Wat is cilinderinhoud?
De cilinderinhoud is een maat voor de totale capaciteit van alle cilinders in een brandstofmotor. Het wordt vaak uitgedrukt in kubieke centimeters (cc) of liters (l). De cilinderinhoud bepaalt hoeveel brandstof en lucht de motor in één draaicyclus met alle cilinders kan verwerken, wat direct van invloed is op de kracht en efficiëntie van de motor. De cilinderinhoud is dus van belang als je je verdiept in de technische eigenschappen en prestaties van een motor.
Hoe kun je cilinderinhoud berekenen?
In principe is het niet nodig om zelf te berekenen wat de cilinderinhoud van een brandstofmotor is. De fabrikant vermeldt dit namelijk al bij de technische gegevens van de motor en/of het voertuig. Zijn deze gegevens niet beschikbaar, dan zal je zelf moeten meten en berekenen. Daarvoor moet je de maten weten van de cilinderboring, ofwel de breedte van de ruimte waarin de cilinder zich beweegt. En verder heb je afmeting van de slag nodig. Dat is de afstand die de zuiger van boven naar beneden kan bewegen. Je kunt de cilinderinhoud zelf berekenen aan de hand van de volgende formule:
Cilinderinhoud = π × r2 × h × n
Daarbij geldt:
- π = het getal pi, ofwel 3,14159 (etc.), dat wordt gebruikt in wiskunde, natuurkunde en techniek voor berekeningen die betrekking hebben op cirkels en bogen.
- r = de straal van de cilinder, ofwel de helft van de diameter.
- h = de slaglengte van de cilinder, ofwel het verschil tussen het hoogste en laagste punt van de zuiger.
- n = het aantal cilinders van de brandstofmotor
Wat is beter: veel of weinig cilinderinhoud?
Er is geen eenduidig antwoord op de vraag of veel of weinig cilinderinhoud beter is. Het hangt er namelijk maar net vanaf waartoe de motor in staat moet zijn en wat van het betreffende voertuig wordt verwacht. Om hier inzicht in te geven zetten we hieronder de voor- en nadelen van veel of weinig cilinderinhoud op een rij.
Voordelen van veel cilinderinhoud:
Meer vermogen: een grotere cilinderinhoud betekent dat de motor meer brandstof en lucht kan verwerken, wat resulteert in meer vermogen en vooral meer trekkracht (koppel) dan bij een kleinere motor. Het kan zijn dat een kleinere motor krachtiger is dan een grotere, maar dan is dat vaak te danken aan een turbo en/of de afstelling. In de basis blijft gelden: hoe groter de cilinderinhoud, hoe meer vermogen je uit een motorblok kunt halen. Dat geldt voor pk’s, maar zeker ook voor het koppel.
Betere prestaties: dankzij dit hogere vermogen hebben voertuigen met een grote cilinderinhoud vaak betere prestaties. Bij auto’s worden motoren met grote cilinderinhoud vaak gebruikt voor snelheid. Bij vrachtwagens zorgt de grote cilinderinhoud vooral voor veel koppel om zware lasten te kunnen verplaatsen.
Duurzaamheid: grotere motoren draaien vaak op lagere toeren om dezelfde snelheid te bereiken als kleinere motoren. In andere woorden ze draaien doorgaans niet vaak op vol vermogen, wat kan bijdragen aan een langere levensduur van de motor. Ook kunnen grotere motoren juist zuiniger zijn dan kleinere, doordat ze minder hard hoeven te werken voor het leveren van dezelfde prestaties.
Nadelen van veel cilinderinhoud:
Hoger brandstofverbruik: hoewel grote motoren zuiniger kunnen zijn doordat ze minder hard hoeven te werken voor dezelfde prestaties, hebben motoren met meer cilinderinhoud doorgaans wel een hoger brandstofverbruik dan kleinere motoren, wat kan leiden tot hogere brandstofkosten.
Hogere belastingen: in sommige landen betaal je voor voertuigen met een grote cilinderinhoud meer belasting dan voor voertuigen met kleinere motoren. In Nederland is dat niet het geval, wel is het hogere verbruik (en bijbehorende emissie) van invloed op de hoogte van de belastingen op een nieuwe auto (BPM).
Meer gewicht: grotere motoren wegen meer, wat het totale gewicht van de auto kan verhogen en daarmee de wendbaarheid en het brandstofverbruik negatief kan beïnvloeden.
Voordelen van weinig cilinderinhoud:
Lager brandstofverbruik: motoren met een kleinere cilinderinhoud verbruiken doorgaans minder brandstof, wat resulteert in lagere operationele kosten. Toch kan het verbruik ook juist hoger uitvallen, doordat een kleinere motor harder moet werken als je de volle prestaties aanspreekt.
Lagere belastingen: in sommige landen betaal je voor voertuigen met kleinere cilinderinhoud minder belasting. In Nederland maakt dat niet uit, wel is het zo dat het lagere verbruik zorgt voor minder emissie en dus minder BPM (aanschafbelasting) bij aanschaf van een nieuwe auto.
Minder gewicht: een kleinere motor draagt bij aan een lager totaalgewicht van de auto, wat kan leiden tot betere wendbaarheid en handling.
Nadelen van weinig cilinderinhoud:
Minder vermogen: kleinere motoren produceren minder vermogen en koppel. Een turbo kan dit probleem oplossen, maar in de basis blijft gelden dat uit een kleinere motor minder vermogen gehaald kan worden dan uit een grotere.
Minder prestaties: de acceleratie van auto's met kleinere motoren kan trager zijn, wat een nadeel kan zijn in situaties waar snelle acceleratie belangrijk is. Ook hebben kleinere motoren een lager koppel, wat nadelig kan zijn bij het trekken van een zware aanhanger.
Kortere levensduur: kleinere motoren moeten harder werken voor dezelfde prestaties dan grotere motoren, waardoor kleinere motoren vaker werken onder hoge belasting. Dat kan de levensduur van deze kleinere motoren verkorten.
Hoe werken cilinders?
Cilinders zijn de kamers in een brandstofmotor, waarin de brandstofverbranding plaatsvindt. Elke cilinder heeft een zuiger die op en neer beweegt om de kracht van de verbranding om te zetten in mechanische energie. Dit proces omvat vier hoofdslagen:
Inlaatslag: de inlaatklep opent en de zuiger beweegt naar beneden, waardoor een mengsel van brandstof en lucht de cilinder binnenkomt.
Compressieslag: de inlaatklep sluit en de zuiger beweegt omhoog, waardoor het brandstof-luchtmengsel wordt samengedrukt.
Arbeidsslag: de bougie ontsteekt het samengeperste mengsel, waardoor een explosie ontstaat die de zuiger weer naar beneden duwt en kracht genereert.
Uitlaatslag: de uitlaatventiel klep opent en de zuiger beweegt weer omhoog, waardoor de verbrande gassen de cilinder verlaten.
Verschillende configuraties van cilinders
Hoewel brandstofmotoren in de basis op dezelfde manier werken, kunnen ze er heel anders uitzien. Met name als het gaat om de manier waarop de cilinders zijn opgesteld. Het meest gangbare type motor in Europa is de zogeheten lijnmotor. Daarbij staan alle cilinders op één lijn naast elkaar. Het meest gangbaar zijn de viercilinder en driecilinder lijnmotor, maar er zijn ook types met twee of juist veel meer cilinders. Ook een ééncilinder bestaat, maar dat motortype komt bij personenauto’s niet voor. De cilinders kunnen ook in V-vorm staan, dus onder een hoek tegenover elkaar. De meest gangbare V-motoren zijn de V6 en V8, maar ook hier zijn allerlei varianten op. Wel hebben V-motoren bijna altijd een even aantal cilinders. Ook bij een boxermotor staan de cilinders tegenover elkaar, onder een hoek van 180 graden. Bij boxermotoren zijn vier of zes cilinders het meest gebruikelijk.
Turbochargers en superchargers
Turbochargers en superchargers zijn onderdelen die de luchtinlaat van de motor onder druk zetten, waardoor meer lucht in de cilinders kan worden gebracht. Dit verhoogt de prestaties effectief zonder de fysieke grootte van de cilinders te vergroten, wat leidt tot meer vermogen zonder significant hoger brandstofverbruik.
Cilinderuitschakeling
Moderne motoren maken soms gebruik van cilinderuitschakeling, een technologie die enkele cilinders uitschakelt tijdens lichte belasting, om zo brandstof te besparen. Dit kan de efficiëntie van motoren met grotere cilinderinhoud verbeteren door het brandstofverbruik te verminderen wanneer het volledige vermogen niet nodig is.
