Techniek: Neander diesel
Ongewoon motorrijden Zelfs na meer dan een eeuw motorenbouw ontstaan er toch nog geheel nieuwe ideeën. Rupert Baindl is een uitvinder die zijn bijzondere dieselmotor in productie wil zien gaan. Zeker zo opmerkelijk is de toepassing in een motorfiets. In 1992 kreeg Rupert Baindl het idee om een zuiger met twee drijfstangen te verbinden aan twee krukassen. Die gedachte kwam voort uit de frustratie dat zijn 720 cc ééncilinder Suzuki niet meer toeren kon draaien dan 7700. Het drijfwerk vond het simpelweg genoeg. “Als ik twee kleine zuigerpennen, drijfstangen en krukassen gebruik, moet de motor meer toeren kunnen draaien”, was zijn gedachtegang. Zijn vriend, Willi Rüffenacht, bouwde een 125 cc Honda om en zie, het idee werkte. Vervolgens was de Suzuki aan de beurt. Die had al een bijzondere vierkleps cilinderkop. Een drijfwerk van Baindl liet het toerental voor maximum vermogen stijgen tot 9500 tpm. Nu was de cilinderkop aan het eind van de gasdoorstroming: 71,4 kW uit een vrij aanzuigende ééncilinder is een geweldig resultaat, bijna 100 kW/l! Het hoogste koppel van 77 Nm bij 8200 tpm komt overeen met een gemiddelde effectieve druk van 13,5 bar. Baindl’s idee heeft zoals altijd voor- en nadelen. Eerst de voordelen: alle krachten worden over twee drijfwerken verdeeld. De primaire krachten zijn volledig gebalanceerd. En, er is geen leibaankracht. Helaas zijn er ook nadelen, zoals een gecompliceerder drijfwerk met (dure) tandwieloverbrengingen en een ongelijke zuigerbeweging. Dat laatste ontstaat omdat de zuigerpennen niet op de hartlijnen staan, maar als het ware verzet zijn. Daardoor zijn de inlaat- en expansieslag langer dan 180º, terwijl de uitlaat- en compressieslag korter dan 180º duren. Bovendien is er bij hoge toerentallen een balansassensysteem voor de secundaire onbalans nodig. Het idee heeft zin als er voldoende lucht door de cilinderkop kan stromen. Bedenk dat het luchtverbruik wordt bepaald door het product van het toerental en de cilinderinhoud. Anders gezegd: als dezelfde cilinderkop op een grotere motor wordt gezet, zal deze (ongeveer) hetzelfde vermogen bij een lager toerental leveren als de kleinere motor. Baindl bedacht weer iets nieuws: een motorfiets voorzien van een dieselmotor met zijn bijzondere drijfwerk. Het is een staande twin met 715 cc per cilinder, dus vrijwel gelijk aan zijn eigen ééncilinder. De boring-slagmaten van 108 x 78,1 mm zijn voor een diesel hoogst ongebruikelijk. Omdat er twee drijfstangen zijn die de krachten per cilinder opvangen, volstaan twee hoofdlagers per krukas. De drijfstangen zijn ‘zwevend’ of ‘vliegend’ gelagerd. Dat is een constructie die we kennen van de Solex tweetakt en de NSU Fox viertakt. Dat zijn laagbelaste motoren, de Neander haalt een topdruk van 140 bar. Dan ontstaat er een verbrandingskracht van 126000 N, dus 63000 N per drijfstang. Omdat de kracht op de zuiger zo groot is, is deze van een chroommolybdeen staalsoort gemaakt. De eerste zuiger woog compleet met veren en pennen een kilogram, de nieuwste 800 gram dankzij een bodemdikte van 2,2 mm. De zuiger wordt door oliesproeiers gekoeld. De zuigerveren zijn van een Komatsu diesel en bewegen over een Nikasil cilinderwand. Toen de eerste motor gebouwd werd, moest er een common-rail systeem van een viercilinder automotor worden gebruikt. Dit systeem werkte met zesgats verstuivers die een te lage opbrengst hadden. Met 1,2 bar overdruk leverde de Neander ‘slechts’ 68 kW, nu komt er 76 kW uit bij 4200 tpm (202 Nm bij 2600 tpm) dankzij speciale achtgats verstuivers van Bosch. De compressieverhouding was 16,0:1 en is nu 15,5:1. Dat maakt de drukstijging per krukgraad wat lager zodat de motor minder ruw loopt. Anders gezegd: hij stampt wat minder stevig. Op de Fachhochschule in München is vastgesteld dat de motor een drukstijging van 8 bar per krukgraad heeft en een topdruk haalt van 140 bar. Er wordt bij lage toerentallen een voorinspuiting toegepast om het verbrandingsgeluid te verminderen. De ω-vormige kom in de zuiger heeft een diameter van 64 mm. Een staande twin met zuigers van die afmetingen is meer geschikt voor een landbouwtrekker dan voor een motorfiets. Het is nodig de vliegwielwerking van de krukassen te vergroten om de motor bij lage toerentallen wat regelmatiger te doen lopen. Nu is ‘elke klap een daalder waard’. Alsof de Neander al niet bijzonder genoeg is, heeft Rupert Baindl ook nog een bijzondere cilinderkop ontworpen. Zoals bij de cilinderkop van zijn race Suzuki die hij voorzien had van diagonaal geplaatste kleppen, heeft ook de Neander zo’n klepopstelling. De inlaatkanalen verlopen verticaal, één om de wervelintensiteit (swirl) te sturen en de andere om voor de vulling te zorgen. Deze opstelling heeft tot gevolg dat er aan weerszijden van de cilinderkop twee uitlaatpoorten zijn, een ongewoon beeld dat bij bepaalde auto’s van Lancia’s ook voorkwam. De klephoek bedraagt 8º, het is niet duidelijk of het hier om de ingesloten hoek of om de hoek per klep gaat. In ieder geval ontstaat er zo meer ruimte voor de verstuiver. Of de kleppen ook nog radiaal geplaatst zijn, is niet bekend maar onmogelijk is dat niet want Baindl’s Suzuki had dat wel. Dan zijn de nokken licht conisch geslepen en daar lijkt het wel op. Overigens zijn de twee inlaatkleppen 34,9 mm groot en de uitlaatkleppen meten 30,6 mm. Alle kleppen openen 8,2 mm. De koeling van de motor gebeurt met olie zoals dat ook bij bepaalde Suzuki motoren gebeurt. Dat dempt het geluid en maakt een koelwatersysteem overbodig. Nadeel is dat er minder warmte kan worden afgevoerd dan met water. De tandwielen die de krukassen koppelen, worden aan de rechterkant gebruikt om de koppeling aan te drijven. Vandaar gaat het vermogen via een zesversnellingsbak naar de voorste tandriempoelie. De droge koppeling van de eerste motor is vervangen door een stiller werkende natte koppeling. Een tandriem aan de linkerkant zorgt voor de aandrijving van de inspuitpomp, de dynamo en de oliepompen. Het compact gebouwde blok weegt compleet met bak en koppeling 102 kg. Neander wil een Supercruiser bouwen à la Triumph Rocket III. Maar in de VS zijn diesels (nog?) niet populair en er gelden (zeer) strenge emissie-eisen. Dus is er nog veel werk te doen op dat gebied. Of het allemaal lukt, zal de tijd leren. Heel bijzonder is het wel. (MO1_0002_0001.jpg, afb rechtsonder (hele motorfiets), vrijstaand uit de grote afbeelding halen) bys1 De Neander turbodiesel is fors gebouwd. De 1430 cm³ twin neemt een centrale plaats in. De 240/40×18 achterband bepaalt mede het uiterlijk van de 274 kg zware motorfiets. (MO1_0003_0005.jpg) bys2 Omdat de zuigerpennen niet recht boven het hart van de krukassen liggen, verdraait de krukas meer dan 180º bij het omlaag gaan en minder dan 180º bij het omhoog gaan. Er is geen leibaankracht dus is de zuiger heel licht. Let op de aandrijving van de koppeling. (MO1_0002_0001.jpg, afb links (de zuigers met drijfstangen), vrijstaand uit de grote afbeelding halen) bys3 Dit is Rupert Baindl’s basisidee: een zuiger met twee pennen, elk voorzien van eigen drijfstang die twee tegen elkaar in draaiende krukassen aandrijven. In het geval van de Neander uitgevoerd als staande twin. (MO1_0002_0001.jpg, afb rechtsboven uit de grote afbeelding halen) bys4 De Garrett turbocompressor met verstelbare leidschoepen zorgt voor de benodigde hoeveelheid lucht. Een oxykat, open roetfilter en een EGR zorgen voor ‘schone’ lucht. (MO1_0003_0001.jpg) reservebys5 Het achterwiel wordt aangedreven door een tandriem. Goed te zien is het veerelement dat de achtervork met het frame verbindt. Het ondercarter bouwt smal omdat de buitenste krukaslagers ontbreken. De motor is oliegekoeld. (MO1_0003_0003.jpg) bys6 De distributieketting die een tussenas met tandwiel aandrijft, is net zichtbaar. De bovenliggende nokkenassen bedienen de kleppen door middel van stoters. De inlaatkanalen zijn naast de centrale verstuivers geplaatst. De buitenste nokken op de voorste nokkenas en de binnenste op de achterste nokkenas bedienen de uitlaatkleppen. (MO1_0006_0001.jpg, alle afbeeldingen plaatsen, vrijstaand!) bys7 De common-rail inspuiting komt uit een viercilinder automotor. De 108 mm zuiger is van staal, de krukassen zijn bijzonder kort. Op de achterste krukas zit het kettingwiel voor de nokkenasaandrijving. De cilinderkop zit met 16 tapeinden vast, de grotere inlaatkleppen zijn diagonaal geplaatst.
