TCI zapalování: závady, projevy a diagnostika

TCI je tranzistorové induktivní zapalování napájené palubním napětím, jehož základní princip spočívá ve spínání primární části zapalovací cívky tranzistorem. Při sepnutí začne proud primárním vinutím narůstat a po rozepnutí se prudká změna proudu převede indukcí na vysoké napětí v sekundárním vinutí, které vytvoří jiskru na zapalovací svíčce.

Výpadek zapalování nemusí být způsoben pouze jednotkou TCI, protože ke správnému spalování jsou zapotřebí palivo, vzduch ve správném poměru, kompresní tlak a zapalování. Proto je při hledání závady nutné rozlišit poruchu zapalovací soustavy od problémů s palivovou směsí, předstihem, časováním ventilů nebo mechanickým stavem motoru.

Co je TCI zapalování

Další typ zapalování je tzv. induktivní (bateriové, tranzistorové, TI, 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. Takovýto typ zapalování nepracuje bez palubního napětí. Zapalování je principiálně stejné, jako klasické.

Rozdíl je, že pulsy v primárním obvodu se provádí spínáním tranzistorem. Mechanický časovač spíná pouze malý řídící proud báze výkonového tranzistoru. To má pozitivní důsledky pro výkon okruhu a snižuje nároky na kvalitu časovače.

Přidává se ovšem do okruhu další prvek, takže zapojení musí být osvědčené a tranzistor spolehlivý. TCI zapalování snižuje s výhodou nároky na kvalitu a provozní čistotu kontaktů.

Rozdíl mezi TCI a CDI

C.D.I. totiž znamená „Capacitive Discharge Ignitor“ (zapalování s vybíjecím kondenzátorem). Tento typ zapalování bývá použiván u motocyklů nebo čtyřkolek typu enduro, na motocrossových strojích popř. u plochodrážních motocyklů.

Je to vlastně tzv. tyristorové magneto. Princip je takový, že z cívky magneta (ta bývá obsažena v alternátoru nebo je samostatná u motocyklů bez světel) se v C.D.I. 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 elektoinstalaci motocyklu.

Takový motocykl pak umí jezdit i bez baterie a bez alternátoru (nesvítí, ale jede). Existuje ale i bateriově napájená verze tohoto zapalování (DC-CDI).

Zapalovací cívka a její kompatibilita

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 zapalování bateriového má odpor vyšší (3 ¸ 5 Ohm).

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

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

Jak TCI vytváří jiskru

Ve chvíli sepnutí spínače je na cívce plné napájecí napětí a proud začíná exponenciálně narůstat. Ve chvíli rozepnutí spínače se proud prudce přeruší a vlivem skokové změny proudu k nule se indukuje na primárním vinutí napětí několikanásobně větší než napájecí o opačné polaritě než bylo napájecí napětí.

Indukované napětí se přičítá k napájecímu a je několikanásobně zvětšeno převodem indukční cívky a vyvedeno VN kabelem na zapalovací svíčku. Tento přechodný děj způsobuje oscilace, takže je možno naměřit velký překmit obou polarit, ale teprve kladná naměřená špička způsobí zapálení jiskry mezi elektrodami svíčky.

Následuje většinou plynulé hoření jiskry po dobu více než 1ms (0÷1,6ms) dokud se nevyčerpá téměř všechna akumulované energie z cívky. Po uhasnutí oblouku ještě dojde k menším zákmitům ovšem k opětovnému zapálení jiskry v tuto chvíli většinou nedochází.

Snímače, poloha klikového hřídele a předstih

Dále se motocykly a čtyřkolky velmi liší v uspořádání snímacího systému. Většina výrobců používá induktivní bezkontaktní snímače tzv. „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 „cé-dé-íčko“ 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 horní úvrati a tvar rotujícího kotouče (počet výstupků) bývá různý. Jednou z důležitých funkcí moderního zapalování je regulace předstihu v závislosti na otáčkách popř. dalších veličinách (poloha škrtící klapky, podtlak v sacím potrubí . ).

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

V základu u spousty motocyklů a čtyřkolek tato elektronická regulace není a vše je nastaveno „na tvrdo“. Regulaci zde je možné vyřešit pouze zakoupením regulovatelného zapalování nebo tzv. racing zapalování.

Nejčastější projevy závad TCI

Výpadky zapalování mohou mít několik projevů a zároveň několik příčin. Snáze se odhalují trvalé výpadky zapalování (nejde jeden nebo více válců).

Sporadické výpadky zapalování nebo výpadky v určitých režimech nebo podmínkách (za určité teploty, vlhkosti, jízdního režimu, atd.) se hledají hůře, ale s pomocí dobrých přípravků a měřících přístrojů se dá odhalit i tyto závady.

Typickými projevy mohou být špatné startování, zhasínání při nízkých otáčkách, vynechávání po zahřátí, výpadky při akceleraci nebo částečném zatížení a nepravidelný chod motoru.

Je nutno podotknout, že výpadky zapalování nemusí mít příčinu jen v oblasti zapalování, ale i v dodávce paliva nebo dokonce mechanická závada na motoru.

Možné příčiny závady v TCI systému

Spínač nebo výkonový tranzistor

Výpadky v primární části zapalování mohou být způsobeny přerušeným nebo zkratovaným spínačem (kladívko zapalování, polovodičový spínač u bezkontaktního zapalování). Na osciloskopu se tato porucha projeví jako konstantní napětí na primární části (vývod 1 indukční cívky).

Buď nulové napětí (zkratovaný spínací prvek) nebo napájecí napětí (přerušený spínací prvek). Druhá možnost je přerušené nebo zkratované primární vinutí zapalovací cívky.

Na osciloskpu se bude tato závada projevovat stejným způsoben jako předchozí. U TCI může vadný výkonový tranzistor způsobit stav, kdy cívka zůstává trvale sepnutá, nebo naopak vůbec nedostává spínací impulzy.

Přerušené nebo zkorodované spoje

U jednotky TCI se mohou závady projevovat až po zahřátí nebo při vibracích, protože vyhřáté nebo zkorodované spoje mění své elektrické vlastnosti. Dá se otevřít a nejspíš bude stačit propájet vyhřáté nebo zkorodované spoje.

Nic zjevně vadného tam není, ale ono to nemusí být vidět. Přerušovaný spoj může fungovat za studena a po zahřátí způsobit vynechávání jednoho válce.

Vadná zapalovací cívka

Primární část zapalování byla zcela v pořádku, jiskra na volnoběh přeskočila, ale v zátěži docházelo k výpadkům zapalování. Na volnoběh se výpadky neprojevovaly.

Na obr. 4. je vidět stejná doba sycení cívky jako na 2. válci (2ms). Následně dojde k přeskoku jiskry taktéž jako na ostatních válcích, ale hoření jiskry je zde již podstatně kratší.

Doba hoření jiskry na tomto válci je jen asi 0,15ms. K zapálení směsi to sice v tomto případě ještě stačí (volnoběh), ale při obohacení již takto krátká doba hoření jiskry nestačí k zapálení směsi a dochází k výpadku spalování na 3. válci.

Prohozením VN kabelu mezi 2. a 3. válcem a následným měřením VN napětí se zjistilo, že totho krátké hoření jiskry nezpůsobuje ani VN kabel ani zapalovací svíčka ani samotný 3. válce, ale indukční cívka Delphi.

Po výměni zapalovací lišty jsou již průběhy VN na sekundární čáasti sejné na všech válcích.

Vadný snímač otáček nebo polohy klikového hřídele

Pokud snímač neposílá správné pulzy, jednotka TCI nemůže správně vyhodnotit otáčky motoru a polohu klikového hřídele. Závada se může projevit úplnou ztrátou jiskry, nepravidelným vynecháváním nebo výpadky závislými na teplotě a otáčkách.

Výstupky na rotujícím kotouči při pohybu okolo snímačů vyvolávají elektrické pulzy z těchto snímačů. Z těchto pulzů „cé-dé-íčko“ vyhodnocuje otáčky motoru a polohu klikové hřídele.

Napájení, kostra a konektory

Takovýto typ zapalování nepracuje bez palubního napětí. Proto je nutné kontrolovat napájecí napětí, kostru, pojistky, konektory a kabeláž mezi baterií, spínačem zapalování, jednotkou TCI a zapalovacími cívkami.

Důležité jsou pevné, pájené nebo pozlacené spoje. Elektrický odpor standartních šroubů je významný a výkonnostně degraduje obvod.

U motocyklů je třeba ověřit také blokování od stojánku, protože přerušovaný kontakt v tomto obvodu může způsobovat zhasínání nebo nepravidelné výpadky zapalování.

Podtlakové čidlo nebo TPS

U některých systémů ovlivňuje podtlakové čidlo nebo TPS režim předstihu. U originálu to podtlakové čidlo nebo TPS jen přepínají mezi režimy "startování-volnoběh" a "provoz".

Novější modely už mají TPS senzor na klapkách. Pokud je náhradní jednotka bez vstupu pro příslušné čidlo, může se průběh předstihu lišit od originálního zapalování.

Diagnostika TCI krok za krokem

1. Bezpečnost při měření

V úvodu je nutno upozornit na možné nebezpečí při měření na vysokonapěťové části zapalování. V sekundární části zapalovací soustavy se nachází životu nebezpečně napětí!

Nikdy nemanipulujte s měřícími sondami za běhu motoru. Měřící přípravky musí být vždy připojeny ke kostře motoru.

2. Kontrola napájení

Nejprve zkontrolujte, zda je klíč v zapalování a zda je spínač zapalování ve vypnuté poloze. Za pomoci schématu elektrického zapojení zjistěte, který z elektrických konektorů je napájen (B+).

Pomocí elektrické zkoušečky nebo multimetru zkontrolujte napájení z baterie. Zkontrolujte také kostru, konektory a vodiče k jednotce TCI.

3. Kontrola jiskry

Poté odpojte svíčku od zapalovací cívky. Poté na konec zapalovací cívky na zkoušku namontujte testovací zapalovací svíčku.

Elektrický konektor zapojte do zadní části, druhou část testovací zapalovací svíčky zapojte do kostry (GND)(-) motoru/vozidla. Připojení ke kladné koncovce elektrického kabelu baterie (B+).

Pokud na zkušební zapalovací cívce zaznamenáte jiskry, znamená to, že zapalovací cívka funguje správně.

4. Kontrola primární části

Ideální naměřené průběhy na primárním vinutí zapalovací cívky jsou na obrázku 1. Červená křivka zobrazuje napětí, modrá křivka proud.

Zde je jasně vidět fáze sycení cívky od času -2ms do 0ms(trigger). Napětí je měřeno vůči kostře vozu, tedy invertovaný signál (cívka je sycena ve chvíli, kdy je spínač sepnut a je naměřeno napětí blízké nule).

Ve chvíli sepnutí spínače (čas -2ms) je na cívce plné napájecí napětí a proud začíná exponenciálně narůstat. Ve chvíli rozepnutí spínače se proud prudce přeruší a vlivem skokové změny proud k nule se indukuje na primárním vinutí napětí několikanásobně větší než napájecí.

5. Kontrola sekundární části

K měření na sekundární (tedy vysokonapěťové) části zapalování se používá jako snodna vysokonapěťové kleště HVC95, které jsou přesně uzpůsobeny k měření na zapalovacích kabelech o pruměru 3 až 15mm.

Sonda má přepínatelný princip snímání: kapacitní/induktivní, takže uspokojí všechny potřeby měření. Měření na sekundární části na zapalování se většinu provádí pomocí induktivních nebo kapacitních kleští.

Galvanické sondy pro takto vysoké napětí většinou nemají tak velkou šířku pásma, aby bylo možno měřit špičkové napětí při zapálení jiskry nebo jejich cena je oproti kapacitní sondě několikanásobně větší.

Odlišení TCI od závady motoru

Palivová směs

Špatná směs paliva se vzduchem způsobí špatné podmínky pro přeskok jiskry. Chudá směs nebo žádná směs (tedy jen nasávaný vzduch) sice umožní přeskok jiskry na svíčce, ale zase není co zapálit, takže ani nemůže dojít ke spalování.

Příliš bohatá směs zase znemožní přeskok jiskry a dojde k tzv. ulití svíčky a následně už k přeskoku jiskry nemůže dojít tedy ani ke spalování směsi.

Předstih

Neméně důležitým parametrem je správně nastavený přestih zápalu a jeho regulaci v závislosti na provozních podmínkách. Špatný předstih opět způsobí špatné nebo žádní zapálení směsi v nesprávnou chvíli a motor může trpet rázy a vynecháním zapalování.

Na voze s elektronickým vstřikování mlže být tento nedostatek kompenzován delší dobou vstřiku (obohacením), ale motor nebude mít výkon, bude mít nadměrné emise, špatně držet volnoběh atd.

Měření skutečného předstihu je jednoz ze základních operací při diagnostice motoru.

Časování ventilů

Mezi podmínky pro správný běh motoru patří i mechanické vlastnosti motoru - časování rozvodů. K dobrému plnění válců směsí a výplachu dochází jen při správně nastaveném časování.

Může dojít k odštřižení aretačního klínku/kolíku na rozvodové řemenici nebo nesprávné nastavení rozvodů při výměně řemenu způsobí opět špatné spalování.

Kontrola časování ventilů je jednoz z dalších postupů při hledání skrytých závad.

Kompresní tlaky

Stejně jako předchozí část, tak i kompresní tlaky jsou mechanickým parametrem motoru. Jeho hodnota se m ůže změnit špatným časováním ventilů, vadné ventily, pístní kroužky nebo opotřebení motoru.

Proč může náhradní jednotka TCI fungovat špatně

Jednotka od Ignitechu, i když je to detska hracka tak je programovatelna - tudiz se musi prizpusobit / naladit na kazdy stroj zvlast, respektive typ. Taktez si do ni muze kazdy nastavit co chce, tim padem je velkym otaznikem co tam mas vubec nastaveno a proc ti to tim padem funguje tak, jak to funguje.

Pokud musis drzet pri volnobehu a startu plyn je dost realne, ze je tam nastaveny pro zacatek skoro nulovy predstih, ktery se nastavuje pouze pro startovaci otacky - vetsinou prave do tech 400, aby se zabranilo chcipnuti, pokud otacky znicehoznic padnou az k nule.

Takze prvne zacni zvysenim volnobehui na normalni cislo a pak se uvidi. Pripadne si porid kabel a stahni krivku predstihu ze zapalovani a postni ji sem a ja uz ti zhruba povim co a jak.

Jednotka bez vstupu pro podtlakové čidlo nemusí pracovat stejně jako původní TCI. Ignitech to nejspíš jen mění podle aktuálních otáček, takže to není tak přesné a vyžaduje to trošku přeladit karburátory.

Průběh předstihu by měl být stejný nebo hodně podobný - ty motory mají stejný rozsah otáček a jedou na stejné palivo. Rotor s magnety i umístění čidel se taky shodují, takže úhel natočení klikovky v okamžiku zážehu by se neměl lišit.

Příklad závady TCI na Yamaha XV750

Po zahřátí za určitých okolností vynechává, po různých testech závada lokalizována na "někde před cívkami", tzn. sběrné cívky, TCI nebo kabely mezi. Vzhledem k tomu, že závada se chová jako vadná elektronika, typl jsem to na TCI.

Se starým TCI mašina chytá bezvadně studená i teplá a (dokud nenastane probém), v celém spektru otáček (cca 400-4000) se chová v pohodě (mám poměrně nízko volnoběh, někde kolem 400).

S novým jednotka mašina poměrně špatně startuje a při nízkých otáčkách chcípe. Startovat se musí s lehkýnm přidáním plynu. Když držím otáčky kolem 1000 nebo výš, jede v pohodě. Ale jak otáčky klesnou níž, má tendenci chcípat.

Jednotka od Ignitechu, i když je to detska hracka tak je programovatelna - tudiz se musi prizpusobit / naladit na kazdy stroj zvlast, respektive typ. Taktez si do ni muze kazdy nastavit co chce, tim padem je velkym otaznikem co tam mas vubec nastaveno a proc ti to tim padem funguje tak, jak to funguje.

Tak jen abych to uzavřel, teď jsem se vrátil ze Slovenska, najeto cca 1100 km, vypadá to, že problém je vyřešen (bylo to TCIčkem) a to od Ignitechu zdá se jezdí v pohodě. Spotřeba nově 5,2

Údržba soustavy TCI

Kontakty lehce očistíme nejjemnějším brusným papírem a zbavíme oxidů „Kontaktolem“. TCI zapalování snižuje s výhodou nároky na kvalitu a provozní čistotu kontaktů.

Je třeba použít výkonnostně vhodnou cívku. Historickou civku je před zabudováním potřeba vyzkoušet a její kontakty a konstrukční spoje raději zajistit vhodným epoxidem, aby se při zahřátí a vibracích nerozvolnila.

Důležité jsou pevné, pájené nebo pozlacené spoje. Navíc je třeba se vyhnout vedení elektrického okruhu (zezdola) přes šrouby upevnění motoru.

Očka kabelů (-) či kondenzátoru je třeba upevnit šroubem seshora přímo k patkám motoru. Elektrický odpor standartních šroubů je významný a výkonnostně degraduje obvod.

Kdy hledat závadu mimo TCI

Výpadky zapalování nemusí mít příčinu jen v oblasti zapalování, ale i v dodávce paliva nebo dokonce mechanická závada na motoru. Pomocí paralelní diagnostiky lze zjistit i mechanické závady.

Pokud je jiskra přítomná, ale motor vynechává pouze při zatížení, je nutné prověřit zapalovací cívku, VN kabely, svíčky a směs. Pokud se závada objevuje pouze po zahřátí, je vhodné sledovat chování jednotky TCI, snímačů, konektorů a spojů v závislosti na teplotě.

Pokud je průběh zapalování správný, je třeba pokračovat kontrolou palivové soustavy, předstihu, časování ventilů a kompresních tlaků.

tags: #tci #zapalovani #zavady