Techniek: Bougie

Het Corolla AE92 GT-S Project

Een website over mijn lopende project

Nederlandse vlag Engelse vlag

Bougie

Bij een benzinemotor is een vonk nodig om het brandstofmengsel tot ontbranding te brengen. Om deze vonk te genereren zit er in elke cilinder een bougie gemonteerd.
De bougie is een onderdeel van het complete ontstekingssysteem. Er wordt door de bobine een hoogspanning opgewekt (Meestal tussen de 15.000 en 25.000 Volt) en stuurt deze door een kabel naar de verdelerkap. In de verdelerkap wordt deze hoogspanning op het juiste moment aan de juiste bougiekabel doorgegeven welke de hoogspanning naar de bougie brengt zodat deze een vonk genereert tussen de centrale elektrode (de +) en de massa elektrode (de -).

Moderne auto's gebruiken zelfs al geen verdeler meer en hebben een aparte bobine voor elke bougie. Op deze manier wordt het aantal bewegende onderdelen dat kan slijten verminderd en verklein je dus ook de kans dat er iets kapot kan gaan.

Opbouw bougie

De opbouw van een bougie.

 

Maar wat veel mensen niet beseffen is dat behalve zorgen voor de vonk, een bougie eigenlijk nog een tweede functie heeft: De temperatuur in de cilinderkop regelen.

Omdat de bougie direct in de aluminium cilinderkop geschroefd wordt en in direct contact staat met de verbrandingskamer, kan de bougie ook een deel van de warmte afgifte op zich nemen.

 

Voor een ideale verbranding is ook de temperatuur huishouding in de cilinders van belang. Zo is er een ideaal temperatuur venster waarin de bougie goed zijn werk kan doen. Het ideale temperatuur venster voor een benzinemotor ligt tussen de 450°C en de 850°C.

Bij een te lage temperatuur is de verbranding niet optimaal en ontstaan er roet deeltjes die zich afzetten tegen de wanden van de cilinderkop, de kleppen en ook de bougie.

Bij een te hoge temperatuur kan het keramische isolatiemateriaal van de bougie beschadigen met als bijkomend risico dat er stukje uit breken die in de cilinder kunnen vallen en zulke losje deeltjes willen we natuurlijk niet in de cilinders hebben.

 

De enige manier om deze temperatuur te kunnen beïnvloeden is door bougies met een verschillende warmtegraad te gebruiken. Deze warmtegraad is af te lezen aan de codering waarmee bougies kunnen worden geïndentificeerd. Deze beschrijft niet alleen de mechanische kenmerken van de bougie, maar ook de warmtegraad.

 

 warmtegraad bougie

 

Deze warmtegraad wordt bepaald door de constructie van de bougie.
De isolatorneus is het warmste gedeelte van de bougie. Die moet er immers voor zorgen dat de warmte, ontwikkeld door de ontstekingselektrode, op de juiste manier wordt afgevoerd.

Door de grootte van deze isolatorneus te veranderen, krijgt de bougie een andere warmteoverdracht.
Het porselein van de isolator voert de warmte immers minder goed af dan het metaal van het massa-lichaam. Dus door deze langer of korter te maken duurt het langer voordat de warmte goed afgevoerd wordt, wat uiteindelijk gebeurd door het massa-lichaam waarmee de bougie in de cilinderkop geschroefd zit, zoals in bovenstaande afbeelding duidelijk wordt.


Bougies zijn ook zelfreinigend. Hiervoor moet de temperatuur van de elektrode minstens 500 °C bedragen.
Bij deze temperatuur worden afzettingen van de bougie af gebrand. Lagere temperaturen zorgen voor een onzuivere ontsteking. Hierdoor zullen verbrandingsresten zich snel gaan vastzetten op en rond de elektrode. Deze resten zorgen dan weer voor lekstromen, die dan op hun beurt weer voor een slechte ontsteking gaan zorgen.

Let alleen wel op: te warm is dan ook weer niet goed. Immers, als de temperatuur van de elektrode boven de 850 °C stijgt, is er het risico op barstende isolatie en detonatie of voortijdige ontsteking.

Hoe herken je een goede verbranding? Je kunt een idee krijgen hoe de motor zich gedraagt, door naar de elektrodes van de bougies te kijken.
Enige ervaring speelt een belangrijke rol wanneer je een bougie wil aflezen. Maar hier toch een klein overzicht met wat voorbeelden en waar je op zou kunnen letten:

 


normale bougie


Normale bougie

Deze bougie vertoont een normale werking. Lichtgrijze
tot bruine verkleuring van de elektrode, en een zwarte
rand getuigen van een correcte verbranding en werking van de motor.


versleten bougie

 

Normale bougie

 

Hoewel je het niet zou zeggen op het eerste gezicht, heeft ook deze bougie gewoon normaal gewerkt. Hij is enkel aan vervanging toe. Door het inbranden van de hoge elektrische stroom zijn de elektrodes flink dunner geworden. Dit noemt men vonkerosie.

De werking wordt hiermee ook een stuk minder en daarom dient een bougie tijdig vervangen te worden.

 


te warme bougie

te warme bougie

te warme bougie

Te warme bougie

Enkele voorbeelden van bougies die te warm zijn geworden. Elektrodes die eruit zien als bloemkolen, aanslag op de isolatorneus, of zelfs een gebarsten isolatorneus.

Het zijn allemaal tekenen dat de bougie te warm is geworden en dat er een koudere bougie moet worden gemonteerd.


te koude bougie

 

Te koude bougie

 

Als er een te koude bougie gebruikt wordt is dit vaak te herkennen aan de donkergrijze of zelfs zwarte aanslag op de isolatorneus.

De warmte wordt te snel afgevoerd waardoor de bougie niet schoon gebrand wordt en de aanslag zich ophoopt.

Er kunnen daardoor lekstromen ontstaan met overslaande ontstekingen als gevolg.

 

 

Om een sterke vonk te kunnen genereren is de afstand tussen de elektroden erg belangrijk. Als je tegenwoordig een nieuwe bougie koopt zal deze afstand al in orde zijn, maar het is nooit verkeerd om de afstand te controleren met behulp van voelermaten.

De afstand tussen de elektroden wordt vaak vermeld bij de motor gegevens.

 

De elektroden kunnen ook van verschillende materialen gemaakt worden zodat ze beter bestand zijn tegen het inbranden (vonkerosie). De centrale elektrode moet van een goed geleidend materiaal gemaakt worden, maar moet ook tegen de hoge temperaturen bestand zijn. Een 'normale' bougie zal vaak van een staal/nikkel legering gemaakt worden. Maar dit is een minder duurzaam materiaal en, hoewel een en ander ook afhankelijk is van gebruik van de auto, zouden deze ongeveer 25.000 km mee moeten kunnen gaan.

Andere materialen die gebruikt kunnen worden voor de centrale elektrode zijn onder meer platina en iridium. Deze materialen zijn een stuk duurzamer en minder gevoelig voor vonkerosie. Bovendien kunnen met een lagere ontstekingsspanning toe waarmee ze voor een langere tijd voor een mooie, constante vonk kunnen zorgen. Iets dat het ontsteken van het vlamfront in de cilinders weer ten goede komt.