Een van de belangrijkste onderdelen van het ontstekingssysteem van een mengselmotor is de bougie (letterlijk: kaars) of ontstekingskaars.
De bougie is het laatste onderdeel van de ontstekingsinrichting.
Hier wordt de ontstekingsvonk geproduceerd en daarmee het lucht-brandstofmengsel tot ontbranding gebracht.
Engels : spark plug, sparking plug, plug
Duits : Zündkerze
Frans : La bougie d'allumage |
afbeelding links, schematische voorstelling van een bougie
foto rechts bouigies met één, twee, drie en vier elektroden |
In 1860 vindt de Belg Etienne Lenoir de bougie uit met elektrische ontsteking, die zeer dicht ligt bij hetgeen men vandaag verstaat onder elektrische ontsteking met bougie.
Hij integreerde de vonkinductor van Heinrich Daniel Ruhmkorff, vaak als Ruhmkorff-inductor aangeduid.
De ontsteking van een mengsel brandstof en lucht door een vonk werd beschreven door de Italiaanse natuurkundige Volta in 1777, daarna door Isaac de Rivaz voor een motor met inwendige verbranding in 1807.
In 1860 gebruikte Étienne Lenoir een elektrische bougie in zijn eerste verbrandings-motor en wordt sindsdien algemeen gezien als de uitvinder van de bougie.
De allereerste patenten voor bougies werden verkregen door Nikola Tesla(in de U.S. Patent 609.250 voor een ontstekingssysteem in 1898) Frederick Richard Simms (GB 24859/1898, 1898) en Robert Bosch (GB 26907/1898).
Maar de uitvinding van de eerste commerciële hoogspanningsbougie in 1902 door Gottlob Honold, een van Robert Bosch' ingenieurs, gecombineerd met een ontstekingssysteem, gepatenteerd op 7 jan 1902, maakte het mogelijk dat de benzinemotor de standaard zou worden voor de hedendaagse motor voertuigen.
|
Verschillende modellen door de jaren heen
auteur : Claus Ableiter CC 3.0 |
De bougie is onderhevig aan hoge mechanische, thermische, elektrische en chemische belastingen.
Doordat de bougie in de cilinderkop geschroefd is, heeft ze naast het produceren van de vonk zo dicht mogelijk bij het mengsel ook nog andere taken te vervullen.
De bougie moet namelijk de verbrandingsruimte gasdicht afsluiten en door goed de warmte af te voeren de temperatuur aan de middenelektrode beperkt houden tot maximaal 850°C 900°C.
|
vonk die zorgt voor de ontbranding
auteur : Ralf Schumacher CC 2.0 |
De bougie bestaat uit de huls met schroefdraad en een isolator, waar de middenelektrode doorheen loopt.
Op de schroefdaad is meestal een afsluitring geplaatst, die ervoor zorgt dat de schroefverbinding met de cilinderkop gasdicht wordt.
Voor de bougie worden speciale materialen gebruikt.
De aansluitstift, die uit de isolator steekt en aan de hoogspanningskabel wordt bevestigd door middel van een bougiedop, wordt vaak met de middenelektrode verbonden door een elektrisch geleidende glasmassa, zodat ook hier een gasdichte afsluiting van de verbrandingsruimte tot stand komt.
De massa-elektrode is verbonden met de huls en heeft daardoor massasluiting.
Voor de eerste nachtvorst moeten deze kuipplanten naar binnen.
|
problemen met de bougie |
Aangezien motorvoertuigmotoren zeer verschillende karakteristieken hebben, moeten de bougies aan de motoren worden aangepast.
Naast de verschillende afmetingen (verschillende schroefdraad- grootte) zijn vooral de warmtegraad, de afstand van de elektroden en de plaats van de elektroden kenmerkend voor bougies.
De volgende onderverdelingen kunnen worden gemaakt:
Op basis van de soort van afdichting maakt men onderscheid tussen bougies met vlakke zitting en dichtring en bougies met conische zitting zonder dichtring.
Op basis van de vorm van de elektroden resp. de plaats van de elektroden wordt er onderscheid gemaakt tussen front-, zij- en ringvormige elektroden.
De meest gebruikte vorm is de frontelektrode, waarbij de massa-elektrode de midden-elektrode volledig afdekt.
De afstand tussen de massa- en de midden-elektrode is de elektrode-afstand, die van groot belang is voor een vlekkeloze ontsteking.
Zo wordt bij een grote afstand een betere ontsteking van het mengsel bereikt.
Grote afstanden vereisen echter ook grote ontstekingsspanningen om een vonk te produceren tussen de beide elektroden, zodat te grote afstanden de ontstekingsinrichting overbelasten en het tot ontstekingsuitvallers komt.
|
vervuilde bougies
auteur : Aidan Wojtas CC 2.0 |
De warmtegraad tenslotte is een maat voor de thermische belastbaarheid van de bougie.
De bougie heeft de voor de betreffende motor juiste warmtegraad, wanneer de temperatuur aan de bougievoet niet de temperatuur van 850°C (bij vollast) overschrijdt.
Hogere temperaturen bewerkstelligen gloeiontsteking.
Aan de andere kant moet de temperatuur ook niet onder de 400°C komen, aangezien dan de zogenoemde zelfreinigingstemperatuur niet wordt bereikt en de bougie vervuilt.
De warmtegraad van de bougie wordt vooral bepaald door de vorm van de isolatorneus, aangezien via deze isolatorneus de warmte via de schroefdraad naar de cilinderkop wordt geleid.
Zo wordt bijvoorbeeld door een lange isolatorneus de warmte slecht afgevoerd, de bougie heeft dan dus een te lage warmtegraad (warme bougie) volgens de Bosch indeling.
Is de isolatorneus kort, dan wordt de warmte beter afgevoerd, de warmtegraad is hoog (koude bougie) volgens de Bosch indeling.
|
Verschil tussen warme en koude bougie
auteur : SuperManu CC 3.0 |
Omtrent de elektrodenafstand valt op te merken, dat men deze regelmatig moet controleren en afstellen op de door de fabrikant aangegeven waarde (b.v. 0,6 mm).
Een grotere afstand leidt tot een hogere ontstekingsspanning wat ten koste gaat van de vonkduur (tijd), of in het slechtste geval heeft men geen vonk.
Wat de algemene toestand van de bougie betreft, deze mag niet vervuild zijn door koolafzetting of loodresten (want dan wordt er een geleidende laag over de porseleinen isolator gevormd).
Voor dieselmotoren zijn bougies niet nodig, omdat het gasmengsel daarin zelfontbrandend is.
Wel treft men in een dieselmotor vaak een gloeibougie aan.
Dat is een elektrisch verwarmingselement dat het gasmengsel in een koude dieselmotor doet voorverwarmen, zodat het gasmengsel zijn zelf-ontbrandingstemperatuur kan bereiken.
|
Bron : - Wikipedia CC 3.0
- tinternet |