Zapalovací systémy:
ADVERTISEMENTS:
V tomto článku se budeme zabývat:- 1. Úvod do zapalovacích systémů 2. Typy zapalovacích systémů 3. Elektronický zapalovací systém.
Úvod do zapalovacích systémů:
Víme, že u spalovacích motorů probíhá spalování vzduchu a paliva ve válci motoru a produkty spalování se rozpínají a vyvolávají vratný pohyb pístu. Tento vratný pohyb pístu se zase prostřednictvím ojnice a kliky mění na otáčivý pohyb klikového hřídele.
Tento rotační pohyb klikového hřídele se následně využívá k pohonu generátorů pro výrobu elektrické energie.
DOPLŇKY:
Víme také, že existují 4 cykly operací, tj. sání; komprese; výroba energie a výfuk.
Tyto operace se provádějí buď během 2 zdvihů pístu, nebo během 4 zdvihů pístu, a podle toho se nazývají motory s 2dobým cyklem a motory se 4dobým cyklem.
U benzinových motorů se při sací operaci nasaje náplň vzduchu a benzinového paliva. Při kompresi je tato náplň stlačována pístem pohybujícím se nahoru. A těsně před koncem komprese se náplň vzduchu a benzinového paliva zapálí pomocí jiskry vytvořené zapalovací svíčkou. U zážehových motorů plní funkci výroby jiskry zapalovací systém.
Zapalovací svíčka používaná u benzinových motorů se skládá především z centrální elektrody a kovového jazýčku. Centrální elektroda je pokryta porcelánovým izolačním materiálem. Prostřednictvím kovového šroubu je zapalovací svíčka namontována do svíčky v hlavě válce. Když se na jiskrové elektrody přivede vysokonapěťové napětí řádově 30000 voltů, přeskočí proud z jedné elektrody na druhou a vznikne jiskra.
PŘEDPOKLADY:
U vznětových motorů (kompresní zapalování-CI) se při sání nasává pouze vzduch, který se při kompresi stlačuje a těsně před koncem komprese se při vstřikování nafty vznítí vlivem tepla stlačení vzduchu.
Po zapálení náplně začne hoření a produkty hoření se rozpínají, tj. nutí píst pohybovat se směrem dolů, tj. vytvářejí výkon, a po vytvoření výkonu jsou plyny odváděny během výfukové operace.
Typy zapalovacích soustav:
Základní konvekční zapalovací systémy jsou 2 typy:
1. Bateriový nebo cívkový zapalovací systém
PŘÍPRAVKY:
2. Magnetový zapalovací systém
Oba tyto konvenční, zapalovací systémy pracují na principu vzájemné elektromagnetické indukce. Bateriový zapalovací systém se obecně používal u čtyřkolových vozidel, ale v současné době se častěji používá také u dvoukolových vozidel (tj. tlačítkový start, dvoukolová vozidla jako Pulsar. Kinetic Honda; Honda-Activa, Scooty, Fiero atd.). V tomto případě dodává potřebný proud do primárního vinutí 6 V nebo 12 V baterie.
V tomto případě bude magneto vyrábět a dodávat proud do primárního vinutí. V systému magnetového zapalování tedy magneto nahrazuje baterii.
REKLAMY:
I. Bateriový nebo cívkový zapalovací systém:
Obrázek 29.2 ukazuje liniové schéma bateriového zapalovacího systému pro čtyřválcový benzinový motor. Skládá se především z baterie 6 nebo 12 V, ampérmetru, spínače zapalování, autotransformátoru (zvyšovacího transformátoru), přerušovače kontaktů, kondenzátoru, rotoru rozdělovače, kontaktních hrotů rozdělovače, zapalovacích svíček atd.
Poznamenejme, že na obr. 29.2 je zobrazen zapalovací systém pro čtyřválcový benzinový motor, zde jsou 4 zapalovací svíčky a vačka kontaktního přerušovače má 4 rohy. (Pokud se jedná o 6-válcový motor, bude mít 6-ti jiskrové svíčky a vačka přerušovače kontaktů bude mít dokonalý šestihran).
Zapalovací systém je rozdělen na 2 okruhy:
(i) Primární obvod:
Skládá se z baterie 6 nebo 12 V, ampérmetru, spínače zapalování, primárního vinutí – má 200-300 závitů drátu o průměru 20 SWG (Sharps Wire Gauge), vypínače kontaktů, kondenzátoru.
(ii) Sekundární obvod:
Skládá se ze sekundárního vinutí. Sekundární vinutí se skládá z přibližně 21 000 závitů drátu o průřezu 40 (SWG). Jeho spodní konec je připojen ke spodnímu konci primáru a horní konec sekundárního vinutí je připojen ke středu rotoru rozváděče. Rotory rozdělovače se otáčejí a navazují kontakty s kontaktními body a jsou připojeny k zapalovacím svíčkám, které jsou namontovány v hlavách válců (v zemi motoru).
(iii) Práce:
Pokud je spínač zapalování zavřený a motor v klikovém stavu, jakmile sepne kontaktní jistič, začne primárním vinutím protékat nízkonapěťový proud. Je třeba také poznamenat, že vačka kontaktního kádinky otevře a uzavře obvod 4krát (pro 4 válce) během jedné otáčky. Když kontaktní jistič otevře kontakt, magnetické pole se začne hroutit. V důsledku tohoto kolabujícího magnetického pole se v sekundárním vinutí naindukuje proud. A protože sekundární vinutí má více závitů (@ 21000 závitů), napětí se zvýší na 28000-30000 voltů.
Tento proud o vysokém napětí je přiveden do středu rotoru rozdělovače. Rotor rozdělovače se otáčí a přivádí tento vysokonapěťový proud do příslušné svíčky v závislosti na pořadí zapalování motoru. Když vysokonapěťový proud přeskočí mezeru mezi zapalovacími svíčkami, vytvoří jiskru a náplň se zapálí – začne hoření – produkty hoření expandují a produkují výkon.
Poznámka:
(1) Funkce kondenzátoru spočívá v omezení vzniku elektrického oblouku v bodech vypínače kontaktů (CB). Také při otevření CB se magnetické pole v primárním vinutí začne hroutit. Když se magnetické pole hroutí, kondenzátor se plně nabije a pak se začne vybíjet a pomáhá při budování napětí v sekundárním vinutí.
(2) Vačka kontaktního vypínače a rotor rozdělovače jsou namontovány na stejné hřídeli.
U motorů s dvoutaktním cyklem jsou tyto poháněny při stejných otáčkách motoru. A u motorů se 4dobým cyklem jsou poháněny při polovičních otáčkách motoru.
II. Magnetoelektrický zapalovací systém:
V tomto případě magneto vyrábí a dodává potřebný proud do primárního vinutí. V tomto případě, jak je znázorněno na obrázku, můžeme mít rotující magneto s pevnou cívkou nebo rotující cívku s pevným magnetem pro výrobu a dodávku proudu do primárního vinutí, zbývající uspořádání je stejné jako u bateriového zapalovacího systému.
Elektronický zapalovací systém:
Elektronické zapalovací systémy jsou následující:
1. Kapacitní výbojový zapalovací systém:
Skládá se především z baterie 6 – 12 V, spínače zapalování, měniče stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud, nabíjecího odporu, nádržkového kondenzátoru, křemíkového řízeného usměrňovače (SCR), spouštěcího zařízení SCR, zvyšovacího transformátoru, zapalovacích svíček.
Baterie 6 – 12 V je připojena k měniči stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud, tj. k napájecímu obvodu přes spínač zapalování, který je navržen tak, aby dával nebo zvyšoval napětí na 250-350 V. Toto vysoké napětí se používá k nabíjení kondenzátoru nádrže (nebo kondenzátoru) na toto napětí přes nabíjecí odpor. Nabíjecí odpor je rovněž konstruován tak, že řídí potřebný proud v SCR.
V závislosti na pořadí zážehu motoru, kdykoli spouštěcí zařízení SCR, vyšle impuls, pak se proud protékající primárním vinutím zastaví. A magnetické pole se začne hroutit. Toto kolabující magnetické pole vyvolá nebo zesílí vysokonapěťový proud v sekundáru, který při přeskoku zapalovací svíčky vytvoří jiskru a náplň směsi vzduchu a paliva se zapálí.
2. Tranzistorový asistovaný kontaktní zapalovací systém (TAC):
Výhody:
1. Nízký vypínací proud zajišťuje delší životnost.
2. Menší mezera a lehčí sestava hrotu prodlužují dobu setrvání, minimalizují odskakování kontaktů a zlepšují opakovatelnost sekundárního napětí.
3. Nízká primární indukčnost snižuje pokles primárního proudu při vysokých rychlostech.
Nevýhody:
1. Stejně jako u konvenčního systému jsou pro časování jiskry nutné mechanické přerušovací hroty.
2. Zvyšují se náklady na zapalovací systém.
3. Doba nárůstu napětí na zapalovací svíčce je přibližně stejná jako dříve.
3. Piezoelektrický zapalovací systém:
Vývoj syntetických piezoelektrických materiálů produkujících asi 22 kV mechanickým zatížením malého krystalu vedl k některým zapalovacím systémům pro jednoválcové motory. Ale kvůli potížím s vysokou potřebou mechanického zatížení řádově 500 kg včasné kontroly a schopnosti vyrábět dostatečné napětí se tyto systémy nemohly prosadit.
4. Zapalovací systém Texaco:
Vzhledem ke zvýšenému důrazu na regulaci emisí výfukových plynů se náhle objevil zájem o systémy recirkulace výfukových plynů a chudé směsi paliva se vzduchem.
Pro zamezení problémů se spalováním chudých směsí byl vyvinut zapalovací systém Texaco. Poskytuje jiskru s řízenou dobou trvání, což znamená, že doba trvání jiskry ve stupních úhlu kliky může být konstantní při všech otáčkách motoru. Jedná se o systém střídavého proudu. Tento systém se skládá ze tří základních jednotek – pohonné jednotky, řídicí jednotky a snímače rozdělovače.
Tento systém dokáže zajistit stabilní zapalování až do poměru A/F 24 : 1.
Tento systém dokáže zajistit stabilní zapalování až do poměru A/F 24 : 1.