Rozdzielaczowe układy zapłonowe

Układ klasyczny

Regulatory kąta wyprzedzenia zapłonu.
Regulator odśrodkowy: 1 –płytka regulatora, 2 –krzywka, 3 –prowadnica,
4 –bezwładnik, 5 –wałek napędowy, 6 –płytka zabierakowa,
Regulator podciśnieniowy: 7 –rozdzielacz zapłonu, 8 –płytka ruchoma,
9 –membrana, 10, 11 –komory ciśnieniowe,12 –puszka
podciśnieniowa, 13 –przepustnica, 14 –kolektor dolotowy

W klasycznym układzie zapłonowym zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu w  zależności od warunków pracy silnika, tj. prędkości obrotowej i obciążenia, dokonuje się przy pomocy regulatorów mechanicznych, odpowiednio: regulatora odśrodkowego i podciśnieniowego (rysunek powyżej). Realizują one proste, liniowe charakterystyki zmian kąta wyprzedzenia zapłonu, które odbiegają znacznie od tych optymalnych. Na poniższym rysunku przedstawiono ich typ owe charakterystyki regulacyjne, zmierzone w trakcie badań gaźnikowego silnika samochodu Polonez 1.5 GLE.

Wyniki badań regulatora mechanicznego aparatu zapłonowego typu 4497 gaźnikowego silnika samochodu Polonez 1.5 GLE na tle charakterystyk fabrycznych

Układ tranzystorowy

W tranzystorowych układach zapłonowych, zwanych inaczej układami zapłonowymi z gromadzeniem energii w indukcyjności, elementem sterującym przepływem prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki jest tranzystor mocy.

Ogólna zasada działania tranzystorowych układów zapłonowych jest następująca – rysunek poniżej. Obwód główny tranzystora jest zasilany napięciem akumulatora (zacisk dodatni). Prąd bazy tranzystora, niezbędny do jego załączenia może płynąć w przypadku zwarcia styków przerywacza lub w układach bezstykowych w chwili powstania impulsu wyzwalającego w czujniku. Prąd ten jest znacznie mniejszy (kilkadziesiąt razy) od wartości prądu płynącego przez złącze emiter–kolektor tranzystora i  uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej. W chwili rozwarcia styków przerywacza tranzystor przestaje przewodzić i nagromadzona w cewce energia zostaje rozładowana. Nagły zanik prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki powoduje indukowanie się impulsu wysokiego napięcia w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej i przes

Schemat i zasada działania tranzystorowego układu zapłonowego

Zalety tranzystorowych układów zapłonowych w porównaniu z układami klasycznymi:

W układach zapłonowych tego typu pozostawiono mechaniczny układ regulacji kąta wyprzedzenia zapłonu – zarówno podciśnieniowy, jak i odśrodkowy, ze wszystkimi ich wadami.

Układ kondensatorowy

W praktyce często są stosowane układy z gromadzeniem energii w kondensatorze (pojemności) zwane kondensatorowymi układami zapłonowymi . Ponieważ najczęściej elementem przełączającym w tego rodzaju układach jest tyrystor, spotyka się również popularną nazwę “zapłonów tyrystorowych”.

W skład układu wchodzą:

Schemat i zasada działania kondensatorowego układu zapłonowego

Ogólnie zasada działania kondensatorowych układów zapłonowych polega na tym, że znajdujący się w układzie kondensator Cn (rysunek powyżej) o pojemności 1–2 m F jest ładowany napięciem z  akumulatora poprzez odpowiednią przetwornicę do wartości około kilkuset woltów. Nagromadzona w ten sposób w kondensatorze energia może być rozładowana: albo w chwili rozwarcia styków, albo (w układach bezstykowych) w chwili pojawienia się impulsu z układu wyzwalającego, który powoduj e załączenie znajdującego się w układzie tyrystora Ty . Rozładowanie kondensatora w obwodzie, w którym znajduje się uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej, powoduje indukowanie się impulsu wysokiego napięcia w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej i przeskok iskry na elektrodach świecy zapłonowej. Przetwornica składa się z elementu przełączającego, transformatora i prostownika.

Ponieważ kondensatorowy układ jest szczególnie wrażliwy na spadki napięcia zasilania, które wpływają na energię wyładowania iskry na elektrodach świec, stosuje się stabilizację energii nagromadzonej w kondensatorze.

Podobnie jak w tranzystorowych układach zapłonowych sterowanie prądem w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej może odbywać się w  starszych układach stykowo za pomocą przerywacza lub bezstykowo z wykorzystaniem czujników generacyjnych lub parametrycznych.

Zalety kondensatorowych układów zapłonowych to:

Układ elektroniczny

Możliwość elektronicznej regulacji wyprzedzenia zapłonu podważyła sens stosowania mechanicznych regulatorów. Parametry pracy silnika można od wielu lat zmierzyć precyzyjnie odpowiednimi czujnikami elektronicznymi (opisanymi w książkach autora poświęconych sterowaniu napełnianiem i wtryskiem). Do parametrów tych można dodać nowe, nie występujące w mechanicznych regulatorach zapłonu (by wymienić tylko skład mieszanki i temperaturę cieczy chłodzącej). Rolę wyznaczania kąta wyprzedzenia zapłonu i czasu zwarcia cewek zapłonowych przejmuje elektroniczny sterownik. Układy te mogą uwzględniać również sygnał spalania stukowego.

W członie wyjściowym (końcówce mocy) układu zapłonowego następuje wzmocnienie sygnału prądowego. Biorąc pod uwagę, że czas przepływu prądu przez uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej jest określany przez mikrokomputer w zależności od napięcia akumulatora i prędkości obrotowej można było usunąć konwencjonalne wstępne rezystory bez strat energii iskry zapłonowej. Wymieniony człon wyjściowy ogranicza także maksymalny prąd przepływający przez uzwojenie pierwotne cewki. Końcówka mocy może być tranzystorem końcowym Darlingtona, mieć cechy modułu zapłonowego współpracującego z czujnikiem Halla lub współpracować ze sterownikiem.

Typowy przykład budowy modułu zapłonu końcówka mocy – tranzystor końcowy

Schemat przykładu połączeń modułu zapłonu typu tranzystor końcowy

Rola modułu zapłonu typu końcówka mocy sprowadza się do komutacji prądu uzwojenia pierwotnego cewki. Jako przykład elektronicznego układu zapłonowego z rozdzielaczem mechanicznym oraz końcówką mocy cewki zapłonowej zaprezentowano podsystem zapłonu Motronica – rysunek poniżej.

Schemat elektronicznego układu sterowania zapłonem z rozdzielaczem mechanicznym w systemie Motronic

Dodatkowe zalety elektronicznego układu zapłonowego to:

  • przyspieszony rozruch silnika, zwiększona stabilność pracy silnika na biegu jałowym i mniejsze zużycie paliwa,
  • rozszerzenie zakresu sterowania na różne stany pracy silnika (strategia).

Palcowy rozdzielacz zapłonu staje się jednak przy takiej budowie i zasadzie działania układu zapłonowego zwykłym anachronizmem. Następna generacja układów zapłonowych – układy mikroprocesorowe – wykorzystuje do rozdzielania zapłonu wysokonapięciowe rozdzielacze elektroniczne lub niskonapięciowe rozdzielacze z oddzielnymi cewkami zapłonowymi dla każdej świecy zapłonowej.


Powrot Poradnik