Techniek: bougies

Wie op zoek is naar nieuwe onstekingskaarsjes voor zijn motor, kan soms behoorlijk de weg verliezen. Steeds vaker wordt voor bijna elk motormodel wel een specifieke bougie ontwikkeld en bovendien hanteert ieder merk zijn eigen codering. Om de verwarring nog eens te vergroten, kun je kiezen voor een bougie van drie euro, maar ze zijn er ook van 80 euro…

Hoewel het maar een klein onderdeel is, speelt de bougie een grote rol in het geheel. Zonder bougie immers geen vonken en zonder vonken vindt er geen ontbranding van het brandstofmengsel plaats. En zal de motor dus niet lopen.
Een bougie werkt als volgt: op de midden-elektrode wordt door de bobine een enorm hoge elektrische spanning gezet. De spanning wordt zelfs zo hoog, dat er via de middenelektrode spontaan een vonk overspringt naar de massa-elektrode. Dat bekende vonkje zorgt er dus voor dat er een ontploffing plaats vindt in de verbrandingskamer, waardoor de zuiger naar beneden geduwd wordt en de krukas gaat draaien. De spanning op de bougie kan – afhankelijk van hoe modern de motor is, oplopen van tienduizend tot wel dertigduizend volt! Bij een gemiddeld toerental van 4.000 toeren per minuut moet de bougie dus zo’n 33 keer per seconde vonken. Bovendien moet het tijdstip waarop die vonk overspringt perfect getimed te zijn. De timing beïnvloedt namelijk de kwaliteit van ontbranding en is van enorm belang voor de prestatie en efficiëntie van de motor. Bij een te vroege vonk zal de motor slecht presteren en heetlopen; een te late vonk gaat ook ten koste van de prestaties. Ook de temperatuur waaronder de bougie zijn werk moet doen is van essentieel belang. Wordt de bougie te heet, kan dit leiden tot voortijdige en ongecontroleerde ontbranding. Dit wordt ook wel pingelen of kloppen genoemd. De bougie krijgt in zo’n geval het karakter van een gloeibougie in een diesel. Dit kan gebeuren vanaf 850 graden Celsius. Blijft de bougie echter te koud, namelijk beneden de 450 graden, dan zullen niet alle roetdeeltjes in de verbrandingskamer verbranden. Dit betekent dat de zelfreinigende werking wegvalt en er roetdeeltjes neerslaan in de verbrandingskamer en achterblijven op de bougie. Die roetdeeltjes zullen op den duur de ontsteking ook negatief beïnvloeden.

Om optimaal te kunnen werken, heeft de bougie dus een bepaald temperatuurvenster nodig. Daarbinnen functioneert hij goed. Nu is de temperatuurontwikkelingen in de verbrandingsruimte bij vrijwel elke motor anders. Het is zeer afhankelijk van het vermogen dat uit een motorblok wordt gehaald en van de bouwwijze en het maximum toerental. Vandaar dat een motorfabrikant precies voorschrijft welke bougie je moet gebruiken in jouw motor. Het is erg belangrijk de bougie met het juiste warmtewaarde voor jouw motor te gebruiken; dit komt hele precies. Kies je een willekeurige andere bougie, dan zal dat zeker tot problemen leiden. Dat kan zijn van matig presteren met een hoger benzineverbruik, tot pingelen met verregaande gevolgen, zoals een kapotte zuiger.
De warmtewaarde van een bougie wordt bepaald door de hoeveelheid warmte die een bougie kan afvoeren. De warmte die ontstaat in de verbrandingsruimte en dus ook op de neus van de bougie terecht komt, wordt via de schroefdraad en de afdichtring en via de middenelektrode naar de isolator van de bougie afgevoerd. Deze isolator is gemaakt van keramisch materiaal en loopt door de hele bougie, van de aansluiting van de bougiedop tot aan de isolatorneus. Door het contactvlak met de isolator en de verbrandingruimte groter of kleiner te maken, kan men dus bepalen hoeveel warmte er afgegeven wordt aan de behuizing: bij bougies met een hogere temperatuurbelastbaarheid is dit oppervlak groter. Deze bougies zijn dus geschikt voor werken onder hoge temperaturen, het zijn zogenaamde ‘hete bougies’. Bij bougies met een lagere temperatuurbelastbaarheid is het contactvlak juist kleiner. Er wordt dan minder warmte afgevoerd. Dit heet een koude bougie en de warmte wordt goed vastgehouden in de bougie zelf, zodat de bougie goed zelfreinigend blijft.

Om de specifieke kenmerken van elke bougie weer te geven, heeft elk merk bougie zijn eigen codering. De meest gebruikte bougies zijn van het Japanse merk NGK. Maar ook Denso, Bosch en Champion brengen bougies voor motoren op de markt. Een nieuwe bougie kost niet de wereld, je koopt de simpelste uitvoering al vanaf een euro of drie. Natuurlijk kun je ook kiezen voor duurdere versies, zoals de moderne iridium-bougies. Deze hebben een kleine punt van een zeer slijtvaste iridium-legering die op de middenelektrode is gelast via een laser. Zo’n hele minuscule middenelektrode geeft een krachtigere vonk en daarnaast gaat zo’n bougie langer mee, omdat het materiaal van de middenelektrode slijtvaster is en minder wegbrand tijdens het vonken. Deze iridium-bougie is slechts een van de vele innovaties die de laatste decennia plaats vinden op het gebied van onstekingstechniek. Er bestaan bijvoorbeeld ook al bougies met platina en gouden middenelektroden, bougies met meerdere massaelektroden of zelfs met een ring las massaelektrode. Het doel is in vrijwel alle gevallen om een zo krachtig mogelijke vonk te realiseren om het tegenwoordig steeds armere benzine-lucht mengsel toch goed te kunnen ontsteken. Daarbij is de sky tegenwoordig de limit: er worden steeds vaker hele specifieke bougies ontwikkeld, maar betaal je dan natuurlijk ook wel voor. Afhankelijk van de motor gaat een bougie normaal gesproken tussen de tien- en vijftigduizend kilometer mee. Wanneer je doorrijdt met een bougie die versleten is, zul je dat zeker merken aan de het starten en aan de rijprestaties. De motor zal, ondanks een goed afgestelde carburateur of goed functionerende injectie, minder mooi lopen, het vermogen zal merkbaar terug lopen en motor hapert of stottert bij het optrekken. Bij een motor met twee of meer cilinders zullen de overgebleven bougies het werk moeten opvangen, waardoor de motor mogelijk te warm wordt.
Een versleten bougie is te herkennen aan verweerde of afgeronde midden- en massa-elektrode door vonkerosie, en aan de te grote opening tussen beide elektroden. Als die afstand te groot wordt voor de vonk om goed te kunnen overbruggen, zal de motor dus ‘overslaan’ en slecht lopen. Ook belast dit het ontstekingssysteem en dat kan – naast een verhoogd brandstofverbruik – ook leiden tot schade aan andere ontstekingsdelen.
De bougie is dus maar een heel klein onderdeel in je motor, maar wel van heel erg groot belang. Het correct doorsturen van de spanning uit de bobine naar de elektroden voor een perfecte timing van het ontstekingsmoment en een goede warmteafvoer van de bougie zijn belangrijke voorwaarden voor het goed functioneren van je tweewieler. Hou je daarbij dus altijd aan de fabrieksvoorschriften en kies de juiste bougie. Een kleine moeite en je motor is je er dankbaar voor!

DE JUISTE AFSTELLING?
Van de conditie en het uiterlijk van de isolatorneus en de elektroden is veel af te lezen over de conditie van je motor. Het is dus belangrijk af en toe de bougies te bekijken. In het ideale geval, bij een goed functionerende motor, is de kleur van de isolatorneus ‘koffie-met-melk-bruin’. Een matzwarte laag betekent vaak dat de bougie onder de zelfreinigingstemperatuur gefunctioneerd heeft. De oorzaak daarvoor kan zijn dat er alleen korte stukjes met de motor gereden worden, of dat er gekozen is voor een te koude bougie. Ook kan het erop wijzen dat de carburateur te rijk staat afgesteld, de afstand tussen de middenelektrode en de massaelektrode te groot is, of dat het luchtfilter verstopt zit, zodat er relatief te weinig lucht in de motor komt. Heeft zich vochtig roet of olie afgezet op het deel van de bougie dat zich in de verbrandingsruimte bevindt, dan kan dat mogelijk komen doordat er teveel olie in de verbrandingskamer terecht is gekomen, een sterke aanwijzing dat de motor versleten is. Waarschijnlijk zijn dan de zuigers, zuigerveren en/of klepgeleiders aan het eind van hun latijn. Wanneer witte, bloemkoolachtige afzettingen voorkomen op de isolatorneus en de massa-elektrode is een mogelijke oorzaak dat de motor te arm staat afgesteld en dat de bougie te warm wordt. Het kan ook zijn dat er door een beschadigde koppakking koelvloeistof in de cilinder terecht komt en verbrandt. Wanneer midden- en massaelektrode samengesmolten zijn, is de bougie veel te heet geworden. De oorzaak hiervan is mogelijk dat er een bougie gebruikt is met een verkeerde warmtegraad. In het ergste geval zijn hierdoor ook de zuiger en kleppen beschadigd.