Voordelen
Transistor / Thyristor Ontsteking tov Conventionele Ontsteking
Conventionele
Ontsteking en Ontwikkeling
De Constructie van de
Ontsteking
Werking van de Ontsteking
Contactpuntfunctie
|
|
|
Nieuwe
ontwikkeling?
Om een benzinemotor
te kunnen laten functioneren hebben we een vonk nodig om het
brandstof luchtmengsel te ontsteken. Op dit moment worden er
proeven gedaan met benzinemotoren zonder ontsteking die gebruik maken van het dieselprincipe. Ingewikkelde elektronica en sensoren
moeten dit proces begeleiden en sturen. Denk bijvoorbeeld aan het
klop of pingel probleem wat heel gemakkelijk kan optreden bij dit
dieselprincipe. Deze ontwikkeling geeft weer een aantal procenten
benzinebesparing en daardoor weer minder CO2 uitstoot en dus
weer goed voor het milieu. In het verleden zijn er wel meer
revolutionaire ontwikkelingen geweest en die zijn niet altijd tot
een productierijp stadium gekomen. Terug naar ons verhaal. Om dus
tot een vonk te komen hebben we wat onderdelen nodig.
Hieronder een opsomming van wat er zoal gebruikelijk is en was.
|
|
|
|
Allereerst de meest voorkomende ontstekingsvormen:
Magneetontsteking.
Conventionele
ontsteking.
Transistor
ontsteking.
Thyristor ontsteking.
De meest voorkomende Gevers:
Contactpuntjes.
Opto coupler (Led).
Magnetische (Hall) **
(vliegwiel sensor).
Optie:
Diverse meetpunten zoals toerentalmeting, krukashoek,
ontsteekhoek enz. (Voor computergestuurde ontstekingen).
Bougiekabels:
Kool
kabels (diverse
isolatie vormen) (om radiostoringen tegen te gaan).
Vaste kern kabels (diverse isolatie vormen).
Bobine:
6-
12 en 24 Volt bobine.
Verschillende primaire en secundaire impedantie’s (Wikkelverhouding).
Met of zonder voorschakelweerstand.
Vast ingegoten of met olie gevuld.
Verschillende uitgangsspanningen tot wel 60 KV.
Condensator:
Verschillende waarden en (vormen) afgestemd op de eigenschappen
van de bobine.
Verdelerkap:
Centraal
contact (vaste of verende koolstofstaaf).
Geplugde of geschroefde aansluiting.
Verdeler(loos):
Klassieke
verdeler.
**
Elektronisch gestuurde eenheid zonder bewegende delen computer
gestuurd inclusief inspuiting enz.
Voorontsteking:
Centrifugaal.
Vacuüm.
Vaste voorontsteking.
Elektronisch centrifugaal.
Elektronisch centrifugaal en vacuüm.
** Door middel van diverse sensoren en computer gestuurd.
Bougie:
Diverse fabrikanten.
Verschillende
warmte bereiken (afhankelijk van type motor).
Verschillende constructies (elke fabrikant claimend de beste).
Verschillende bevestigingen (schroefdraad als zowel bougiesleutel).
** Moderne hedendaagse autotechniek.
|
|
Juiste
waarde condensator +
juiste waarde bobine =
maximale vonk
|
|
Voordelen Transistor/Thyristor ontsteking t.o.v. conventionele
ontsteking:
Betere koude start (bewezen).
Betere verbranding door grotere vonk (bewezen).
Meer vermogen en minder brandstofverbruik (relatief).
Minder onderhoud (verkeerd argument!).
Makkelijk af te stellen (Maakt niet zo veel uit).
Belangrijk:
Transistor- of thyristorontsteking vereisen
in de meeste gevallen het gebruik van een speciale bobine.
|
|
Conventionele
ontsteking en ontwikkeling:
Nieuw hoeft niet per definitie beter te zijn. Als we de ontsteking
bekijken van de Traction Avant dan is dat op een na de oudste
ontstekingsvorm die we kennen op de magneet ontsteking na. Ruim 75
jaar heeft hij het volgehouden en nu nog rijden er auto’s rond
met een dergelijke ontsteking. Beter als de moderne ontsteking,
dat niet, maar wel zo betrouwbaar mits er op tijd onderhoud aan
gepleegd wordt. Ook de moderne ontsteking behoeft onderhoud en dat
wordt meestal vergeten. In de garage blijft het dan meestal bij
een diagnosetest en dat is het dan. Uitwisselen van
computerprintplaten is dan de enige optie als er zich problemen
voordoen in de ontsteking. In de racewereld ging de ontwikkeling
wat sneller en we zien dan ook in 1920 bij motorfietsen een
verdelerloos ontstekingssysteem verschijnen. In begin jaren
tachtig onderzoekt Ford naar een geschikt verdelerloos
ontstekingssysteem die in 1982 op de markt verschijnt voor
personenauto’s. De 2CV is ook zo’n typisch geval van een
verdelerloos ontstekingssysteem. De grootste verbetering voor de
ontsteking was de overgang van 6- naar 12 Volt installaties. Er is
in der loop der jaren van alles geprobeerd om de ontsteking te
verbeteren. Er werden speciale bobines ontworpen en constructies
bedacht die allemaal moesten leiden naar een betere vonk.
Uiteindelijk is de ontwikkeling niet stil blijven staan
en we zien nu computerstuursystemen die zonder mechanische
onderdelen hoogspanning en dus ook de vonk op het juiste moment
kunnen laten plaatsvinden onder wat voor omstandigheden dan ook.
Met voor elke cilinder een eigen hoogspanningsysteem.
De
constructie van de Ontsteking:
Om een vonk te kunnen produceren hebben we verschillende
onderdelen nodig. In de simpelste vorm zijn dat er drie, de
bobine, een condensator en een onderbreker in de vorm van een
contactpuntje welke door middel van een as met nokken bediend wordt.
Zonder spanning geen vonk, dus om het plaatje helemaal rond te
maken komt er ook nog een accu bij.
|
|
Naar
boven |
|
Werking
van de ontsteking:
Om de werking uit te leggen moeten we eerst kennismaken met de
onderdelen en de symbolen die daarbij horen. Allereerst de de
bobine, twee spoelen met een ijzeren kern. De bobine of wel trafo
genoemd is eigenlijk een autotrafo. De naam autotrafo heeft niets
met auto’s te maken maar met de aansluiting van de trafo. De
trafo (lees bobine) heeft een primaire en een secundaire wikkeling
waarvan de primaire weinig windingen en dik draad heeft en de
secundaire veel windingen en dun draad. De wikkelverhouding is
ongeveer 1 : 100. Dat betekent 250 volt primaire is 25KV
secundaire.
|
 |
Doordat de trafo inwendig aan een zijde
verbonden is wordt hij autotrafo of veiligheidstrafo genoemd.
Voor autogebruik heet hij bobine |
|
|
|
Een condensator bestaat uit twee platen met
een isolerende tussenlaag. Deze tussenlaag kan ook lucht zijn. |
Naar
boven
|
 |
Verder is
er nog iets opmerkelijks van de trafo te vertellen. De primaire
wikkeling die normaal gesproken aan de binnenzijde van het
wikkelpakket zit, zit bij de bobine aan de buitenzijde , dus meteen
als laatste wikkelingen op de Kern. De kern
zelf bestaat uit een lamellen pakket met aan een zijde isolatie
(kan ook olie zijn) om
wervelstromen tegen te gaan. Deze wervelstromen kunnen namelijk
voor onaanvaardbare hoge temperaturen in de bobine zorgen. |
De bobine heeft soms een voorschakelweerstand die na verloop van
een korte tijd wordt ingeschakeld. Deze is dan voor de koude start
van belang. De stroom is dan door de bobine in het begin groter en
neemt dan later af. Dat sommige bobines met olie gevuld zijn heeft
te maken met de slechte schellakisolatie die door uitdroging en
warmte ging barsten en daardoor kortsluiting veroorzaakte.
Tevens heeft de met olie gevulde bobine een betere koeling. De
condensator nodig voor de ontsteking had ook zijn problemen en
vooral het dialectricum, de isolatie tussen de folielagen sloeg
wel eens door zodat een condensator geen condensator meer was.
De
condensator kunnen we zien als twee platen met daar tussen een
isolatie (dialectricum) wat ook lucht kan zijn. Tegenwoordig
worden condensatoren ingegoten in een kunsthars zodat de kwaliteit
langer gewaarborgd blijft. De waarde van de condensator wordt
uitgedrukt in micro farad en is een heel belangrijk onderdeel voor
de werking van de ontsteking. De onderbreker, het laatste
onderdeel kunnen we zien als een schakelaar met contactpunten van
wolfram om inbranden te voorkomen. Een zijde vast gemonteerd en de
andere zijde van het contact instelbaar door middel van een
schroef. Aan een van deze contacten zit een lange bladveer die het
bewegen mogelijk maakt wanneer de nokkenas deze naar buiten laat
bewegen.
Accu, een spanningsbron voor energieopslag. Deze wordt gebruikt om
de ontsteking van stroom te voorzien. |
 |
Zoals
in het schema te zien is staat er 12 Volt op de primaire zijde van
de trafo. Er vloeit dus een stroom die een magnetisch veld
veroorzaakt. Bij het verbreken van het contact zal het magnetische
veld en dus ook de
energie die hierin opgeslagen is zich willen handhaven. Een
wetmatige eigenschap van een spoel, die elke verandering wil
tegenwerken. Ook wel tegen EMK (elektromotorische kracht) genoemd.
De condensator die parallel over het contact staat komt nu in serie
te staan met de spoel. De eigenschap van een condensator is dat hij
gelijkspanning blokkeert en wisselspanning doorlaat. Van deze
eigenschap wordt hier gebruik gemaakt en zal door deze
plotselinge verandering, contactpuntje open, de energie opgeslagen
in de spoel in de vorm van een stroompiek, doorlaten. |
|
De combinatie spoel en condensator, indien goed gekozen, vormen een
resonantiekring die een opslingering van de spanning
bewerkstelligen. De Z waarde (wisselstroom weerstand) van de spoel en condensator moeten dus
gelijk zijn om tot deze maximale opslingering te komen en gebeurt
maar bij één frequentie cq toerental van de motor. Deze
inductiespanning kan hierdoor oplopen tot wel 250 Volt aan de
primaire zijde van de Trafo. Door de wikkelverhouding ontstaat
hierdoor aan de secundaire kant een hoogspanning van 25 Kilovolt.
Deze hoogspanning is voldoende om een brandbaar benzinemengsel te
ontsteken. Dat de condensator de inductievonk die over het geopende
contact ontstaat, moet blussen is maar voor een gedeelte waar. De
energie zou dan opgenomen moeten worden in de vorm van warmte en dat
kan alleen als er een weerstand in serie met de condensator wordt
geplaatst. Wel stroomt er een gedeelte van de energie weer terug in
de spoel die we kunnen zien als een vorm van uitslingeren. Het is
een beetje te vergelijken
met een steen die in het water wordt gegooid, in het begin is deze
rimpel groot en naarmate te afstand vanaf de steeninworp toeneemt,
wordt deze kleiner .
Voor het opnieuw “opladen” van de
spoel, dus wanneer het contactpuntje gesloten is, is een bepaalde
tijd nodig om voldoende energie op te slaan voor de volgende vonk.
Deze oplading is ook afhankelijk van de eigenschappen van de bobine
die toegepast wordt. De tijd wordt bepaald door de contacthoek of
Dwell die kritischer wordt naarmate het toerental toeneemt. Bij hoge
toerentallen treedt er een verzadiging op in de trafo en ook de
stuurpulsen komen zeer dicht bij elkaar te liggen met als gevolg een dalende hoogspanning. Ook
de contactpuntopeningstijd is zeer
kritisch en noodzakelijk voor het volledig kunnen ontladen van de
energie in de bobine. Zoals gezegd treedt er een behoorlijke
inductiespanning op aan de primaire zijde van de bobine wat niet
zonder gevaar is. Dus wees voorzichtig wanneer aan een werkend
ontstekingssysteem gewerkt word.
Contactpuntfunctie:
We hebben gezien dat het contactpuntje een schakelaar is die open en
dicht gaat. Ook hebben we gezien dat er een bepaalde tijd verstrijkt
bij het open en weer gesloten zijn van het contactpuntje. Beide
tijden zijn belangrijk, enerzijds voor het opladen van de bobine en
anderzijds voor het verstrijken van de vonk. Deze tijd is absoluut
noodzakelijk en we zien dan ook dat bij hoge toerentallen zo rond de
4000 omwentelingen per minuut van de motor, we tijd te kort komen.
Transistorontsteking brengt hier dan ook wat verbetering in doordat de pulsen
korter zijn en we daardoor meer tijd overhouden. Het toerental kunnen we
nu enigszins verhogen, maar ook hier krijgen we te maken met
grenzen. De functie contactpunt houdt hierbij uiteindelijk op.
|
Resonantiekring.
Voor maximale energieoverdracht stroomkring Ri=Ru waarbij de R de
wisselstroomimpedantie voorsteld.
Resonantiekring anders getekend. |
|
Het samenspel:
We hebben nu gezien dat de condensator in combinatie met een spoel
(bobine) een resonantiekring vormt die voor een behoorlijke
opslingering kan zorgen. Dat geldt alleen als voor een ideale
combinatie is gekozen. Dat houdt in dat de waarde van de
condensator (Micro-Farad) past bij de waarde van de bobine (Mili-Henry).
Dat betekent dat bij aanschaf van een nieuwe condensator we ook de
eigenschappen van de bobine moeten weten en andersom. Bij
toepassing van een verkeerd type resulteert dat in een slechte, of
in het ergste geval, geen vonk.
Dus kort samengevat: Juiste waarde condensator
+ juiste waarde bobine
= maximale
vonk
|
|
Om niet te
vergeten:
Mageetontsteking vind je nog steeds terug bij stationair motoren zoals bij
landbouwmachines, brom- en motorfietsen, buitenboard- en
scheepsmotoren, teveel nog om op te noemen. Dus nog lang niet
uitgestorven!
|
|
|
|
|
|
|
Naar
boven |
