Motorzuigers: hoe werken ze?
Zuigers zijn een fundamenteel onderdeel van een zuigerverbrandingsmotor. De motorzuigers zorgen voor de energieoverdracht tussen de verbrandingskamer en het bewegingsmechanisme dat met de zuigers is verbonden.
Dit artikel zal licht werpen op de functie, constructie en het materiaal van zuigers en welke krachten ze moeten weerstaan.
Inhoud
Motorzuigers functioneren
Zuigers van verbrandingsmotoren zijn een van de meest belaste onderdelen van een motor. Ze krijgen veel stress te verduren, veroorzaakt door zeer hoge temperaturen (circa 2000°C of 3600°F) en grote druk, die bij dieselmotoren nog hoger is dan benzine motoren. De zuigers worden dus voornamelijk belast door de druk en de temperatuur.
Krukas: waar dient het voor en tegen welke krachten moet het bestand zijn?
Bovendien moeten de zuigers van de verbrandingsmotor de krukas roteren met behulp van drijfstangen en de expansiedruk van de gassen met hun oppervlak opvangen. Een andere taak van de zuigers is het scheiden van de verbrandingskamer van de krukaskamer.
De zuigers moeten goed afdichten, maar niet te veel om een opening tussen de zuigermantel en de cilinderwand te behouden. De zuigers moeten kleiner zijn dan de cilinder (honderden millimeters), anders kunnen ze vastlopen of barsten. Dit komt door de thermische uitzetting van de materialen.
Kijk goed naar de animatie van de zuigerbewegingen hierboven en merk een kleine opening op tussen de zuigermantel en de cilinderwand. Twee rijen op de zuiger vertegenwoordigen de zuigerveren die dichter bij de wand zitten dan de zuiger zelf.
Constructie van motorzuigers
De zuiger van een verbrandingsmotor bestaat uit verschillende onderdelen:
- Zuigerkroon/-kop
- Zuigerrok
- Zuigerpen of zuigerpen
- Zuigerveren
1. Zuigerkroon
De zuigerkroon, ook wel de zuigerkop genoemd, is het oppervlak bovenop de zuiger. Het moet bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen en druk in de verbrandingskamer.
2. Zuigerrok
De zuigermantel is de cilindrische wand van een zuiger en moet gesmeerd blijven terwijl de motor draait, dat wil zeggen wanneer de zuiger op en neer beweegt. Om de smering vast te houden, is het oppervlak van de zuigermantel enigszins ruw.
3. Zuigerpen
De zuigerpen staat bekend als zuigerpen of polspen. Het is een korte, holle staaf, meestal gemaakt van een zeer sterke en harde staallegering. Deze pen verbindt de zuiger met de drijfstang en vormt tevens een lager voor de drijfstang.
Drijfstang: wat is de functie ervan?
Het ontwerp van de zuigerpen is cruciaal voor de prestaties van een motor, vooral bij kleine, hoogtoerige automotoren. Bij deze motoren moet de zuigerpen bestand zijn tegen hoge belastingen en spanningen bij hoge snelheden.
4. Zuigerveren
De zuiger is voorzien van ringen om de cilinder af te dichten en compressieverlies en olielekkage te voorkomen. Zuigerveren worden met een bepaalde speling in de zuigergroeven geplaatst om een goede smering van de zuigermantel en cilinderwanden te garanderen.
Zuigerveren: wat zijn hun functie en typen?
Meestal worden op één zuiger twee tot drie zuigerveren gemonteerd. Er zijn twee soorten zuigerveren:
- Compressiering - De bovenste twee ringen (slechts één als de zuiger slechts twee ringen heeft) sluiten de verbrandingskamer af door tegen de cilinderwand te drukken.
- Oliecontrolering - De onderste ring, bekend als de oliecontrolering, heeft drie functies: de motorolietoevoer naar de cilinder regelen, de zuigermantel smeren en de overtollige olie uit de cilinder houden. de verbrandingskamer.
Soorten zuigers
Er zijn drie soorten zuigers, elk met een andere vorm en functie: platte bovenkant, koepel en schotel.
Zuigers met platte bovenkant
Zuigers met platte bovenkant hebben een vlak bovenoppervlak, waardoor ze de meeste kracht kunnen creëren en een efficiënte verbranding kunnen produceren. Ze kunnen echter te veel compressie creëren voor kleinere verbrandingskamers.
Koepelzuigers
Koepelzuigers daarentegen borrelen in het midden, net als de bovenkant van een stadion, waardoor het beschikbare oppervlak aan de bovenkant van de zuiger groter wordt. Dit ontwerp verhoogt de compressieverhouding, hoewel het ontwerp van de koepelzuiger kan variëren. Sommige koepelzuigers hebben last van een langzame verbranding.
Kom zuigers
Komzuigers zijn het tegenovergestelde van koepelzuigers en hebben, zoals de naam al doet vermoeden, de vorm van een kom of schaal met licht krullende buitenranden. Dit ontwerp helpt detonatie te voorkomen, omdat het de compressieverhouding vermindert door het extra komvolume aan de kamer toe te voegen. Deze zuigers worden meestal gebruikt in motoren met turbo- of supercharger.
Hoogte verschil zuigers
De hoogte van de zuiger zorgt onder meer voor verschillende eigenschappen. Een hoge zuiger is zwaarder dan een lage. Bij hogesnelheidsmotoren worden juist vanwege hun lagere gewicht veel kortere zuigers gebruikt dan bij conventionele motoren.
Benzinemotoren hebben over het algemeen zuigers met kortere slagen dan dieselmotoren. Daarom voltooit de zuiger van een benzinemotor zijn slag gewoonlijk in een kortere tijd dan de zuiger van een dieselmotor. Benzinemotoren hebben echter een lager rendement dan dieselmotoren vanwege hun lagere compressieverhoudingen.
Het nadeel van zeer korte zuigers is een verhoogd motorolieverbruik, omdat een dergelijke zuiger de verbrandingskamer niet perfect kan afsluiten.
Classificatie van motorolie uitgelegd
Materiaal motorzuigers
Zuigers zijn vaak gemaakt van een aluminium-, silicium-, koper-, nikkel- en magnesiumlegering, maar er kunnen ook andere materialen worden gebruikt. Zuigers die in de racerij worden gebruikt, zijn veel steviger dan de zuigers van motoren van personenauto's, terwijl hun gewicht veel lager is om het hoge motortoerental te bereiken.