Zadaniem uk zapłonowego jest wywołanie mieszanki paliwowo-powiet w cylindrze silnika. Zapłon jest inicjowany przeskokiem iskry między elektrodami świecy zapłonowej. Chwila w której następuje przeskok iskry to 1 z najważniejszych parametrów pracy uk. zapłonowego: -za wczesny zapłon powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia gazów w cylin silnika. Ciśnienie to działa na tłok zanim znajdzie się on w pozycji najkorzystniejszej z punktu widzenia sprawności silnika -zbyt późny zapłon powoduje że max ciśnienie gazów w cylin powstaje wtedy gdy tłok porusza się w dół co powoduje rozprężanie mieszanki. -optymalna chwila na przeskok iskry jest pod koniec sprężania, gdy tłok znajduje się od 10 do 20st obrotu wału korbowego przed Górnym punktem zwrotnym. Kąt obrotu wału korbowego od chwili przeskoku iskry do osiągnięcia przez tłok GZP nazywa się kątem wyprzedzenia zapłonu. Budowa konwencjonalnego uk.zapłonowego a)źródło energi elekt to akumulator współpracujący z prądnicą b)aparat zapłonowy co w skład wchodzą: -mechanizm przerywacza w obwodzie niskiego napięcia -rozdzielacz wysokiego napięcia –kondensator -regulatory kąta wyprzedzenia zapłonu c)cewka zapłonowa d)swiece zapłonowe e)wyłącznik zapłonu f) przewody niskiego i wysokiego napięcia Obwód jest złożony z podłączonych do akumulatora: -wyłącznika zapłonu –uzwojenia pierwotnego cewki zapłonowej –przerywacza z kondensatorem nazywa się obwodem pierwotnym. Obwód złożony jest z: -uzwojenia wtórnego cewki –rozdzielacza zapłonu –przewodów wysokiego napięcia –świec zapłonowych Zasada działania konwencjonalnego ukl zapl a)uzwojenie pierwotne wykonane jest o małej liczbie zwojów, a uzwojenie wtórne o dużej liczbie zwojów. Indukowane napięcie strony wtórnej zależy od liczby zwojów i wynosi ok 30 kV b)po zamknięciu wyłącznika zapl przez uzwojenie pierwotne cewki przepływa prąd. Wytwarza on strumień magnetyczny w obu uzwojeniach cewki. Kiedy krzywka obracająca się na wałku rozdzielacza rozewrze styki przerywacza wtedy prąd przestaje płynąć a zanikający strumień magnetyczny indukuje w uzwojeniu wtórnym wysokie napięcie. Napięcie to wywołuje przeskok iskry na elektrodach świecy. Wówczas przez uzwojenie wtórne cewki, przewód wysokiego napięcia, odpowiednie styki rozdzielacza wysokiego napięcia i świece zapłonową płynie prąd do masy c)proces zapłonu można podzielić na 3 etapy: -czas zwarcia styków przerywacza –czas rozwarcia styków przerywacza –czas wyładowania iskrowego Funkcje jakie pełnią elementy ukl zapłonowego: a)przerywacz słuzy do wywoływania zmiennego w czasie strumienia magnetycznego, ten z kolei indukuje wysokie napięcie w obw wtórnym cewki zapł wywołując przeskok iskry. Liczba garbów krzywki przerywacza odpowiada liczbie cylindrów siln i tyle samo razy rozłącza styki przerywacza na każdy obr wałka aparatu zapl zsynchronizowanego z obrotem wału korbowego b)rozdzielacz to specjalny przełącznik który kieruje napięcie doprowadzone z cewki zapł przewodem wysokiego napiecia do przewodu odpowiedniej świecy zapł c)regulatory kąta wyprzedzenia zapł- reagują w zależności od pr obr, obciążenia i rodzaju zastosowanego paliwa d)kondensator- włącza się go równolegle do przerywacza: -zmniejsza iskrzenie między stykami –przyspiesza zanik strumienia magnetycznego w cewce co z kolei powoduje wzrost napięcia powstającego w chwili rozwarcia styków e)cewka zapł to inaczej transformator wytwarzający napięcie wtórne rzędu od 15 do 40tys V w zależności od typu siln. Napięcie to jest niezbędne do spowodowania przeskoku iskry pomiędzy elektrodami świecy zapł f)świece zapłonowe służą do wywołania wyładowań iskrowych wewn komór spalania cylindrów siln
Aparat zapłonowy-składa się z następujących elementów: podzespół przerywacza i rozdzielacza: -regulatory kąta wyprzedzenia zapłonu (regu odśrodkowy, podciśnieniowy i selektor oktanowy) –a)podzespół przerywacza -Centralnym elem aparatu zapłonowego jest wałek napędzający. Obraca się on 2 razy wolniej niż wał silnika 4 suwowego. Styki przerywacza są zwierane i rozwierane za pomocą krzywki znajdującej się na wałku rozdzielacza. Liczba garbów krzywki jest równa liczbie cylin silnika. Podczas pełnego obrotu krzywki prąd w obwodzie pierwotnym uk. zapłonu jest przerywany tyle razy ile jest cylindrów silnika, indukując w ten sposób wysokie napięcie w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej -przy prawidłowej szczelinie między stykami przerywacza kąt zwarcia styków wynosi 52st +/- 6 a kąt rozwarcia 38st +/-6 co w sumie daje 90st na jeden cylinder silnika. -jeśli szczelina między stykami jest zbyt duża, to przy małej prędkości obrotowej silnika wartość prądu w obwodzie pierwotnym jest nadal wystarczająca do zainicjowania przeskoku iskry między elektrodami świecy zapłonowej natomiast przy wzroście prędkości Obr silnika wartość prądu w obwodzie pierwotnym jest zbyt mała aby spowodować przeskok iskry przy zbyt małej szczelinie między stykami przerywacza może powstać łuk elektryczny, wówczas mimo rozwarcia styków nie obserwuje się nagłej przerwy w przepływie prądu b)podzespół rozdzielacza prąd w obwodzie wtórnym płynie przewodem wysokiego napięcia od zacisku uzwojenia wtórnego cewki zapłonowej do elektrody centralnej kopułki rozdzielacza. Nastepinie przez elektrodę centralna, szczotkę centralną do bocznych elektrod. Za pośrednictwem palca rozdzielacza wirującego z prędkością równą prędkości Obr wałka rozdzielacza. Ostatnim elementem obwodu wtórnego jest świeca zapłonowa c)regulator kąta wyprzedzenia zapłonu. Po zapłonie mieszanki pali-powiet niezbędny jest pewien czas na rozprzestrzenienie się płomienia w obszarze komory spalania. Największe parametry wyjściowe silnika są przy max ciśnieniu spalania, czyli ok. 10 st za GZP. Ze względu na zwłokę czasową zapłon w rzeczywistości musi wystąpić przed GZP. Jest to tzw. Wyprzedzenie zapłonu musi więc istnieć możliwość zmiany kąta, gdyż zależy on od prędkości Obr silnika i jego obciążenia. Stosowane są 2 reg- -odsrodkowy regulator kata wyprzedzenia zapłonu-reguluje kat zgodnie z prędkością Obro silnika. Przyspiesza on zapłon wraz ze wzrostem predk Obr silnika, aby max ciśnienie spalania wystąpiło przy kącie 10st za GPZ –podciśnieniowy reg kąta wyprzedzenia zapłonu reguluje zapłon na podstawie zmieniającego się podciśnienia w kolektorze dolotowym przy zmianie obciążenia silnika. Zakres regulacji tego regulatora jest niewielki dlatego nie stosuje się go we wszystkich pojazdach d)selektor liczby oktanowej- kąt wyprzedzenia zapłonu powinien być także regulowany w zależności od liczby oktanowej paliwa. Przy użyciu paliwa o małej liczbie oktanowej zapłon powinien być opóźniony, a w przypadku paliwa o dużej liczbie oktanowej przyspieszony. Zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu można uzyskać np. przez zmianę ustawienia wałka rozdzielacza w stosunku do płytki przerywacza +/-5st e)kondensator-połączony jest równolegle ze stykami przerywacza. Instalowany jest na zewnątrz lub wewnątrz obudowy aparatu zapłonowego: -zapobiega powstawaniu łuku Elek pomiędzy stykami chroniąc przed nadmiernym zużyciem -przyspiesza zanik strumienia magnetycznego w cewce co daje wyższe napięcie indukowane w obwodzie wtórnym
Zadaniem cewki zapłonowej jest przetwarzanie napięcia niskiego dostarczonego przez aku lub alternator na napięcie wysokie w celu wymuszenia przeskoku iskry między elektrodami świecy zapłonowej. Cewka pracuje więc jako transformator napięcia Cewka składa się z 2 uzwojen a)uzwojenie pierwotne na ok. 250 do 400 zwojów wykonanych z drutu miedzianego w izolacji z emalii o sredznicy 0,2 do 0,8mm b)uzwojenia wtórnego ma od 19 do 26tys zwojów wykonanych z drutu miedzianego z emali o średnicy 0,1 do 0,2mm, dodatkowo odizolowany między warstwami przekładkami izolacyjnymi Swieca zapłonowa- jest elem uk zapłonowego. Jej część robocza jest umieszczona we wnętrzu cylindra, gdzie wyładowanie elektryczne ma spowodować zapłon sprężonej mieszanki Parametry świecy zapłonowej: –min napięcie zasilania –temp samoczyszczenia (nastepuje tutaj spalanie materiałów pochodzenia olejowego np. sadza wegiel, osadzających się na izolatorze) -zapobiega to tworzeniu się bocznika przewodzącego który osłabia lub uniemożliwia przeskok iskry -temp zapłonu żarzenia(jest to górna temp i takiej nie powinna uzyskać dolna część świecy umieszczona w komorze spalania aby nie wystąpiły niekontrolowane Płony uniemożliwiające poprawną pracę silnika) -wartośc cieplna swiecy zapłonowej umożliwia podział świec pod względem skłonności do gromadzenia ciepła oraz zdolności odprowadzenia ciepła: *świece zimne mają krótka stope izolatora i krótką droge odprowadzenia ciepła (mała zdolność gromadzenia ciepła i duza odprowadzania ciepła) *świece gorące (długa stopa izolatora i długa droga odprowadzenia ciepła; duża skłonność do gromadzenia ciepła i mała zdolność odprowadzenia ciepła). Świece zapłonowe podczas użytkowania tracą swoje własności (szkodliwe oddziaływanie mechaniczne, cieplne i chemiczne) Wymiana: -silnik 4 suw 10 do 12tys km -silnik 2 suw ok. 6000 km Swiece z platynowymi zakończeniami elektrod (stosowane np w silnikach wyposażonych w urzadzenie ograniczające emisje toksycznych spalin): -poprawa warunków powstawania iskry -zmniejszenie zużycia elektrod (wymiana po 100tys km) Świece Bosh-Super 4-mają 4 elektrody zewnętrzne oraz zaostrzoną posrebrzaną elektrode środkową. Tutaj iskra powstaje w dwojaki sposób: -iskra powietrzna między elektrodą środkową i zewnętrzną -iskra ślizgowo powietrzna od elektrody środkowej po przez izolator z przeskokiem do elektrody zewnętrznej Efekty: wieksze przyspieszenie, wzrasta bezpieczeństwo jazdy właściwości samoczyszczące )
Elektroniczne uk zapłonowe- w klasycznym uk zapłonowym występują elementy ruchome, które podczas eksploatacji ulegają zużyciu z tego względu rzadko stosuje się go i został zastąpiony elektronicznym uk zapłonowym tzw. Bezstykowym aparatem zapłonowym: Uk zapłonowy z 2biegunową cewką zapłonową -uk ten nazywany jest inaczej bezrozdzielaczowy. Może być stosowany w silnikach o parzystej liczbie cylindrów. Uk ten nie ma rozdzielacza zapłonu. Do cewki zapłonowej podłączone są 2 świece w których iskra powstaje jednoczesnie. Podstawową różnicą w stosunku do tradycyjnego uk. Zapłonowego jest zastosowanie cewki zapłonowej innej konstrukcji i prostszego aparatu zapłonowego w którym znajduje się tylko przerywacz. Uk zapłonowy z cewkami 2-biegunowymi - Zasada działania tego uk jest analogicznia do uk z cewką 2 biegunową. Może być stosowany tylko w silnikach o parzystej liczbie cylindrów. W uk tym wyeliminowano konwencjonalny przerywacz i rozdzielacz. Zastosowano tutaj przerywacz elektroniczny, a funkcję rozdzielacza pełnią cewki 2 biegunowe Uk zapłonowy z cewkami zapłonowymi na świecach zapłonowych : Każda świeca jest podłączona bezpośrednio do cewki, dlatego nie potrzebny jest rozdzielacz zapłonu. Uk ten eliminuje stosowanie przewodów wysokiego napięcia. Wystepuje tutaj tyle obwodów wtórnych ile cylindrów ma silników. W uk tym mamy przerywacz elektroniczny. Do komputera sterującego doprowadza się sygnał z wielu czujników (głównie z czujnika wału korbowego informującego uk. o prędkości obrotowej silnika i chwili w której ma nastąpić przeskok iskry). W danej chwili nastepuje aktywowanie odpowiedniego odwodu zapł co powoduje wytworzenie iskry na 1 ze świec.