Techniek: waarom zijn cilinders altijd rond?

Auteur: , 94 Reacties

In theorie kunnen ovale zuigers namelijk best een goed idee zijn.

Ovale cilinders volkswagen

Er zijn van die vragen die je jezelf waarschijnlijk nooit gesteld hebt en de kans dat deze er één van is, is aanzienlijk. Toch is het best een interessant vraagstuk, dat in het verleden ook enkele fabrikanten heeft beziggehouden. Eigenlijk is de vraag dan ook niet juist, er zijn namelijk uitzonderingen. Alleen wel heel erg weinig.

Waarom zou je niet-ronde zuigers willen?

Stel je voor dat je een rechthoekig stuk karton hebt en daar vier gaten uit moet knippen, waarbij de gaten zo groot mogelijk moeten zijn. Wat voor gaten knip je dan? Als je een beetje hebt opgelet bij wiskunde zullen dat rechthoekige gaten zijn. Bij onderstaande afbeelding komt de diameter van de ronde gaten overeen met de lengte van de horizontale zijde van de vierkante gaten. De oppervlakte van de vierkanten is groter dan van de cirkels en dus kan het slagvolume van een zuiger in theorie groter zijn bij een vierkant of rechthoekig gat bij gelijk blijvende buitenafmetingen van de cilinderkop. Ergo: de fysieke afmetingen van de motor kunnen gelijk blijven, maar het slagvolume kan groter worden. Dat klinkt gunstig…

Vierkante cilinders

Aangezien de meeste motorblokken gegoten worden, zou je ook gemakkelijk de cilinderboringen vierkant kunnen maken. Het probleem zit hem dan ook niet in het gieten, maar in het afwerken van het blok. Het afgietsel is namelijk veel te grof en dus moeten de cilinderwanden extra uitgeboord en gepolijst worden. Dit gebeurt met ronddraaiende frezen en boren en daarmee kun je nu eenmaal geen vierkante gaten boren of polijsten. De duizenden echtgenotes en vriendinnen die voor een vierkante gatenboor naar de bouwmarkt zijn gestuurd ten spijt…

Zo makkelijk zijn we echter niet uit het veld te slaan, want er is wel degelijk een tussenoplossing die met moderne apparatuur mogelijk is: ovale cilinders. Dergelijke gaten kun je nog steeds niet in één keer boren, maar je kunt ze wel creëren door de frees over een enkele as iets te laten bewegen. Zie onderstaande afbeelding, waarbij de rode cirkel de frees voorstelt.

ovale cilinders

Honda NR

Zover bekend was Honda de eerste fabrikant die ovale cilinders en zuigers gebruikte, zij het niet in auto’s maar in motorfietsen. In 1968 besloot Honda zich terug te trekken uit de motorsport omdat hun 500cc viertakten niet op konden tegen de tweetakten van de concurrentie. Overstappen naar tweetakt wilden ze niet, omdat oprichter Soichiro Honda ervan overtuigd was dat de techniek op het circuit dezelfde techniek moest zijn die ook in de Honda-showroom te vinden was. En daar lag de focus nu eenmaal op viertakten.

In 1977 kondigde Honda aan terug te keren in de hoogste klasse van de motorsport en daarvoor ontwikkelden ze een motor die zich het best laat omschrijven als een V8 met vier cilinders. Meer cilinders was namelijk niet toegestaan volgens de reglementen, maar de 32-kleppen zouden in theorie wel tot een hoger vermogen moeten leiden. Elke cilinder bestond feitelijk uit twee aan elkaar gekoppelde verbrandingskamers en de elliptische cilinders hadden elk acht kleppen, twee drijfstangen en twee bougies. In 1979 nam de Honda NR500 voor het eerst deel aan een Grand Prix, maar zonder succes. Uiteindelijk zou Honda in 1981 de stekker uit het project trekken, zonder dat er ook maar één overwinning was behaald. De tweetakt racer die ze vervolgens ontwikkelden, zou tot begin deze eeuw de motorsport domineren.

Honda NR Engine

De techniek werd echter wel toegepast in de NR750, een motor voor de enduranceracerij. In 1992 komt de Japanse fabrikant met een straatmodel met ovale cilinders, de NR. Van deze bijzondere motor worden slechts 300 exemplaren gemaakt, welke een nieuwprijs hadden van ongeveer een ton in guldens. Overigens werd onlangs bekend dat Honda een techniek gepatenteerd heeft, waarmee ze de cilinderinhoud variabel kunnen maken. Niet door de boring aan te passen, maar juist de slag.

Volkswagen 2.3 Diesel

Daar waar Honda vooral ovale cilinders toepaste om een ‘V8’ te bouwen die aan de reglementen voor viercilinders voldeed, experimenteerde Volkswagen met ovale cilinders om de hier boven aangehaalde voordelen. In 1990 ontwikkelden zij een dieselmotor met een slagvolume van 2343cc. De boring was in richting van de krukas gemeten 76.5 mm en daarmee gelijk aan die van de 1.6 diesel, terwijl de boring aan de lange zijde 99.49 mm bedroeg. De krukas was gelijk aan die van de 1.9 diesel, terwijl het blok dezelfde fysieke buitenafmetingen had als de 1.6.

Mahle ontwikkelde de ovale zuigers en de van de motor zijn diverse werkende prototypen gebouwd die in diverse VW-modellen zijn getest. Zo vooruitstrevend als het idee van ovale cilinders was, zo low tech was de motor verder. Daar waar Audi op dat moment al TDI-motoren leverde, was deze 2.3 diesel niet voorzien van een turbo. Vermogen (76 pk) en koppel (165 Nm) zijn én waren dan ook niet spectaculair.

Uiteindelijk bleken de veel hogere productiekosten niet op te wegen tegen het voordeel dat ovale cilinders geven, namelijk een iets lager gewicht en kleinere afmetingen. Het kan dus wél, maar het is simpelweg te kostbaar en te omslachtig om motoren op deze manier te bouwen, waarmee we uiteindelijk ook een antwoord hebben op de vraag uit de titel.

Ovale cilinders
Van links naar rechts: een zuiger van de Honda NR750, het Volkswagen 2.3 Diesel-blok met op de voorgrond een door Mahle gemaakte zuiger en het onderblok van diezelfde VW-motor.



94 reacties

Wow!! Volkswagen deed toen nog eens iets wat niet extreem standaard, inspiratieloos en saai is.
@badmat: hebben ze laatst nog wel gedaan, maar dat pakte niet zo goed uit.. ;)
@badmat: de W8/W12/W16 of de VR6 is niet exotisch genoeg voor je? En de VR5 dan ? 5 cilinders in V-Reihe vorm? Of e RO80? Zeg maar de wankel motor die Mazda door geëvolueerd heeft voor hun diverse briljante Rotatie motoren.
@bluebear: je moet niet alles te serieus nemen… wat jij noemt zijn uitzonderingen die elk merk wel heeft. Over het algemeen is VW gewoon heel saai.
@badmat: Dat is één mening. Ik zie zat exotisch spul in hun historie. Zoals gezegd, de W- en VR motoren. De Wankels, DSG, motoren met turbo en compressor, de G40 &G60. En het kan best zijn dat ik nog wel het één en ander vergeet. Ook heel wat spul met problemen, maar ze durven het tenminste op de markt te brengen en dat kan ik best waarderen. Ik vind de Prius vanaf de 1e al een ontiechelijk saaie auto, maar kan het lef van Toyota wel waarderen op de zelfde manier als die ‘technische mis-stappen’ van VW. Niet het gesjoemel met de diesels, dat dan weer niet. Dat was op geen enkel vlak sjiek.
@bluebear:

Exotisch is wel een beetje overstated…

Het achterliggende idee van de VAG engineers is prima, maar de betrouwbaarheid en technische uitwerking is op z’n minst dubieus als het op DSG, G-laders & TSI’s aankomt.
@stefanvts16v: De G-laders waren zo slecht nog niet, zo lang je er maar af bleef. Ik heb een G40 & 2 G60’s gehad. Het probleem met die dingen was dat je voor 40 gulden een nieuwe, smallere, pullie er op kon zetten en zo 40-50 pk won. Maar daar waren de lagers niet helemaal op berekend.
V motoren in 1 compact blok, dat had lancia al heel lang@bluebear:
@deboes: klopt ook, maar op grote schaal op de markt zetten is een ander verhaal. Het is al lang bekend dat veel technische innovatie uit Italië kwam, maar echt betrouwbaar maken deden meestal de Japanners en Duitsers. Dat kregen onze temperamentvolle Zuid Europeanen meest nét niet voor elkaar
Bestaande techniek krijgt VAG ook niet echt betrouwbaar@bluebear:
@bluebear: de DSG-bak is helemaal niet door Volkswagen zelf ontworpen. Borg Warner heeft ’t ding ontwikkeld, VW past ze toe (wist ik ook niet, maar leek me sterk dat VW zelf z’n bakken ontwikkeld. Of eerder welk merk ook…)
Daarbij had Porsche al een bak met dubbele koppeling in de 961, racewagen gebaseerd op de 959 ;)
@bluebear: de ro80 heeft helemaal niks met volkswagen te maken.
@lekbak: inderdaad, je heb gelijk, ik verwarde de NSU met de K70, die wel degelijk van VW was. Mijn excuses
@bluebear: ook daar kan je vw echt geen enkele eer voor geven. Dat was een volledig door nsu ontwikkelde auto die net klaar was toen volkswagen de boel op kocht. Het heeft het concern wèl gered door de kennis en techniek die ze nodig hadden in het bedrijf te stoppen. Alle eer voor volkswagen voor de timing van overname dus maar niet voor de techniek van de k70. Die ook niet heel erg vooruitstrevend was maar wel up to date. In tegenstelling tot volkswagen zelf.
@lekbak Ook dat is één mening.
OT: Ik zie al dat dit een anti-VAG topic gaat worden. Prima maar ik haak af. Persoonlijk vind ik dat er heel wat saaiere merken op de markt zijn dan VW. En dat VW best wel leuk spul op de markt gebracht heeft en nog steeds doet. En Mondiale “top 3” auto bouwer kan niet zo veel fout doen als hier beweerd word. Jammer dat veel mensen hier zich auto liefhebber durven te noemen terwijl hun haat voor een bepaald merk altijd de boventoon voert in hun commentaar. Persoonlijk interesseert het me geen zak wat voor badge er op de kont zit. Ieder merk heeft leuk spul en prut op de markt gebracht in hun historie, geen enkel merk uitgezonderd. Ik heb serieus medelijden met iemand dat dat niet kan zien of toe kan geven. Autoliefhebbers mijn aars.
@bluebear: ik ben hier helemaal niet anti vw. Maar jou argument dat de k70 een volkswagen product is dat is gewoon niet juist. En dat mag gezegd worden.
@bluebear: de vr motoren hebben zij helemaal niet ontwikkelt
@badmat: De VR6 heeft ook ovale cilinders. Ze lijken van bovenaf rond maar ze zijn ovaal.
@badmat: ze leven bij Audi nogsteeds op dit succes… Voorsprong door techniek
Interessant artikel!
Over het stukje met “vierkante zuigers”, deze kan toch ook vierkant/rechthoekig zijn, en rond op de uiterste hoeken in een bepaalde radius? Dat is technisch wel mogelijk, maar waarom wordt dat niet toegepast?
@faalhaas: klopt, daar heb ik ook nog aan gedacht. Dat maakt het productieproces echter nog lastiger, omdat de frees over twee assen (drie als je de diepte meerekent) zal moeten kunnen bewegen. Nog ingewikkelder dus, voor een relatief klein voordeel. Daarnaast moeten in het blok ook nog kanalen voor koelvloeistof worden verwerkt en die passen in een conventioneel blok of blok met ovale cilinders mooi in de uitsparingen tussen de cilinderboringen.
@dizono: Daarnaast krijg je waarschijnlijk problemen met de warmte-verdeling binnen de cilinders. De hoeken van de vierkante of rechthoekige zuigers zijn ‘verder weg’ waardoor deze minder warm worden.
Daarnaast is de productie van een vierkante (zuiger)veer praktisch onmogelijk.
@FlighTom: aaah de veren. Nice one ;)
@Dizono: een “fillet” kun je met een frees van de juiste afmeting in één gang trekken, dus heb je een beweging in één richting.
@davelepeef: bij een fillet houd je alsnog een scherpe rand over.
Om detonatie/pingelen/zelfontbranden tegen te gaan moet men juist de scherpe randjes van de zuiger af schuren en polijsten omdat er anders de kant bestaat dat dat scherpe randje al gloeit terwijl de rest nog koud is. En iets wat gloeit in een nieuw-diesel motor is niet best ;).

Als mijn uitleg te onduidelijk is; probeer eens bout roodgloeiend te maken door er een brander op te zettenz De buitenste scherpe hoeken van de draad zijn als eerste op temperatuur;)!
@flightom: ik heb het over een rechthoekig gat (de “cilinder”) met afgeronde binnenhoeken, dat bedoel ik met fillets. Daar vind ik geen scherpe hoeken terug?
Doet niet af aan je punt op zich, maar gloeiende delen in een motor? Waar vind ik die?
@davelepeef: Ah zo, ik begreep het verkeerd.

Het komt weleens voor dat mensen de pockets/uitsparingen voor de kleppen in de zuiger verdiepen en dan zit er een scherp randje aan. Die pockets moeten dieper omdat de kop gevlakt wordt voor meer compressie en de kleppen toch enige ruimte nodig hebben. Die scherpe randjes zijn gevoeliger voor de opname van hitte dan een plat vlak. In extreme gevallen kan dat randje dus zo warm worden dat hij gaat gloeien en het mengsel te ruim voor het bovenste dooie punt van de zuiger zelf laten ontbranden zonder hulp van de bougie. Funest voor je drijfstangen/lagers, gezien de zuiger dan tijdens de opgaande beweging wordt tegengewerkt door de knal.

Ik geef toe dat het vergezocht is maar toch komt het genoeg voor bij de hobbytuners.

Maar de cilinderwanden zouden geen probleem moeten geven in dit geval.
@faalhaas:
De afdichting naar het carter van de zuiger is schier onmogelijk om ‘dicht’ te maken met afgeronde hoeken en een rechthoek of vierkant kan de krachten niet weerstaan die een rond voorwerp wel kunnen hebben.
Ramen in straalvliegtuigen zijn altijd rond, patrijspoorten in schepen ook en duikklokken die extreme dieptes trotseren zijn altijd rond.
Rond is vaak beter, kijk maar naar wielen ! LOL
@desjonnies:
een cirkel heeft grootste oppervlakte in verhouding tot omtrek en dus relatief de minste hoeveelheid wrijving, zo simpel is het.
@super: Dus men neemt een vierkant en een cirkel van gelijke oppervlakte. Dan is volgens jou de omtrek van de cirkel kleiner? Haha oke.
@mikkeloentje:
Uh ja.
Men neme een ronde boring, diameter 100mm. De oppervlakte hiervan is 7854mm2, omtrek 314,2mm.
Een vierkante zuiger met dezelfde oppervlakte zou 88.6×88.6mm zijn. De omtrek hiervan is 354,5mm. Een ronde boring heeft dus wel degelijk de kleinste omtrek t.o.v. de oppervlakte.
@taan:
verhouding van de omtrek vierkant/cirkel bij gelijke oppervlakt is idd altijd 2*sqrt(pi)/pi
@mikkeloentje: ga nog maar even rekenen
@mikkeloentje:
ik zou effe NASA of MIT ofzo bellen als ik jou was, die zijn vast erg geinteresseerd in je vierkant met verhoudingsgewijs kleinere omtrek tov oppervlak dan een cirkel.
@desjonnies: dat klopt wel, alleen heb je het dan over krachten die loodrecht op de hartlijn van de cilinder liggen, dus krachten die in het onderblok zelf werken. Loodrecht op het zuigervlak maakt het niet veel uit, het krachtverloop loopt dan immers vanaf het oppervlak en niet dwars op de hartlijn. Vergelijk het met een wc rol, die druk je liggend simpel plat, staand niet.
@faalhaas: ik heb altijd begrepen dat het ondoenlijk is om de kracht op een vierkant oppervlak evenredig te verdelen, wat de efficiëntie niet ten goede komt.
@posthumus: dat is zeker waar. In hoeken krijg je stress concentraties. Goed voorbeeld van mensen die beter hadden moeten weten: de ontwerpers van de Hercules c130. Ze dachten dat vierkanten ramen goed voor zicht waren, met als gevolg ramen die allemaal scheuren in de hoeken vertonen.
Dus als er krachten op staan en er moet een gat in: maak ze rond of ovaal, dat laatste in de richting van de stress.
@mrb: zie m’n opmerking boven, dat gaat op als het om een gat in een belast vlak gaat. Als er kracht loodrecht op zo’n raam zou staan, denk je dan nog dat het veel uitmaakt of ‘ie hoekig of rond is?
@davelepeef:
klopt, op de bodem van een zwembad is de druk ook overal gelijk, ongeacht de vorm.
@super: da’s waar maar dan zit er ook overal hetzelfde volume boven elke mm2. De verbrandingsdruk loopt op, startende bij het punt van ontsteking. Het is weliswaar een fractie van een seconde, maar tijdens de ontsteking is de druk niet overal gelijk. Toch?
@davelepeef:
ik denk het niet, ten eerste vanwege alle wervelingen die de locale drukken beinvloeden, ten tweede inderdaad wat je zegt omdat de ontsteking zeer locaal is.
@super: ik zie je reactie nog niet op AB, las ‘m in m’n mail. Het is natuurlijk mierenaaien, maar bij het punt van ontsteking wordt lokaal de hoogste temperatuur binnen het verbrandingsproces bereikt. Hogere temperatuur staat gelijk aan hogere druk binnen hetzelfde volume. Het betreft immers een omzetting van energie, dat begint en eindigt; daarbij is het volume in de cilinder kort na ontsteking kleiner dan wanneer het volledige mengsel ontbrandt, vanwege de slag van de zuiger.
@davelepeef: Ik heb het over stress concentratie. Het zwakke punt is ALTIJD de hoek. Gezien de eerste opmerking van @faalhaas over een rechthoek met afgeronde hoeken ging, blijft er nog steeds een hoek. Voor mijn voorbeeld zie:
http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2016/01/19/12/3055C82200000578-3406445-image-a-5_1453207568578.jpg

Is die van vergelijkbaar met een cilinder wand met vierkante zuigers? Absoluut. Zorgt die hoek voor nog meer ellende? Ja, absoluut, denk aan warmte verdeling, ongelijke verbranding, trillingen. Zelf met een ‘afgeronde’ hoek. Een hoek is gewoon niet praktisch en onmogelijk te engineeren. Het voorbeeld met de Honda motor is dan ook een cilinder met een recht stuk er tussen en de VW is een ellips. Geen hoek te vinden dus, ook niet een afgeronde hoek.
@mrB: ok, een afgeronde hoek is nog altijd een hoek. Zaken als koeling, verbrandingsproces etc worden zeker beïnvloedt, maar daar ging het niet om, je had het over spanningscontraties.
De afbeelding die je linkt spreekt namelijk niet voor je argument maar bevestigd wat ik eerder (ergens?) noemde; afgeronde hoeken hebben zin in het vlak van de belasting of minstens in het “load path”. Loodrecht daarop maakt het bijzonder weinig uit. Daarbij worden afgeronde openingen in de luchtvaart en scheepvaart misschien wel vaker toegepast ivm spanningswisselingen (lees vermoeiing) en niet zozeer vanwege piekspanning. Voor een onderblok is stijfheid in het vlak van de cilinders volgens mij kritisch, waardoor sterkte doorgaans prima is.
Qua fabricage en qua efficiëntie van toepassing ben ik het volledig met je eens, met het spanningsverloop niet.
@mrb: De De Havilland Comet is een beter voorbeeld wat vierkante ramen betreft.
@karaya: Die zeker ook ja. Ik kwam met de C130 omdat ik daar eens een defensie monteur over heb mogen horen klagen. En ze vliegen er nog steeds mee.
@posthumus: druk op een zuigervlak is überhaupt niet evenredig te verdelen, er is altijd een sweet spot. Bij een rond vlak ligt ieder punt op dezelfde omtrek wel altijd op dezelfde afstand van die sweet spot, dat bij een vierkant natuurlijk niet kan.
Leuk artikel, ik moest bij ovale cilinders en zuigers meteen aan de Honda NR denken. Mooi om over deze tweewieler en de geschiedenis erachter wat meer te lezen, complimenten.
En toch kan je een vierkant gat boren: http://www.youtube.com/watch?v=lQ6K7rl9ZAg&sns=em
@posthumus: Ik zou dat vierkante gaten fresen noemen ipv boren… maar ja, dat lijkt wel verdomd vierkant idd :)
@posthumus: Inderdaad, die wou ik er net ook bijzetten! Vierkante zuigerringen worden dan weer moeilijker om te gebruiken.
Bij LEGO waren ze vroegah vierkant.
@ghost: en ze functioneerden zonder kleppendeksel. Briljant vond ik dat.
@ghost: ik had ze wel rond van lego. Veel echter! Inderdaad zonder kleppendeksel.
Omdat een cilinder nooit vierkant kan zijn.
@audirijder: exact wat ik ook direct dacht toen ik de titel las haha
@audirijder: het was niet de bedoeling een semantische discussie te ontlokken, maar strikt gezien heb je helemaal gelijk ;)
@Dizono: Sorry, ik kon het niet laten!
Moest gelijk weer denken aan overwinningen van Mick Doohan. Verder ben ik niet zo technisch en heb ik het me nooit afgevraagd. Interessant om te lezen is het echter wel.
Heeft het ook niet te maken met de verdeling van warmte en slijtage? Ik zou denken dat een ronde cilinder een stuk beter warmte verdeelt en een stuk gelijkmatiger slijt dan een vierkante of rechthoekige ‘cilinder’. Desalniettemin een leuk en interessant artikel, maar ik gok dat er naast kosten nog een hoop andere redenen zijn om niet te kiezen voor een andere vorm dan rond.
@theblackstig: Precies dit inderdaad. En de poweroutput is bij een cirkelvormige cilinder ook optimaal lijkt me. De kracht van de explosie wordt zo gelijktijdig mogelijk afgegeven, terwijl het bij afwijking van de cirkelvorm langer duurt voordat de kracht van de explosie is afgegeven. Daarnaast heeft een cirkel de minste omtrek voor dezelfde inhoud van alle mogelijke vormen, dus is ook de wrijving minimaal.
@theblackstig: de ovale vorm heeft een langer stuk, welke bij een conventionele 4cilinder naast het andere lange stuk zou liggen. Hierdoor kun je het blok smaller (korter) maken, maar nadeel is inderdaad dat de koelkanalen dus dichter op elkaar komen liggen, en het koelwater dus warmer wordt en een hogere slijtage tot gevolg. En dat het niet opweegt tegen de nadelen van de productie (kosten etc) maakt dus dat het niet geslaagd is.
Je kan weldegelijk een vierkant gat boren
https://youtu.be/ALiqAXiTQBg
Dat is weer zo’n onzin Volkswagen is echt wel innovatief
Welnee
@huracan:
Rond is sterker ..
Met ovaal kan je wel je krukas korter maken .. Maar rond is gewoon sterker ..
Zuigers zijn als ze koud zijn ovaal, als ze warm worden, worden ze rond.
@ronaldddvos: is het niet zo dat er ruimte op zit? Ovaal is een groot woord, en hoe lang zijn ze dan ‘ovaal’ ? Bij mijn weten zijn ze gewoon rond met een marge van een paar micrometer, zodat ze als ze uitzetten de volledige zuiger innemen.
@peug206: Ovaal is inderdaad een groot woord want het gaat over marges die je op het oog gewoon rond zou noemen. Maar omdat er bij de zuigerpen meer materiaal zit zet hij op die plekken meer uit. Als hij op temperatuur is heb je als het goed is rondom de zelfde marges.
@ronaldddvos: vast niet. Hoe zou dat gemaakt worden? Het is eerder andersom, door ongelijke verdeling van volume zal ie juist niet volledig rond uitzetten, op de kroon na wellicht?
@davelepeef: Het metaal smeden als het heet is. Als je ze giet of smeed zijn ze nog heet en dus rond. Omdat er bij de zuigerpen meer materiaal zit krimpen ze daar in tot een ovaal. Als ze weer warm worden zet het daar weer meer uit tot een ronde.

Geen idee hoe ze dat bij billet zuigers doen overigens…. Maar goed dat is ook maar een niche.
@reistje: daar heb je een punt. Maar de dingen worden waarschijnlijk alsnog nagedraaid (hoop ik meer dan weten…)
Wat je bedoelt met “billet” zuigers zijn zuigers die uit een blok metaal worden gedraaid, machinaal bewerkt – juist om de beste rondheid/toleranties te behalen. Daarvoor moet wel gesmeed metaal gebruikt. En dit is zeer zeker geen niche, een beetje serieus getuned blok zal gesmede zuigers hebben omdat gegoten zuigers doorgaans niet sterk genoeg zijn om hoge toerentallen aan te kunnen.
@davelepeef: Hmm over dat nawerken had ik niet nagedacht, misschien zijn ze dan nog op hogere temperatuur?
En ik bedoelde echt billet, niet gesmeden en dan afgewerkt.
@reistje: billet is een term voor een klont metaal :) Ik ging ervan uit dat dit voor zuigers wel gesmeed staal zou zijn, maar smeden is een vormende bewerking.
Zuigers uit “billet steel” zijn gewoon machinaal bewerkt blokken metaal, kan het niet mooier maken… Maar buiten dat kan ik me niet goed voorstellen dat met smeden of gieten perfecte toleranties worden bereikt, waardoor nabewerking mij logisch lijkt?
@reistje: Of bedoel je nou dat machinaal gemaakte zuigers na productie mooi rond zijn, en vervolgens onevenredig uitzetten? Dat lijkt logisch, maar de kroon is altijd rond, dat is kritisch voor de passing dus uitzetten rond de pen lijkt me minder spannend. Wordt ook minder heet lijkt me?
Ontzettend interessant en leerzaam artikel, top Dizono!

Nou weet ik gelijk weer waarom mijn eerste auto persé een Honda moest zijn. Wát is dat toch een enorm mooi merk op het gebied van techniek. Echt een productiebedrijf waar engineering nog centraal staat en op een heel hoog niveau.
De reden waarom cilinders niet rond zijn is niet omdat ze duurder zijn. Het is gewoon klote te fabriceren, en dát is duur. Voordeel van gewicht lijkt me héél sterk, immers hoe kleiner de roterende massa hoe minder weerstand, snellere reactie, etc. Twee kleine zuigers wegen altijd minder dan een grote, omdat de grote een stuk stijfer moet worden uitgevoerd.
Qua fabricage komt er wel meer kijken dan dat het lastig is om ovale dan wel vierkante gaten te frezen, ik denk namelijk dat als je naar toleranties gaat kijken een cilindervorm véél nauwkeuriger te maken is, niet alleen qua vorm maar ook qua uitlijning; een vierkant heeft immers vier hoeken met bijhorende passing, een ovaal 2, een cirkel 0.
Daarbij lijkt een ovale cilinder mij totaal niet gelijkmatig uit te zetten bij verhitting…
Btw laatst een leuk stukje TV gezien, van de BBC ergens. F1 zuigers schijnen zodanig begaat te worden dat ze klemmen bij een koel blok, zodat het blok eerst wordt opgewarmd op perfecte passing van de zuigers te krijgen. Ik wist het niet…
@davelepeef: Was dat niet met Hammond? Leuk stukje idd!
@mrB: yes
Ovale cilinders zijn vaker toegepast bij motorfietsen. De Yamaha R6 uit 1999 had deze bijvoorbeeld ook, nadelig was dat de cilinderwand hierdoor een stukje dunner werd en dat deze kon scheuren. Maar een 599cc blok, een red-line van 16500tpm en 120 peekaa’s is toch een flinke prestatie voor een blok met ovale zuigers!
@viezefedde: de cilinders van een R6 zijn zeker niet zichtbaar ovaal, mss dat er een microscopisch verschil zit in de diameter. Daarnaast is de cilinderwand tussen de cilinders bij een R6 heel dun, daar waar je met zichtbaar ovale zuigers juist een dikkere tussenwand moet kunnen krijgen bij gelijkblijvend slagvelden.
Bij hele grote 4-slag motoren moet de zuiger zelfs kunnen draaien. Dit om de thermische belasting te verdelen. Anders zou de zuiger aan uitlaatklepzijde verbranden omdat de zuiger daar veel minder gekoeld wordt door de instromende spoellucht.
@Original_Arnoud: scheepsmotoren ofzo?
@original_arnoud:
heb ik nog nooit van gehoord, zal wel bij kruiskopmotoren zijn, heb je er een voorbeeld van?
@super: het gebeurt wel met kleppen in een motorblok, maar da’s ook ivm slijtage. Het zal best kunnen, maar dan hebben we het vast over cilinders met een deuropening :D
@super:
Sulzer ZA 40/50. Inderdaad scheepsmotor maar geen kruiskop. Kruiskopmotoren zijn bijna allemaal 2-slag.
@original_arnoud:
hmm ja grappig, had ik nog nooit gezien, maar lijkt al redelijk oud? In elk geval is een roterende zuiger bij grote scheepsdiesels bij mijn weten geen absoluut vereiste.
kijk eens aan AB, een leuke, leerzame en originele artikel met inhoud!
Vierkante cylinders is niet mogelijk een hoek als dat zorgt voor te veel stress op het blok en zal scheuren veroorzaken. Ovale cylinders werken hoogstwaarschijnlijk niet beter dan ronde cylinders omdat de ontbranding over het oppervlak van de cylinderkop niet gelijkmatig is, het zorgt dus niet voor een grotere druk of betere efficientie. Je kan hooguit je blok iets korter maken met de zelfde cylinderinhoud, maar ik gok dat je dan ook in moet leveren op vermogen en het dus gewoon de moeite niet waard is. Als het echt nut zou hebben dan hadden er nu veel meer auto’s ovale cylinders.
De voornaamste rede is verbrandingstijd, je hebt het liefst dat het mengsel in de cylinder overal exact op hetzelfde moment ontbrand. Dit is in de praktijk niet mogelijk, om dit toch te benaderen zorgt men voor wervelingen in het mengsel. Daarnaast heb je dan zeker een ronde verbrandingskamer met centrale bougie nodig.
Ook bovengenoemde zaken als temperatuur, krachtverdeling, productiekosten,
Zuigerdichtingen enz. spelen hierin een grote rol.
In Autoworld te Brussel staat er een Honda NR750. Voor wie er eens een kijkje gaat nemen. ?
Vierkante gaten blof/frees bestaat wel…. :https://youtu.be/L5AzbDJ7KYI

Geef een reactie:

Je moet ingelogd zijn om reacties te posten, registreren kan HIER (ook via Facebook).