Parallel of niet

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

Door Peter Aansorgh

Foto’s: KTM, Honda, Ligier, Peter Aansorgh

Een jaar of vijftien geleden was er – generaliserend gesproken – een onderverdeling: sportieve motoren en toermotoren hadden viercilinder-lijnmotoren, allroads hadden V-twins, omdat die smaller en lichter zijn dan viercilinders. Beide concepten blinken uit door een trillingvrije loop, omdat ze van zichzelf uitstekend in balans zijn. Tweecilinder lijnmotoren hebben dat voordeel niet: die hebben een balansas nodig om trillingen te elimineren. Deze motoren zag je ook voornamelijk in de lichte motoren, zoals de Kawasaki ER5, de Honda CB500 en de Suzuki GSX500. De laatste jaren is daar een kentering in. Yamaha heeft in de MT-07-serie een tweecilinder lijnmotor met 690cc, Kawasaki heeft een 650cc blok in de Z650, Ninja 650 en Versys 650. Honda kwam met een Africa Twin 1000, die in plaats van de oude 750cc V-Twin een 1000cc tweecilinder-in-lijn had. Dat bleek een trendsetter. KTM volgde met een Adventure 790, inmiddels opgewaardeerd naar 890cc, waarbij de oude 75° LC8-V-twin vervangen was door een tweecilinder lijnmotor met verzette kruktappen, zodat deze hetzelfde vonkinterval had als de V-Twin. CFMoto heeft een MT800 met het KTM 790-blok.

Nieuwe middenklasse

Nu krijgt de trend een verder gevolg: Honda komt met een Hornet en een Transalp, beide met een 750cc twin-in-lijn waar de Hornet voorheen een 4-in-lijn had en de Transalp een V-Twin. Suzuki brengt tussen De V-Strom 650 en de V-Strom 1050 – beide V-Twins – nu ook een V-Strom 800, met een tweecilinder lijnmotor die ook de nieuwe GSX800S aandrijft. Benelli komt met een TKR800, een allroad met 745cc Twin. QJ-motor, een Chinese fabrikant, brengt twee allroads, de SRT700 en de SRT800, beide met tweecilinder lijnmotoren. Dan is er ook nog een merk als Voge, dat met een Valico DS900 allroad komt, ook met een tweecilinder in lijn. Kortom, er is een nieuwe middenklasse ontstaan rond de 800cc, waarbij collectief wordt gekozen voor de tweecilinder lijnmotor, omdat deze goedkoper en korter bouwt dan een tweecilinder V-motor en goedkoper, smaller en veel lichter dan een viercilinder in lijn.

Geen paralleltwin

Opvallend is dat bijna alle motormerken verkondigen dat ze een paralleltwin hebben gemaakt. Daar zullen rechtgeaarde techneuten het niet mee eens zijn, al is de spraakverwarring logisch. Alle genoemde motoren hebben een cilinderblok, waarin de cilinders naast elkaar staan, dus parallel opgesteld. Dat maakt het echter nog geen parallel-twin. Conventionele puristen zullen erop wijzen dat deze term niet op de cilinders, maar op de zuigers slaat. Als die tegelijkertijd omhoog- en omlaaggaan, bewegen ze parallel en dan 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 een ontsteking, dus elke 720°, 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.

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. 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 bij Honda 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 in werkelijkheid een 270° twin, oftewel 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 krukas van de NC750 is als 0° krukas gesmeed en vervolgens zijn de kruktappen 90° van elkaar verdraaid.

Suzuki V-Strom 800

Het nadeel van de methode die Honda bij de NC750 gebruikt is, dat de enkele balansas naast de krukas staan en dat de balansgewichten dus ook een onbalanskoppel ten opzichte van de krukas genereren. Suzuki heeft het bij de nieuwe V-Strom 800 daarom anders aangepakt: Elke cilinder heeft zijn eigen balansas met 50% van het zuigergewicht. De hoogste heeft één balansgewicht en balanceert de voorste cilinder, de laaggeplaatste heeft twee gewichten en balanceert de achterste cilinder. De balansgewichten van de twee assen staan 90° ten opzichte van elkaar verdraaid, net als de kruktappen van de cilinders. Hoe werkt dat dan qua koppel? Zoals je op de foto ziet, heeft de hoogste as nu een kracht naar beneden, dus een linksdraaiend koppel ten opzichte van het hart van de krukas. De tweede, onderste as heeft op hetzelfde moment een centripetale kracht naar links, wat een rechtsdraaiend koppel geeft. Dat heft elkaar op. Dus zo krijgt Suzuki ook een 100% primaire balans bij een korte – maar wel wat hogere – bouw van het blok.

285°

Een merk dat nog een andere “draai” geeft aan dit thema is KTM, dat op de 790 adventure en de 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 heeft ook hier een eigen balansgewicht is “individueel” in evenwicht.

Veel mogelijkheden

Je kunt een tweecilinder lijnmotor veel verschillende krukasconfiguraties en ontstekingsvolgorden geven. Dat heeft gevolgen voor de balans en de sound. 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, verandert dat wellicht. Volgens de Van Dale is “handvaten” immers ook niet meer fout, alleen “minder juist”…