VERSLETEN ONTSTEKINGSBOUGIE LEIDT TOT HOGER BRANDSTOFVERBRUIK

WERKING, DIAGNOSE EN CORRECTE VERVANGING VAN EEN DEFECTE BOUGIE

Ontstekingsbougies zijn een essentieel onderdeel van een goed functionerende benzinemotor. Ze zorgen er via een stroomstoot namelijk voor dat de lucht-brandstofmengeling in de verbrandingsmotor ontploft. Bougies zijn echter, zoals de meeste onderdelen van een wagen, onderhevig aan slijtage. Dit kan storingen en een verhoogd brandstofverbruik tot gevolg hebben. Het is gelukkig niet moeilijk om het probleem vast te stellen en indien nodig de bougie te vervangen.

WERKING ONTSTEKINGSVONK

Benzinemotoren in wagens gebruiken voor hun ontsteking bougies. Die spelen in de automotor een wezenlijke rol omdat ze als taak hebben het door de cilinder aangezogen brandstof-luchtmengsel te doen ontbranden door middel van een elektrische stroomstoot. Dit principe is sinds het ontstaan van de bougie tot nu toe onveranderd gebleven. Toch merken we met de Euronormen belangrijke en innovatieve evoluties.

EVOLUTIE ONTSTEKINGSBOUGIE

Evolutie in relatie tot normering

De kwaliteit van de ontbranding heeft een impact op het milieu, aangezien de werking van de bougie een invloed heeft op het prestatievermogen van de auto en de efficiëntie van de motor. Als je dan weet dat de gemiddelde bougie tussen de 500 en 3.500 keer per minuut vonkt, wordt duidelijk hoe groot de bijdrage van de moderne bougietechniek is om aan de nieuwste normen voor schadelijke stoffen te voldoen en dus het brandstofgebruik te reduceren. De fabricage van de ontstekingsbougies loopt met andere woorden gelijk met de evolutie van de Euronormen.

Voor de eerste euronorm

In honderd jaar tijd is er weinig veranderd aan het principe van ontlading, ontvlamming, vonk en de ontploffing van het lucht-brandstofmengsel. Toch zien we dat de vorm van de bougie alsook de technieken, gebruikte materialen en samenstelling aan veranderingen onderhevig zijn. De ontstekingsbougie van de vroegste generatie moest nog geen rekening houden met beperkingen op de uitstoot van de auto. Het porseleinen gedeelte was voorzien van kammen voor een optimale afdichting, zodat het risico op kortsluiting verminderde. Daarnaast werden enkel nikkel en koper gebruikt als metalen. Resultaat: na 5.000 kilometer was de elektrode volledig versleten en aan vervanging toe.

Levensduur van de ontstekingsbougie

In de jaren 80 werden de eerste Euronormen geïntroduceerd. Fabrikanten stonden nu voor een nieuwe uitdaging, namelijk de uitstoot drastisch inperken om aan de norm te voldoen. De oplossing bestond erin om de levensduur van de bougie in kwestie te verlengen. Dat werd voor het eerst bewerkstelligd door de introductie van de multi-elektrodebougie. Bij zo'n bougie springt de vonk bij slijtage steeds van de ene massa-elektrode over naar de volgende. Zo wordt de slijtage over maximaal vier elektroden verdeeld en wordt de levensduur dus verlengd. Na de vierde Euronorm zien we echter een massale terugkeer naar de bougie met een centrale en een massa-elektrode. Het gebruik van meerdere massa-elektrodes zorgde namelijk niet voor een optimale ontvlamming, waardoor er te veel uitstoot vrijkwam. Een terugkeer naar de basis was de oplossing. De midden- en massa-elektrode zijn nu echter voorzien van een platina-, iridium- of rodiumpunt. Deze metalen zijn bovendien bestendiger tegen corrosie en erosie. Ze verlengen dus ook op hun beurt de levensduur. Daarnaast zorgt de bougie met één massa-elektrode ervoor dat de beste vonk (een vonk door de lucht) zich manifesteert in de verbrandingskamer van de motor, zodat een optimale verbranding een garantie is.

Vandaag

De ontstekingsbougie van vandaag ziet er behoorlijk wat smaller en langer uit dan haar voorgangers. Dat is een direct gevolg van de 'downsizing' of het kleiner worden van de cilinderinhoud van motoren. Deze trend is er om te zorgen voor een lager brandstofverbruik en dus belasting op het milieu. Bovendien is de levensduur van de bougies van vandaag aanzienlijk verlengd, namelijk naar 60.000 kilometer.
In deze 'downsizing'-motoren heersen er echter hogere snelheden wat het verse gas en uitlaatgas betreft. Daardoor bestaat het risico dat een vonk door een gas uitgeblazen wordt. Om de ontstekingen echter efficiënt te houden, gebruiken fabrikanten steeds meer edelmetalen zoals platina, iridium en rodium. En dat is maar goed ook als men weet dat de bougies tegenwoordig een meer centrale en dus hetere positie hebben in de verbrandingskamer. Ten slotte merken we ook op dat het isolatiemateriaal, voor de weerstand tegen hoge elektrische stromen, telkens verbetert.

SAMENSTELLING VAN DE BOUGIE

Koude en warme bougies

We maken een opdeling tussen twee soorten ontstekingsbougies, waarbij de warme bougie in 98% van de gevallen op personenwagens van toepassing is. Dat is ook logisch als je weet dat de bougie zichzelf reinigt bij warmteabsorptie. De warme bougie is zo samengesteld dat ze het zeer snel warm krijgt om op zelfreinigingstemperatuur te komen. De warmteafvoer is met andere woorden veel kleiner dan de warmteabsorptie. Koude bougies zijn voornamelijk van toepassing op racevoertuigen en sportwagens die het zich niet kunnen veroorloven dat de bougie te warm wordt, waardoor zelfontbranding een gevaar wordt. De bouw van het ontstekingssysteem van een benzinemotor bestaat essentieel uit vier elementen. In wat volgt, gaan we dieper in op die onderdelen.

Aansluiting (1)

De aansluiting van de ontstekingsbougie zit op een van de uiteinden. Aan de andere kant bevinden zich de elektroden die zorgen voor de ontbranding. Op de aansluiting komt na de montage de bougieleiding of de staafbobine. De elektrische stroom die uiteindelijk bij de elektroden zal zorgen voor de ontsteking, kent hier zijn startpunt.

Isolator (2)

Deze keramische component zorgt ervoor dat de hoge spanning afkomstig van de aansluiting niet overslaat op de voertuigmassa. Daarnaast zorgt de isolatie er via de dichtring ook voor dat de warmte van de verbranding naar de cilinderkop afgevoerd wordt. Ook de metalen behuizing, onder de elektroden, zorgt voor de warmteafleiding van de bougie.

Centrale elektrode (3)

Deze elektrode zit, zoals de naam weggeeft, in het midden van de bougie aan het uiteinde in de verbrandingskamer. Het is deze elektrode die de vonk moet doen overspringen op de massa-elektrode, zodat de verbranding kan plaatsvinden.

Massa-elektrode (4)

De massa-elektrode van een bougie vormt de tegenpool van de centrale elektrode en zorgt samen met die laatste voor een vonk. Deze elektrode heeft een polyforme vorm en is voorzien van kammen, waardoor een uniforme slijtage, en dus een grotere levensduur, van toepassing is.

Montageplaats

De bougie is in de cilinderkop vastgeschroefd met de aansluitkant naar buiten gericht aan de hand van vooraf bepaalde aandraaimomenten die gerespecteerd moeten worden. Op de aansluitkant wordt de bougiestekker of de staafbobine aangesloten. Het andere uiteinde met de twee elektroden zit in de verbrandingskamer waar de ontsteking, en dus ook de ontbranding, zal plaatsvinden. Bij een juist aantal aandraaimomenten zit de bougie op de beste positie voor een optimale ontbranding.

VERVANGEN ONTSTEKINGSBOUGIE

Waarom vervangen?

Zoals de meeste onderdelen slijt ook de bougie bij gebruik. Tijdens de gebruiksperiode verliest de bougie namelijk microscopisch kleine hoeveelheden materiaal (erosie), waardoor de behoefte aan ontstekingsspanning met 500 volt per 2.000 kilometer stijgt. Dit kan op termijn leiden tot storingen bij de ontsteking. Zoals we eerder zagen, heeft een correcte ontsteking een positieve impact op het brandstofverbruik. Hetzelfde geldt echter ook voor de omgekeerde logica. Doordat de bougies slijten, ontstaan er meer storingen, stijgt het brandstofgebruik en is de impact op het milieu door meer uitstoot negatiever. De bestuurder compenseert het prestatieverlies van zijn wagen namelijk door het gaspedaal dieper in te drukken.
Een tijdelijke vervanging (na ongeveer 15.000 kilometer) zorgt dus voor een optimale werking van de motor en dus een efficiënt brandstofverbruik, een goede verbranding en een betere bescherming van de katalysators. Er zijn echter manieren om deze slijtage af te remmen of toch voor geringe tijd uit te stellen. Zo zorgen verschillende soorten edelmetalen ervoor dat de erosie minder snel optreedt. Iridium is momenteel de variant die het modernst is en het best bestand is tegen erosie.

Foutdiagnose ontstekingsbougie

Enkele situaties kunnen de bestuurder van de auto al een indicatie geven dat er een mankement is aan de ontstekingsbougies. Zo kan hij/zij opmerken dat het brandstofverbruik van de wagen is toegenomen. Een slechte werking van de bougies kan er bovendien ook voor zorgen dat de auto in slechte weersomstandigheden moeilijk start. Een vanzelfsprekende indicatie van storingen op de ontstekingsbougies is het oplichten van een EOBD-waarschuwing op het dashboard. Als de klant een van deze situaties voorheeft, dan is een controle van de bougies zeker een aanrader. Verschillende zaken kunnen aan de oorzaak van een slecht functionerende ontstekingsbougie liggen. De optimale werktemperatuur van een bougie ligt tussen de 600 en 700 graden. Bij lagere temperaturen zien we veel koolaanslag bij de bougie in kwestie. Te hoge temperaturen zorgen voor zelfontbranding van de bougie en zijn zeer gevaarlijk voor de wagen. Daarnaast zijn er nog tal van oorzaken die voor problemen met de bougie kunnen zorgen waarvan men zich al dan niet bewust kan zijn. De oorzaak laat echter zo goed als altijd haar sporen na op het uiterlijk van de bougie in kwestie. 

Hoe vervangen?

Er zijn verschillende types ontstekingsbougies. Zorg er dus voor dat het juiste type bougie aanwezig is alvorens over te gaan tot de vervanging. Zorg er daarna voor dat de motor koel is. Dit is belangrijk voor de veiligheid, maar ook voor een gemakkelijkere verwijdering van de ontstekingsbougie. Daarna kan de demontage van de versleten bougie beginnen.

• Trek de bougiekabel uit de eerste ontstekingsbougie. In plaats van alle kabels er direct uit te trekken, is het aan te raden om bougie per bougie te vervangen;
• Verwijder eventuele korsten en vuil met behulp van perslucht of een borstel uit de inbouwschacht voordat u de bougie uitdraait;
• Schroef de versleten bougie eruit met behulp van een moersleutel;
• Verwijder daarna het vuil uit en om de bougieboring.

Na deze handelingen is het zover om de nieuwe bougies aan te brengen. Belangrijk om te onthouden is dat men hier een momentsleutel gebruikt en het aanbevolen aantal aandraaimomenten respecteert.

• Schroef de bougie handmatig zo ver mogelijk in de cilinderkop;
• Span de ontstekingsbougie aan met de momentsleutel op basis van het aangeraden aantal draaimomenten;
• Zet daarna de bougiekabel op de aansluiting en herhaal de voorgaande stappen voor alle andere bougies.
  
  

RESPECTEER DE AANDRAAIMOMENTEN

Over de jaren heen zijn de ontstekingsbougies, mede dankzij de downsizing van de motoren, dunner en langer geworden. Dit heeft mede als gevolg dat de bougies ook steeds minder robuust worden. Die situatie is dus veranderd. Daarom is het enorm belangrijk om de aandraaimomenten van de ontstekingsbougies te respecteren. Het is namelijk niet verantwoord om bougies te monteren zonder gebruik te maken van de momentsleutel en het aantal aandraaimomenten dat vermeld staat op alle verpakkingen. Mocht dat wel voorvallen, dan kunnen er twee dingen gebeuren. Enerzijds is het mogelijk dat het porselein van de bougie breekt omdat men er te veel druk op uitoefent. Anderzijds is het mogelijk dat de bougie verkeerd georiënteerd is in de verbrandingskamer, waardoor de ontsteking slecht of helemaal niet gebeurt. Om helemaal zeker te zijn van een optimale verbranding, is het dus noodzakelijk om de momentsleutel te gebruiken en het aantal draaimomenten dat op de verpakking staat, zeker te respecteren.

TOEKOMST

In het begin van het artikel stelden we dat er aan de werking van de ontstekingsbougie over de afgelopen honderd jaar niets veranderd is. Toch zien we dat er enkele nieuwe technieken geïntroduceerd worden om de uitstoot van toekomstige auto's verder in te perken. Een zeer belangrijke ontwikkeling is gebaseerd op de werking van gloeibougies in dieselmotoren. De uitstoot wordt daar beperkt door een elektronisch aparte pilotering van de cilinders. Bij de benzinewagen is de technologie die deze techniek het dichtst benadert, de 'hoogfrequentietechniek' of het 'ecoflashsysteem' waarbij geen vonk voor de ontbranding zorgt, maar een magnetisch veld. Dat zorgt rechtstreeks voor 40% minder NOx en 15% minder CO2. Deze techniek is efficiënt omdat ook hier elke cilinder apart gepiloteerd wordt. Een laatste techniek maakt ook gebruik van het principe van een magnetisch veld, maar stuurt plasmabliksemschichten door de volledige verbrandingskamer om tot een ontvlamming te komen.