Elektroniczne układy zapłonowe
Wiadomości ogólne
W nowoczesnych samochodach spotyka się zapłon akumulatorowy
z układem elektronicznym. Wraz ze wzrostem stopnia sprężania
w silnikach spalinowych niezbędne stało się zwiększenie napięcia zapłonu. Duża energia iskry z elektronicznego układu zapłonowego zapobiega zwarciom, które mogą się pojawiać na świecach wskutek dodawania do paliw domieszek antydetonacyjnych. Zapłon taki umożliwia też stosowanie uboższych mieszanek paliwowych, co zmniejsza koszty eksploatacji pojazdu.
Zapłon elektroniczny, nawet w najprostszej wersji, przez długi okres eksploatacji utrzymuje stałe parametry, takie jak stała energia iskry, a zwłaszcza stały punkt zapłonu.
Uwzględniając kolejne etapy rozwoju, elektroniczne układy zapłonowe można podzielić na następujące generacje:
0 generacja — przystawki przewidziane do współpracy z rozdzielaczami stykowymi.
I generacja — układy bezstykowe o regulacji kąta wyprzedzenia
zapłonu za pomocą znanych regulatorów mechanicznych — odśrodkowego i podciśnieniowego.
II generacja — układy bezstykowe o elektronicznej regulacji kąta wyprzedzenia zapłonu wg stałych — założonych konstrukcyjnie— charakterystyk.
III generacja — układy bezstykowe o elektronicznej regulacji kąta wyprzedzenia zapłonu, dostosowujące każdorazowo chwilę zapłonu do wymagań silnika. W ten sposób są optymalizowane: zużycie paliwa, czystość spalin i sprawność energetyczna.
W przypadku zastosowania zapłonu elektronicznego punkt
zapłonu jest zawsze lepiej dobrany do chwilowych warunków pracy silnika. Dzięki temu samochód:
— zużywa mniej paliwa,
— szybciej osiąga dużą prędkość,
— łatwiej się uruchamia (w trudnych warunkach atmosferycznych),
— spala uboższą mieszankę (mniejsze zanieczyszczenie środowiska),
— nie wymaga regulacji zapłonu (w całym okresie eksploatacji).
Rozróżnia się elektroniczne układy zapłonowe ze sterowaniem
stykowym i bezstykowym.
Elektroniczne układy zapłonowe ze sterowaniem stykowym
Ze względu na uzyskiwane parametry iskry zapłonowej rozróżnia się elektroniczne układy zapłonowe o wyładowaniu pojemnościowym oraz indukcyjnym.
Układ o wyładowaniu pojemnościowym — zwany też kondensatorowym lub tyrystorowym — umożliwia zwiększenie
odstępu elektrod świec do 1 + 1,5 mm. Zwiększa to energię iskry i ułatwia samooczyszczanie się elektrod. Krótki czas trwania iskry zapłonowej osłabia jej erozyjne oddziaływanie na elektrody, dzięki czemu zwiększa się trwałość świec.
Układ o wyładowaniu indukcyjnym — zwany tranzystorowym
— umożliwia wydłużenie czasu trwania iskry i stabilizację
jej energii. Ułatwia to zapłon mieszanki ubogiej.
Wymienione układy mają sterowanie stykowe (wibracyjne), tzn.
są wyposażone w przerywacz, który otwiera i zamyka obwód prądu
przez tranzystor lub tyrystor.
Elektroniczne układy zapłonowe ze sterowaniem bezstykowym
Układy ze sterowaniem bezstykowym (niewibracyjnym) są wyposażone w moduły elektroniczne sterujące tranzystorem lub
tyrystorem.
Układ taki ma np. samochód Polonez, w którego aparacie zapłonowym zamiast przerywacza uruchamianego krzywką zastosowano nadajnik impulsów zapłonowych. Za pomocą bezstykowo wytwarzanych impulsów prądowych i napięciowych nadajnik taki powoduje zadziałanie elektronicznego układu zapłonowego.
Zapłon iskrownikowy
Wiadomości ogólne
Zapłon iskrownikowy jest stosowany w pojazdach nie mających
rozrusznika elektrycznego, np. w niektórych ciągnikach, ratrakach, motocyklach. Znajduje on również zastosowanie w pojazdach, w których zapłon musi być niezależny od stanu akumulatora, np. w samochodach wyścigowych, łodziach motorowych, silnikach lotniczych
— to znaczy w silnikach wysokoobrotowych o dużej liczbie cylindrów.
Ze względu na sposób gromadzenia energii, niezbędnej do wywołania zapłonu, układy iskrownikowe dzieli się na:
— układy z energią magazynowaną w polu magnetycznym cewki,
— układy z energią magazynowaną w polu elektrycznym kondensatora.
Zapłon iskrownikowy z energią magazynowaną w polu magnetycznym cewki
Schemat takiego układu zapłonowego przedstawia rysunek:
Iskrownik służy do wytwarzania impulsów wysokiego
napięcia i doprowadzania ich w odpowiednim czasie do świec zapłonowych w cylindrach silnika. Składa się on z cewki zapłonowej, magnesu trwałego, przerywacza z kondensatorem, rozdzielacza(w silnikach wielocylindrowych), regulatora wyprzedzenia zapłonu, iskiernika i sprzęgła. Iskrownik jest napędzany przez wał korbowy silnika.
Cewka zapłonowa iskrownika składa się z dwóch uzwojeń
— pierwotnego i wtórnego — nawiniętych na wspólny rdzeń wykonany w postaci pakietu blach stalowych. Rdzeń cewki jest umieszczony miedzy nabiegunnikami.
Magnes trwały jest osadzony na wirniku między nabiegunnikami.
Wszystkie odmiany współczesnych iskrowników mają magnesy wirujące
Przerywacz (z kondensatorem) jest taki sam jak w aparacie
zapłonowym. Jego styki są wykonane z wolframu lub platynoirydu, co
zwiększa ich trwałość i okres pracy przerywacza.
Rozdzielacz — taki sam jak w aparacie zapłonowym — jest
napędzany od wałka wirnika za pośrednictwem przekładni zębatej.
Regulator ręczny służy do ręcznego ustawiania kąta wyprzedzenia zapłonu przez obracanie płytki przerywacza.
Regulator odśrodkowy kąta wyprzedzenia zapłonu działa tak
samo jak w aparacie zapłonowym akumulatorowym. Stanowi on: albo krzywkę przerywacza, albo cewkę zapłonową, albo wirujący magnes trwały.
Iskiernik to dwie umieszczone naprzeciw siebie elektrody, z których jedna jest połączona z uzwojeniem wtórnym cewki, a druga — z masą. Zabezpiecza on cewkę przed powstawaniem w jej uzwojeniu wtórnym zbyt wysokiego napięcia. Na przykład gdy odłączy się przewód od świecy, wyładowanie iskrowe nastąpi przez iskiernik.
Sprzęgło służy do łączenia iskrownika z napędem.
Wyłącznik zapłonu służy do zwierania przerywacza. W ten
sposób uniemożliwia się przerywanie prądu w uzwojeniu pierwotnym
cewki, a tym samym indukowanie siły elektromotorycznej w jej
uzwojeniu wtórnym.
Działanie iskrownika
Magnes, nabiegunniki i rdzeń cewki stanowią obwód magnetyczny iskrownika. Na skutek obracania się magnesu strumień magnetyczny zmienia kierunek dwukrotnie podczas każdego obrotu. Gdy strumień magnetyczny osiągnie wartość maksymalną, styki przerywacza się zwierają i w uzwojeniu pierwotnym zaczyna płynąć prąd. Gdy prąd ten osiąga największą wartość, wówczas styki przerywacza się rozwierają i przepływ prądu w uzwojeniu pierwotnym zostaje przerwany, a w uzwojeniu wtórnym indukuje się siła elektromotoryczna. Powodu-
je ona przepływ prądu przez styk sprężysty i wałek rozdzielacza do obracającej się elektrody rozdzielczej, która rozdziela go na poszczególne świece w kolejności pracy cylindrów.
Do ustawiania zapłonu iskrownikowego nie należy używać lampki kontrolnej, gdyż powoduje to natychmiastowe rozmagnesowanie magnesów trwałych. Styków przerywacza nie wolno czyścić (ani papierem ściernym, ani pilnikiem), zużyte trzeba wymienić na nowe.