Bougie: niet zomaar een vonk

De essentie van de bougie in een motor met vonkontsteking lijkt voor de hand te liggen. Dit is een eenvoudig apparaat waarbij het belangrijkste onderdeel de twee elektroden zijn waartussen de ontstekingsvonk springt. Weinigen van ons weten dat in moderne motoren de bougie een nieuwe functie heeft gekregen.

Moderne motoren worden vrijwel uitsluitend elektronisch aangestuurd. controleur, in de volksmond bekend als een "computer", verzamelt een reeks gegevens over de werking van het apparaat (we zullen hier allereerst de snelheid van de krukas noemen, de mate van "indrukken" op het gaspedaal, de atmosferische druk van de lucht en in het inlaatspruitstuk, de temperatuur van de koelvloeistof, brandstof en lucht, en ook de samenstelling van de uitlaatgassen in het uitlaatsysteem voor en na hun zuivering door katalysatoren), en vergelijk deze informatie vervolgens met de informatie die is opgeslagen in de geheugen, geeft commando's aan de systemen voor het regelen van het ontstekings- en brandstofinjectieproces, evenals de positie van de luchtklep. Het feit is dat het vlampunt en de brandstofdosis voor de afzonderlijke bedrijfscycli optimaal moeten zijn in termen van efficiëntie, zuinigheid en milieuvriendelijkheid op elk moment dat de motor draait.

LEES OOK

Gloeibougies

Het spel is de kaars waard

Onder de gegevens die nodig zijn om de juiste werking van de motor te controleren, is er ook informatie over de aanwezigheid (of afwezigheid) van detonatieverbranding. Het lucht-brandstofmengsel dat zich al in de verbrandingskamer boven de zuiger bevindt, moet snel maar geleidelijk verbranden, van de bougie tot aan de verste uithoeken van de verbrandingskamer. Als het mengsel in zijn geheel ontbrandt, d.w.z. "explodeert", neemt de efficiëntie van de motor (d.w.z. het vermogen om de energie in de brandstof te gebruiken) sterk af, en tegelijkertijd neemt de belasting van belangrijke motorcomponenten toe, wat kan tot mislukking leiden. Daarom mag een constant ontploffingsverschijnsel niet worden toegestaan, maar aan de andere kant moeten de instelling van de onmiddellijke ontsteking en de samenstelling van het brandstof-luchtmengsel zodanig zijn dat het verbrandingsproces relatief dicht bij deze ontploffingen ligt.

Daarom zijn moderne motoren sinds enkele jaren uitgerust met zogenaamde. klop sensor. In de traditionele versie is dit eigenlijk een gespecialiseerde microfoon die, in het motorblok geschroefd, alleen reageert op trillingen met een frequentie die overeenkomt met een typische detonatieverbranding. De sensor stuurt informatie over mogelijk kloppen naar de motorcomputer, die reageert door het ontstekingspunt te veranderen zodat er geen kloppen optreedt.

De detectie van detonatieverbranding kan echter op een andere manier worden uitgevoerd. Al in 1988 lanceerde het Zweedse bedrijf Saab de productie van een verdelerloze ontstekingseenheid genaamd Saab Direct Ignition (SDI) in het model 9000. Bij deze oplossing heeft elke bougie zijn eigen bobine ingebouwd in de cilinderkop en de "computer ” voedt alleen stuursignalen. Daarom kan in dit systeem het ontstekingspunt per cilinder verschillend (optimaal) zijn.

Belangrijker in een dergelijk systeem is echter waar elke bougie voor wordt gebruikt als deze geen ontstekingsvonk produceert (de duur van de vonk is slechts tientallen microseconden per bedrijfscyclus, en bijvoorbeeld bij 6000 tpm, één motor werkingscyclus is tweehonderdste seconden). Het bleek dat dezelfde elektroden kunnen worden gebruikt om de ionenstroom die ertussen stroomt te meten. Hier werd het fenomeen van zelfionisatie van brandstof- en luchtmoleculen tijdens de verbranding van een lading boven de zuiger gebruikt. Afzonderlijke ionen (vrije elektronen met een negatieve lading) en deeltjes met een positieve lading laten stroom vloeien tussen de elektroden die in de verbrandingskamer zijn geplaatst, en deze stroom kan worden gemeten.

Het is belangrijk op te merken dat de mate van aangegeven gasionisatie in de kamer verbranding is afhankelijk van verbrandingsparameters, d.w.z. voornamelijk op de huidige druk en temperatuur. De waarde van de ionenstroom bevat dus belangrijke informatie over het verbrandingsproces.

De basisgegevens verkregen door het Saab SDI-systeem verschaften informatie over kloppen en mogelijke ontstekingsfouten, en maakten het ook mogelijk het vereiste ontstekingstijdstip te bepalen. In de praktijk leverde het systeem betrouwbaardere gegevens op dan een conventioneel ontstekingssysteem met traditionele klopsensor en was bovendien goedkoper.

Het zogenaamde verdelerloze systeem met aparte spoelen voor elke cilinder wordt nu veel gebruikt en veel bedrijven gebruiken al ionenstroommeting om informatie te verzamelen over het verbrandingsproces in een motor. Hierop aangepaste ontstekingssystemen worden aangeboden door de belangrijkste motorleveranciers. Het blijkt ook dat het evalueren van het verbrandingsproces in een motor door het meten van de ionenstroom een ​​belangrijke manier kan zijn om motorprestaties in realtime te bestuderen. Hiermee kunt u niet alleen een onjuiste verbranding direct detecteren, maar ook de grootte en positie bepalen (berekend in graden van rotatie van de krukas) van de werkelijke maximale druk boven de zuiger. Tot nu toe was een dergelijke meting niet mogelijk bij seriemotoren. Met behulp van de juiste software is het dankzij deze gegevens mogelijk om de ontsteking en injectie nauwkeurig te regelen in een veel groter bereik van motorbelastingen en temperaturen, en om de bedrijfsparameters van de unit aan te passen aan specifieke brandstofeigenschappen.