Bougieconstructie

bougie is een van de meest verkeerd begrepen onderdelen van een motor. Door de jaren heen zijn talloze vragen opgedoken, waardoor veel mensen in de war zijn.

Deze gids is ontworpen om de technicus, hobbyist of race monteur te helpen bij het begrijpen, gebruiken en oplossen van problemen met bougies. De informatie in deze gids is van toepassing op alle typen verbrandingsmotoren: tweetaktmotoren, roterende motoren, high performance/racemotoren en straatvoertuigen.

bougies zijn het “venster” in uw motor (uw enige ooggetuige van de verbrandingskamer), en kunnen worden gebruikt als een waardevol diagnostisch hulpmiddel. Net als een patiënt thermometer, de bougie toont symptomen en voorwaarden van de prestaties van de motor. De ervaren tuner kan deze symptomen analyseren om de oorzaak van veel problemen op te sporen, of om lucht/brandstof verhoudingen te bepalen

de bougie heeft twee primaire functies:

• om het lucht/brandstofmengsel te ontsteken
• om warmte uit de verbrandingskamer te verwijderen

Bougies zenden elektrische energie door die brandstof omzet in werkenergie. Het ontstekingssysteem moet voldoende spanning leveren om over de spleet van de bougie te vonken. Dit heet “elektrische prestaties.”

De temperatuur van het ontstekingseinde van de bougie moet laag genoeg worden gehouden om voorontbranding te voorkomen, maar hoog genoeg om vervuiling te voorkomen. Dit wordt “thermische prestaties” genoemd, en wordt bepaald door het warmtebereik geselecteerd.

Het is belangrijk te onthouden dat bougies geen warmte creëren, ze kunnen alleen warmte verwijderen. De bougie werkt als warmtewisselaar door ongewenste thermische energie uit de verbrandingskamer te halen en de warmte over te brengen naar het koelsysteem van de motor. Het warmtebereik wordt gedefinieerd als het vermogen van een stop om warmte af te voeren.

De snelheid van warmteoverdracht wordt bepaald door:

• De isolatorneuslengte
• gasvolume rond de isolatorneus
• de materialen / constructie van de centrale elektrode en porseleinen isolator

Het warmtebereik van een bougie heeft geen relatie met de werkelijke spanning die door de bougie wordt overgedragen. In plaats daarvan is het warmtebereik een maat voor het vermogen van de bougie om warmte uit de verbrandingskamer te verwijderen. De meting van het warmtebereik wordt bepaald door verschillende factoren; de lengte van de neus van de keramische centrumisolator en het vermogen om verbrandingswarmte te absorberen en over te brengen, de materiaalsamenstelling van de isolator en het centrumelektrodemateriaal.

Heat rating – Heat flow path

De lengte van de neus van de isolator is de afstand van de brandpunt van de isolator tot het punt waar de isolator de metalen omhulsel raakt. Aangezien de isolatorpunt het heetste deel van de bougie is, is de temperatuur van de tip een primaire factor bij voorontsteking en vervuiling.

ongeacht of de bougies in een grasmaaier, boot of racewagen zijn gemonteerd, moet de bougietemperatuur tussen 500C-850°C blijven.als de bougietemperatuur lager is dan 500°C, zal het isolatiegebied rond de centrale elektrode niet warm genoeg zijn om koolstof-en verbrandingskamerafzettingen te verbranden.

deze geaccumuleerde afzettingen kunnen resulteren in aangroeiende bougies die tot ontstekingsfouten leiden. Als de punttemperatuur hoger is dan 850°C zal de bougie oververhit raken, waardoor de keramiek rond de middenelektrode kan blaren en de elektroden kunnen smelten. Dit kan leiden tot voorontbranding/detonatie en dure motorschade. Bij identieke bougietypes is het verschil tussen het ene warmtebereik en het andere de mogelijkheid om ongeveer 70°C tot 100°C uit de verbrandingskamer te verwijderen. Een geprojecteerde bougietstiptemperatuur wordt verhoogd met 10°C tot 20°C.

Tip temperatuur en het uiterlijk van het Ontstekingseinde

het uiterlijk van het ontstekingseinde hangt ook af van de temperatuur van het ontstekingseinde. Er zijn drie fundamentele diagnostische criteria voor bougies: goed, vervuild en oververhit. De grens tussen de vervuiling en optimale werkgebieden (500°C) wordt de bougie zelfreinigende temperatuur genoemd. De temperatuur op dit punt is waar de geaccumuleerde koolstof en verbrandingsafzettingen worden verbrand.

rekening houdend met het feit dat de lengte van de neus van de isolator een bepalende factor is in het warmtebereik van een bougie, wordt hoe langer de neus van de isolator, hoe minder warmte geabsorbeerd en hoe verder de warmte in de cilinderkoppen moet stromen. Dit betekent dat de plug een hogere interne temperatuur heeft, en wordt gezegd dat het een hot plug is. Een hete bougie handhaaft een hogere interne bedrijfstemperatuur om olie-en koolstofafzettingen af te branden, en heeft geen relatie met vonk kwaliteit of intensiteit.

omgekeerd heeft een koude bougie een kortere isolator neus en absorbeert meer verbrandingskamer warmte. Deze warmte reist een kortere afstand, en laat de stekker werken bij een lagere interne temperatuur. Een kouder warmtebereik is noodzakelijk wanneer de motor wordt aangepast voor prestaties, wordt blootgesteld aan zware belastingen of gedurende een aanzienlijke periode op hoog toerental wordt uitgevoerd. Het koudere type verwijdert de warmte sneller en vermindert de kans op voorontbranding/detonatie en smelting of schade aan het ontstekingseinde. (Motortemperatuur kan de bedrijfstemperatuur van de bougie beïnvloeden, maar niet het warmtebereik van de bougie).

hieronder vindt u een lijst van mogelijke externe invloeden op de bedrijfstemperaturen van een bougie. De volgende symptomen of voorwaarden kunnen een effect hebben op de werkelijke temperatuur van de bougie. De bougie kan deze omstandigheden niet creëren, maar het moet in staat zijn om te gaan met de niveaus van warmte…zo niet, de prestaties zullen lijden en motor schade kan optreden.

lucht/brandstofmengsels hebben ernstige gevolgen voor de prestaties van de motor en de bedrijfstemperaturen van de bougie.

• Rijke lucht/brandstof mengsels veroorzaken tip temperatuur te dalen, waardoor vervuiling en slechte bestuurbaarheid
• Lean lucht/brandstof mengsels veroorzaken plug tip en cilinder temperatuur te verhogen, wat resulteert in de pre-ontsteking, ontploffing, en mogelijk ernstige bougie en schade aan de motor
• Het is belangrijk om te lezen bougies vele malen tijdens de tuning proces om te komen tot de optimale lucht/ brandstof mengsel

Hogere Compressie Ratio ‘ s/Gedwongen Inductie verheft bougie tip en in-cilinder temperaturen

• Compressie kan worden verhoogd door het uitvoeren van een van de volgende wijzigingen:

1. vermindering van het volume van de verbrandingskamer (d.w.z.: koepelvormige zuigers, kleinere kamerkoppen, freeskoppen, enz.)
2. het toevoegen van geforceerde inductie (Nitrous, Turbo opladen of Supercharging)
3. verandering van de nokkenas

• naarmate de compressie toeneemt, zijn een stop voor het koudere warmtebereik, een hoger brandstofoctaangehalte en zorgvuldige aandacht voor ontstekingstijdstip en lucht / brandstofverhoudingen noodzakelijk. Het niet selecteren van een koudere bougie kan leiden tot schade aan de bougie/Motor

• voortschrijdende ontstekingstijdstip met 10° veroorzaakt een stijging van de tip temperatuur met ca. 70 ° -100° C

• verhogingen van de bedrijfstemperatuur zijn evenredig met het motortoerental en de belasting. Bij een constant hoog toerental, of bij het dragen/duwen van zeer zware lasten, moet een bougie met een kouder warmtebereik worden geïnstalleerd

• naarmate de luchttemperatuur daalt, wordt de luchtdichtheid/luchtvolume groter, wat resulteert in slanker lucht / brandstofmengsels. Dit zorgt voor hogere cilinderdrukken/temperaturen en veroorzaakt een verhoging van de bougietstemperatuur. Dus, brandstof levering moet worden verhoogd. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de luchtdichtheid af, net als het inlaatvolume en de brandstoftoevoer moet worden verminderd.

• naarmate de vochtigheid toeneemt, neemt het luchtinlaatvolume af
• resulterend in lagere verbrandingsdrukken en-temperaturen, waardoor de temperatuur van de bougie en het beschikbare vermogen afnemen.
• lucht / brandstofmengsel moet slanker zijn, afhankelijk van de omgevingstemperatuur.

• beïnvloedt ook de punttemperatuur van de bougie
• Hoe hoger de hoogte, hoe lager de cilinderdruk wordt. Als de cilinder temperatuur daalt, neemt de plug tip temperatuur
• Veel monteurs poging om “chase” stemming door het veranderen van de bougie warmte varieert
• De echte oplossing is het aanpassen van jetting of lucht/brandstof mengsel in een poging om meer lucht terug naar de motor

• Gedefinieerd als: de ontbranding van het lucht/brandstof mengsel voor de pre-stel het ontstekingstijdstip mark
• Veroorzaakt door hot spots in de verbrandingskamer…kan veroorzaakt worden (of versterkt) door over geavanceerde timing, te warm, een bougie, een laag octaangehalte, lean lucht/brandstof mengsel te hoge compressie of onvoldoende koelen van de motor
• Een verandering naar een hoger octaangehalte, een koudere plug, rijker mengsel, of lagere compressie kan worden in volgorde
• U kan ook nodig zijn bij het vertragen van het ontstekingstijdstip, en check voertuig koelsysteem
• Pre-ontsteking leidt meestal tot ontploffing; voorontbranding en detonatie zijn twee afzonderlijke gebeurtenissen

• de ergste vijand van de bougie! (naast vervuiling)
• kan isolatoren breken of aardelektroden afbreken
• Voorontbranding leidt meestal tot detonatie
• De temperatuur van de stekkerpunt kan tijdens het verbrandingsproces (in een racemotor) tot meer dan 3000°F stijgen
• het vaakst veroorzaakt door hete plekken in de verbrandingskamer.
• Hot spots zorgen ervoor dat het lucht/brandstofmengsel kan worden ontstoken. Omdat de zuiger door mechanische werking van de drijfstang naar boven wordt geforceerd, zal de vooraf ontstoken explosie proberen de zuiger naar beneden te duwen. Als de zuiger niet omhoog kan (door de kracht van de voortijdige explosie) en niet omlaag kan (door de opwaartse beweging van de drijfstang), zal de zuiger van links naar rechts rammelen. De resulterende schokgolf veroorzaakt een hoorbaar ping-geluid. Dit is detonatie.
• de Meeste van de schade die een motor ondersteunt bij het “ontploffen” van overmatige hitte
• De spark plug is beschadigd door zowel de hoge temperaturen en de bijbehorende schokgolf, of hersenschudding

• Een bougie wordt gezegd te zijn geflopt als er voldoende spanning is niet bezorgd om het licht uit is alle brandstof aanwezig is in de verbrandingskamer op het juiste moment van de slag (een paar graden voor het bovenste dode)
• Een bougie kan zorgen voor een zwakke vonk (of geen vonk op alle) voor een verscheidenheid van redenen…defecte bobine, te veel compressie met onjuiste plug spleet, droge of natte vervuilde bougies, onvoldoende ontsteking timing, enz.
• lichte storingen kunnen om voor de hand liggende redenen een prestatieverlies veroorzaken (als de brandstof niet brandt, wordt er geen energie gegenereerd)
• ernstige storingen veroorzaken een slecht brandstofverbruik, slechte rijeigenschappen en kunnen leiden tot motorschade

• zal optreden wanneer de bougietpunttemperatuur onvoldoende is om koolstof, brandstof, olie of andere afzettingen weg te branden
• zal leiden tot uitloging van de vonk naar metaal shell…no bougies moeten worden vervangen…bougies zullen niet branden
• droge bougies kunnen niet worden ontstoken soms worden gereinigd door de motor op bedrijfstemperatuur te brengen
• voordat vervuilde bougies worden vervangen, zorg ervoor dat de onderliggende oorzaak van vervuiling wordt geëlimineerd