Technisch onderwijs Essex koeling en koppen Een tijdje geleden schreef ik al eens over de revisie van een Essex motorblok en wat daar zoal bij kwam kijken. Ik beloofde toen terug te komen op de cilinder koppen die in dat verhaal enigszins onderbelicht waren gebleven. Bij deze kom ik mijn belofte na. Zoals misschien bekend is bestaan er van de Essex cilinderkop 3 versies. Ik zie nu een hoop wenkbrauwen omhoog gaan, want veel mensen zullen de 2 meest bekende varianten wel weten: die met de ovale en met de D-vormige inlaatpoorten. De pasvlakken van deze koppen zijn echter allebei vlak (zie fig. 1). Er is dus nog een derde. Ik heb daar weliswaar geen afbeelding van, maar de afgebeelde kop van een 2.8 V6 geeft het idee wel weer: om de compressie te verlagen liggen de kleppen verdiept in een kom in de kop. Spijkstaal voerde zijn winkelwagens destijds uit met deze koppen, omdat de functie van het voertuig geen hoge compressie verlangde en de kans op storingen kleiner was dan bij de HC broertjes (zie fig. 2). 1. Kromzwaard 144 21 Ik heb deze koppen destijds gemonteerd in verschillende Essex Turbo uitvoeringen waar de koppakkingen er maar uit bleven vliegen. TVR heeft menige 3000 M en Taimar uitgevoerd 2. met een turbo variant op de Essex, maar ook Reliant heeft zich minstens één keer laten verleiden tot een turbo versie van een se5a (nu in Nederlandse handen), maar wellicht wel vaker. Misschien dat Thomas Touw daarover meer info heeft. Die turbo stond uitgebreid gedocumenteerd in het Engelse blad Motor van februari 1975 alweer een tijdje geleden. De compressie ruimte bij de andere 2 motoren wordt uitsluitend bepaald door de vorm van de zuigerbodem: het bovenste gedeelte van de zuiger. Daar zijn verschillen in, want de hoge compressie motoren kennen ook varianten: 8.9 en 9.1 (tegenover 7.7 voor de LC motor) De koppen zelf zijn (nagenoeg) vlak bij de HC motoren. Zoals uit mijn vorige verhaal blijkt hoort de zuiger in het BDP gelijk te staan met de bovenkant van het motorblok. Zou de zuiger vlak zijn, dan blijft er geen (compressie) ruimte meer over en kan de motor dus
3. De zuiger links levert een compressieverhouding van 8,9:1, de zuiger links 9,1:1. niet functioneren (zie fig. 3). Het verschil in inlaatkanaal heeft volgens de opgave van Ford gezorgd voor een lichte vermogens toename: van 138 naar 142 pk. Alle beetjes helpen zullen we dan maar zeggen. Bij de koppen zijn de klepzittingen in de kop zelf gefreesd: gietijzeren zittingen dus. De uitlaatkleppen zijn af fabriek al van rvs met een klepschotel die gevuld is met natrium om de klep extra te koelen: de uitlaatklep wordt het heetst en zal relatief makkelijk verbranden als hij niet gevuld en van gewoon staal zou zijn. De inlaatklep is niet gevuld, niet van rvs en groter in oppervlak om een goede vulling te vergemakkelijken. Het feit dat de koppen niet voorzien zijn van losse klepzittingen is de reden dat de Essex bij voorbaat niet geschikt is voor loodvrije ( lees moderne) benzines en/of LPG. Het gebrek aan lood vermindert de smering en de koeling wat onherroepelijk leidt tot verbrande kleppen en zittingen. Dat een en ander relatief is blijkt uit de tijd die erover heen gaat vóór het zover is: ongeveer 30.000 km. Maar dan nog: dan zijn koppen en kleppen wel stuk en zal de kop aan revisie toe zijn zie fig. 4). De oplossing om dit probleem te voorkomen is het gebruik van de nodige toevoegingen om smering en koeling weer te herstellen. Alternatief is het aanpassen van de koppen en kleppen voor gebruik met de moderne brandstoffen. Voor de kleppen hoeft niet zoveel te gebeuren: de inlaatkleppen kunnen misschien ook van rvs toegepast worden, hoewel in de praktijk blijkt dat de standaard inlaatkleppen nog steeds prima voldoen. De uitlaatkleppen waren standaard al van rvs, dus die kunnen ook weer hergebruikt worden mits ze niet versleten zijn. De koppen moeten worden bewerkt omdat hier zittingen van rvs nodig zijn. Op zich niet zo n ingewikkelde klus, 4. Kromzwaard 144 22
maar bij de Essex koppen wel: de fabrieksmatige klepzetels zijn omgeven door een waterkoelmantel die ter plaatse niet echt dik bemeten is. Op het moment dat de machinale bewerking begint is het afwachten of de wanddikte ter plaatse groot genoeg om de nieuwe zetels te herbergen!! In de loop van de jaren heb ik meermaals meegemaakt dat de frees er dwars door heen ging en de kop de vuilnisbak in kon. Prepareren van koppen heeft dus risico s (zie fig. 5)! Er is nog een verschil tussen vroege en late koppen en dat zijn de klepsteelgeleiders. In beide gevallen zijn de geleiders met de kop mee gegoten, en dus niet los/ koud geperst. Bij de vroege (oval port) koppen is de buitenzijde van de klepgeleider niet eens bewerkt, met als gevolg dat er een klepsteel afdichting werd gebruikt die zwevend aan de klepsteel bleef zitten. Met de klep in de onderste open stand valt het hoedje dan net over de geleider om (zo weinig mogelijk) olielekkage via de geleider te voorkomen. Bij een nieuwe motor is dat nog prima, maar met het slijten van de motor en de geleider bleek er toch een flinke rookpluim achter de uitlaat te komen omdat deze afdichting niet echt meer voldeed. Bij de latere D-port koppen werd het uiteinde van de geleider wel bewerkt, waardoor het mogelijk was om op de kop klemmende 5. RVS zitting inserts. Kromzwaard 144 23 seals te monteren waar de klepsteel in op en neer kon gaan. Dat die hoedjes met ouderdom hetzelfde deden als de oude versie (loslaten van de kop en op de klepsteel blijven hangen) kon geen ingenieur blijkbaar vermoeden. Als de motor olie rookt heeft het zeker zin eens te kijken naar die klepseals; grote kans dat die zijn gaan zweven en olieverbruik veroorzaken alsof er iets met de zuigerveren aan de hand is. (Of een combinatie van de twee...!) Modificatie van vroege klepsteelgeleiders is nogal kostbaar: het is handiger daar iedere keer nieuwe klepsteelrubbers te plaatsen, hoewel die steeds moeilijker leverbaar zijn. Als er sprake is van oliegebruik via de geleiders, dan zijn de geleiders meestal te ruim geworden door slijtage en zijn de klepstelen navenant gesleten. In plaats van de kop te boren (en te verzwakken) ten behoeve van nieuwe geleiders, is het handiger om een bronzen, zelfsmerende bekleding aan te brengen, zgn K-liners. Dit is een dunne huls die als een glijlager werkt. De bestaande geleider wordt geruimd, de K-liner geplaatst en vervolgens op maat gehoond (zelfs passend voor een versleten klepsteel die verder nog prima in orde is met een bruikbare klepschotel) (zie fig. 6). Bijkomend voordeel van deze K-liners is dat de bestaande geleider in takt blijft en de klephoedjes als voorheen gemonteerd kunnen worden, en niet zoals ik recent had bij een motorblok waar compleet nieuwe geleiders waren gemonteerd, dat de geleiders compleet weg waren gefreesd en geboord, waardoor montage van klepseals niet meer mogelijk was. Hoe vertel ik het mijn klant...!? De koppen van de Essex zijn een erg belangrijke schakel in het koelsysteem
6. K-liners. van de motor. Zij vormen namelijk de brug (letterlijk) tussen het linker- en het rechterdeel van het onderblok, waarbij het inlaatspruitstuk de verbindende link is. Veel oververhittingproblemen van de Essex zijn terug te leiden tot problemen in dit deel van het koelsysteem. Als de inlaatspruitstukpakkingen er uit zien als op de foto s waarbij je je realiseert dat deze kanalen van het grootste belang zijn in de waterhuishouding van het totale blok, dan kan ieder zich de mogelijke problemen die hierdoor worden veroorzaakt wel voorstellen (zie fig. 7). De ervaring leert dat het handig is om de in- Kromzwaard 144 24 7. laatspruitstukpakking samen te vervangen met het distributie tandwiel van de nokkenas i.e. om de ongeveer 90.000 km. Als je dan aan weerszijden van het motorblok tegelijkertijd de onderste vriesdoppen er even uit tikt om de roestige neerslag aan de onderzijde van de cilinderbussen meteen te verwijderen en ervoor te zorgen dat de radiateur in goede toestand blijft, dan hoeven er bij de Essex V6 geen oververhittingsproblemen op te treden. Mocht dat toch gebeurd zijn omdat de bovenstaande service-interval al enige tijd geleden was, of je hebt er een uit Engeland gehaald waar niet zo goed op is gepast in de loop van zijn leven, dan is het handig dat uit voorzorg te doen. Als de motor oververhit is geweest en de koppakkingen liggen eruit, dan moeten de koppen goed worden nagezien. In verband met de eerdergenoemde water regulerende functie van de kanalen in de koppen verdient het aanbeveling goed te kijken naar de bruggen tussen de in- en uitlaatklep die het dichtst bij het schutbord zitten (versnellingsbakzijde). De kans dat deze brug is gescheurd vanwege over-
Kromzwaard 144 25 verhitting en temperatuur spanningsverschillen is meer dan 65%. Lassen heeft geen zin, vervangen is het enige zinnige antwoord op dit probleem. Een gemiddelde koprevisie omvat het volgende: - kop reinigen, inwendig en uitwendig - vriesdoppen vervangen - klepsteel geleiders reviseren mbv K- liners - kop vlakken (houdt de minimale hoogte van de kop hierbij in de gaten!!) - eventueel nieuwe kleppen, op zijn minst klepschotels slijpen - bestaande klepzittingen bewerken en/ of vervangen door rvs zittingen - kleppen en zittingen op elkaar inslijpen - motorblok pasvlak checken op kromming: misschien moet het blok ook wel gevlakt worden (ze willen ondanks hun compacte bouw echt krom!!) - alle schroefdraden reinigen / opsnijden. Alles is UNC! Ook de draad in het blok voor de kopbouten - vooral water kanalen extreem goed reinigen - borgmoeren van kleptuimelaars passend maken ivm maximale borging - tuimelaars zelf checken op slijtage van het pasvlakje dat op het uiteinde van de klepsteel rust. Bij teveel slijtage deze vlakjes bewerken (en vervolgens opnieuw nitreren/harden), òf bij klepstellen compenserend rekening houden met een kleinere klepspeling dan volgens fabrieksopgave. Reden: de pasvlakjes zijn kleiner dan een voelermaat die dan op de randen van de slijtplek rust en zo de mate van slijtage maskeert. Het was me weer een pleziertje!!! Tot ziens bij The Workshop. Een andere keer wil ik graag nog eens in gaan op het tunen van de Essex V6.