Een zuiger is een schijf of korte cilinder die nauw in een motorcilinder past en waarin hij op en neer beweegt tegen een vloeistof of gas, gebruikt in een verbrandingsmotor om beweging af te leiden, of in een pomp om beweging te geven.
Een zuiger is een onderdeel van zuigermotoren, zuigerpompen, gascompressoren, hydraulische cilinders en pneumatische cilinders, naast andere soortgelijke mechanismen. Het is het bewegende onderdeel dat is ingesloten in een cilinder en gasdicht is gemaakt door zuigerveren.
In een motor is het de bedoeling om kracht van het expanderende gas in de cilinder over te brengen op de krukas via een zuigerstang en/of drijfstang.
In viertakt-automotoren (benzine- en dieselmotoren) vinden de inlaat-, compressie-, verbranding- en uitlaatprocessen plaats boven de zuiger in de cilinderkop, waardoor de zuiger op en neer beweegt (of in en uit in een vlakke motor). in de cilinder, waardoor de krukas gaat draaien.
In een pomp is de functie omgekeerd en wordt kracht overgebracht van de krukas naar de zuiger om de vloeistof in de cilinder samen te drukken of uit te stoten. In sommige motoren fungeert de zuiger ook als klep door poorten in de cilinder te bedekken en bloot te leggen.
Motorcomponenten moeten slijtvast zijn voor een lange levensduur en lichtgewicht om de efficiëntie te verbeteren.
Als gevolg hiervan zijn zuigers meestal gemaakt van een aluminiumlegering, maar de zuigerveren (meestal bestaande uit, van boven naar beneden, een compressiering, een wisserring en een oliering) zijn gemaakt van gietijzer of staal.
De oliering veegt olie van de cilinderwand wanneer de zuiger beweegt, maar na verloop van tijd kunnen deze en de andere ringen slijten, waardoor olie uit het carter in de verbrandingskamer kan komen.
Overmatig olieverbruik en witte rook uit de uitlaatpijpen duiden op slijtage van de zuigerveren.
Verbrandingsmotoren kunnen werken met een enkele cilinder - en dus met één zuiger (motoren en benzinemaaiers) of wel twaalf, maar de meeste auto's hebben er vier of zes.
Radiaalmotoren, die vaak worden gebruikt in propellervliegtuigen, hebben een oneven aantal cilinders en zuigers voor een soepelere werking.
Zuigers komen ook voor in externe verbrandingsmotoren, ook wel bekend als stoommachines, waarbij water wordt verwarmd in een ketel en de resulterende stoom wordt gebruikt om een paar zuigers (meestal) in externe cilinders aan te drijven, die vervolgens de wielen aandrijven. Rotatiemotoren hebben geen cilinders of zuigers.
De zuiger heeft als bewegend deel van de verbrandingskamer de taak om deze vrijgekomen energie om te zetten in mechanische arbeid. De basisstructuur van de zuiger is een holle cilinder, aan één kant gesloten, met de segmenten zuigerkroon met ringriem, pennaaf en rok.
Belangrijkste onderdelen van een piston en hun functies:
Zuigerveren handhaven gascompressie tussen de zuiger en de cilinderwand. Zuigerveren dichten de cilinder af zodat het verbrandingsgas dat ontstaat op het moment van ontsteking niet in de opening tussen de zuiger en de cilinder lekt.
Er zijn gewoonlijk 3 soorten zuigerveren in een typische automotor:
MEER: Wat is zuigerveer?
De rok van een zuiger verwijst naar het cilindrische materiaal dat op het ronde gedeelte van een zuiger is gemonteerd. Het onderdeel is meestal gemaakt van gietijzer vanwege de uitstekende slijtvastheid en zelfsmerende eigenschappen. De rok bevat de groeven voor het monteren van de zuigeroliering en de compressieringen. Zuigerrokken zijn verkrijgbaar in verschillende ontwerpen om aan specifieke toepassingen te voldoen.
Er zijn twee hoofdtypen pistonrokken:
De zuigerpen is ook bekend als een polspen of zuigerpen, die vroeger de zuiger met de drijfstang verbond en een lager vormt waarop de drijfstang kan draaien terwijl de zuiger beweegt.
In zeer vroege motorontwerpen, inclusief die aangedreven door stoom, en veel zeer grote stationaire of scheepsmotoren, bevindt de zuigerpen zich in een verschuifbare kruiskop die via een stang met de zuiger is verbonden.
De zuigerpen is typisch een gesmede korte holle staaf gemaakt van een staallegering van hoge sterkte en hardheid die fysiek kan worden gescheiden van zowel de drijfstang als de zuiger of kruiskop.
Het ontwerp van de zuigerpen, vooral in kleine, hoogtoerige automotoren, is een uitdaging. De zuigerpen moet werken onder enkele van de hoogste temperaturen die in de motor worden aangetroffen en zijn locatie maakt het moeilijk om te smeren terwijl hij klein en licht blijft om binnen de zuigerdiameter te passen en de zuigermassa niet onnodig te vergroten.
De vereisten voor lichtheid en compactheid vragen om een staaf met een kleine diameter die onderhevig is aan hoge schuif- en buigbelastingen en die enkele van de hoogste drukbelastingen heeft van alle lagers in de hele motor.
Om deze problemen op te lossen, behoren de materialen waaruit de zuigerpen is gemaakt en de manier waarop deze is gemaakt tot de meest geavanceerde van alle mechanische componenten in verbrandingsmotoren.
Deze geven aanleiding tot de volgende soorten pinnen.
Het is ook bekend als een zuigerkroon of koepel, de kop van een zuiger is de bovenkant. Het is het deel dat in contact komt met verbrandingsgassen. Hierdoor wordt het tot extreem hoge temperaturen verwarmd. Om smelten te voorkomen, zijn onderdelen van de zuigerkop gemaakt van speciale legeringen, waaronder staallegeringen.
Een zuigerkop is meestal gebouwd met kanalen en holtes. Dit helpt bij het creëren van een werveling die de verbranding verbetert. In verschillende motoren worden verschillende soorten zuigerkoppen gebruikt. De redenen voor de verschillen variëren. Het voorkeursontwerp van de zuigerkop hangt van veel factoren af, zoals de verwachte prestaties en het type motor.
Een drijfstang, ook wel drijfstang genoemd, is het onderdeel van een zuigermotor dat de zuiger met de krukas verbindt. Samen met de kruk zet de drijfstang de heen en weer gaande beweging van de zuiger om in de rotatie van de krukas.
MEER: Wat is drijfstang?
De lagers zijn zuigeronderdelen die zich bevinden op de punten waar scharnierende rotatie optreedt. Dit zijn meestal halfronde stukken metaal die in de gaten op deze punten passen. De zuigerlagers omvatten de cups aan het grote uiteinde waar de stang is verbonden met de krukas. Er zijn ook lagers aan het kleine uiteinde waar de stang op de zuiger is aangesloten.
Zuigerlagers zijn meestal gemaakt van composietmetalen zoals loodkoper, siliciumaluminium en andere. De lagers zijn vaak gecoat om de hardheid te verbeteren en de belasting van de zuiger- en drijfstangbewegingen te ondersteunen.
Er zijn drie soorten zuigers, elk genoemd naar hun vorm:platte bovenkant, koepel en schotel.
Hoe eenvoudig het ook klinkt, een zuiger met platte bovenkant heeft een platte bovenkant. Flat-top zuigers hebben de kleinste hoeveelheid oppervlakte; hierdoor kunnen ze de meeste kracht creëren. Dit type zuiger is ideaal voor het creëren van een efficiënte verbranding.
Flat-top pistons zorgen voor de meest gelijkmatige vlamverdeling. De moeilijkheid die hiermee gepaard gaat, is dat het te veel compressie kan creëren voor kleinere verbrandingskamers.
Schotelzuigers vormen de minste problemen voor ingenieurs. Dat komt meer door de plaats waar ze worden gebruikt dan door welk eigendom dan ook dat ze zelf bezitten.
Ze hebben de vorm van een bord waarvan de buitenranden lichtjes opkrullen. Meestal worden schotelzuigers gebruikt in versterkte toepassingen waarvoor geen nokkenas met hoge lift of hoge compressieverhouding nodig is.
In tegenstelling tot de schotelzuigers, borrelen deze in het midden als de bovenkant van een stadion. Dit wordt gedaan om het beschikbare oppervlak op de bovenkant van de zuiger te vergroten. Meer oppervlakte betekent minder compressie.
Hoewel meer compressie betekent dat er meer kracht wordt gegenereerd, is er een bovengrens van wat elke verbrandingskamer aankan. Door de compressie op deze manier te verlagen, wordt in wezen voorkomen dat de motor zichzelf uit elkaar scheurt.
Het is slechts één hulpmiddel om de hoeveelheid gegenereerde kracht te beperken tot wat de motor veilig aankan.
Als je net begint, is dit nog maar het begin. Je kunt de hele puzzel niet begrijpen zonder de stukjes in samenhang met elkaar te plaatsen.
Dus hoewel dit verklaart wat zuigers doen en hoe verschillen in vorm ertoe doen, moet het worden begrepen in de context van de hele motor om het volledige beeld te krijgen. Blijf studeren en je bent op de goede weg.
Hieronder volgen de soorten zuigers:
Trunkzuigers zijn lang in verhouding tot hun diameter. Ze fungeren zowel als een zuiger als een cilindrische kruiskop. Omdat de drijfstang voor een groot deel van zijn rotatie onder een hoek staat, is er ook een zijkracht die langs de zijkant van de zuiger tegen de cilinderwand reageert. Een langere piston helpt hierbij.
Trunkzuigers zijn een algemeen ontwerp van zuigers sinds de begindagen van de heen en weer bewegende verbrandingsmotor. Ze werden gebruikt voor zowel benzine- als dieselmotoren, hoewel hogesnelheidsmotoren nu de lichtere slipperzuiger hebben aangenomen.
Een kenmerk van de meeste stamzuigers, met name voor dieselmotoren, is dat ze een groef voor een oliering hebben onder de zuigerpen, naast de ringen tussen de zuigerpen en de kroon.
De naam ‘trunk piston’ is afgeleid van de ‘trunk engine’, een vroeg ontwerp van de scheepsstoommachine.
Om deze compacter te maken, vermeden ze de gebruikelijke zuigerstang van de stoommachine met een aparte kruiskop en waren in plaats daarvan het eerste motorontwerp waarbij de zuigerpen direct in de zuiger werd geplaatst.
Anders hadden deze zuigers van de rompmotor weinig gelijkenis met de zuiger van de romp; ze waren extreem groot in diameter en dubbelwerkend. Hun 'stam' was een smalle cilinder die in het midden van de zuiger was gemonteerd.
Grote langzaam lopende dieselmotoren hebben mogelijk extra ondersteuning nodig voor de zijdelingse krachten op de zuiger. Deze motoren gebruiken meestal kruiskopzuigers.
De hoofdzuiger heeft een grote zuigerstang die zich naar beneden uitstrekt vanaf de zuiger naar wat in feite een tweede zuiger met een kleinere diameter is. De hoofdzuiger is verantwoordelijk voor de gasafdichting en draagt de zuigerveren.
De kleinere zuiger is puur een mechanische geleider. Het loopt in een kleine cilinder als rompgeleider en draagt ook de zuigerpen.
Smering van de kruiskop heeft voordelen ten opzichte van de rompzuiger, aangezien de smeerolie niet onderhevig is aan de verbrandingswarmte:de olie wordt niet verontreinigd door verbrandingsroetdeeltjes, breekt niet af door de hitte en een dunnere, minder viskeuze olie mag gebruikt worden.
De wrijving van zowel zuiger als kruiskop is misschien maar de helft van die voor een stamzuiger. Vanwege het extra gewicht van deze zuigers worden ze niet gebruikt voor snelle motoren.
Een slipper piston is een zuiger voor een benzinemotor die zo veel mogelijk in omvang en gewicht is verkleind.
In het extreme geval worden ze gereduceerd tot de zuigerkroon, ondersteuning voor de zuigerveren en net genoeg van de zuigermantel die overblijft om twee landen over te laten om te voorkomen dat de zuiger in de boring gaat schommelen.
De zijkanten van de zuigermantel rond de zuigerpen zijn verkleind van de cilinderwand.
Het doel is meestal om de heen en weer bewegende massa te verminderen, waardoor het gemakkelijker wordt om de motor uit te balanceren en zo hoge snelheden mogelijk te maken. In racetoepassingen kunnen slipper-zuigerrokken zo worden geconfigureerd dat ze extreem licht zijn met behoud van de stijfheid en sterkte van een volledige rok.
Verminderde traagheid verbetert ook de mechanische efficiëntie van de motor:de krachten die nodig zijn om de heen en weer bewegende delen te versnellen en te vertragen, veroorzaken meer zuigerwrijving met de cilinderwand dan de vloeistofdruk op de zuigerkop.
Een secundair voordeel kan enige vermindering van wrijving met de cilinderwand zijn, omdat het gebied van de rok, dat op en neer in de cilinder schuift, met de helft wordt verminderd. De meeste wrijving is echter te wijten aan de zuigerveer, de onderdelen die eigenlijk het nauwst in de boring en de lageroppervlakken van de polspen passen, en dus wordt het voordeel verminderd.
Deflectorzuigers worden gebruikt in tweetaktmotoren met cartercompressie, waarbij de gasstroom in de cilinder zorgvuldig moet worden gericht om een efficiënte spoeling te bieden.
Bij cross scavenging bevinden de overdracht (inlaat naar de cilinder) en uitlaatpoorten zich aan direct tegenover elkaar liggende zijden van de cilinderwand.
Om te voorkomen dat het binnenkomende mengsel rechtstreeks van de ene poort naar de andere gaat, heeft de zuiger een verhoogde ribbe op de kroon. Dit is bedoeld om het binnenkomende mengsel naar boven af te buigen, rond de verbrandingskamer.
Veel moeite en veel verschillende ontwerpen van de zuigerkroon gingen naar het ontwikkelen van verbeterde opruiming. De kronen ontwikkelden zich van een eenvoudige ribbe tot een grote asymmetrische uitstulping, meestal met een steil vlak aan de inlaatzijde en een flauwe kromming op de uitlaat.
Desondanks was cross-scavenging nooit zo effectief als gehoopt. De meeste motoren gebruiken tegenwoordig Schnoodle-porting. Dit plaatst een paar overdrachtspoorten in de zijkanten van de cilinder en stimuleert de gasstroom om rond een verticale as te draaien in plaats van een horizontale as.
In racemotoren zijn de zuigersterkte en stijfheid doorgaans veel hoger dan die van een personenautomotor, terwijl het gewicht veel lager is, om het hoge motortoerental te bereiken dat nodig is in racen.
De belangrijkste taken die de pistons moeten vervullen zijn:
Naarmate het specifieke motorvermogen toeneemt, nemen ook de eisen aan de zuiger toe.
De belangrijkste toepassing van de zuigers is:
De belangrijkste voordelen van de zuigers zijn:
De belangrijkste nadelen van de zuigers zijn:
Een zuiger is een onderdeel van zuigermotoren, zuigerpompen, gascompressoren, hydraulische cilinders en pneumatische cilinders, naast andere soortgelijke mechanismen. Het is het bewegende onderdeel dat in een cilinder zit en gasdicht wordt gemaakt door zuigerveren.
Belangrijkste onderdelen van een piston:
Er zijn drie soorten zuigers, elk genoemd naar hun vorm:platte bovenkant, koepel en schotel.
Een zuiger vormt het hart van een zuigermotor. Het bestaat uit een bewegend rond stuk metaal met zuigerveren om een luchtdichte afdichting te bereiken zodra het in de motorcilinder is geïnstalleerd. De zuiger is via een zuiger/zuigerpen bevestigd aan een drijfstang, die op zijn beurt is verbonden met de krukas.
In viertakt (benzine en diesel) automotoren vinden het inlaat-, compressie-, verbranding- en uitlaatproces plaats boven de zuiger in de cilinderkop, waardoor de zuiger op en neer beweegt (of in en uit bij een platte motor ) in de cilinder, waardoor de krukas gaat draaien.
Een zuiger is een bewegende schijf ingesloten in een cilinder die gasdicht is gemaakt door zuigerveren. De schijf beweegt in de cilinder terwijl een vloeistof of gas in de cilinder uitzet en samentrekt. Een zuiger helpt bij de omzetting van warmte-energie in mechanisch werk en vice versa.
Een van de belangrijkste functies van de zuiger en de zuigerveren is het afdichten van de onder druk staande verbrandingskamer van het carter. Door de speling tussen de zuiger en de cilinder kunnen verbrandingsgassen (blow-by) het carter binnendringen tijdens de kinematische bewegingsreeks.
De zuiger is via een polspen bevestigd aan een drijfstang, die op zijn beurt is verbonden met de krukas, en samen zetten ze de op en neergaande (heen en weer gaande) beweging om in een ronde en ronde (roterende) beweging om de wielen aan te drijven. De resulterende explosie dwingt de zuiger naar beneden, waardoor uitlaatgassen ontstaan.
Er zijn drie soorten zuigers, elk genoemd naar hun vorm:platte bovenkant, koepel en schotel.
Belangrijkste onderdelen van een verbrandingsmotor. De cilinders zijn ook uitgerust met kleppen die lucht en brandstof binnenlaten en uitlaatgassen laten ontsnappen. De brandstof in de motor wordt ontstoken met bougies en deze verbranding drijft de beweging van de zuigers aan.
De zuiger is een essentieel onderdeel van de verbrandingsmotor die essentieel is bij het omzetten van de brandstof die u gebruikt om uw auto te vullen in energie om de auto vooruit te laten rijden. Het is een bewegend onderdeel dat wordt gebruikt om de kracht over te brengen van het gas dat uitzet in de cilinders naar de krukas om de wielen te laten draaien.
De functies van de piston zijn als volgt:
Scheuren in de bovenkant van een zuiger (kroon) in benzinemotoren zijn meestal het gevolg van een te hoge verbrandingsdruk veroorzaakt door overmatige compressie of een te geavanceerd ontstekingstijdstip. De constante drastische veranderingen in de verbrandingstemperatuur resulteren uiteindelijk in thermische scheuren van de zuigerkroon.
De zuigers zijn een van de belangrijkste onderdelen van een motor omdat ze de mechanismen zijn die de energie van de motor bevatten. De zuigers bevinden zich in het cilinderblok. Het aantal cilinders in een motor kan variëren. In de cilinder wordt een mengsel van brandstof en lucht via de inlaatklep geïnjecteerd.
Zuigers zijn gemaakt van koolstofarm staal of aluminiumlegeringen. De zuiger wordt blootgesteld aan hoge hitte, traagheid, trillingen en wrijving. Koolstofstaal minimaliseert de effecten van differentiële thermische uitzetting tussen de zuiger- en cilinderwanden.
Typische cijfers zijn tussen 500 tpm en 7000 tpm. Omdat elke cilinder voor elke omwenteling één keer op en neer moet, gaan ze natuurlijk sneller als je het gaspedaal verder indrukt.
Een typische automotor draait stationair rond 700 tpm en rode lijnen rond 7000 tpm. Dit komt overeen met een piston die ongeveer 12 keer per seconde op en neer gaat bij stationair toerental en 120 keer per seconde bij rode lijn.
De nokkenas regelt het openen en sluiten van de kleppen. De verdeler laat de bougies vonken, waardoor het brandstof-luchtmengsel ontsteekt. De resulterende explosie dwingt een zuiger naar beneden te bewegen, waardoor de krukas gaat draaien.
Zuigerschade of zuigerslijtage is een belangrijke oorzaak van motorstoring. Het resulteert in verlies van compressie, verhoogde emissies, lekken van gassen uit de verbrandingskamer en verlies van smering. Als er bij schade sprake is van zuigerveren, kan dit betekenen dat olie in de verbrandingskamer terechtkomt.
