Příliš silné zapalování: příčiny, příznaky, diagnostika a oprava

Příliš silné zapalování se u zážehového motoru nejčastěji projeví nesprávným předstihem, detonačním spalováním, klepáním motoru, přehříváním, zhoršeným chodem nebo poškozením motoru. Příčinou může být nesprávné seřízení rozdělovače, vadný odstředivý či podtlakový regulátor předstihu, porucha snímače nebo elektronické řídicí jednotky, případně nevhodná zapalovací svíčka.

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.

Co znamená příliš silné zapalování

Předstih zapalování se musí přizpůsobovat provozním podmínkám motoru, tj. otáčkám, zatížení, bohatosti směsi, zamezit detonačnímu spalování apod. Příliš silné zapalování obvykle znamená, že jiskra vzniká příliš brzy, případně že je zapalovací energie nebo napětí vyšší, než odpovídá konstrukci a provozním podmínkám motoru.

Samotné vyšší zapalovací napětí však automaticky neznamená poruchu. 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 (obr. 1, 2).

Zásadní problém představuje především nadměrný předstih. Při příliš časném zážehu se směs začne spalovat ještě před dosažením optimální polohy pístu, takže tlak vznikající při hoření působí proti pohybu pístu. Následkem může být klepání motoru, ztráta výkonu, vyšší tepelné namáhání a poškození pístů, ventilů, ložisek nebo těsnění hlavy válců.

Úloha předstihu zapalování

Směs paliva se vzduchem se po přeskočení jiskry nespálí okamžitě. Zážeh proto musí nastat před horní úvratí, aby tlak spalujících plynů dosáhl nejvhodnějšího okamžiku po průchodu pístu horní úvratí.

Při stejné rychlosti hoření je při vyšších otáčkách méně času na dokonalé prohoření směsi, proto se předstih zvyšuje. Odstředivý regulátor při zvyšování otáček, zvětšuje předstih zapalování, zpravidla až o 20° (měřeno na klikovém hřídeli).

Při částečně otevřené škrticí klapce karburátoru je směs ochuzená, déle hoří a proto také potřebuje větší předstih. Podtlakový regulátor (18) zvětšuje předstih obvykle až o 15° (měřeno na klikovém hřídeli).

Příliš velký předstih vzniká tehdy, když se zapalování posune nad hodnotu stanovenou výrobcem nebo když regulace předstihu neodpovídá otáčkám a zatížení motoru. V takovém případě může motor při akceleraci nebo zatížení klepat a současně se přehřívat.

Příznaky příliš silného nebo příliš časného zapalování

Příznaky závisí na konstrukci motoru, druhu zapalování, otáčkách, zatížení, teplotě motoru, kvalitě paliva a skutečném rozsahu závady. Nejčastěji se objevují při prudké akceleraci, jízdě do kopce, vysokém zatížení nebo při provozu zahřátého motoru.

• klepání nebo detonační zvuk motoru,
• kovové cinkání při akceleraci a zatížení,
• přehřívání motoru,
• ztráta výkonu a horší pružnost,
• neklidný chod motoru,
• obtížné startování, zejména u starších motorů,
• zpětné rázy do startéru nebo do sacího potrubí,
• vyšší tepelné namáhání zapalovacích svíček a pístů,
• poškození pístu, ventilů, ložisek nebo těsnění hlavy válců,
• vyšší spotřeba paliva a zhoršení emisí.

Příliš časný zážeh může způsobit, že motor při vypnutí zapalování ještě krátce dobíhá. U některých konstrukcí se může objevit také nepravidelný chod po vypnutí motoru.

Příčiny příliš silného zapalování

Nesprávně nastavený základní předstih

Nejjednodušší příčinou je nesprávné nastavení základního předstihu. Může k němu dojít po pootočení rozdělovače, nesprávné montáži rozvodů, výměně zapalovacího systému nebo po zásahu do motoru bez následného seřízení.

U kontaktního zapalování je nutné zkontrolovat nejen polohu rozdělovače, ale také odtrh kontaktů přerušovače. Příliš malý nebo příliš velký odtrh mění okamžik rozpojení kontaktů a tím ovlivňuje předstih i dobu sepnutí.

Vadný odstředivý regulátor

Odstředivý regulátor má při růstu otáček zvětšovat předstih. Pokud se jeho závaží, pružiny nebo mechanismus zaseknou, může být předstih příliš velký už při nízkých otáčkách nebo se může zvětšovat více, než je správné.

Odstranění závady vyžaduje kontrolu volného pohybu mechanismu, stavu pružin a správné funkce regulátoru. Samotné pootočení rozdělovače bez kontroly regulace nemusí problém odstranit.

Vadný podtlakový regulátor

Podtlakový regulátor je spojen hadičkou s prostorem u škrticí klapky karburátoru. Netěsná, prasklá nebo nesprávně připojená hadička může způsobit chybnou regulaci předstihu.

Podtlakový regulátor zvětšuje předstih obvykle až o 15° (měřeno na klikovém hřídeli). Jestliže se membrána poškodí nebo se regulátor pohybuje nesprávně, může motor při částečném zatížení vykazovat klepání, nepravidelný chod nebo ztrátu výkonu.

Nesprávný odtrh kontaktů přerušovače

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

Podle potřeby seřídíme maximální odtrh kontaktů přerušovače (u 1-4 válcových motorů - 0,35 až 0,45 mm, tj. 0,4 ±0,05 mm) - měříme pomocí měrek na kontakty, spároměru - listových měrek.

Příliš velký odtrh mění okamžik rozpojení kontaktů, zkracuje dobu sepnutí a může vést k nesprávnému průběhu zapalování. Příliš malý odtrh naopak prodlužuje dobu sepnutí a může přetěžovat zapalovací cívku.

Porucha elektronického zapalování

U elektronických a plně elektronických systémů může být příčinou chybný signál snímače, závada řídicí jednotky, poškozené vedení, špatné uzemnění nebo nesprávný software či kalibrace. Tranzistorové, bezkontaktní zapalování může používat induktivní nebo Hallův snímač v rozdělovači.

Elektronické systémy neumožňují spolehlivé seřízení pouhým pootočením rozdělovače, pokud okamžik zážehu určuje řídicí jednotka podle otáček, zatížení a dalších údajů. Diagnostika proto musí vycházet z konkrétního zapojení a měření signálu snímače, napětí a skutečného předstihu.

Nevhodná zapalovací svíčka

Zapalovací svíčka s nesprávným tepelným rozsahem, elektrodovou mezerou nebo konstrukcí může zvyšovat tepelné zatížení spalovacího prostoru a podporovat předčasné samozápaly. Samotná svíčka však obvykle není příčinou nesprávného předstihu; může ale zhoršit jeho projevy.

U moderních motorů mohou výpadky elektrické jiskry způsobit zničení katalyzátoru (zápalná směs hoří a expanduje až v katalyzátoru).

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.

Bateriové zapalování: složení a činnost

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.

Hlavní části bateriového zapalování

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.

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

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.

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.

Průběh činnosti

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.

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.

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 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.

Diagnostika příliš silného zapalování

Diagnostiku je nutné provádět systematicky. Nejprve se ověřuje skutečný projev závady a stav základních součástí, potom se kontroluje základní předstih a nakonec automatická regulace předstihu při různých otáčkách a zatížení.

Vizuální kontrola

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.

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

Kontrola kontaktů přerušovače

Sejmeme hlavu rozdělovače (15) a zkontrolujeme funkčnost přerušovače (připojení, zjevná poškození, čistota). Obvykle v prvé řadě očistíme a odmastíme kontakty přerušovače, např. čistým proužkem textilního plátna, které nepouští chlupy.

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).

Kontrola jiskry

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, např. 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.

Použití zapalovací svíčky, ke stejnému účelu je málo průkazné. Má mezeru mezi kontakty např. 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!

Měření elektrických hodnot

Mezi akumulátorem a svorkou 15 zapalovací svíčky je dovolený úbytek napětí 0,8 V, při jmenovitém napětí 12 V. Kontrolujeme multimetrem, nouzově alespoň žárovkovou zkoušečkou.

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

Přerušení jejího vinutí lze proměřit multimetrem (ohmmetrem) - obr. 6. Orientační parametry elektrického odporu pro měření neporušení závitovým zkratem a nepřerušení vinutí jsou:

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.

Kontrola a seřízení předstihu

Základní předstih se musí kontrolovat podle údajů pro konkrétní motor. Nestačí posuzovat pouze polohu rozdělovače nebo zvuk motoru, protože výsledný předstih ovlivňuje také odtrh kontaktů, stav vačky, funkce odstředivého regulátoru a podtlakový regulátor.

U motorů s rozdělovačem se základní nastavení provádí po kontrole odtrhu kontaktů. Následně se ověřuje, zda se předstih plynule mění se zvyšováním otáček a zda se po změně zatížení správně uplatňuje podtlakový regulátor.

Zapojení dle obr. 7 je určeno pro kontrolu všech, tj. i elektronických zapalovacích soustav s mechanickým rozdělovačem.

Praktickou kontrolu lze provést stroboskopem, který umožňuje sledovat značky předstihu na klikovém hřídeli při různých otáčkách. Při zvyšování otáček musí předstih odpovídat údajům výrobce a jeho změna musí být plynulá.

Předřadný odpor a napájení cívky

Před svorkou 15 může být např. 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.

Nesprávné zapojení předřadného odporu může způsobit přehřívání cívky, přetížení kontaktů nebo nepravidelný chod zapalování. Při diagnostice proto musí být známé správné zapojení konkrétní soustavy.

Opravy a údržba kontaktního zapalování

Pravidelná údržba spočívá v kontrole elektrických spojů, vysokonapěťových kabelů, koncovek, víka rozdělovače, palce, přerušovače, kondenzátoru a zapalovací cívky.

Kontakty přerušovače musí být čisté, rovné a správně přitlačené. Při jejich opálení, nerovnosti nebo nesprávném přítlaku je nutná výměna.

Jestli ani po těchto zásazích potřebnou jiskru zapalování nedává, může být příčinou poruchy vadný kondenzátor. Nejsnazší je, také vzhledem k jeho nízké ceně, jej nahradit novým.

Kondenzátor má zásadní vliv na rychlost rozpojení primárního obvodu, velikost jiskření na kontaktech a intenzitu indukovaného vysokého napětí. Jeho porucha se může projevit opalováním kontaktů, slabou jiskrou nebo nepravidelným chodem motoru.

Při práci na vysokonapěťové části je nutné zabránit dotyku vodičů a koncovek. Před kontrolou a demontáží zapalovací soustavy se vypíná zapalování a podle potřeby se odpojuje akumulátor.

Magnetoelektrické a bezkontaktní zapalování

Magnetoelektrické - kontaktní zapalování využívá vlastní zdroj elektrické energie a mechanický přerušovač. Magnetoelektrické, polovodičové - bezkontaktní zapalování nahrazuje mechanické rozpojování elektronickým snímačem a polovodičovým spínacím prvkem.

Bezkontaktní systém odstraňuje opotřebení kontaktů přerušovače a omezuje změny předstihu způsobené mechanickým opotřebením. Přesto mohou vzniknout závady ve snímači, spínacím prvku, konektorech, napájení nebo uzemnění.

Tranzistorové, bezkontaktní s induktivním nebo Hallovým snímačem v rozdělovači využívá snímač polohy hřídele rozdělovače k vytvoření řídicího impulzu. Řídicí elektronika potom spíná proud primárním vinutím zapalovací cívky.

Elektronické a plně elektronické zapalování

Elektronické zapalování může řídit okamžik zážehu podle otáček, zatížení, teploty, polohy klikového hřídele, klepání motoru a dalších provozních údajů.

Plně elektronický systém zpravidla nevyužívá mechanický rozdělovač. Řídicí jednotka určuje okamžik zážehu a jednotlivé zapalovací cívky nebo modul zapalování vytvářejí jiskru pro konkrétní válce.

U těchto systémů je příliš silné zapalování často způsobeno nesprávným signálem snímače, poruchou řízení předstihu, chybnou kalibrací, vadnou kabeláží nebo nesprávnými údaji o zatížení motoru. Diagnostika vyžaduje měření napájení, uzemnění, signálů snímačů a skutečného průběhu zapalování.

Zapalovací svíčky a jejich vliv na spalování

Zapalovací svíčka musí odpovídat motoru, jeho kompresnímu poměru, zatížení a předepsanému tepelnému rozsahu. Nesprávná svíčka může mít za následek špatný odvod tepla, předčasné samozápaly, vynechávání nebo poškození elektrod.

Kontroluje se stav izolátoru, elektrod, těsnicí podložky a správná elektrodová mezera. Zapalovací svíčka s příliš malou nebo příliš velkou mezerou mění požadované zapalovací napětí a může zhoršit kvalitu jiskry.

Výrazně světlý nebo přehřátý izolátor může upozorňovat na vysokou tepelnou zátěž, chudou směs nebo příliš časný zážeh. Samotný vzhled svíčky však neurčuje příčinu spolehlivě a musí být posouzen spolu s dalšími měřeními.

Bezpečný diagnostický postup

1. Ověřit, zda je problém skutečně v zapalování, a vyloučit nedostatek paliva.
2. Zkontrolovat napájení zapalovací cívky, uzemnění, svorky, konektory a kabely.
3. Prověřit vysokonapěťové kabely, víko rozdělovače, palec a zapalovací svíčky.
4. U kontaktního systému zkontrolovat čistotu, stav, přítlak a odtrh kontaktů.
5. Ověřit kondenzátor a odpor primárního i sekundárního vinutí cívky.
6. Nastavit základní předstih podle údajů pro daný motor.
7. Stroboskopem ověřit odstředivou a podtlakovou regulaci předstihu.
8. U bezkontaktního nebo elektronického systému změřit signály snímačů a napájení řídicí jednotky.
9. Po každé opravě znovu ověřit chod motoru při volnoběhu, akceleraci a zatížení.

Funkci bateriového zapalování ověřujeme obvykle až po prověření, zda do karburátoru přitéká benzin. Především musíme znát, jakou mají funkci jednotlivé části zapalování a jaké je správné zapojení u daného motoru.

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

Pokud jsme zjistili a odstranili závadu, která by mohla být příčinou poruchy, opět ověříme základní funkci bateriového kontaktního zapalování. Po odstranění závady je nutné znovu zkontrolovat také předstih, protože změna odtrhu, rozdělovače nebo součástí regulace může změnit okamžik zážehu.

Co může příliš silné zapalování poškodit

Příliš časné zapalování zvyšuje tlak a teplotu ve válci v nevhodném okamžiku. Opakované detonační spalování může poškodit pístní dno, pístní kroužky, ventily, ložiska, těsnění hlavy válců a další části motoru.

Pokud se motor přehřívá, klepe nebo ztrácí výkon při zatížení, není vhodné závadu dlouhodobě přehlížet. Krátká zkušební jízda může pomoci závadu reprodukovat, ale provoz motoru s výrazným klepáním může urychlit jeho poškození.

Kdy je nutné vyhledat odborný servis

Odborná kontrola je vhodná při výrazném klepání motoru, opakovaném přehřívání, zpětných rázech, poškození zapalovacích svíček, nejasném elektrickém zapojení nebo při závadě elektronického systému.

U vysokonapěťové části je nutné postupovat opatrně. Kontrola pomocí síťového napětí 230 V smí být prováděna pouze osobami znalými v elektrotechnice podle §5, až §8, vyhl. č. 50/1978 Sb., ve znění ČSN EN 50 110 - 1 ed.2.

Správné zapalování není určeno pouze silou jiskry, ale především správným okamžikem jejího vzniku, stabilitou při všech otáčkách a zatížení a správnou spoluprací cívky, přerušovače nebo snímače, regulace předstihu, kabelů a zapalovacích svíček.

tags: #prilis #silne #zapalovani