Ontstekingssysteem

Elektrisch schema van een ontstekingssysteem van een verbrandingsmotor.

Het ontstekingssysteem van een verbrandingsmotor is het systeem van accu, bobine, stroomverdeler, onderbreker en bougies, dat op het juiste tijdstip de ontbranding van het gecomprimeerde gasmengsel verzorgt.

De uitvinding van de verbrandingsmotor was eigenlijk alleen maar mogelijk doordat in diezelfde periode ook uitvindingen en ontdekkingen op elektrisch gebied werden gedaan die het ontstekingssysteem zouden gaan heten. Het was uiteraard onmogelijk om handmatig, telkens wanneer de zuiger met de compressieslag bezig was, even een vonkje te maken. Het bleek echter mogelijk om de lage spanning van een accu om te vormen tot een hoge spanning en daarmee een vonk te laten overspringen tussen de elektroden van een bougie en zo de ontsteking te verzorgen.

De geschiedenis

In 1876 vindt de Belg Etienne Lenoir de bougie uit met elektrische ontsteking welke zeer dicht ligt bij hetgeen wij vandaag verstaan onder elektrische ontsteking met bougie. Hij integreert de vonkinductor van Heinrich Daniel Ruhmkorff, vaak als Ruhmkorff-inductor aangeduid. De ontsteking van een mengsel brandstof / 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. Robert Bosch vond de hedendaagse bougie uit in 1903. Voordien werden gloeispiralen en zelfs lappen stof gebruikt om het lucht/brandstof mengsel in een verbrandingsmotor tot ontsteking te brengen. Er zijn ook een aantal patenten die een soortgelijk systeem hebben, maar Bosch maakte het systeem met de bobine in 1903 compleet.

Ontstekingstijdstip

Het periodiek onderbreken van de stroom door de bobine werd gedaan door de onderbreker, bestaande uit een schakelaar (de contactpunten), rechtstreeks op, of bediend door een meedraaiende as op de nokkenas.

In moderne motoren wordt dit geregeld door een elektronische ontsteking met een optisch of magnetisch gestuurde onderbreker, meestal een Hall-sensor. Het ontstekingstijdstip wordt dan veelal geregeld door een elektronische stuureenheid va het computergestuurde motor management systeem, de Electronic Control Unit (ECU).

Bobine of spoel

Het omvormen van die spanning gebeurt met een zogenaamde bobine, een transformator met een primaire wikkeling van een klein aantal windingen van dikke draad en een secundaire wikkeling met een groot aantal wikkelingen van dunne draad. Beide wikkelingen zitten om een weekijzeren kern. Door steeds een elektrische gelijkstroom door de primaire wikkeling te sturen en deze vervolgens even te onderbreken, verandert het in de kern opgebouwde magnetische veld abrupt, waardoor in de secundaire wikkeling de benodigde hoge elektrische spanning wordt geïnduceerd.

Moderne motoren hebben vaak per bougie een bobine, een zogenaamd Direct Ignition systeem. De bougie dient hierbij ook als sensor voor het verbrandingsproces. Het motor management systeem (zie verder) regelt dan ook de ontsteekspanning, ontstekingstijdstip en brandstof/luchtmengsel.

Verdeler

De verdeler verdeelt de hoge vonkspanning naar de respectievelijke bougies in de juiste volgorde. Een arm in de verdeler, de rotor, is rechtstreeks op de krukas of indirect via de nokkenas gekoppeld en draait mee. De ontsteekvolgorde wordt bepaald door de juiste aansluiting van de bougiekabels op de verdeler.

Bovenop de centrale as van de stroomverdeler zit een rotor. Daar overheen zit de verdelerkap (in het Vlaamse (en Spaanse en Franse) taalgebied ook wel Delco genoemd). De verdelerkap heeft doorgaans één middenaansluiting, daar is de hoogspanningskabel vanaf de bobine op aangesloten. Deze aansluiting duwt met een verende koolstift op de rotor, zodat de stilstaande kap de spanningspulsen kan doorgeven aan de draaiende rotor.

Verder zijn er aan de omtrek van de rotor een aantal contacten aangebracht, gelijk aan het aantal cilinders dat de motor heeft. Vanaf deze contacten lopen er weer hoogspanningkabels naar de bougies. Deze worden zo aangesloten dat steeds de cilinder waar een compressieslag geweest is, voorzien wordt van een vonk.

Bougie

Een bougie bestaat uit drie delen:

• het metalen bougielichaam met metrische schroefdraad en een zeskant, waaraan ook een of meer massa-elektroden bevestigd zijn;
• een porseleinen isolator, gasdicht bevestigd in dit lichaam
• een centrale elektrode met aan de bovenzijde een bevestigingpunt voor de bougiekabel.

Het uiteinde van de centrale elektrode bevindt zich op een (door de fabrikant voorgeschreven) afstand van de massa-elektrode en over die afstand springt de vonk over. 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). 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).

  Vrije mediabestanden over Ignition system op Wikimedia Commons