Aluminium cilinderkoppen

Het aanpassen van de cilinderkoppen van een Harley 750cc zijklepper uit 1943.
De eigenaar van een oude Harley had een lastige lasklusje.
De cilinder koppen van gegoten aluminium moesten worden opgelast.
Hieronder een paar foto’s uit de werkplaats en een reportage gemaakt door de eigenaar.

Reportage van de klant:
Veel mensen denken dat deze motoren onverwoestbaar zijn maar de waarheid is verre van dat.
Het ontwerp van deze motoren stamt al uit 1934 en is vrijwel ongewijzigd gebleven tot dat ze in 1972 uit productie genomen zijn.
Oorspronkelijk hadden ze gietijzeren cilinderkoppen en vanaf 1940 werden dit wegens grote problemen met oververhitting aluminium cilinderkoppen.
Maar de problemen zijn nooit echt verdwenen.
Dat dit in het verleden al eens tot ernstige schade geleid heeft toont volgende foto van de achterste zuiger.

Zolang je niet te snel rijd gaat het redelijk lang goed maar met het huidige verkeer wordt dit steeds lastiger.
Met een snelheid van 95 tot 100 km/h op de snelweg rijden waar iedereen je met 120 km/h voorbij komt is geen pretje.
En langere tijd met het verkeer 120 km/h meerijden is vragen om problemen.
Nu is het al jaren zo dat er veel liefhebbers, waaronder ik, al jaren zoeken naar oplossingen voor dit probleem.
Inmiddels is men er wel achter gekomen dat het probleem onder andere ligt in de vorm van de verbrandingskamer.
Hij kan de uitlaatgassen niet snel genoeg kwijt waardoor de boel veel te heet wordt. Doordat de bovenkant van de cilinderkop dezelfde schuine hoek heeft als de kleppen ontstaat hier een erg nauwe doorgang naar de uitlaatklep.
Tevens worden de uitlaatgassen vooral in de richting van de inlaat gestuwd. Zie klei afdruk van de cilinderkop.

Omdat er nogal wat materiaal uit de cilinderkop verwijderd moet worden en dit tot te veel compressie verlies geeft moeten de koppen op een andere plaats ingelast worden.
Tevens kan dan materiaal bij één van de kopbouten opgelast worden omdat daar de koppakking het regelmatig begeeft.

Na enig rond bellen en zoeken op internet te rechtgekomen bij Lasklus.nl.
Deze wilde het werk wel doen. Een prijs afgesproken en de cilinderkoppen gebracht.
Na ruim 14 dagen kon ik ze weer ophalen. Het geleverde werk zag er op het eerste gezicht goed uit en dat bleek bij het bewerken ook zo te zijn.

Na eerst het meeste materiaal dat boven het pakkingvlak uitstak verwijderd te hebben, kon het verwijderen van het materiaal volgens onderstaande tekening beginnen.

Een metalen malletje gemonteerd op de cilinderkop en door middel van een vingerfrees eerst het materiaal aan de zijkanten verwijderd.

Daarna de rand van het squishvlak afgeschuind en de inhoud van de verbrandingskamer met vloeistof nagemeten om uit te kunnen rekenen hoeveel materiaal van de kop gehaald moet worden.

De inhoud had ik ook al opgemeten met de originele cilinderkoppen.
Toen was de inhoud 78 cc en na het inlassen en verwijderen van al het materiaal was dit 82 cc.
Na enig gereken tot de slotconclusie gekomen dat er 1,5 mm van de kop afgehaald moet worden.
Na het affrezen van de cilinderkop de squishrand nog wat verder afgeschuind en een Somender-Singh groef aangebracht zodat er een nog betere werveling in de kop ontstaat.

Voor het monteren van de koppen deze eerst nog op een glasplaat met 400 waterproef schuurpapier gepolijst zodat alle krassen eruit zijn.
Omdat dit ook met het pakkingvlak van de cilinder is gebeurd kunnen de koppen met vloeibare pakking gemonteerd worden.
De uiteindelijke compressie verhouding is nu verhoogd van 5:1 naar 5,56:1.
De ruimte boven de kleppen is nu 2,9 mm dus een iets hogere compressie behoord nog steeds tot de mogelijkheden.
Uiteraard zijn buiten de cilinderkoppen ook de cilinders veranderd.
Origineel liggen de kleppen schuin en verzonken in de cilinder.
Dit is ook niet erg bevorderlijk voor een goede doorstroming van de gassen.

Daarom is er ook materiaal tussen de klepzittingen en de cilinderboring verwijderd.
Hierdoor wordt de stroming vooral al bij een geringe kleplicht hoogte nog meer verbeterd.

Momenteel is alles weer gemonteerd en zijn de eerste testritten bevredigend verlopen. De motor loopt een stuk minder heet. Doordat de verbrandingsruimte verbeterd is moet de carburateurafstelling nog verder aangepast worden. De carburateur kan in het lage en midden toerengebied nog een stuk armer afgesteld worden wat ook het benzineverbruik weer ten goede komt.