Website heeft de NC750X een parallel-twin. Ook de Kawasaki Versys heeft volgens de features een parallel-twin. De KTM 890 Adventure heeft er volgens de technische gegevens ook een. Hetzelfde geldt voor de Triumph Speed Twin 900. Volgens veel techneuten is dat niet waar. Maar wat is waarheid? Dat de hele wereld handvaten zegt als ze handvatten bedoelt leidt er op den duur toe dat het laatste op een gegeven moment tot correct Nederlands wordt verklaard. De Grote Van Dale verklaart dat ‘handvaten’ zo algemeen gebruikt wordt, dat dit uiteindelijk het woordenboek heeft gehaald, maar dat het wel ‘minder juist’ is. Voor mij zijn handvaten blikjes bier en handvatten die dingen aan het uiteinde van je stuur. Daarmee ben ik dus tegenwoordig blijkbaar niet meer correct, maar ‘meer juist’.

De Honda Africa Twin heeft een tweecilinder lijnmotor met 90° verdraaide kruktappen. Er is een balansas schuin onder en schuin boven de krukas geplaatst.

Juist

Je voelt nu waar deze discussie heengaat. Al de voorgenoemde motoren hebben tweecilinder lijnmotoren. Ze hebben dus een cilinderblok, waarin de cilinders naast elkaar staan – of achter elkaar, als je in de lengterichting van de krukas kijkt. Ze staan dus parallel opgesteld en daarmee hebben we de oorzaak van de spraakverwarring bij de kuif gegrepen. De conclusie van de technisch-historisch minder onderlegde motorliefhebber is dan, dat een motor, waarvan de cilinders parallel staan ‘dus’ een parallel-twin is. ‘Fout!’, roep ik dan samen met de conventionele puristen. En historisch gezien hebben we gelijk. De term slaat namelijk niet op de cilinders, maar op de zuigers. Als die tegelijkertijd omhoog- en omlaaggaan, bewegen ze parallel en is het een echte parallel-twin. Zo’n twin wordt ook wel een 360°-twin genoemd. Dat heeft te maken met de ontstekingsvolgorde. Als de kruktappen gelijk staan en de zuigers bewegen parallel, dan staan ze tegelijkertijd op het bovenste dode punt. Doorgaans wordt dan één van beide cilinders ontstoken, de volgende een omwenteling oftewel 360° later. Je hebt dan elke omwenteling een ontsteking en dat loopt mooi regelmatig. Je kunt er echter ook voor kiezen om beide cilinders tegelijkertijd te laten vonken. Dan heb je elke twee omwentelingen – elke 720° dus – een ontsteking, net als bij een eencilinder. Dat deden veel zijspancrossers vroeger. Die gebruikten de 360° parallel-twin van de Yamaha XS650 en bouwden die om, zodat hij als eencilinder liep. Dat gaf een betere tractie in het zand.

Techniek: hoe werkt een elektromotor?

Balans

De 360° configuratie geeft een regelmatig ontstekingsinterval, maar heeft wel mechanische nadelen. De zuiger en de drijfstang worden op weg naar het bovenste dode punt afgeremd door de krukas en daarna naar beneden getrokken. In het onderste dode punt gebeurt hetzelfde, zij het in de andere richting. De krukas zet zich daarvoor af tegen het cilinderblok. Dat krijgt dus van elke zuiger in het BDP een klap omhoog, in het ODP een klap omlaag. Dat geeft enorme trillingen en om dat te elimineren is er een contragewicht op de krukas geplaatst. Gaat de zuiger omhoog, gaat het contragewicht naar beneden. De klap omhoog wordt dan opgevangen door een even grote klap omlaag. Dat heft elkaar op. Helaas draait het contragewicht niet alleen omhoog en omlaag, maar ook naar voor en naar achter. Compenseer je het gewicht van zuigers en drijfstangen voor 100% met een contragewicht, dan krijg je daar 100% onbalans in horizontale richting voor terug. Van de regen in de drup. Een oplossing is om de helft van het balanceergewicht in het contragewicht te stoppen en een balansas te gebruiken, met een balansgewicht dat de andere 50% voor zijn rekening neemt. De balansas moet dan tegengesteld draaien aan de krukas, dan bewegen de gewichten in het horizontale vlak ook tegen elkaar in. Samen heffen ze dan de verticale onbalans op, terwijl ze elkanders horizontale onbalans opheffen. Omdat de balansas echter naast de krukas is geplaatst, geeft deze krukas wel weer een onbalansmoment ten opzichte van de krukas. Dat is op te vangen door twee balansassen te gebruiken met elk 25% van het balansgewicht en er een voor en een achter de krukas te plaatsen. Er zijn ook merken die een tweede, kleine balansas in de cilinderkop plaatsen om dit koppel tegen te gaan.

180 graden

In de praktijk gebruikt bijna niemand de 360°-configuratie nog. Echte parallel-twins zijn dus zeldzaam. Vaak kiezen constructeurs ervoor om de zuigers niet tegelijk te laten lopen, maar om ze tegen elkaar in te laten bewegen. Dat doet Kawasaki bijvoorbeeld met de Versys 650. Dat is dus géén parallel-twin, maar een 180° twin. De kruktappen staan recht tegenover elkaar, dus 180° ten opzichte van elkaar. Uiteraard heeft dat gevolgen voor de ontstekingsvolgorde: die gaat naar 180°-540°. Onregelmatig dus. Voor de balans heeft dat ook gevolgen. Kijk je in de lengterichting, dan zie je dat de onbalans van de ene zuiger die van de andere zuiger opheft. Is er dan geen balansas nodig? Helaas. Kijk je van voren tegen het blok aan, dan zie je dat er een afstand tussen beide cilinders is en dat de onbalanskrachten in de hartlijn van die cilinders werken. Als de linker zuiger omhooggaat, gaat de rechter zuiger omlaag. Dat geeft dus een onbalanskoppel rechtsom. Even later is het omgekeerd en is het onbalanskoppel linksom. Daarvan gaat het blok dus schudden. Dat wordt doorgaans opgelost door een balansas met twee gewichten te kiezen, een voor elke cilinder. Die gewichten staan dus ook 180° verdraaid. In het horizontale vlak heffen de contragewichten en de balansgewichten elkaars onbalans nu ook weer op.

270 graden

Er zijn merken die het nog anders doen. Triumph, gebruikt bij de Speed Twin 900 een krukas waarvan de kruktappen 90° ten opzichte van elkaar zijn verdraaid, een truc die Honda al jaren toepast op de NC700 en NC750-modellen en ook op de Africa Twin. Letterlijk, want de krukas wordt als 0° krukas gesmeed en vervolgens wordt de nog hete krukas 90° getordeerd. Uiteraard heeft dat weer gevolgen voor het ontstekingsinterval, dat nu 360°-90° en 360°+90° wordt, oftewel 270° en 450°. Dat is hetzelfde ontstekingsinterval als een 90° V-twin, wat door velen het ideale motorconcept wordt gevonden. Maar het is echter een 270° twin, oftwel een tweecilinder lijnmotor met 90° verzette kruktappen. Er wordt vaak geschreven dat de krukas daarbij 270° verdraaid is, dat is dus niet zo. Het heeft helaas ook niet de prachtige balans van een V-twin. Er is dus een balansas nodig, ook weer met een eigen balansgewicht voor elke cilinder, met 50% compensatiegewicht voor elke zuiger/drijfstangcombinatie.

De kruktappen van de 790 en 890 twins van KTM zijn 75° ten opzichte van elkaar verdraaid, zodat de motor loopt als de LC8 V-twin met een blokhoek van 75°.

285°

Een merk dat nog een andere ‘draai’ geeft aan dit thema is KTM, dat op de 790 en 890 Adventure een krukas toepast waarvan de kruktappen geen 90°, maar 75° zijn verdraaid. Uiteraard geeft dit weer een ander ontstekingsinterval, ditmaal 360°-75° en 360°+75°, oftewel 285° en 435°. Dat komt exact overeen met de ontstekingsvolgorde van de LC8-V-twin, die een blokhoek van 75° heeft. In theorie zou je hem ook een ontstekingsvolgorde van 75° en 545° kunnen geven, maar dan zou de motor wel heel grof lopen. Voor de balans geldt trouwens hetzelfde als voor een 270°-configuratie: elke cilinder een eigen balansas en is individueel in evenwicht.

Quickshifters: flauwekul of nuttig?

Veel mogelijkheden

Je kunt een tweecilinder lijnmotor veel verschillende krukasconfiguraties en ontstekingsvolgorden geven. Volgens de zuivere leer is echter alleen een motor met een 360° krukas een parallel-twin. Maar als iedereen dat tegenwoordig – al dan niet bij gebrek aan kennis – anders is gaan zien, is de zuivere leer misschien alleen nog maar ‘meer juist’…

De gewichten op de balansas van de KTM tweecilinder lijnmotoren zijn eveneens 75° ten opzichte van elkaar verdraaid.
Wanneer je 50% van het gewicht, dat nodig is om de onbalans van de drijfstang en zuiger te elimineren, als contragewicht op de krukas plaatst en 50% op een tegengesteld draaiende balansas, is het geheel in alle richtingen in balans.
Peter Aansorgh
Peter Aansorgh
In 1993 begon Peter zijn journalistieke loopbaan bij het motormagazine MOTO 73. Ruim tien jaar lang werkte hij bij dit blad als technisch redacteur en schreef er motortesten, algemene verhalen over motorrijden, bedrijfsreportages en technische verhalen. In 2004 besloot Peter voor zichzelf te beginnen en schrijft nu voor diverse auto- en motorbladen

Stay tuned

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief en mis nooit het laatste nieuws! Onze nieuwsbrief wordt iedere week op dinsdag (bij veel nieuws) en donderdag verstuurd.


Gerelateerde artikelen