Berekend uitademen: expansie uitlaten

Een expansiepijp is een uitlaat voor tweetaktmotoren. Eigenlijk is dit een resonantie-uitlaat, een virtuele uitlaatklep. De heen- en weerstuiterende gaspulsen in de conussen werken daarbij als ‘kleppen’.

Expansieuitlaten zijn verregaand ontwikkeld door MZ-constructeur dr. Walter Kaaden. De man wiens kennis via MZ-coureur en technicus Ernst Degner bij Suzuki terechtkwam. Degner vluchtte in 1961 naar het Westen en ging voor Suzuki werken. Kaaden zelf bleef bij MZ.

De pijp loopt van een voorconus via een cilindrisch gedeelte naar een tegenconus en een eindpijp of tailpipe. Daarbij zorgen de terugkerende drukgolven ervoor dat de cilindervulling wordt verbeterd en er zo min mogelijk vers mengsel onverbrand de uitlaatpoort uit kan.

Bij een tweetaktmotor is die werking onontbeerlijk. Maar die heb je niet vanzelf. Er zit een hoop rekenwerk achter dat ooit met de rekenliniaal en later met computers die nog op stoom werkten werd gedaan. Tegenwoordig is aardig wat van dat rekenwerk softwarematig gestandaardiseerd, waarbij door invulling van de wensen en variabelen maatwerk geleverd kan worden.

Onze eigen Frits Overmars heeft in het verleden veel tekst en uitleg gegeven in Moto73 (of was het Weekblad Motor?). Die verhalen in columnvorm waren glashelder (en vaak mild humoristisch). We koesteren ze nog steeds.

De juiste maten van de expansieuitlaat zorgen voor een flinke vermogenstoename. Deze toename wordt veroorzaakt doordat, bij de juiste maten voor één bepaald toerental (de powerband), de drukgolven precies de juiste timing hebben om eerst de spoeling te bevorderen en vervolgens vers aangezogen mengsel dat gedeeltelijk al in de uitlaat is beland, terug te dringen de cilinder in. Dit zorgt voor een betere cilindervulling en een volledigere verbranding.

De ultieme winst zit hem helaas maar in een sterk begrensd toerengebied, waar het vermogen een bikkelharde boost krijgt.

Het karakter van een blok kan verregaand beïnvloed worden door de afmetingen van de expansiekamer en tailpipe. Zo kan je bij sommige fabrikanten kiezen voor een uitlaat die veel vermogen levert onderin en in het middengebied. Een andere keuze kan zijn om het maximale vermogen te verleggen naar de hogere regionen van het toerentalgebied. Dit is bijvoorbeeld van toepassing bij een uitlaat van een 50cc-crosser, omdat daar de gaskraan toch altijd wijd open staat. Een flinke deuk in je uitlaat wijzigt ook de karakteristiek ervan. Er is inmiddels al iemand die gebutste expansiepijpen weer in model kan boetseren.

De samenvatting

Een perfect afgestelde tweetaktmotor verbruikt minder benzine dan een viertaktmotor en is veel lichter. Nadelen zijn de smallere vermogensbandbreedte en de betrouwbaarheid van de tot het uiterste getergde techniek.

The devil is in the details

Er zijn natuurlijk nog vele andere dingen die belangrijk zijn, zoals de grootte en vorm van de uitlaatpoort, de dikte van de uitlaat zelf, het materiaal of de lengte van de conische delen. En die deuken dus. Dat zijn doorgaans allemaal waarden die je in je softwareprogramma kunt invoeren.

Het geluid

Ongedempte, goed berekende expansiepijpen genereren niet alleen veel vermogen. Ze maken ook een onbeschrijfelijke pluk lawaai. De demping wordt doorgaans verzorgd middels aanpassing van de tailpipe. Maar die tailpipe (diameter en lengte) is ook heel belangrijk voor het vermogen. En de kans bestaat dat als je de zaak keurig gedempt hebt, je dan weer een stuk vermogen kwijt bent.

Leuk hoor, die tweetakten!

Voor Suzuki’s en Yamaha’s zijn er goede (en mooie) expansieuitlaatsystemen te koop. Die zijn niet op zuiver circuitgebruik berekend. Maar ze zijn aanzienlijk goedkoper dan bijvoorbeeld een complete set nieuwe of NOS-bochten en -dempers. Denk aan merken als Jolly Moto, Micron, Gibson, Higgspeed, Allspeed, Zenshin (全国初！世界初！マッハ用セル完成) en Delkevic. Ooit leverde London Uitlaatsystemen ook veel moois. Maar dat bedrijf is blijkbaar uit beeld.

Twee- (of drie-)in-éénsystemen geven doorgaans meer koppel. Ze zijn dus een soort van ideaal voor zijspangebruik.