De bougie

Hij blijft meestal goed verborgen onder zijn rubber kapje, waar hij vaak probleemloos zijn werk doet zonder dat de bestuurder van het voertuig ooit eigenhandig hem er uitschroeft en hem eens kritisch bekijkt. De fabrikanten hebben van het kleinood inmiddels een dusdanig perfect product gemaakt, dat storingen nauwelijks voorkomen. Dat bestempelt de bougie tot een onbekende grootheid, een vitaal onderdeel waarover we vaak maar erg weinig weten.

De meeste mensen weten ongeveer wat een bougie doet, maar weinig mensen weten wat een bougie vertelt en waarom hij is zoals hij is. In het volgende artikel wil ik U iets meer vertellen over dit kleine apparaatje, wat meestal zijn werk goed doet maar wat bij storing wel de hele motor lam legt.

Uit leerboeken en artikelen verzamelde ik wat gegevens die volgens mij wel door iedereen te lezen zijn. Ook als u geen techneut bent moet dit toch wel begrijpelijk zijn.

Een stukje geschiedenis

De motor met interne verbranding heeft per definitie een vorm van ontsteking nodig om die verbranding te kunnen bewerkstelligen. De werking berust immers op het principe dat een door een zuiger in een cilinder samengedrukt gasmengsel tot ontbranding gebracht wordt. De daardoor ontstane, gecontroleerde ontploffing perst de zuiger weg en die kracht wordt via drijfstangen en een krukas omgezet in een roterende beweging.

In de zeventiende eeuw toen men met buskruit experimenteerde als brandstof was het woord ontsteking erg letterlijk op te vatten. In 1859 introduceerde de Fransman Etienne Lenior de eerste gasmotor. Hij gebruikte voor de ontsteking een z.g.n. gloeibuis. Dit was een stuk platina pijp die aan de buitenzijde van de motor verhit werd en die aan de binnenzijde het gasmengsel door de hitte tot ontploffing bracht. Het nadeel van dit systeem was dat de buis begon te gloeien, maar dit dan ook bleef doen waardoor er geen sprake was van timing, erg best liepen deze motoren dan ook niet.

In 1887 kwam er een Engelsman Edward Butler reeds met een revolutionaire verbetering op de proppen, hij bedacht een redelijk goed werkende elektrische ontsteking, iets waar de Duitser Benz (inderdaad die ja) op dat moment ook druk mee bezig was. In 1889 kwam Boudeville met een magneetontstekking, waarbij een ronddraaiende magneet elektriciteit opwekte voor de ontsteking. Meneer Bosch perfectioneerde dit systeem.

De werking

Het basisprincipe van de elektrische ontsteking is simpel: Indien je twee stroomdraden waarvan er een positief en de andere negatief is, dicht genoeg bij elkaar brengt, springt er een vonk over. Die vonk kan een samengedrukt gasmengsel tot ontsteking. Natuurlijk is het van groot belang dat precies ingesteld kan worden op welk tijdstip de vonk opgewekt wordt.

Vroeger moest de bestuurder dit tijdstip met de hand bepalen, later bedacht men een systeem dat langs mechanische weg het tijdstip automatisch regelde (de centrifugaal vervroeging). Bij moderne motoren wordt dit tijdstip langs elektronische weg bepaald, maar het principe blijft hetzelfde.

De bo ugie

Een ding heeft dit kleine apparaatje van zijn eerste uitvinder nog meegekregen, namelijk de naam bougie, wat in het Frans kaars betekent. Dit voor iemand die twijfelt aan de oudheid van dit kleinood.

De twee draden (elektroden genoemd) zijn in een bougie op een elegante manier verankerd. In het midden zit de z.g.n. centra­le elektrode die aan de bovenkant via de bougiekap in de bougiekabel in contact staat met de ontsteking. Het uiteinde van de centrale elektrode bevindt zich op een zeer kleine vaste afstand van circa 0,6 mm van de zogenaamde massa elektrode die in verbinding staat met het motorblok.

Tussen de centrale elektrode en de massa-elektrode springen de vonken over, en wel op het moment dat dat voor een optimale ontsteking gewenst is. De centrale elektrode is omgeven door een isolator van een bijzonder materiaal, wat niet alleen een hoge elektrische spanning moet kunnen verdragen, maar ook bestand moet zijn tegen hoge temperaturen en mechanische belastingen van onder andere motortrillingen.

Voor wat betreft die hoge temperaturen, een bougie moet het doen bij een koude start in Lapland en in een blok wat topuren draait in de Sahara. De temperatuur van een bougie kan oplopen tot 850 graden Celsius, en ook dan moet de isolator intact blijven om stroomlekkage te voorkomen.

Warmtegraad

Dat de zo eenvoudig ogende witte isolator, die niet van porselein is zoals vaak wordt gezegd, dit karwei prima doet is bekent maar er is meer te melden over dit manteltje.

De werking van een bougie hangt in belangrijke maten af van de temperatuur van de bougie. Bij een te lage temperatuur verbranden de verbrandingsresten die op de isolator terecht komen niet helemaal zodat de bougie vervuild. Bij een te hoge temperatuur slijten de elektroden omdat zij met het mengsel meeverbranden tevens kunnen zij als de temperatuur nog hoger wordt gaan gloeien en de ontsteking helemaal gaan ontregelen.

Uit voorgaande blijkt dat je niet zomaar elke bougie in elke motor kan hangen, om dit te ondervangen zijn er verschillende bougies op de markt met elk hun eigen warmtegraad. Een bougie die in een vloeistof gekoeld blok zit kan zijn warmte beter kwijt dan een bougie die in een luchtgekoelde motor zit. Hoe langer de isolator neus hoe minder snel de warmte wordt afgevoerd, men spreekt dan van een "warme" bougie. Uiteraard geld voor een bougie met een korte neus het omgekeerde en spreekt men van een "koude" bougie. Het een en ander wordt uitgedrukt in een warmtegraad, maar dit verschilt per fabrikant. Het type motor bepaald wat voor een bougie er in een motor moet. In een Dyane zit een rubber kapje tussen de bougie en de koelbeplating, verwijdering van dit kapje heeft een slechtere koeling van de bougie ten gevolg. Dit kapje zit er dus niet voor niets maar uit bovengenoemde blijkt dat de koeling van een bougie erg belangrijk is, dus doe u bougie een lol en zet het kapje er weer op.

Constructie

Behalve de warmtegraad zijn er nog andere dingen waar men bij het plaatsen van een bougie op moet letten. In de eerste plaats varieert al naar gelang het model de diameter van de met schroefdraad voorziene huls. De meest courante maten zijn 10,12,14 en 18 mm. Naast warmtegraad en diameter is er ook nog een belangrijke variabele en dat is de zogenaamde "vonkbrug", zeg maar de plaatsing en de vorm van de elektroden, zie afbeelding.

Last but not least is er het verschil in lengte van de van schroefdraad voorziene huls, de draadsoort en de zitting, dat is dat deel van de bougie die bij het aandraaien tegen de motor aankomt.

Bougies lezen

Omdat bougies letterlijk hun werk doen in het hart van de verbranding en omdat ze dank zij hun warmtegraad min of meer "geijkt" zijn, kunnen ze uitstekend als meetinstrument gebruikt worden. Dat doen monteurs dan ook met liefde. Goede "bougielezers" kunnen aan de kleur en de aanslag van een gebruikte bougie verbluffend veel zien over het functioneren van de motor. Als de motor goed is afgesteld, is de isolator neus licht bedekt met een grijs bruine aanslag en zijn de elektrode niet abnormaal verbrand. Zijn de elektroden aangetast, of is er zware aanslag zichtbaar, dan kan dat bij een tweetakt motor wijzen op een te rijk afgestelde oliepomp en bij een viertakt op overmatige boven­smering.

Is de isolatorneus bedekt met een roetige droge aanslag, dan kan het benzine/lucht-mengsel te rijk zijn, de choke blijven hangen of het luchtfilter verstopt zijn. Is de neus wit en is er weinig aanslag op de neus zichtbaar dan kan dit duiden op een verkeerd staande ontsteking.

Koolafzetting:

Een zwarte, met droge roet bedekte neus wijst op koolafzetting. De oorzaak kan zijn: Te rijk mengsel, defecte of te veel gebruikte choke, olie in de verbrandingskamer of een te "kou­de" bougie.

Olie-afzetting:

Als de bougie in plaats van zwart droog, zwart en "nat" is dan wijst dit op olieafzetting, dit is meestal niet best, de motor verbruikt nu ook duidelijk olie en moet gerepareerd worden.

Oververhitting:

Indien de neus een geglazuurd glimmend uiterlijk heeft, of  als er zich "blaren"  hebben gevormd, dan wijst dit op oververhitting en dit kan op de lange duur het smelten van de bougie tot gevolg hebben. Oorzaken kunnen zijn, een te arm mengsel, een te vroege ontsteking of te weinig koeling van de motor.

Detonatie

Een gescheurde isolatorkern wijst op detonatie of pingelen. Dit word veroorzaakt door een te laag octaangehalte in de benzine of een te arm mengsel, een lek in het inlaatspruitstuk of een te heet inlaatspruitstuk. Pingelen heeft ernstige gevolgen voor de motor.

Reinigen

Vete bougies moeten worden gereinigd met een oplosmiddel zoals benzine of petroleum en een stijve borstel. Bougies bedekt met een harde afzetting kunnen het beste worden gereinigd door ze een nacht in azijn te laten liggen. Dan word de aanslag een stuk zachter en kan verwijderd worden. Krijgt men de bougie niet schoon vervang ze dan door nieuwe.

Afstellen

Om optimale prestaties te verkrijgen moet de bougie op de voorgeschreven afstand worden afgesteld. Voor de bougie die in een Dyane zit geld een afstand van 0,6 mm. Het vergroten of verkleinen van de afstand dient zorgvuldig te gebeuren, de elektroden raken namelijk makkelijk beschadigd. Er bestaat speciaal gereedschap voor deze klus maar een voorzichtig gehanteerd lemmet van een mes voldoet echter ook prima. De afstand moet gemeten worden met een voelermaat. De afstand is correct als de juiste voelermaat juist tussen de elektroden past.

Het monteren van bougies

Wanneer blijkt dat een bougie niet gemakkelijk in de cilinderkop kan worden geschroefd, mag dit niet geforceerd worden. Probeer in dit geval eerst de schroefdraad te reinigen. Dit kan gebeuren door drie of vier sleuven in de schroefdraad van een oude bougie te zagen. Breng wat vet op deze oude bougie aan en draai hem voorzichtig in het gat. Let er daarbij op dat deze er recht in word gedraaid. Door het vet en de sleuven worden vuildeeltjes van de schroefdraad verwijderd en wordt het monteren van een nieuwe bougie vereenvoudigd. Na het met de vingers aandraaien van de bougie moet deze met behulp van een sleutel nog eens een halve of driekwart slag verder worden gedraaid. Indien een bougie niet meer te monteren is omdat het schroefdraad defect is dan moet er een helicoil geplaatst worden, een advies, laat dit iemand doen die er verstand van heeft.

De gespleten vonken

Op het ogenblik wordt er, niet voor weinig +/- Euro 22,50, een bougie op de markt gebracht, onder de naam "splitfire", die claimt het gebruik van de motor met 5 procent te verlagen. De clou van deze bougie is dat hij de vonk niet naar een enkele elektrode stuurt maar naar een gespleten elektroden. Wat is hiervan de winst? Als de vonk ontstaat en er ontbrand een explosie, dan zal het enige tijd duren totdat de explosie de zuiger bereikt heeft en aan zijn duwende functie gaat beginnen. Een tijdremmende factor hierbij is dat de massaelektrode de weg die de ontbranding naar de zuiger aflegt in de weg zit, hij moet er omheen. Volgens de fabrikant is de tijdwinst doordat de ontploffing rechtdoor kan een van de oorzaken van een hoger rendement van de motor.

De zin en onzin hiervan

Onderzoekers van verbrandingsmotoren erkennen het probleem van de in de weg zittende  massa-elektrode. Maar ze tillen er niet zo zwaar aan. In het verleden is ook geëxperimenteerd met langere vonkbruggen en armere mengsels om het milieu te sparen, maar men koos niet voor de "arm mengsel motor" maar voor de geregelde katalysator. TNO doet geen uitspraak over de bougie, maar zegt niet te geloven in vermogenswinst door dit type bougie. Waar heeft splitfire zijn claim vandaan? Inderdaad uit de racerij. Bij hoog toeren motoren is zelfs de plaats van de bougie belangrijk. Deze motoren draaien zulke hoge toeren dat een fractie later aankomen van de explosie leidt tot vermo­gensverlies, en iedere PK telt in de racerij. In uw Dyane motor en de daarbij behorende toerentallen is deze extra voorziening echter nutteloos. De explosie heeft zelfs bij hoge toeren voldoende tijd om een ommetje te maken.