Hlavní části bateriového zapalování

Úkolem zapalování je bezpečně zapalovat elektrickou jiskrou směs paliva se vzduchem u zážehových motorů. Okamžik zážehu (tj. přeskok jiskry na zapalovací svíčce) je vázán na nejvhodnější polohu pístu, před horní úvratí (a natočení klikového hřídele) - předstih zapalování.

Předstih zapalování se musí přizpůsobovat provozním podmínkám motoru, tj. otáčkám, zatížení, bohatosti směsi, zamezit detonačnímu spalování apod. U moderních motorů mohou výpadky elektrické jiskry způsobit zničení katalyzátoru (zápalná směs hoří a expanduje až v katalyzátoru).

Základní rozdělení zapalovacích soustav

Zapalování se dá rozdělit podle několika kritérií ovšem zapalování jako celek se vždy skládá ze zdroje energie, spínače a indukční cívky transformující energii na vysoké napětí. Podle toho jaké konkrétní prvky jsou použity se nazývají jednotlivé druhy zapalování.

• Bateriové.
• Magnetoelektrické - kontaktní.
• Magnetoelektrické, polovodičové - bezkontaktní.
• Tranzistorové, kontaktní (s kontaktním přerušovačem).
• Tyristorové (kondenzátorové) kontaktní.
• Tranzistorové, bezkontaktní s induktivním nebo Hallovým snímačem v rozdělovači.
• Elektronické zapalování.
• Plně elektronické.

Konkrétně lze vyjmenovat například: magnetové kontaktní zapalování, bateriové kontaktní zapalování, bateriové bezkontaktní tranzistorové zapalování, bateriové bezkontaktní tyristorové zapalování a kapacitní bezkontaktní zapalování.

Úloha a základní části zapalování

Účel zapalovací soustavy je zajistit při každém chodu motoru dostatečné množství energie potřebné k zapálení směsi, reagovat na pokyny řidiče úměrným nastavením velikosti předstihu a pomocí snímačů určit okamžik zapálení směsi.

Podíváme-li se na zapalování jako systém, tak se dá rozdělit na několik částí. První částí je snímač polohy klikové hřídele. Tento snímač je vstupní veličinou a spouští celý proces zapálení jiskry.

Další prvek může být řízení okamžiku zážehu. U kontaktních zapalování čtyřdobých motorů býval tento systém na mechanickém principu a byl řízen okamžik zážehu (předstih) v závislosti na otáčkách a zatížení motoru.

U elektronických zapalování bývá řízení předstihu děláno elektronicky. U dvoudobých motorů většinou řízení předstihu nebylo třeba.

Dalším prvkem je spínač. U kontaktních zapalování byl spínač zároveň snímačem okamžiku zážehu, u elektronických zapalování je spínač polovodič (tranzistor, tyristor).

Předposledním prvkem je indukční cívka transformující napětí na primární straně na vysoké napětí na sekundární straně. Posledním prvkem (pomineme-li kabeláž) je zapalovací svíčka neboli jiskřiště, kde probíhá inicializace zážehu směsi.

Hlavní části bateriového zapalování

Hlavními částmi bateriového (klasického) zapalování jsou zapalovací cívka, rozdělovač (někdy jen přerušovač) a zapalovací svíčky.

Bateriové zapalování se skládá z primárního obvodu nízkého elektrického napětí a sekundárního obvodu vysokého, tedy zapalovacího, napětí.

Primární obvod

Primární obvod, nízkého elektrického napětí: akumulátor (A), spínací skříňka (B), zapalovací cívka a její primární vinutí (C), přerušovač (12,13), kondenzátor (14), propojovací elektrické vodiče včetně svorek a konektorů.

Elektrický proud je veden z akumulátoru na svorku 30 spínací skříňky. Při zapnutí zapalování propojí spínací skříňka svorku 30 se svorkou 15 a kabelem je přiveden elektrický proud na svorku 15 zapalovací cívky.

Jsou-li kontakty přerušovače spojeny, protéká elektrický proud primárním vinutím zapalovací cívky na svorku 1 a odtud na svorku 1 přerušovače. Přes jeho pevný kontakt protéká elektrický proud na kostru.

Sekundární obvod

Sekundární obvod, vysokého (zapalovacího) napětí: zapalovací cívka, její primární a sekundární vinutí (C), vysokonapěťové (zapalovací) kabely, včetně koncovek, rozdělovač (D), zapalovací svíčka (E).

Konec sekundárního vinutí zapalovací cívky je vyveden vysokonapěťovým kabelem do rozdělovače. Rozdělovač potom přivádí vysokonapěťové impulsy ke správným zapalovacím svíčkám.

Zapalovací cívka

Zapalovací cívka slouží k vytváření vysokonapěťových impulsů. Technicky jde o autotransformátor, který má tři hlavní části: jádro, primární vinutí a sekundární vinutí.

Zapalovací cívka v součinnosti s přerušovačem a kondenzátorem slouží ke zvýšení nízkého elektrického napětí baterie (akumulátoru) - ze 12 V obvykle na 8000 až 24 000 V.

Základní princip je u všech zapalovacích cívek stejný: z nízkého napětí baterie 12 V se musí vytvořit napětí v rozsahu kilovoltů, v moderních vozidlech až 45000 V. Napětí se tedy transformuje, aby se zvýšilo na mnohonásobek.

Uvnitř každé zapalovací cívky se nacházejí dvě cívky: takzvaná primární cívka, která je navinuta poměrně silným měděným drátem, a sekundární cívka, která je výrazně delší a je vyrobena z poměrně tenkého měděného drátu.

Zapalovací cívky disponují laminovaným železným jádrem, které je ovinuto primární a sekundární cívkou. Měděný drát těchto cívek je izolovaný, aby se zabránilo přeskoku napětí z jednoho závitu na druhý a tím zkratům.

Konstrukce cívky

Jádro cívky je tvořeno transformátorovými ocelovými plechy. Na jádře je navinutá sekundární cívka z měděného drátu (Ø 0,05-0,1 mm), asi 40 000 závitů.

Na sekundární cívce je navinutá primární cívka z měděného drátu (Ø 0,6-0,9 mm), asi 350 až 600 závitů. Jádro i cívky jsou elektricky izolovány mezivrstvou izolace a vše je umístěno v keramickém izolačním bloku.

Vnější hliníkové pouzdro je po obvodu vyplněno magneticky vodivými plechy a zbývající prostor je vyplněn asfaltovou zalévací hmotou, (asfalt + dehet), pro dobré chlazení.

Ve víku z izolačního materiálu (reaktoplastu) je na svorku 15 připojen začátek primární cívky a její konec na svorku 1. Začátek sekundární cívky je připojen k jedné ze svorek - 15 nebo 1 - funkci zapalování to neovlivňuje.

Toto úsporné zapojení (jako tzv. „autotransformátor“) využívá i primárního vinutí k elektromagnetické indukci a dosažení vyššího zapalovacího napětí. Konec sekundární cívky je vyveden na svorku 4.

Transformace napětí

Vysokonapěťový impuls zapalovací cívky vzniká v sekundární cívce pomocí magnetické indukce. K tomu je primární cívka nejprve napájena z nízkonapěťového přípoje zapalovací cívky proudem z baterie.

Kolem primární cívky se současně tvoří magnetické pole. Je-li tok proudu přerušen, magnetické pole se zhroutí. Teprve toto zhroucení vyvolá v sekundární cívce napěťový impuls.

Napěťový impuls, který vzniká v sekundární cívce, je daleko vyšší než napětí baterie 12 V, které předtím bylo na primární cívce. Důvod: Sekundární cívka je navinuta podstatně tenčím drátem a má proto daleko vyšší počet závitů než primární cívka.

Takzvaný poměr vinutí se podle dané cívky pohybuje mezi 1:150 až 1:200. Síla magnetického pole vytvořeného v primární cívce tak hraje stejně důležitou roli jako rychlost, se kterou pole kolabuje.

Také tloušťka sekundární cívky i čas, který jí zbývá k nabití, mají značný vliv na konečný výsledek.

Přerušovač a kondenzátor

V primárním vinutí zapalovací cívky je tvořeno stejnosměrným proudem magnetické pole. Změna magnetického pole (podmínka pro indukci napětí) se provádí vypínáním a zapínáním tohoto proudu.

O vypínání a zapínání proudu se stará přerušovač, kde vačka ve vhodný okamžik rozepne kontakty a tím přeruší proud, což způsobí indukci napěťového impulsu.

Kondenzátor (14) se při rozpojování kontaktů přerušovače nabíjí a pohlcuje elektrický náboj, který by způsobil značné jiskření a opalování kontaktů. Současně tím až 20 x urychlí přerušení elektrického proudu.

Na velmi rychlém přerušení elektrického proudu protékajícího primárním vinutím také závisí velmi rychlé zanikání magnetického pole v zapalovací cívce a velmi intenzivní indukce vysokého napětí potřebného pro zapalování.

Kondenzátor je vyroben jako svitek 2 hliníkových folií - elektrod, navzájem izolovaných kondenzátorovým papírem napuštěným silikonovým olejem.

Jedna z elektrod je spojená s kovovým obalem kondenzátoru a prostřednictvím ukostření spojená s pevným kontaktem přerušovače. Druhá je prostřednictvím elektrických vodičů připojená k pružině kontaktu pohyblivého raménka přerušovače.

Ke kontaktům přerušovače je paralelně připojený kondenzátor, který asi 20 x urychlí přerušení toku elektrického proudu a způsobí i stejně rychlý zánik magnetického pole.

Činnost bateriového zapalování

V primárním vinutí v důsledku průtoku elektrického proudu vzniká magnetické pole. Při jeho vzniku, tj. i při každém sepnutí kontaktů, vlivem vlastní indukce (samoindukce) se indukuje v primárním vinutí napětí opačného směru.

Proto brzdí o 0,010-0,015 s rychlý vznik magnetického pole stejného směru, jaký má elektrický proud přitékající od akumulátoru, a tím i okamžité zvýšení intenzity toku elektrického proudu.

Toto zpoždění je příčinou, že u bateriového zapalování za vysokých otáček klesá zapalovací napětí a tím i kvalita jiskry. U 4válcového motoru z 25 kV-800 ot/min na 10 kV-5000.min-1.

Při otáčení vačky přerušovače se nadzvedne pohyblivé raménko a dojde k rozpojení kontaktů. Při rozpojení kontaktů magnetické pole zaniká a svými siločarami protíná vinutí obou cívek.

V primárním vinutí se indukuje elektrické napětí 300 až 400 V a elektrický proud intenzity 3 až 4 A, jaký má elektrický proud přitékající od akumulátoru.

Tato velmi rychlá změna magnetického pole protíná svými siločarami vodiče obou cívek a způsobí v nich indukci vysokého zapalovacího napětí, asi 8-25 kV.

Konec sekundárního vinutí zapalovací cívky, svorka č. 4, je vyveden vysokonapěťovým kabelem přes odpružený uhlíkový kartáček na otočné raménko, tedy palec rozdělovače.

Z otáčejícího kontaktu palce přeskakuje vysoké napětí mezerou 0,2-0,3 mm na pevné kontakty v hlavici rozdělovače, propojené vysokonapěťovými kabely a jejich koncovkami k jednotlivým zapalovacím svíčkám.

Rozdělovač

V rozdělovači nalezneme tři funkční celky: vlastní rozdělovač, přerušovač a regulátor předstihu zážehu.

Pohon rozdělovače bývá proveden ozubeným převodem od vačkové hřídele. Oproti klikové hřídeli má poloviční otáčky u čtyřdobého motoru.

Vlastní rozdělovač přenáší vysokonapěťové impulsy přes odpružený kontakt a otočné raménko přeskokem na vývodovou elektrodu příslušné zapalovací svíčky.

Vzduchová mezera mezi otočným raménkem a vývodovou elektrodou je asi 0,3 až 0,5 mm.

Rozdělovač obsahuje víko rozdělovače, raménko rozdělovače (palec), protiprachový kryt, hřídel rozdělovače, vačku přerušovače, přerušovač, kondenzátor, podtlakový regulátor, vstup podtlaku a odstředivý regulátor.

Rozdělovač má za úkol přivést vysokonapěťové impulsy do správného válce, dále pomocí mechanického přerušovače, odstředivého a podtlakového regulátoru zajišťuje správné časování tvorby vysokonapěťových impulsů.

Regulace předstihu zapalování

Součástmi rozdělovače jsou také odstředivý a podtlakový regulátor předstihu.

Odstředivý regulátor při zvyšování otáček zvětšuje předstih zapalování, zpravidla až o 20° měřeno na klikovém hřídeli.

Při stejné rychlosti hoření je při vyšších otáčkách méně času na dokonalé prohoření směsi, proto se předstih zvyšuje.

Podtlakový regulátor zvětšuje předstih obvykle až o 15° měřeno na klikovém hřídeli.

Při částečně otevřené škrticí klapce karburátoru je směs ochuzená, déle hoří a proto také potřebuje větší předstih. Podtlakový regulátor je spojen hadičkou s prostorem u škrticí klapky karburátoru.

Jednou z důležitých funkcí moderního zapalování je regulace předstihu v závislosti na otáčkách popř. dalších veličinách, například poloze škrtící klapky a podtlaku v sacím potrubí.

Starší zapalování měla regulaci předstihu v závislosti na otáčkách řešenu pomocí mechanického odstředivého regulátoru. Většina dnešních zapalování má regulaci předstihu řízenou mikroprocesorovými obvody.

Zapalovací svíčky

Zapalovací svíčka tvoří elektrické jiskry, které zažehují palivovou směs ve spalovacích prostorech válců.

Vysokonapěťový impuls je přes rozdělovač veden na správnou zapalovací svíčku, kde mezi elektrodami přeskočí elektrická jiskra.

Použití zapalovací svíčky ke kontrole základní funkce zapalování je málo průkazné. Má mezeru mezi kontakty například jen 0,7 mm.

Uvnitř motoru pod kompresním tlakem se zhuštěním stlačených plynů jejich izolační (dielektrické) vlastnosti zesilují a nemusí slabá jiskra již vůbec přeskočit.

Diagnostika bateriového zapalování

Bateriové zapalování je v současnosti nahrazováno bezkontaktními a elektronickými systémy. U starších vozidel je však velmi rozšířené a pro pochopení složitějších systémů je nutné dobře znát principy složení a činnost bateriového a magnetoelektrického zapalování.

Funkci bateriového zapalování ověřujeme obvykle až po prověření, zda do karburátoru přitéká benzin. Příčinou této poruchy může také být voda v karburátoru a další závady, ale to ověřujeme z důvodu vyšší montážní náročnosti až po ověření, zda zapalování může plnit svou základní funkci.

Především musíme znát, jakou mají funkci jednotlivé části zapalování a jaké je správné zapojení u daného motoru.

Před svorkou 15 může být například zapojený předřazený rezistor, který je při startu přemostěn pomocí relé ovládaného spínací skříňkou.

V tom případě elektrický proud pro zapalování během startování přichází od svorky na startéru přímo na svorku 15, čímž se zvýší napětí a kvalita jiskry při startu.

Cívka s předřadným odporem má primární vinutí navinuté na 10 V a menší elektrický odpor - 1,5 Ω. Za normálního chodu motoru napětí přicházející do primárního vinutí na tuto hodnotu snižuje předřadný rezistor.

Vizuální kontrola

Diagnostické postupy zahrnují kontrolu kabeláže, správné propojení mezi zapalovací cívkou a rozdělovačem, kontrolu koncových kontaktů a kabelů vysokého napětí.

Nejdříve zkontrolujeme, zda není závada v propojení mezi zapalovací cívkou a rozdělovačem - nikdy netaháme za kabely, ale za koncovky.

Podobně prověříme jednotlivé kabely k zapalovacím svíčkám. Podobně zkontrolujeme, zda nejsou někde uvolněny vodiče primárního okruhu.

Nejlépe je ihned také prověřit, zda po zapnutí zapalování protéká elektrický proud až k rozdělovači a není někde špatný, zoxidovaný kontakt na svorce nebo konektoru.

Kontrola napájení a jiskry

Mezi akumulátorem a svorkou 15 zapalovací cívky je dovolený úbytek napětí 0,8 V při jmenovitém napětí 12 V.

Kontrolujeme multimetrem, nouzově alespoň žárovkovou zkoušečkou. Pokud jsme zjistili a odstranili závadu, která by mohla být příčinou poruchy, opět ověříme základní funkci bateriového kontaktního zapalování.

Po sejmutí koncovky vysokonapěťového kabelu ze zapalovací svíčky 1. válce vložíme místo svíčky přibližně stejně dlouhý kousek odizolovaného vodiče o ∅ 4-6 mm.

Kon­covku s vodičem pro zesílení izolace přidržujeme v izolovaných kleštích nebo ji vhodně upevníme, například pomocí suchého hadru a motouzu, aby mezera mezi vodičem a kostrou byla 8 až 10 mm.

Zapneme zapalování a pomocí startéru protáčíme motorem. Přes uvedenou mezeru mezi vodičem a kostrou musí jiskra bezpečně přeskakovat.

Pokud tomu tak je, ověříme to i u ostatních válců. Tím zjistíme, že zapalovací svíčky dostávají i při startu zapalovací napětí minimálně 10 kV.

Kontrola rozdělovače

Pokud ověření základní funkce zapalování přes koncovku svíčky nebylo úspěšné, ověříme, zda není závada v rozdělovači, například vadný palec nebo hlava rozdělovače.

Po vyjmutí koncovky vysokonapěťového kabelu z hlavy rozdělovače postupujeme podobně, jen s tím rozdílem, že nastavíme mezeru mezi kontaktem a kostrou na 15 až 20 mm.

Před sejmutím hlavy rozdělovače si označíme vysokonapěťové kabely například pomocí lepicí karosářské pásky a fixu.

Sejmeme hlavu rozdělovače a zkontrolujeme funkčnost přerušovače, jeho připojení, zjevná poškození a čistotu.

Hlavu i palec rozdělovače rovněž pečlivě prohlédneme, zda nemá někde vodivou stopu po elektrickém průrazu nebo jiné poškození, pak jej očistíme a odmastíme.

Kontrola a čištění kontaktů

Obvykle v prvé řadě očistíme a odmastíme kontakty přerušovače, například čistým proužkem textilního plátna, které nepouští chlupy.

Proužek plátna namočíme v technickém benzinu a protáhneme jej několikrát mezi kontakty pomocí dvou malých plochých šroubováků.

Zkontrolujeme stav kontaktů přerušovače. Jsou-li kontakty opálené, nerovné, dobře nepřiléhají nebo nemají správný přítlak, vyměníme je.

Přítlačná síla pružiny na kontakty má být 5-6 N. Odpovídá zvedání 0,5-0,6 kg.

Seřízení přerušovače

Pootáčíme motorem tahem za klínový řemen nebo klíčem za matici řemenice klikového hřídele, případně i tlačením vozidla při zařazené nejvyšší rychlosti, abychom dosáhli největšího oddálení pohyblivého kontaktu od pevného.

Podle potřeby seřídíme maximální odtrh kontaktů přerušovače. U 1-4válcových motorů je 0,35 až 0,45 mm, tedy 0,4 ±0,05 mm.

Odtrhem nazýváme maximální mezeru, na kterou se vačkou oddaluje pohyblivý kontakt přerušovače od pevného.

Odtrh měříme pomocí měrek na kontakty, tedy spároměru nebo listových měrek.

Základem je také kontrola mezer a kontaktů přerušovače a správné seřízení předstihu podle typu motoru.

Kontrola kondenzátoru

Jestli ani po vyčištění, kontrole a seřízení přerušovače potřebnou jiskru zapalování nedává, může být příčinou poruchy vadný kondenzátor.

Nejsnazší je, také vzhledem k jeho nízké ceně, jej nahradit novým. Kondenzátor ztrácí kapacitu a jiskra nemusí být stabilní.

Kondenzátor se dá také přezkoušet jeho nabitím na jiném běžícím motoru, který má také bateriové zapalování.

Zkoušený kondenzátor přidržíme v elektricky izolovaných kleštích tak, aby jeho pouzdro bylo ukostřeno. Svorku kabelu kondenzátoru pomocí dalších kleští přitiskneme na svorku 1 zapalovací cívky nebo rozdělovače.

Ještě 5-10 s po odpojení svorky kabelu kondenzátoru a jejím přiblížení k jeho pouzdru na cca 2 mm musí jiskra přeskočit. Zkoušíme minimálně 2x.

Pomocí síťového napětí 230 V jej smí testovat pouze osoby znalé v elektrotechnice podle §5 až §8 vyhl. č. 50/1978 Sb., ve znění ČSN EN 50 110-1 ed.2.

Kontrola zapalovací cívky

Pokud ani po všech správně provedených předchozích zásazích požadovaná jiskra nepřeskakuje, může být příčinou poruchy vadná zapalovací cívka, zejména sekundární vinutí.

Vadná zapalovací cívka je neopravitelná. Zpravidla dojde k jejímu zničení při zapomenutí vypnutí zapalování po nežádoucím zhasnutí motoru, pokud zůstanou shodou okolností kontakty přerušovače spojeny.

Přerušení jejího vinutí lze proměřit multimetrem, tedy ohmmetrem.

Magnetoelektrické kontaktní zapalování

Jedno z prvních elektrických zapalování zážehových motorů bylo magnetové kontaktní zapalování. Zdrojem energie byl permanentní magnet (rotor) rotující okolo pevné cívky (stator) poháněný z klikové hřídele.

Součástí byl také mechanický kontakt, tedy přerušovač, a v případě víceválcových motorů i rozdělovač.

Podle druhu statorové cívky byl vyveden vysokonapěťový kabel přímo z ní nebo byla ještě připojena indukční cívka, zde ve funkci transformátoru, a až teprve z ní byl vyveden vysokonapěťový kabel přímo na zapalovací svíčku nebo přes rozdělovač na jednotlivé zapalovací svíčky.

Tento systém se vyznačuje nezávislostí na vnějším zdroji energie. Pracuje zcela bez akumulátoru a kromě občasného seřízení kapky oleje na mazací plsť u vačky nevyžaduje další údržbu.

Magnetoelektrické polovodičové bezkontaktní zapalování

Nejmodernější zapalovací soustavy mají přerušovací kontakty nahrazeny bezkontaktními snímači. Ty pomocí impulsů informují řídící jednotku a ta uvádí v činnost elektronické zapalování.

Při zavádění bezkontaktních přerušovačů se nejprve používaly klasické rozdělovače, ale místo mechanického přerušovače a vačkové hřídele byl umístěn bezkontaktní snímač.

U těchto systémů se využívají elektromagnetické, fotoelektrické, oscilátorové snímače, snímače s vazebními můstky a Hallův snímač.

Nejvýhodnější jsou z provozního hlediska snímače fotoelektrické, oscilátorové nebo Hallův snímač, jejichž amplituda se nemění při vyšších otáčkách.

To je vhodné hlavně při spouštění motoru, kdy elektromagnetické snímače, u kterých je amplituda signálu závislá na otáčkách motoru, mají při spouštění motoru amplitudu velice nízkou.

Z těchto důvodů se musí používat takové snímače nebo upravené stávající snímače, aby byly i při startovacích otáčkách impulsy s dostatečnou amplitudou.

Tranzistorové zapalování

Hlavním problémem u kontaktních zapalování byl právě mechanický spínací prvek. Byly na něj kladeny velké nároky na poměrně velký spínací proud v řádu jednotek ampér, dobré izolační vlastnosti, odolnost proti průrazu a přeskoku jiskry na kontaktu a odolnost proti opalování kontaktů.

Proto dalším vývojovým stupněm byla náhrada mechanického spínače, tedy kladívka, polovodičem. Takto vzniklo bateriové tranzistorové zapalování označované jako TCI.

Vstupním signálem tohoto druhu zapalování může být jakýkoli bezkontaktní snímač, například indukční, Hallův snímač nebo optická závora, případně původní mechanický kontakt.

Tímto systémem jsou eliminovány problémy s opalováním kontaktů na kladívku, ale při použití původního mechanického spínače jako snímače otáček může nastat další problém s nečistotou kontaktních ploch.

Při původní funkci kladívka se kontaktní plocha vlastně sama čistila průchodem vyššího proudu a přeskoku drobných jisker, ovšem spíná-li stejný mechanický kontakt mnohonásobně menší proud a nedochází k přeskoku jisker na kontaktu, tak i drobná nečistota, mastnota nebo prach může zabránit dokonalému kontaktu.

Zapalování s elektronickým odlehčením kontaktů

Ústřední myšlenkou tranzistorového zapalování je požadavek zvětšení proudu I, protékajícího přes primární vinutí zapalovací cívky.

Kontakty, které už tak jsou značně namáhané, není možno beztrestně přetěžovat. Mohlo by docházet k velmi intenzivnímu opalování se všemi dříve uvedenými důsledky nebo dokonce k jejich úplnému svaření.

Kondenzátor v tomto případě není potřebný, protože kontakty jsou namáhány jen malým proudem a neopalují se.

Na kontaktech spínače obvodů zapalovací cívky, tedy v tranzistoru, který pracuje jako spínací kontakt, se žádné opalování přechodu nemůže projevit, oblouk se také nemůže vytvářet a přerušení proudu je proto vlastně okamžité.

Důsledek, tedy rychlá časová změna proudu, je pro indukci napětí v sekundárních závitech zapalovací cívky velmi příznivý.

Jakmile sepne kontakt přerušovače, protéká přes obvod baterie - spínací skříňka - emitor - báze - kontakt přerušovače - baterie proud I1, který je díky většímu odporu přechodu emitor-báze poměrně malý.

Bývá okolo 0,5 A nebo ještě méně. Často je ještě omezen zařazením sériového srážecího odporu mezi bázi a kontakt přerušovače.

Současně se ale přechod emitor-kolektor chová tak, jako by byl prakticky zkratovaný, takže přes vinutí speciální indukční cívky protéká přibližně 10 A i více.

Kontakty přerušovače jsou takto chráněny a prakticky se vůbec neopalují.

Tento systém je velice nákladný, je potřeba speciální indukční cívky a výkon odebraný z akumulátoru je oproti bateriovému zapalování 2x-3x větší.

Výhodou je skutečnost, že zapalování a opotřebení kontaktů přerušovače je minimální, ale to neznamená, že doba údržby a seřizování se vždycky prodlouží.

Bezkontaktní bateriové tranzistorové zapalování

O vše se stará řídící jednotka motoru, tedy zapalování i příprava směsi naráz.

Vstupní veličinou pro zapalování je snímač polohy klikové hřídele, například Hallův snímač nebo indukční snímač, případně snímač polohy vačkové hřídele, zde většinou Hallův snímač, nebo kombinace obojího.

Pro určení doby zážehu a doby sycení cívky, tedy energie jiskry, se dále využívá signál zátěže a otáček motoru.

Výstup z řídící jednotky může být přímo silový pro spínání indukčních cívek nebo signálový pro spínání zesilovače, tedy zapalovacího modulu obsahujícího elektrický spínač.

V současné době je právě používán tento druh zapalování.

Tyristorové a kondenzátorové zapalování CDI

Kondenzátorové zapalování, označované CDI - capacitor discharge ignition, používá pro svou funkci energii akumulovanou v kondenzátoru.

Zdrojem energie je zde podobně jako u magnetového zapalování statorová cívka. Vícepólový rotor s permanentními magnety vytvoří během jedné otáčky klikové hřídele několik period a statorová cívka vinutá mnoha závity slabšího drátu nabíjí přes usměrňovač akumulační kondenzátor.

Takto nabitý kondenzátor na napětí několika stovek voltů se následně ve správný okamžik vybije přes spínací prvek, většinou tyristor, do indukční cívky, zde ve funkci impulsního transformátoru.

Následně je vysoké napětí vedeno na zapalovací svíčku nebo dvě svíčky zapojené sériově, kde dojde k přeskoku jiskry.

Spouštěcím impulsem je buď přímo indukční snímač umístěný na statorové části zapalování, nebo řídící jednotka zapalování, která řídí okamžik zápalu v závislosti na provozních podmínkách motoru.

V základu je CDI zapalování jedno z nejjednodušších a nejspolehlivějších zapalování. Výhoda je v nezávislosti na jakémkoli přídavném zdroji energie.

Elektronika může být umístěna přímo v obalu indukční cívky, tedy ve vysokonapěťovém spínači. Vypínání zapalování CDI se provádí pomocí vnějšího vybití kondenzátoru.

Zapalování typu CDI se v drtivé většině používá u motocyklů a malých pracovních strojů, například sekaček, motorových pil a křovinořezů.

Výhodou je, že se celá elektronika včetně indukční cívky dá zabudovat do jednoho modulu. Indukční cívka jako taková může být podstatně menších rozměrů, protože se energie před okamžikem zážehu neakumuluje do magnetického obvodu cívky, ale do kondenzátoru.

Princip CDI u motocyklů

Lidově se v českých zemích říká každé krabičce, která řídí zapalování, cé-dé-íčko (C.D.I.). Původní význam názvu C.D.I. je ovšem poněkud jiný.

C.D.I. totiž znamená „Capacitive Discharge Ignitor“, tedy zapalování s vybíjecím kondenzátorem.

Tento typ zapalování bývá používán u motocyklů typu enduro, na motocrossových strojích popřípadě u plochodrážních motocyklů.

Je to vlastně takzvané tyristorové magneto. Princip je takový, že z cívky magneta, která bývá obsažena v alternátoru nebo je samostatná u motocyklů bez světel, se v CDI nabíjí kondenzátor na poměrně vysoké napětí, cca 300 V.

Energie nashromážděná v kondenzátoru se pak v okamžiku zapálení vybije pomocí tyristoru do primární části indukční cívky.

Tento typ zapalování může být nezávislý na zbývající elektroinstalaci motocyklu. Takový motocykl pak umí jezdit i bez baterie a bez alternátoru.

Existuje ale i bateriově napájená verze tohoto zapalování, tedy DC-CDI.

Induktivní tranzistorové zapalování TI a TCI

Další typ zapalování je tzv. induktivní, tedy bateriové, tranzistorové, TI nebo TCI.

Tento typ zapalování je použit v automobilech a bývá použit u téměř všech silničních motocyklů.

Základní princip je takový, že primární část indukční cívky se před zapálením připojí pomocí tranzistoru k palubnímu napětí motocyklu a v okamžiku zapálení se odpojí.

Tím dojde k prudkému nárůstu napětí na primární části indukční cívky, řádově až na stovky voltů, a k přeskoku jiskry na sekundární části indukční cívky.

Takový typ zapalování nepracuje bez palubního napětí.

Výše uvedené dva typy zapalovacích systémů používají rozdílné indukční cívky. Indukční cívka u magneto-tyristorového zapalování má velice nízký odpor primárního vinutí, cca 0,3 Ohm, indukční cívka bateriového zapalování má odpor vyšší, 3 až 5 Ohm.

Z těchto údajů vyplývá, že pokud připojíme k bateriovému zapalování indukční cívku pro magneto-tyristorové zapalování, dojde velice pravděpodobně k přetížení a následnému zničení výstupního tranzistoru v tomto bateriovém zapalování.

Pokud připojíme k magneto-tyristorovému zapalování indukční cívku pro bateriové zapalování, toto zapalování se poškodit nemůže, ale zapalovací systém může být méně funkční.

Elektronické a plně elektronické zapalování

Elektronické zapalování využívá polovodičové spínače, bezkontaktní snímače a elektronické řízení okamžiku zážehu.

U elektronických zapalování je vstupní veličinou snímač polohy klikové hřídele nebo vačkové hřídele, případně kombinace obojího.

Moderní elektronické zapalování může používat snímače teploty nasávaného vzduchu, množství nasávaného vzduchu, teploty motoru, detonačního hoření, natočení škrtící klapky, otáček a kyslíkovou sondu.

Elektronické zapalování umožňuje přesné řízení předstihu, což má za následek zlepšení chodu motoru a výkonu za dodržení pravidel úsporné jízdy.

Výhody oproti mechanickému zapalování jsou možnost dosáhnout více zážehů za sekundu, delší interval údržby, lepší starty, vyšší výkon motoru ve vyšších otáčkách a snížení spotřeby.

Většina dnešních zapalování má regulaci předstihu řízenou mikroprocesorovými obvody.

U některých zapalování se pro řízení předstihu používá počítač s programem Ignition Control. U některých modelů lze měnit křivky a režimy řízení předstihu po spojení s RS232 rozhraním a softwarem.

Motocyklové snímání polohy a řízení zážehu

Motocykly se velmi liší v uspořádání snímacího systému. Většina výrobců používá induktivní bezkontaktní snímače, takzvané „pick-up coil“, a rotující kotouč s výstupky na klikové hřídeli.

Na některých motocyklech, zpravidla typu enduro, bývají tyto výstupky nahrazeny nálitky nebo návary na rotující části alternátoru.

Výstupky na rotujícím kotouči při pohybu okolo snímačů vyvolávají elektrické pulzy z těchto snímačů.

Z těchto pulzů CDI vyhodnocuje otáčky motoru a polohu klikové hřídele. Z těchto údajů pak určuje načasování zápalu vzhledem k horní úvrati.

Snímače bývají jeden nebo dva, jejich umístění vzhledem k horní úvrati a tvar rotujícího kotouče, tedy počet výstupků, bývá různý.

Na většině motocyklů zapalují zapalování každou otáčku. U čtyřtaktního motoru se zápal provede i před horní úvratí v době výfuku.

Zapalování bývají buď jednokanálová pro jednoválce nebo řadové dvouválce, s jednou indukční cívkou, nebo dvoukanálová pro rozvidlené dvouválce a řadové čtyřválce, se dvěma indukčními cívkami.

U řadového nebo rozvidleného čtyřválce bývají použity dvě dvouvývodové indukční cívky - zápal se provede ve dvou válcích najednou, ve válci 1 a 4 nebo ve válci 2 a 3.

Jeden z těchto válců je při zápalu v kompresi, tedy vstupuje do fáze aktivního zdvihu, a druhý je bez komprese na konci výfuku.

Diagnostika elektronických zapalování

Diagnostikování může být vizuální, demontáží nebo pomocí přístrojů.

Vizuálně kontrolujeme uvolnění některých částí, rozpojení, poškození a praskliny na vodičích a trubkách, těsnost a úniky provozních kapalin.

Demontáží kontrolujeme například stav kontaktů v rozdělovači, uložení součástek, uchycení dílů zapalování a stav součástí.

Pomocí přístrojů můžeme proměřit proudové a napěťové signály na primárním a sekundárním vinutí indukční zapalovací cívky, napětí autobaterie, ztráty v obvodech, odpor vysokonapěťových kabelů, účinnost svíček a velikost výboje svíček.

Zapojení osciloskopu je určeno pro kontrolu všech, tedy i elektronických zapalovacích soustav s mechanickým rozdělovačem.

Údržba a bezpečnost při práci

Důležitá je správná výměna zapalovacích dílů a udržování systému v suchu a čistotě, aby nedošlo k poruchám způsobeným vodou či znečištěním.

Při opravách je vhodné ověřit stav kondenzátoru, případně jej vyměnit, jelikož kondenzátor ztrácí kapacitu a jiskra nemusí být stabilní.

Před demontáží a montáží je potřeba zajistit ochranu a odpojení napájení.

Při práci s těmito systémy je důležité mít k dispozici vhodné diagnostické a měřicí prostředky a dodržovat bezpečnostní pravidla.

Výstup měniče bývá vysoké napětí, například 210 V, a práce s CDI vyžaduje opatrnost.

Praktické seřízení předstihu

Nastavení základního předstihu lze ověřit „na jiskru“: na zapalovací svíčku 1. válce se připojí vysokonapěťový kabel, svíčka se upevní k elektricky vodivé části motoru a otáčením řemenicí se nastaví požadovaný předstih.

Při seřizování se používá stroboskopická lampa a měření úhlu sepnutí kontaktů.

Vliv předstihu na emise a kroutící moment motoru souvisí také se směšovacím poměrem a předstihem zážehu.

Směšovací poměr, tzv. lambda poměr, odpovídá relativnímu poměru množství vzduchu k množství paliva ve směsi.

Poměr λ = 1 odpovídá ideálnímu poměru, kdy na 1 kg paliva připadá 14,7 kg vzduchu.

Poměr λ <1 je označení pro bohatou směs a poměr λ >1 je označení pro chudou směs.

tags: #hlavni #casti #bateriove #zapalovani