Dubbele ontsteking van een automotor

6-cil Nash Ambassador 1938

Hieronder het complete schakelschema van de 6-cilinder Nash Ambassador 1938. Het motorblok is de rechthoek onder de verdeler 2; de twee bobines zijn aangegeven met 1.

Wat is "dubbele ontsteking" eigenlijk?

Dit complexe en dure systeem werd voornamelijk op racewagens toegepast. Het werkt als volgt. In elke cilinder van de motor zijn twee bougies gemonteerd; 12 dus in totaal voor een 6-cilinder motor. De twee bougies in een cilinder worden door afzonderlijke bobines van hoogspanning voorzien, met andere woorden, er zijn twee separate bobines gemonteerd.

De onderbreker heeft de voor een 6-cilinder motor gebruikelijke zeskantige onderbrekernok; maar er zijn twee onderbrekerarmpjes gebruikt, diametraal tegenover elkaar gelegen. Het ene armpje schakelt de primaire wikkeling van de eerste bobine (L - links); het andere armpje schakelt de tweede bobine (R - rechts).

De verdeler is tamelijk complex. Op de kap vind je aansluitingen voor twee bobinekabels. Een (L) zit in het midden, de tweede (R) kort daarnaast. Verder zijn er twaalf aansluitingen voor de bougies op de verdelerkap. Deze zijn in een ruime ring om de twee bobine-aansluitingen geplaatst. De rotor van de verdeler (verdelerarm) heeft twee contactstrippen. De ene maakt in het hart van de verdeler contact met de pen van de L-bobine. De andere contactstrip maakt aan de naar binnen gekeerde zijde contact met een ring welke vast verbonden is met de R-bobine. De tweede contactstrip ijlt 150° na op de eerste. In het bovenstaande schema zijn 1L en 1R de aansluitingen van de twee bougies van cilinder 1; en zo verder.

Een beetje achtergrond

Het principe van een accu-ontsteking (gelijkstroom) van een automobielmotor

Het benzinedamp / lucht-mengsel in een cilinder wordt - op het juiste moment - ontstoken door een vonk tussen de electroden van de bougie in die cilinder. Die vonk wordt op exact het juiste moment geleverd door de bobine.

Bobine

Om zo'n vonk in het mengsel te doen overspringen, is een spanning van 12-20 kV nodig, die opgewekt wordt in een bobine. De bobine is een inductieklos, met een primaire wikkeling en een secundaire wikkeling. De primaire wikkeling (1 mm draad, weinig windingen) magnetiseert de ijzerkern van de bobine. De secundaire wikkeling (0,07 mm draad, veel windingen) levert de hoogspanning voor de bougies aan de verdeler.

De primaire wikkeling is via een onderbreker met de accu verbonden. Is de onderbreker gesloten, dan loopt er een krachtige gelijkstroom, die de kern magnetiseert. Zodra de onderbreker open gaat, wordt in de secundaire wikkeling, dank zij het grote aantal windingen daarvan, een puls geïnduceerd van hoog voltage.

Over het schakelcontact van de onderbreker staat een condensator geschakeld. Deze onderdrukt de neiging tot vonken bij het openen en sluiten van het onderbreker-contact. Die vonk is het gevolg van de zelfinductie van de primaire wikkeling. De schakelpiek kan afvloeien door de condensator.

De hoge secundaire spanning stelt zeer hoge eisen aan de isolatie van de betrokken geleiders. Men dient er voor te zorgen, dat de isolatie van alle onderdelen zeer deugdelijk is. Voor het oog bijna niet waarneembare scheurtjes in rubber, porselein of ander isolatiemateriaal, kunnen makkelijk tot storing aanleiding geven.

Onderbreker

De onderbreker wordt door de nokkenas van de motor aangedreven. In een viertact-motor loopt hij half zo snel als de krukas. Voor een 6-cilinder motor moet de onderbrekernok zeskant zijn, zodat hij gedurende één omwenteling van de onderbrekeras de onderbrekerarm zes maal licht. De onderbrekercontacten zijn gemaakt uit wolfraam, dat een hoog smeltpunt heeft en weinig gevoelig is voor oxydatie. De overgangsweerstand blijft zodoende gering. Het onderbrekerarmpje moet bij een viertact 6-cilinder motor, die 3600 omw/min draait, 180 maal per seconde openen en sluiten. Men voert dus het armpje en de aandrukveer ervan zo licht mogelijk uit.

Bij een 6-cilinder motor stelt men de contacthoek (de hoek, gedurende welke de onderbreker gesloten is) in op 31-38°. De openingshoek is dan 22-29°. De som van beide is immers exact 60°. In nevenstaande figuur zijn beide hoeken 38° resp. 22°. Niet alleen de contacthoek is van belang; ook de contactopening moet aan strikte eisen voldoen (meestal omstreeks 0,4 mm). Hij is nastelbaar middels een excentrische stelschroef.

Automatische ontstekings-verstelling

Wordt de motor gestart, dan moet het ontstekingsmoment in een cilinder ongeveer samenvallen met de hoogste zuigerstand in de compressieslag. Naarmate de motor meer toeren gaat maken, moet het ontstekingsmoment vervroegd worden. Het vergt immers enige tijd, eer het verbrandingsfront zich door het mengsel heeft verplaatst en zou men niet vervroegen, dan gaat een deel van het nuttig effect van de explosie verloren. Bij het maximum aantal toeren (3500-3800 omw/min) is een voorontsteking van 30-50° nodig.

Laat men de motor weer langzamer lopen, dan moet de zaak weer terug gedraaid worden, anders gaat de motor "pingelen" of "kloppen". Dat is erg ongunstig, zowel voor het geleverd vermogen als voor de levensduur van de motor. De voorontsteking wordt automatisch bijgesteld met een centrifugaal-versteller. Rond de onderbrekeras zijn twee of drie gewichtjes geplaatst. Deze wijken bij toenemend toerental door de middelpuntvliedende kracht naar buiten uit en verdraaien daarbij de onderbrekernok ten opzichte van de onderbrekeras.

Verdeler

De hoogspanningspulsen van de bobine moeten in een 6-cilinder motor in de juiste volgorde over de bougies in de zes cilinders worden verdeeld. Hiervoor wordt de verdeler gebruikt. Deze is met de onderbreker op één as gemonteerd en vormt er één apparaat mee, in hetzelfde huis. In de (bakelieten) kap zijn aansluitingen gemaakt voor de bougies (6 in een ring) en voor de bobinekabel (centraal). De kap past nauwkeurig op een pasrand van het huis en wordt hier met een stalen veer opgeklemd.

De verdelerarm zit bovenop het uiteinde van de onderbrekeras. Hij heeft een contactstrip, die met een uiteinde verend tegen de centrale bobinepen drukt. Het andere uiteinde draait in een cirkel langs de zes bougiepennen, zonder deze overigens te raken. De spleet is gering en de overdracht van de hoogspanning van de contactstrip op de bougiepennen gaat vonksgewijs.