DRIVR

Techtalk: Wat veroorzaakt Uitlaatknallen en -Plofjes?

Het viel me voor het eerst op tijdens mijn rit met de MINI John Cooper Works afgelopen zomer: een heerlijk staccato van plofjes en soms verbazend luide knallen op de overrun en tijdens het schakelen. Maar waar komt die uitlaatsymfonie vandaan? De vraag is onopgemerkt blijven sluimeren in mijn achterhoofd, tot mijn eigen Cooper S op de oprit stond en precies hetzelfde spervuur vertoonde. Dat moest ik toch dringend eens van naderbij onderzoeken…

MINI John Cooper Works

Het antwoord leek mij letterlijk in de handen te vallen toen ik de EVO van december las. Daarin legt ingenieur Ralph Hosier uit dat benzine onder volgas de neiging heeft om in kleine plasjes achter te blijven in de inlaatpoort van een cilinder. Los het gas en de gedaalde druk zorgt ervoor dat de verdrukte vloeistof terug in de ingaande luchtstroom “springt”, waardoor het lucht-brandstofmengsel plots heel rijk wordt. De zuurstof in de cilinder raakt daardoor op vóór alle benzine verbrand is, zodat er hete brandstof mee door de uitlaat glipt, om daar alsnog te ontploffen wanneer ze lucht tegenkomt. Soms komt die lucht uit een andere cilinder (bv. door een misfire of wanneer het mengsel even later weer armer geworden is), soms verbrandt de benzine pas wanneer ze in de buitenlucht terecht komt. In dat geval spuwt de uitlaat vuur.

Mysterie opgelost dus. Althans, dat dacht ik, tot het volgende zinnetje me mijn wenkbrauwen deed fronsen: “Direct injection completely removes this problem, by the way, as the fuel is injected straight into the combustion chamber, giving it nowhere to settle.” In de direct ingespoten MINI’s heeft het uitlaatgerommel dus blijkbaar een andere oorzaak. Terug naar af.

Enig opzoekwerk in de grootste bibliotheek ter wereld leert me dat bepaalde (super)sportwagens met agressieve nokkenaslayout al eens tegenpruttelen onder acceleratie in lagere toeren, omdat hun kleppen- en ontstekingstiming berekend is op permanent redlinen. Ook dit is niet op de MINI’s – of andere doordeweekse productiewagens – toepasbaar, want die moeten ook in stadsverkeer kunnen functioneren en ploffen dan ook niet onder acceleratie, maar alleen bij plots gas lossen of ontkoppelen.

Dat gebeurt ook bij rallywagens, die wel eens een turbo-antilagsysteem gebruiken om het beruchte turbogat te vermijden. Bij het lossen van het gaspedaal wordt daarbij brandstof in het uitlaatkanaal gedumpt en ontstoken, zodat er een continue stroom van uitlaatgassen beschikbaar is om de turbo aan te drijven. Gevolg: hypersnelle reacties, ten koste van zuinigheid en motortemperatuur. Dit systeem is dan ook niet straatlegaal en zeker niet de oorzaak die we zoeken bij de MINI’s.

Bovendien lijkt het fenomeen dat ik heb waargenomen helemaal niet schadelijk te zijn, want MINI beschouwt het geplof officieel als een “feature” van de Cooper S. Dat lezen we in een verklaring van MINI USA in navolging van een technische wijziging voor modeljaar 2005 (Mk1), die meer uitlaatgeknal moest opleveren. Hoe dat precies bereikt werd; daarover rept de service measure echter met geen woord – al verwijst het begeleidende tekstje wel naar een nieuwe uitlaatarchitectuur en herzien motormanagement…

Ontelbare dubieuze fora en nog dubieuzere verklaringen later vinden we eindelijk een geloofwaardige oorzaak. En zoals steeds is die veel simpeler dan verwacht. Bij een flinke dot gas worden de uitlaatgassen onder hoge druk door de uitlaatpijp(en) gejaagd – zeker bij aangeblazen motoren met turbo of compressor. Neem dan plots gas terug (bijvoorbeeld om te schakelen) en het drukverschil is enorm. Er kan dan een onderdruk ontstaan in de pijp, waardoor koude buitenlucht achteraan naar binnen gezogen wordt. Daar komt die in botsing met de warme uitlaatgassen, en het resultaat is een fenomeen dat we allemaal het best kennen als donder. In plaats van stoere ontploffingen of vlammen lijkt het uitlaatgepruttel dus niets meer dan een fysisch natuurverschijnsel. Dit effect wordt wel enkel bereikt wanneer de uitlaatdiameter groot genoeg is – meteen de reden waarom Johnny een kachelpijp onder zijn Ibiza monteert.

Wij staken onze queeste en houden het bij deze (aannemelijke) verklaring. Heb je zelf nog theorieën (gevonden), spui ze dan gerust in de commentaren.

Share Button

10 Responses

  1. J. says:

    Is er een verklaring waarom dit dan sneller/meer opvalt bij benzine dan bij dieselmotoren ?

    Ik herinner mij een testartikel van de Audi TT TDI waarbij het sportieve geluid als een opvallend positieve ‘verrassing’ vermeld werd. Of sla ik er hier wat anders mee door elkaar ?

  2. Pieter Fret says:

    J., ging het bij die Audi TT niet over het motorgeluid? Dat is bij diesels doorgaans inderdaad minder sportief, wat veel te maken heeft met de laagtoerigheid, zelfontbranding ipv ontsteking, en directe injectie.

    Los daarvan is het zeker een goede vraag waarom diesels die uitlaatroffel veel minder vertonen. Iemand die daarop wil/kan antwoorden?

  3. Ken Divjak says:

    Yips – de back pressure van de achteruitlaat heeft er zeker mee te maken.

    Met de standaard-uitlaat knalt de (vorige) Astra OPC een beetje,
    maar met het Remus-exemplaar dat stiekem meegeleverd werd in Engeland…

  4. saab 9000 turbo says:

    je hoort het beter als je minder dempers hebt of dempers die minder tegendruk geven, bij diesels nog nooit gehoort eigenlijk, diesel is niet brandbaar genoeg naar mijn weten, tenzij de diesel warmer is dan +- 90°
    Het geplof komt door de afstelling van de ontsteking naar mijn weten, heb men saab laten chippen, voor het chippen geen geplof, erna wel, omdat de ontsteking vervroegt is, zal toch wel iets te maken hebben met niet verbrand mengsel dat ontbrand in het uitlaatspruitstuk

  5. Mee says:

    Ik vermoed dat het verschil ligt tussen de temperatuur van de uitlaatgassen bij een benzine- of dieselmotor, ik vermoed* dat die bij een dieselmotor lager ligt waardoor dit effect niet kan optreden.

    *veronderstelling om de theorie te doen kloppen ;). Ik vind niet direct cijfers terug…

    • Pieter Fret says:

      Dat zou best wel eens kunnen kloppen. Diesel heeft een lagere verbrandingstemperatuur dan benzine (vandaar ook de zelfontbranding), wat het gedonder veroorzaakt door temperatuurverschillen doet afnemen. Plus dan nog het feit dat er onder een diesel minder vaak dikke uitlaatpijpen gehangen worden die luchtinstroom mogelijk maken.

      [Dienstmededeling: via de nieuwe ‘Reply’-knop naast elke reactie kan je nu threaded comments geven (m.a.w. reageren op een welbepaalde comment, zonder dat je er telkens met ‘@ persoon’ naar moet verwijzen). En dat ziet er dan zo uit als deze reactie.]

  6. Jeroen Thys says:

    Laten we, daarnaast en als aanvulling, niet vergeten dat sound engineers erg hun best doen om uitlaten te laten ploffen als deel van de sportieve schminkbeurt van menig vierwieler. Als knipoog naar tijden waarin the crackle on the overrun nog naar echte benzine rook en niet fake was als a hooker’s smile (Clarkson 2008) 😉 Wat niets afdoet aan de onderdruktheorie echter.

    Maar wat te denken van de bewering op 4’00 van dit filmpje? Over het geluid geen twijfel: lékker, ech’ lékker…

  7. herdewyn says:

    Pieter,
    Ik had er vroeger ook wel eens ‘last’ van op de oude Kever, maar daar lag het aan de kleppen en de ontsteking die moesten afgesteld worden. Je kon ook echt de benzine ruiken…
    Wat jouw mini betreft, lijkt me de uitleg van (d)onderdruk in de schouw wel te kunnen kloppen: een marketing-feature dus (?), maar het klinkt wel leuk.

  8. fran says:

    beste,

    Sta op het punt om een jeep wrangler 4.0 v8 bj 1987 te kopen. De wagen rijd op lpg en als ik hem overschakel naar benzine wilt hij moeilijk starten en als hij gestart is krijg ik harde knallen uit de uitlaat… Wat zou het kunnen zijn?

    • heidekonijn says:

      Kan een hele keur aan zaken zijn. Maar bij ploffen bij het gas loslaten zou ik eerst naar de ontsteking kijken.

Leave a Reply