Dubbele ontsteking
In 1991 publiceerde Thei Bruls, toen al en nu nog steeds lid van onze vereniging, onderstaand artikel. Nu de laatste tijd, mede door de technische vaardigheden van Jelle Bethlehem, het aantal ‘vierpitters met twee cilinders’ snel toeneemt, is dit artikel actueler dan ooit.
DUBBELE ONTSTEKING ALS DE REMEDIE VOOR DE PANHARD MOTOR?
Gerenommeerde autofabrikanten zoals Alfa Romeo hebben met veel ophef de dubbele ontsteking (TWIN SPARK) in bepaalde type auto’s geïntroduceerd. Niets nieuws! Zoals jullie waarschijnlijk weten reden 30 jaar geleden al Panhards rond met dit ontstekingssysteem. De CD is daar een nog altijd een ‘rijdend’ voorbeeld van. Na wat horten en stoten (in de meest letterlijke zin van het woord) is ondergetekende er in geslaagd een standaard motor te voorzien van een dubbele ontsteking die ook nog werkt.
Wat is de zin van deze ingreep? Om hierop een antwoord te geven moeten we onze kennis van de werking van de verbrandingsmotor eens wat opfrissen.
Ontsteking en Verbranding
Door de compressieslag wordt het brandstofmengsel samengeperst. Aan het einde van deze slag ontsteekt een vonk van de bougie dit mengsel. Er vindt geen explosie plaats, doch de vlam van het ontbrandende mengsel verplaatst zich in bolvorm vanuit de bougiepunt(en) door de hele compressiekamer. De snelheid waarmee dit gebeurt is 15-30 meter/seconde. De verbranding is dus een golfbeweging die op haar hoogste punt een drukverhoging geeft van 8 keer. Dit betekent bij een Panhard motor ongeveer 60 bar. De zuiger moet dan al begonnen zijn aan de neerwaartse (arbeids)slag. Deze druk op de zuiger bepaalt de kracht van de motor en is o.a. voor een belangrijk deel afhankelijk van de volgende factoren:
- kwaliteit van de brandstof
- mengverhouding van het gasmengsel
- ontstekingstijdstip
- plaats van de bougie
- doorsnede van de verbrandingskamer
- vorm van de verbrandingskamer
- toerental van de motor.
Met de eerste 4 punten kan naar hartenlust geëxperimenteerd worden. Moeilijker wordt het als men wat wil wijzigen aan de plaats van de bougie of de verbrandingskamer. Toch is daar winst te behalen.
De vorm van de verbrandingskamer en de positie van de bougie beïnvloeden in hoge mate de verbrandingstijd. Bij een cilinder met grote doorsnede, waarbij de bougie bovendien uit het midden is geplaatst zoals dit bij de Panhard boxermotor het geval is, is de verbrandingstijd relatief lang en er kunnen dan twee dingen mis gaan:
het ontstekingstijdstip, dit moet bij elke toerental verandering bij geregeld worden om het grootste drukmoment bij de juiste stand van de zuiger te krijgen en
op het punt in de cilinder dat het verst van de bougie is verwijderd kan zelfontbranding ontstaan. Dit komt doordat de zuiger nog niet het bovenste dode punt bereikt heeft als het mengsel rond de bougie door diens vonk ontstoken wordt. Het gasmengsel nabij de zuigerwand wordt dan zowel door de beweging van de zuiger als door de drukgolf van de verbranding samengedrukt en ontbrandt spontaan met grote hevigheid. Dit laatste kan fatale gevolgen hebben voor de motor en is daarom interessant om er wat dieper op in te gaan.
Zelfontbranding: kloppen of pingelen
Zelfontbranding ontstaat zodra in een brandbaar gasmengsel een zodanig hoge temperatuur en druk ontstaan dat spontane ontbranding plaats vindt. Bij een verbrandingsmotor kan de oorzaak van dit pingelen liggen bij:
- te hoge compressie door foutieve constructie of overbelasting.
- te late ontsteking,
- gloeiende (kool)delen in de verbrandingskamer of
- te hoge temperatuur van de kop en de zuiger.
Waarom is pingelen zo schadelijk?
Zoals reeds gesteld kan zelfontbranding fataal zijn, als het ware een vorm van explosie: de verbrandingssnelheid ligt bij 150-300 meter per seconde. Daardoor is de opgebouwde drukgolf zeer kort maar ongekend hoog. Als het ware een klap met een hamer op de zuiger. Zo is niet alleen het geluid maar zijn ook de gevolgen. Bovendien valt de klap door de snelheid van de zelfontbranding zo vroeg, voor of op het
bovenste dode punt, dat deze geen enkele waarde heeft voor het rendement van de motor en zich volledig concentreert op het vernielen van de zuiger, drijfstang en krukaslagers …
Terug naar onze geliefde en vaak verwenste Panhard motor. Voor een
motor met een maximaal toerental van boven de 5000 rpm is de zuigerdoorsnede
groot met daarnaast een asymmetrische ontsteking, gegevens die bepalen dat de compressie verhouding niet te groot mag zijn. De verbrandingsgolf kan beïnvloed worden door het plaatsen van een tweede bougie tegenover de standaardbougie. Hiermee wordt de verbranding op een aantal punten verbeterd. Doordat de twee bougies tegelijk ontsteken wordt de ontbrandingstijd aanzienlijk verkort. De kans op zelfontbranding wordt kleiner en het mengsel wordt vollediger verbrand. Met deze verbetering van de verbranding komen de volgende punten aan de orde:
Doordat de verbrandingstijd korter is valt het hoogtepunt van de drukgolf ook vroeger. Om het dan toch op het juiste moment van de juiste zuigerstand te krijgen moet het ontstekingstijdstip 15 graden worden verlaat (4 tanden op de straterkrans door het spiekgaatje). Hierdoor wordt de vaak toegepaste koppeling van de stroomverdeler met de choke (vervroeging) overbodig. Bij toepassing van een centrifugaal vervroeging moet deze ook worden geblokkeerd op 15 graden vervroeging.
Als de ontsteking later staat wordt minder warmte overgedragen aan de cilinderwand omdat de zuiger enkele millimeters hoger staat bij de ontbranding.
De druk en ook de temperatuur van het mengsel zijn hoger op het moment van de ontbranding. Deze is daardoor vollediger en loopt dus ook sneller af waardoor ook in de eindfase van de verbranding minder warmte wordt overgedragen aan de kop.
De verbranding is vollediger waardoor de uitlaatgassen schoner zijn. U wordt beloond door de toewijding en noeste arbeid met een rendementsverhoging van de motor met 5 % ofwel 2,5 tot 3 pk en lopen als een trein …
Tot slot …
Door het aanbrengen van een dubbele ontsteking wordt de mogelijkheid geopend om de compressie te verhogen. Het rendement kan dan nog hoger worden opgevoerd. Door experimenten heb ik echter ervaren dat er dan weer adders onder het gras zitten. Zo ontstaan er problemen met de koeling van de cilinderkoppen en de keuze van de juiste bougies.
Thei Bruls. (Panhard Koerier nr.100, 1991)
dan moeten we zorgen dat de sporing en de wielvlucht (camber) goed zijn ingesteld. Nu hebben we in onze werkplaats waarschijnlijk geen speciale apparatuur voor deze min of meer magische handelingen. Natuurlijk kunnen we een bezoek brengen aan een specialist. Toch kunnen we deze afstellingen uitvoeren met eenvoudige hulpmiddelen. 
