De ontsteking renoveren?

Doen!

1. De aanleiding

Kort geleden werd ik geconfronteerd met een nieuw ‘ontstekingsprobleem’. Een probleem gecreëerd door een paar mannen die zo nodig extra gaten in hun cilinders moesten laten boren en die vervolgens niet wisten hoe ze de al die bougies op één stel contactpuntjes moesten aansluiten. Het probleem werd voorgelegd aan Peter van Leeuwen en die schetste kort voor zijn overlijden nog de contouren van een ‘Velleman kitje’ voor 2 dubbelvonk bobines en 4 bougies, maar helaas was hem de tijd niet gegeven om die contouren uit te werken.

Toen ik werd gevraagd het probleem op te pakken, werkte ik de suggestie van Peter van Leeuwen uit, bouwde een prototype, testte het en geen probleem, het werkte naar behoren. De betrokkenen waren tevreden en tegelijkertijd vroeg ik mij af: ‘Weten jullie wel waar je mee bezig bent?’. Je moderniseert aan het einde van de ontstekingsketen en laat de rest, waar de echte problemen zitten, liggen. Voor mij had het iets van een nieuwe woning op oude, deels verrotte, houten palen.
Het lijkt mij daarom hoog tijd tijd om de conventionele Panhard ontsteking, met het oog op mogelijke problemen, eens van voor tot achter tegen het licht te houden en aan te geven waar de problemen zitten en hoe je daar op een zinnige manier mee om zou kunnen gaan.

2. De theorie, waar is wat te verbeteren?
2.1 Het Accu/bobine/verdeler systeem
De basiseigenschappen van de ontsteking liggen vast in het gekozen systeem. Ooit werden automobielen met magneetontsteking uitgerust, maar later werd het bovengenoemde systeem de ook voor onze Panhard’s gebruikte standaard. Voor de praktijk betekent dat het volgende:

De maximum vonkenergie wordt beperkt door spanning van de accu (12V) en de eigenschappen (zelfinductie en weerstand) van de bobine. Ik heb wat bobines doorgemeten en dan blijken veel bobines maar zo’n 25 mJoule te leveren. Een enkeling, (origineel Panhard / Ducellier), kwam aan 50 mJoule.

Dit zal de meesten weinig zeggen, maar het huidige Beru assortiment kent bobines met een vonkenergie van 50 tot 100 mJoule.
Bij stilstaande motor en gesloten contactpunten is de stroom door de bobine maximaal en ook bij lagere toerentallen is de stroom nog onevenredig groot. Het overschot aan energie wordt dan in warmte omgezet.
Bij hogere toerentallen neemt stroom door de bobine af tot beneden de gewenste waarde en daarmee neemt ook de vonk energie af.
Samengevat: het systeem gebruikt te veel energie wanneer dat niet nodig is (lagere toerentallen) en ziet geen kans voldoende energie op te nemen wanneer dat juist nodig is (hogere toerentallen). Belangrijkste probleem, bij hogere toerentallen steeds zwakkere vonk. Eenvoudige oplossingen voor dit probleem zijn niet voor handen.

De zwaar belaste contactpunten

2.2 De contactpuntjes.
Ze schakelen iedere omwenteling van de motor een stroom van drie tot vier ampère in en uit, voor een eenvoudige mechanische schakelaar eigenlijk een te zware taak. De contactpunten (ver)slijten in een hoog tempo, voornamelijk als gevolg van de hoge stroom.
Ze worden geopend door een excentriek op een door de krukas aangedreven as, de aandrijving vanaf de krukas heeft veel radiale speling ook de lagering van de as in de verdeler heeft bij onze auto’s meestal een behoorlijke speling. De fiber nok die op het excentriek loopt slijt eveneens. Alle speling en slijtage heeft een directe en negatieve invloed op zowel de vonkenergie als het ontstekingstijdstip.

2.3 Het verstellen van de ontsteking
2.3.1 De voetplaat waarmee de ontsteking afgesteld wordt, is belachelijk fragiel en maakt een stabiele afstelling moeilijk zo niet onmogelijk.
2.3.2 De meeste motoren zijn voorzien van zowel een vacuüm- als een centrifugaal vervroeging. Beide systemen werken mechanisch en zijn dus gevoelig voor slijtage/veroudering, waardoor ontstekingsfouten veroorzaakt kunnen worden.

2.4 De aandrijving van de ontsteking
De ontsteking van onze auto’s wordt m.b.v. een door de krukas aangedreven hulp as (overbrenging 2 : 1) aangedreven. Dat was ooit een pragmatische keuze, maar daarmee werden ook onnauwkeurigheden (speling) in de aandrijving geïntroduceerd, die met een andere keuze vermeden kunnen worden.

2.4 De bobine
Een stabiel onderdeel dat weinig problemen oplevert als het goed is afgestemd op het ontstekingssysteem en met name op de grote stroom die er bij lage toerentallen en zeker bij stilstand door heen kan lopen.
Onze oude bobines leveren vrij weinig vonkenergie (<< 50mJoule)
Moderne bobines, met betere eigenschappen, zijn in ons ontstekingssysteem onbruikbaar, omdat die sneuvelen aan de te grote stromen bij lagere toerentallen.

2.5 De verdeler
De verdeler is een roterende hoogspanningsschakelaar, waarvan de contacten niet volledig sluiten. Bij ‘gesloten’ contact is er een vonkbrug die een deel van de vonkenergie van de bougies afsnoept.
De rotor zowel als de verdelerkap zijn gevoelig voor vervuiling en breuk (scheuren). Vocht (mist) kan een probleem opleveren, maar een goed onderhouden verdeler geeft bij onze mooi weer auto’s zelden problemen.

2.6 De bougies
Mits het juiste type is gemonteerd, zijn hier geen echte problemen te signaleren.
Het is een feit dat door de excentrische plaatsing van de bougies er bij hogere toerentallen eenzijdig onvolledige verbranding en dus vermogensverlies kan optreden. Het is iets waar Pierre Peters herhaaldelijk op gewezen heeft en waar een tweede bougie soulaas biedt. Niet onwaarschijnlijk is dat het verschijnsel mede samenhangt met de bij hogere toerentallen afnemende vonkenergie.

3. De praktijk, we gaan wat doen!
Ik ga hier geen ‘beste oplossingen’ uitventen, wel ga ik hier een aantal verbeteringen voorstellen, die heel pragmatisch gerangschikt zijn van gemakkelijk/goedkoop naar moeilijk.

3.1 De Voetplaat
Het zwakste onderdeel met een enorme invloed op het ontstekingstijdstip is de voetplaat van de ontsteking. Het vervangen van deze voetplaat (ze schijnen ook ergens te koop te zijn) door een eigengemaakt exemplaar is eenvoudig en kost vrijwel niets. Wil je weten hoe? Kijk nog eens op de website, daar staat het uitgebreid beschreven. https://www.panhardclub.nl/voetplaat-ontsteking-verdeler/

Velleman kitje

3.2 De contactpuntjes
3.2.1. Velleman
Als je het nog niet gedaan hebt, verlos die puntjes dan van de grote stroom die er door heen loopt, ze zullen je dankbaar zijn en het resultaat is dat de ontsteking veel langer stabiel blijft functioneren.

Hoe? Koop een ‘Velleman kitje’, (er zit een handleiding bij), monteer dat en het probleem is opgelost. Denk niet dat de auto er beter van gaat rijden, want alle andere problemen blijven liggen, maar hij blijft wel langer gewoon goed rijden.
N.B. Ik spreek hier van ‘Velleman Kitje’, terwijl ‘transistorontsteking’ eigenlijk de meest juiste benaming is. Velleman is slechts het meest bekende merk.

3.2.2. E-spark
Een andere manier om het contactpuntjes probleem aan te pakken is het monteren van een verdeler met daarin een ‘E-spark’. Deze oplossing gaat een stap verder dan Velleman, want je vervangt niet alleen die vermaledijde contactpuntjes, maar je reduceert ook het stationaire stroomverbruik van 3 A naar een verwaarloosbare 22 mA. Wel blijf je net als bij Velleman afhankelijk van de originele Panhard vacuüm- en centrifugaalvervroeging. Voor meer info over dit systeem zie: De E-spark

Moderne en ouderwetse dubbelvonk bobine

4. De verdeler/bobine
De verdeler kan gemakkelijk geëlimineerd worden. Het is weliswaar niet de grootste bron van storingen, maar geen is beter. Het levert bovendien een iets betere vonk op.

We doen dit door voor een dubbelvonk bobine te kiezen. Enerzijds heel modern, veel huidige auto’s rijden er ook mee en anderzijds een oud bewezen systeem, alle 2CV’s rijden er mee. We vervangen dus onze bobine door een gemakkelijk verkrijgbare 2CV bobine. Primair dezelfde schakeling als voorheen, secundair gewoon twee bougiekabels, één voor iedere bougie.
Neem in géén geval een moderne, heel mooie en veel kleinere tweevonks bobine, want die kan de grote stromen die in ons systeem bij lage toerentallen vloeien, niet aan. Bij mij sneuvelde er een na een kwartiertje file.

Une allumage à décharge capacitive ofwel een Franse CDI

5. Een CDI ontsteking
Een tweede methode om à la Velleman de contactpuntjes te ontlasten, is tevens een logische vervolgstap na- of in combinatie met het vervangen van de bobine, nl: het installeren van een CDI ontsteking. Peter van Leeuwen en ik reden/rijden al jaren tot grote tevredenheid met eigengebouwde CDI’s.

Het is overigens een totaal ander systeem dan het gewone accu/bobine gedoe. De 12 volt grens is niet langer de beperking want met wat elektronica wordt die grens doorbroken. De bobine wordt nu met 400 volt pulsen aangestuurd en dat levert i.s.m. een moderne dubbelvonk bobine enorm sterke vonken op. Denk aan zo’n 80 mJoule tegen zo’n 25 mJoule in de meeste van onze auto’s. Het maakt niet uit welk toerental gedraaid wordt, die vonkenergie blijft constant!
Het klinkt misschien ingewikkeld maar zo’n unit kun je gewoon op de bestaande contactpuntje’s aansluiten het levert betere vonken op en je ontlast de puntjes ook nog van de (te) grote stroom. De CDI verandert verder niets aan het afstellen van de ontsteking en eventuele (on)betrouwbaarheid van de vervroeging van het ontstekingstijdstip.

Tot voor kort waren CDI units niet gewoon leverbaar, je moest ze zelf bouwen. Niet moeilijk maar als het niet je stiel is… Misschien moeten we daar nog eens een workshop voor opzetten…!
Inmiddels zijn complete CDI units in Frankrijk voor een heel aanvaardbare prijs te koop. Pierre Peters weet er meer van. Dus wat let je?

6. De 123 ontsteking

De 123, mooi, leuk en duur, past niet onder iedere motorkap.

Het is een luxe (dure) oplossing voor veel problemen met ontsteking die de volgende kenmerken heeft:
De originele ontsteking/verdeler unit wordt compleet vervangen.
De vacuüm en centrifugaal vervroeging worden elektronisch gerealiseerd en daarmee worden fouten van het oude mechanische systeem geëlimineerd.
De beide vervroegings curven zijn naar eigen inzicht in te stellen, bij de duurdere versies via een app op de smartphone.

N.B. Het is belangrijk dat de curven, naar fabrieksvoorschrift, ingesteld kunnen worden. Dat er daarna ook nog persoonlijke inzichten verwerkt kunnen worden (en ook nog met een app) is m.i. overbodige luxe. Experimenten hebben mij er van overtuigd dat de fabrieksvoorschriften goede resultaten opleveren en dat afwijkingen daarvan niets spectaculairs opleveren.
De documentatie is niet duidelijk over hoeveel vonkenergie geleverd wordt en evenmin wordt duidelijk in hoeverre die constant is over het gehele toeren gebied.
De 123 werkt met een conventionele verdeler en (enkelvonk) bobine.
Het standaard model past niet onder de kap van een 24. Wil je toch zo’n ding in je 24 monteren, of hecht je aan originaliteit, dan kan je bij Peter Breed terecht, die jouw nog door Panhard geleverde verdeler, onder licentie van een nieuwe ‘123 inborst’ voorziet.

 
7. Optimaal: Een krukas gestuurde ontsteking
Sommige Panhard racers onderkenden al in de jaren ’50 de problemen die de aandrijving van de ontsteking met zich mee bracht, ze modificeerden hun motoren en kozen voor een vanaf de nokkenas gestuurde ontsteking met dubbelvonk bobine(s).

Jaren ’50: dubbele, direct aan de nokkenas gekoppelde contactpunten, twee (2CV) bobines en vier bougies!

Het is lastig om onze Panhards nu van zo’n systeem te voorzien. De krukas is slechts aan twee zijden te benaderen. Aan de voorzijde zit de ventilator in de weg en wil je iets aan de achterzijde doen dan moeten motor en versnellingsbak gescheiden worden, een hele klus. Maar als het zaakje toch uit elkaar ligt, grijp je kans en monteer een aansturing voor een nieuwe ontsteking. Een magneetje op het vliegwiel, zoals ik het ooit deed is een mogelijkheid, maar het kan ook met een triggerwheel aan de voorkant (Mike Crane). Later kan je alsnog bezien of en wanneer je zelf de elektronica voor de vacuüm- en centrifugaal vervroeging gaat realiseren, want dat is nog nergens te koop. Misschien ook een onderwerp voor de al genoemde workshop?

8. De M8S motor
Een bijzonder geval, deze motor is voorzien van een ontstekingsunit / verdeler zonder centrifugaal vervroeging. Waarom Panhard hier ooit voor heeft gekozen is een raadsel. Misschien was het een commerciële keuze, technisch gezien is het gewoon fout. Heb je zo’n auto dan kun je wat koppel in het lage toeren gebied winnen door een ‘normale’ ontstekingsunit/verdeler te monteren en de afstelling van de ontsteking daarop aan te passen. Verder zijn alle andere adviezen van toepassing.

Eén onderbreker, twee dubbelvonk bobines

9. De viervonkers
Dan nu weer waar we mee begonnen, de groeiende groep van mensen die hun tweecilinders met twee bougies extra uitrusten en dan aanlopen tegen het probleem: één stel contactpuntjes en vier bougies, wat nu?

De luxe van een 123 is aan hen niet besteed, want die is daar echt niet voor ontworpen. Er blijven voor hen de volgende mogelijkheden over:

9.1Verbeter de voetplaat.

9.2 Aansturing in duplo

Gebruik de door Pvl/Kr. ontworpen schakeling in combinatie met twee 2CV bobines. Belangrijk is te weten dat de elektronica wel de puntjes ontlast, maar niet de accu. De stroom die de bobines gezamenlijk trekken, (bij stilstand zeker zo’n 8 A ), kan zeker bij auto’s met een zwakke accu en/of een gelijkstroomdynamo tot problemen leiden.
Beter is, monteer twee CDI units en stuur die aan met de contact puntjes. Maak dat af met twee dubbelvonk bobines. De twee CDI’s gebruiken mét de bobines, veel minder stroom dan de twee bobines in de conventionele ontsteking, daarbij komen de eerder genoemde voordelen van de CD!

9.3
En als je al zo ver bent, denk dan eens na over krukassturing!

Commentaar? Vragen? Graag via: webmaster@panhardclub.nl