Inleiding
Bougies worden gebruikt om brandstof te ontsteken in benzine/petrol interne verbrandingsmotoren; bougies zijn niet nodig in dieselmotoren. Interne verbrandingsmotoren kunnen worden onderverdeeld in twee ontstekingscategorieën, namelijk ‘vonkontsteking’ (benzine/petrol motoren) en ‘compressieontsteking’ (dieselmotoren).
Bougies worden geïnstalleerd in zowel tweetakt als viertakt motoren.
Bougie
Onderdelen van een bougie
Hoewel het ontwerp van bougies kan variëren, blijven de belangrijkste onderdelen consistent.
Bougie met gelabelde onderdelen
De belangrijkste onderdelen van een bougie zijn:
- Terminalaansluiting - waar de elektrische stroom de bougie binnenkomt.
- Centerelektrode - een rechte geleider die door het midden van de bougie loopt.
- Massa-elektrode - een gebogen geleider die de bougie met de massa verbindt.
- Weerstand - vermindert elektrische ruis.
- Elektrodeafstand (vonkspleet) - de ruimte tussen de massa en de centrale elektrode; hier vindt de vonk (elektrische boog) plaats.
Elektrodeafstand
- Kruipstroombarrière - voorkomt stroomlekkage van de geleiders naar de massa.
- Zitting - waar de bougie tegen de cilinderkop drukt.
- Zeskantmoer - gebruikt voor installatie en verwijdering van de bougie.
Hoe werken bougies?
De onderstaande video is een fragment uit onze Online cursus basisprincipes van interne verbrandingsmotoren.
Hoge spanning (20-40.000 Volt) wordt toegepast op de terminalaansluiting bovenaan de bougie om het elektrische potentieel van de centerelektrode te verhogen. Elektrische stroom vloeit door de centerelektrode (meestal een koperen geleider) en door een weerstand. De hoge spanning in de centerelektrode zorgt ervoor dat de gassen binnen de elektrodeafstand geïoniseerd worden. Wanneer de gassen geïoniseerd zijn, worden ze een veel betere geleider en kunnen de elektronen de elektrodeafstand ‘overspringen’ om de massa-elektrode te bereiken. Deze ‘oversprong’ is zichtbaar als een vonk en hieraan ontleent de bougie zijn naam; de juiste technische term voor deze oversprong is 'boog'.
De boog tussen de centrale en massa-elektrode bevat voldoende energie en warmte om het lucht/brandstofmengsel binnen de verbrandingsruimte te ontsteken. Het ontsteken van de brandstof vindt plaats ongeveer 5 graden voor bovenste dode punt (BDP) en markeert het begin van de arbeidsslag.
Wat is het doel van de weerstand in een bougie?
Niet alle bougies bevatten een weerstand, maar bijna alle autobougies wel. De weerstand vermindert de hoeveelheid elektrische ruis die door de bougie wordt gecreëerd. Elektrische ruis wordt ook wel elektromagnetische interferentie (EMI) of radiofrequentie-interferentie (RFI) genoemd. Omdat de bougie in feite een geleider is, creëert hij zijn eigen magnetisch veld en dat geldt ook voor de elektrische boog die door de bougie wordt gecreëerd. Deze elektromagnetische velden kunnen andere nabijgelegen elektronische circuits verstoren en nadelige effecten veroorzaken. Om de kans op EMI bij items zoals de motorregeleenheid (ECU), autoradio en andere elektronische circuits te verminderen, wordt een weerstand geïnstalleerd.
Wat is het 'warmtebereik' van een bougie?
Het warmtebereik van een bougie definieert de thermische geleidbaarheid eigenschappen van de bougie. Een warmtebereikschaal van 1-10 wordt meestal gebruikt, maar de schaal hangt af van de fabrikant, d.w.z. soms kan het 1-11 zijn. Bougies worden overal binnen het warmtebereik van de bougie geclassificeerd, bijvoorbeeld een warmtebereikwaarde van 4.
Bougies worden vaak aangeduid als heet of koud. Een koude bougie is er een die snel warmte afvoert en langzaam opwarmt. Een hete bougie is er een die langzaam warmte afvoert en snel opwarmt. Hete bougies hebben een lange dunne isolatorneus, terwijl een koude bougie een korte en dikke isolatorneus heeft.
Hete en koude bougies
Kleine motoren met lage prestaties, zoals grasmaaiers, heggenscharen enz., gebruiken hete bougies omdat de bedrijfstemperaturen en -drukken binnen de verbrandingsruimte relatief laag zijn. Hoogpresterende motoren, zoals raceauto's, gebruiken koude bougies omdat de bedrijfstemperaturen en -drukken binnen de verbrandingsruimte relatief hoog zijn.
Bougies voor motoren met lage prestaties kunnen een warmtebereikclassificatie hebben tussen 1-4. Hoogpresterende motoren hebben doorgaans een warmtebereikclassificatie tussen 8-10.
Wat is de 'reikwijdte' van een bougie?
De reikwijdte van een bougie is ongeveer gelijk aan de lengte van het schroefgedeelte, gemeten vanaf waar het bougiehuis op de cilinderkop rust tot het onderste uiteinde van de schroefdraad. Het is belangrijk dat altijd de juiste reikwijdte bougie wordt gebruikt. Bougies met een te lange reikwijdte lopen het risico de zuigerkroon te raken wanneer de zuiger het BDP nadert. Het installeren van een bougie met een te korte of te lange reikwijdte brengt het risico van koolstofafzettingen op de schroefdraad met zich mee, evenals onjuiste ontsteking.
Bougie kan zuigerkroon raken als reikwijdte te lang is
Bougies worden geïnstalleerd in de cilinderkop en worden bevestigd door de bougie in de kop te schroeven. Er moet zorgvuldig worden gelet op het aandraaien van de bougie op de kop, anders kan de schroefdraad beschadigd raken en is aandraaien niet langer mogelijk.
Gerelateerde online technische cursussen
Basisprincipes van interne verbrandingsmotoren
Basisprincipes van dieselmotoren (Deel 1)
Basisprincipes van dieselmotoren (Deel 2)
Aanvullende bronnen
https://www.gsparkplug.com/shop/how-spark-plugs-work
https://auto.howstuffworks.com/spark-plugs.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Spark_plug
Afbeeldingstoewijzing
Afbeelding van hete en koude bougie: Door User:Emmanuel.boutet (File:Dilatation-spark plug-bougie allumage-fr.svg) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) of CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], via Wikimedia Commons