Zuigers en zuigerveren 1

Zuigers en zuigerveren 1

Bron: Bromfiets Nr 2, 2000
Auteur: COK VAN DEN HEUVEL
Dit artikel valt niet meer te bestellen...

Brommers hebben bijna allemaal een cilinderinhoud van rond de 50 cc, maar dit slagvolume kan op verschillende manieren tot stand komen. De fabrikant kan een korte dikke zuiger een kleine slag laten maken of juist een smalle zuiger een lange slag. Het mag duidelijk zijn: zuigers vind je in heel veel soorten en maten...



Als je wil bepalen of de maten van een zuiger nog aan de specificaties voldoen, is een van de eerste fouten die je kunt maken het meten op de verkeerde plaats. Het maakt een wezenlijk verschil of je bovenop of onderaan meet met de schuif- of schroefmaat. In een werkplaatsboek of revisiedocumentatie worden verschillende spelingen aangegeven. Als eerste is er de speling tussen zuiger en cilinder; als tweede de zuigerveer-slotspeling. Deze maten slaan op een koude cilinder en zuiger. Want je hanteert deze onderdelen nu eenmaal niet als ze op bedrijfstemperatuur zijn.



Piramidezuiger
Strikt genomen is een zuiger een beetje piramidevormig. Onderaan is hij dus dikker dan bij de zuigerkop (anderen spreken juist van de zuigerbodem; beide termen zijn bruikbaar). Een belangrijke reden daarvoor is het meerdere materiaal van die kop. Als een zuiger warm wordt onder invloed van de verbranding die boven op zijn 'dak' plaatsvindt, zal hij gaan uitzetten. Die uitzettingscoëfficiënt is door de fabrikant berekend. Het streven is om ervoor te zorgen dat, als de motor op bedrijfstemperatuur is, de zuiger wel cilindrisch is. Zuigers kunnen heel eenvoudig zijn, maar er kunnen ook kanalen en poortjes in zitten die samen met kanalen in de cilinder de gasstromen sturen. Bij cilinders met een membraaninlaat kunnen zuigers zelfs grote gaten in het hemd (het gedeelte onder de pistonpen) hebben.



Zuigerveren
Bij zuigerveren is het de bedoeling dat de slotspeling (opening tussen de uiteinden) op bedrijfstemperatuur zo dicht mogelijk bij nul zit, zonder ooit echt nul te worden. In koude toestand is deze speling in veel gevallen groter dan wanneer de onderdelen warm zijn. Als grove onderscheiding kun je kijken naar het materiaal van de cilinder. Gietijzeren exemplaren zetten bij warm worden minder uit dan het aluminium van de zuiger. Het gevolg is dat er meer verschil in maat zit tussen een warme en koude zuiger en zo'n cilinder in dezelfde toestand. In beide gevallen mag een zuiger nooit groter worden dan de cilinder, dus in koude toestand moet er in geval van een ijzeren cilinder meer zuiger- en zuigerveerslotspeling worden aangehouden dan bij een aluminium cilinder. Deze zal immers krimp- en uitzettingseigenschappen hebben die meer overeenkomen met die van de zuiger. Met andere woorden: bij aluminium cilinders kun je een krappere speling aanhouden. Een Kreidler RS cilinder kan toe met een zuigerspeling van 0,02 mm.! Bij een gietijzeren ILO komt 0,1 mm eerder in aanmerking. In alle gevallen streven we naar een zo klein mogelijke speling. We willen immers zo min mogelijk gerammel, zo goed mogelijke prestaties en een zo mooi mogelijk lopen van het blok.



Rendement
Bij zuigerveren zien we bijna even grote verschillen als bij de zuigers zelf. Vroeger zag je vaak nogal brede zuigerveren, neem bijvoorbeeld een Solex. Om het met Johan Cruyff te zeggen: 'Ellek voordeel hep ze nadeel'. Brede zuigerveren zullen minder snel breken dan smalle. Ook de slijtage door het 'schuren' over de cilinderwand blijft behoorlijk binnen de perken. Het bezwaar is een beetje dat de aanligdruk per vierkante mm. op diezelfde wand erg gering is. Een hoge compressie, voor een efficiënte verbranding, bereik je zo niet makkelijk. Een hoog rendement gebruik je voor óf meer vermogen óf een gunstiger benzineverbruik. Een Solex met zijn lage vermogen en snelheid is toch prima bediend met die dikke veren. Dat snelle brommers van die mooie dunne veertjes hebben, heeft nog een technisch voordeel: het gewicht van de veren is laag. Bij hoge toeren is dat zeer belangrijk, want de veren worden bij iedere slag op snelheid gebracht en weer afgeremd.

Bij veel viertaktzuigers, en bij nog meer tweetakten, is de 'piramidevorm' van de zuiger niet helemáál alleen waar. Dergelijke zuigers zijn ook nog eens 'verwrongen'. Stel je dat zo voor: je hebt een zuiger van klei in de beide handen (boven elkaar). Wring de bovenste helft in de richting van de inlaatkant. De kop staat nu iets uit het midden ten opzichte van de 'hartlijn'. Bij tweetakten is dit gedaan om het verschil in cilindertemperaturen te compenseren. De inlaat is immers een stuk koeler dan de uitlaat. Deze 'vervorming' is niet zichtbaar. Goedkope zuigers hebben het zelfs niet.

Flinterdunne race-veren
Bij echt snelle brommers (of 50 cc motorfietsen) kom je wel zogenaamde L-veren tegen. Die hebben door hun vorm een soort 'ingebouwde zelfbekrachtiging'. De gasdruk wil langs de binnenkant van de opstaande rand van de veer. Daar stuit het op de rest van de zuigerveer, die daardoor naar buiten gedrukt wordt. De aanligdruk op de cilinderwand neemt toe, waardoor de opbouw van compressie succesvoller is. Hoera, méér en betere verbranding! Het spreekt vanzelf dat eenvoudig gietijzer, wat voor vroege hulpmotoren prima voldeed, voor snelle jongens niet goed genoeg meer is. Hard chroom, hard staal; allerlei exotische materialen komen we tegen bij moderne zuigerveren. Flinterdunne race-veren zijn soms zelfs bestand tegen vervormingen die je niet voor mogelijk houdt ...



Pistonpennen
Pistonpennen moeten bij de meeste ontwerpen een redelijk losse passing hebben in zowel de drijfstang als de zuiger. In een ideale situatie draait de pen in beiden. Dit in verband met slijtage. Er valt nog heel veel meer te zeggen over deze materie, en dan vooral over wat er mis kan gaan. In het volgende nummer van "Bromfiets" gaan we daarom eens fijn 'brokken kijken' ...