Bobine:


Op deze pagina worden de volgende onderdelen beschreven:

-Algemeen
-Conventionele ontsteking met contactpuntjes
-Verdeler
-Transistorschakeling
-Ontstekingstijdstip
-DIS ontsteking
-Een bobine per cilinder
 


Algemeen:
In een benzinemotor moet aan het einde van de compressieslag het brandstof- /luchtmengsel ontstoken worden. Dat gebeurt doordat de bougie een vonk geeft. Om de bougie te laten vonken is er een spanning tussen de 20.000 en 30.000 volt nodig. Een bobine zet de accuspanning (rond de 12 á 14,8 volt) om in deze hoogspanning.
Bij oudere systemen zit er vaak 1 bobine ergens op het motorblok geschroefd, die door middel van bougiekabels verbonden is met de bougies. Nieuwere motoren hebben vaak penbobines. Op elke bougie zit dan een eigen bobine. Het aantal bobines op de motor kan simpel herkend worden aan de aanwezigheid van bougiekabels. Als er bougiekabels naar elke cilinder lopen, heeft de auto 1 vaste bobine of een DIS-bobine. Als er geen bougiekabels lopen, dan zit er op elke bougie een aparte bobine. Vaak moet er wel een motor afdekplaat gedemonteerd worden om dit te zien.


Conventionele ontsteking met contactpuntjes:
Dit is een oud type ontsteking en wordt tegenwoordig niet meer toegepast. Moderne auto's hebben elektronische ontsteking. Dit conventionele ontstekingssysteem maakt gebruik van contactpunten.
In normale toestand staan de contactpunten gesloten. Er loopt een stroom door de primaire spoel, via de contactpuntjes naar de massa. Wanneer het nokje de hefboom optilt, wordt het contact tussen de contactpuntjes verbroken en loopt er geen stroom meer door de primaire spoel. De stroom zal dan via de secundaire spoel naar de massa willen vloeien. Dan komt de stroom bij de bougie aan waar de verdeler naar toe gedraaid is. De bougie maakt van de toegevoerde stroom een vonk wat het benzineluchtmengsel in de cilinder zal ontbranden. Als het nokje verder draait, vloeit er wel weer een stroom door de primaire spoel. Het proces herhaalt zich weer.

In de bobine zitten er 2 spoelen van koperdraad om een ijzeren staaf (kern). De primaire spoel (aan de contactslot kant) heeft weinig windingen van dik draad. De secundaire spoel heeft heel veel wikkelingen van dun draad.
Op de primaire spoel staat een spanning van 12 volt. Er ontstaat rondom de spoel een magnetisch veld. De secundaire spoel bevindt zich in het magnetisch veld van de primaire spoel. Wanneer de contactpuntjes openen, valt de primaire stroom weg. Wanneer de stroom wegvalt, zorgt de ontstekingscondensator ervoor dat ook het magnetische veld in de spoel wegvalt. Omdat het magnetisch veld in de spoel verandert, wordt er in de spoel een spanning opgewekt, (een inductiespanning). De hoogte van deze inductiespanning is afhankelijk van het aantal windingen en de grootte van de primaire stroom. De hoogte van de inductiespanning zal rond de 300 volt zijn.
Omdat de secundaire spoel zich in het magnetisch veld van de primaire spoel bevindt, wordt daar bij het openen van de contactpuntjes ook daar een inductiespanning opgewekt. Alleen is deze inductiespanning vele malen hoger, omdat de secundaire spoel veel meer windingen heeft dan een primaire spoel. Deze spanning kan oplopen tot 30.000 volt, en gaat dan via de verdeler naar de bougies.
Het doel hiervan is dus om het magnetisch veld te gebruiken tussen de 2 wikkelingen, de spanning van 12 volt naar 30.000 volt te verhogen.


(Afb. van een bobine)

 

Verdeler:
Een conventioneel ontstekingssysteem is uitgevoerd met een verdeler. Op de rotor in de onderstaande afbeeldingen zitten 5 aansluitingen. Van deze aansluitingen is er één van de bobine en de andere 4 van de cilinders.



De bobine geeft een hoge voltage via de aansluiting van de bobinekabel door naar de rotor in de verdeler. De rotor in de verdeler draait met het zelfde toerental als het motortoerental. Dat wordt mogelijk gemaakt doordat er een directe verbinding is tussen de krukas en de verdeler. De rotor draait steeds op het juiste moment langs de aansluitingen van de bougiekabels van de cilinder in de verdelerkap. Op het moment dat de rotor langs de aansluiting van cilinder 1 draait, is er een directe verbinding tussen de uitgang van de bobine en de bougiekabel van cilinder 1. De hoge spanning wordt dan doorgegeven aan de bougie.


(Afb. van de verdeler met de rotor).

De rotor is wel gevoelig voor onderhoud. De contactdeeltjes tussen de rotor en de verdelerkap gaan op ten duur corroderen, waardoor de kwaliteit van de bougievonk achteruit gaat. Door af en toe de corrosie weg te schuren, of door de versleten onderdeeltjes te vervangen, blijft de kwaliteit van de vonk optimaal. Door de verdelerkap op de rotor te draaien, wordt het ontstekingstijdstip aangepast. Later meer hier over...
 

Transistorschakeling:
Bij nieuwere systemen worden er geen contactpuntjes meer gebruikt, maar een transistorschakeling. Dit heeft als voordeel dat het geen slijtage heeft, omdat er geen mechanische componenten bij betrokken zijn. Het motorregelapparaat regelt nu de ontsteking. Zie de pagina Transistor voor meer informatie over werking en de toepassingen van de transistor.

C (collector) is verbonden met de accu,
E
(emitter) met de bobine,
B
(basis) met het motorregelapparaat.

Korte uitleg over de transistor:
Op aansluiting C staat met het contact aan altijd 12 volt. Daar wordt de stroomkring onderbroken wanneer er geen basisstroom op B staat. De spanning kan dan niet door naar E.
Pas wanneer er een spanning op punt B komt te staan, wordt de stroom van C naar E verbonden. Wanneer de spanning op B verbroken word, hebben C en E geen verbinding meer, en is de stroomkring weer onderbroken. Op dit moment vindt de inductiespanning plaats in de bobine, omdat die in de tussentijd een magnetisch veld heeft opgebouwd. Nu ontstaat die inductiespanning niet meer bij het openen van de contactpuntjes, maar bij het onderbreken van de stroom op B. Dit systeem wordt o.a. gebruikt bij DIS-bobines. Er is geen aparte verdeler meer aanwezig. Het ontstekingstijdstip kan niet meer worden afgesteld. Deze wordt door het motorregelapparaat (ECU) constant gecontroleerd en aangepast.
Meer informatie over de werking van een transistor staat op de pagina Transistor.


Ontstekingstijdstip:
Het afstellen van het ontstekingstijdstip moet gebeuren volgens de voorschriften van de fabrikant. De verdeler waar de bougiekabels op zitten wordt dan verdraaid, zodat de hoogspanning eerder of later via de bougiekabel naar de bougie kan gaan. De afstelling kan door de specialist in de werkplaats gedaan worden door middel van een stroboscooplamp. Deze lamp flitst wanneer de hoogspanning door de bougiekabel vloeit. De lamp wordt gericht op het vliegwiel (dat met de krukas mee draait). Wanneer de lichtflits precies op een merkteken van het vliegwiel valt, is het ontstekingstijdstip goed bepaald. Hierbij kan ook de ontstekingsvervroeging gecontroleerd worden. Bij het geven van gas zal de lamp eerder oplichten.
Bij verdelerloze ontsteking is het dan uiteraard niet mogelijk om op deze manier het ontstekingstijdstip te veranderen. Het motormanagement in de ECU kan via de kernveldwaarden precies berekenen wanneer het ontstekingstijdstip het beste is en met behulp van de pingelsensoren het ontstekingstijdstip steeds zo vroeg mogelijk plaats laten vinden. Niet te vroeg uiteraard, want dan is er sprake van pingelen / detoneren. Leuk om te weten; ook bij de verdelerloze ontsteking kan het ontstekingstijdstip met een stroboscooplamp gecontroleerd worden. Meer informatie over het vervroegen van het ontstekingstijdstip is te vinden op de pagina Pingelsensoren.
 

DIS ontsteking:
DIS staat voor Distributorless Ignition System. Het is, zoals de naam het al zegt, een elektronische verdelerloze ontsteking. Het signaal om te ontsteken komt direct vanaf de ECU. Bij dit ontstekingssysteem zijn er 2 bobines gecombineerd in 1 behuizing. Elke bobine zorgt voor de vonk voor 2 cilinders. Er zit een één spoel bobine gemonteerd op de cilinders 1 en 4, en de andere spoel zit op de cilinders 2 en 3.


(Schematische afbeelding van een DIS-bobine)

Als voorbeeld nemen we de DIS-bobines voor met de aansluitingen voor cilinder 2 en 3. Er is geen rotor aanwezig, wat betekent dat ze beide tegelijk zullen vonken. Cilinder 2 is aan het einde van de compressieslag en de bobine geeft een vonk om met mengsel te ontbranden. Dat betekent dat de bobine ook vonkt op cilinder 3, die dan met de inlaatslag start, maar omdat deze nu geen brandbaar mengsel heeft maakt dat niet uit. Als later cilinder 3 bezig is met de compressieslag, zal cilinder 2 bezig zijn met de inlaatslag en krijgt dan de onnodige vonk. De loze vonk in de cilinder waar geen verbranding plaatsvindt, veroorzaakt niet een snellere veroudering van de bougie. De vonk heeft dan maar een spanning van 1kV (1000V) nodig i.p.v. de 30kV bij het verbranden van een mengsel.


(Afb. van een DIS-bobine)

Het voordeel van de DIS-bobine is dat er eigenlijk geen onderhoud nodig is. De bobine is onderhoudsvrij. Het nadeel van deze bobine is dat er nog wel eens vocht binnen dringt tussen de kabel en de aansluitschacht in de bobine. Vocht veroorzaakt corrosie aan de contacten, die wit of groen uit slaan. De vonkspanning daalt door het grote spanningsverlies wat door de corrosie ontstaat. De motor zal iets kunnen gaan schudden en trillen, zonder dat er daadwerkelijk een storing in het geheugen van de ECU komt te staan. Bij een klacht als dit, is het verstandig om één voor één de kabels van de bobine te demonteren (terwijl de motor uit staat!!) en te kijken of de contacten mooi goudkleurig zijn en er geen corrosie sporen in de kabel en in de schacht te zien zijn. De corrosie is erg agressief, en zal na het schoonmaken weer langzaam terug komen. De beste oplossing is om de complete bobine met de desbetreffende kabel te vervangen.

 

Een bobine per cilinder:
Bij dit ontstekingssysteem zijn de (staaf-)bobines direct op de bougie gemonteerd. Hier regelt het motorregelapparaat (ECU) de gehele ontsteking. Zowel de stroomsterkte als het ontstekingstijdstip worden door het regelapparaat berekend. De werking geldt als een oudere bobine; deze bobine heeft ook een primaire en secundaire spoel. Via de stekker aan de bovenkant wordt de primaire spoel van spanning voorzien en inwendig via een transistor onderbroken.
Het nadeel van deze bobines is dat ze in de bougieschacht gemonteerd zitten en daar door enorm warm worden. Alhoewel ze daar voor gemaakt zijn, willen ze nog wel eens kapot gaan. Dat is te herkennen dat een auto een cilinder overslaat en dat dan de motor gaat schudden. Wanneer dit gebeurt, zal de lambdasonde herkennen dat er een bobine de brandstof niet ontsteekt en wordt de brandstofinspuiting op de desbetreffende cilinder gestopt. De cilinder doet dan helemaal niet meer mee. Zo wordt er voorkomen dat er onverbrande brandstof in de uitlaat komt, waardoor de katalysator kapot zal gaan. Een kapotte bobine kan vaak worden herkend aan het feit dat de motor erg onregelmatig draait (en het motorlampje brandt, al kan het branden van dit lampje talloze oorzaken hebben).
Meer informatie en oorzaken van cilinderoverslag staan op de pagina Cilinderoverslag.