|
ZAPALOVÁNÍ, ČINNOST A ZAPOJENÍZAPALOVÁNÍ, ČINNOST A ZAPOJENÍZAPALOVÁNÍ, ČINNOST A ZAPOJENÍ Zapalování je soustava elektrických zařízení, která slouží k zapálení paliva v pracovním prostoru spalovacího motoru. Z různých způsobů zapalování se používá u motorových vozidel pouze zapalování jiskrou o vysokém napětí. Vysokonapěťových zapalování je více druhů, liší se hlavně ve způsobu získání vysokého napětí a jeho přivedením k zapalovací svíčce. U akumulátorového zapalování je elektrická energie odebírána z akumulátoru a po zpracování zapalovací cívkou na vysoké napětí je přiváděna rozdělovačem k jednotlivým zapalovacím cívkám. Magnetové zapalování je podobné akumulátorovému, pouze energie není odebírána z akumulátoru, ale přímo z mechanické práce motoru. Elektronické zapalování představuje širokou škálu zapalovacích zařízení, které používají elektronické části, od jednoduchých zapalování s částečným odlehčením kontaktů přerušovače až po bezkontaktový přerušovač a elektronické zařízení předstihu. U motorových vozidel je zatím stále nejrozšířenější jednoduché akumulátorové zapalování. Magnetové zapalování je časté u malých vozidel bez akumulátoru. U motorů s vyššími kompresními poměry a velký počtem otáček se již s výhodou používají elektronické zapalovací soustavy. Popis činnosti akumulátorového zapalování 45811drd47dlx2f Vysoké napětí, potřebné pro zapalovací jiskru, se vytváří indukcí v zapalovací cívce. Při sepnutí kontaktů přerušovače prochází proud primárním vinutím cívky a vytvoří magnetické pole, které předá svou energii do magnetického obvodu cívky. Při rozpojení kontaktů se v primárním vinutí proud přeruší a změnou magnetického pole se indukuje napětí do primárního a sekundárního vinutí cívky. Kondenzátor, zapojený paralelně s kontakty přerušovače, zamezuje vzniku oblouku při začátku jejich oddalování. Při dosažení napětí, které je nutné k přeskoku jiskry mezi elektrodami zapalovací svíčky, přejde energie magnetického pole do výboje na svíčce. Napětí, které se indukuje do sekundárního vinutí po rozpojení kontaktů, je transformované napětí primárního vinutí zapalovací cívky a jeho velikost je určena transformačním poměrem cívky, které bývá v rozmezí 1:40 až 1:100. ZAPALOVACÍ CÍVKY, ROZDĚLOVAČE A ZAPALOVACÍ SVÍČKY Zapalovací cívka musí být konstrukčně řešena takovým způsobem, aby mohla akumulovat energii do vlastního magnetického pole prostřednictvím nízkonapěťového obvodu s minimálními ztrátami ji předat ve vysokonapěťového obvodu. Tím, že má dvě vinutí s různým počtem závitů a těsnou vazbou, se podobá transformátoru, ale liší se zvětšeným magnetickým odporem. Magnetický obvod bývá nejčastěji realizován v podobě otevřeného magneticky vodivého jádra. Dnešní konstrukční řešení běžně používané zapalovací cívky: Primární vinutí je uloženo ve vnější vrstvě z několika důvodů: - lepší přestup tepla z vinutí do pláště cívky rl811d5447dllx - větší činitel vazby se sekundárním vinutím, který je zlepšen ještě širšími vrstvami primárního vinutí, a to tím, že je navinuto i nad prodloužené pásy izolace mezi vrstvami vysokonapěťového vinutí. Primární vinutí má 120 až 400 závitů podle typu cívky, napětí zdroje a požadovaného výkonu. Odpor primárního vinutí se pohybuje od 1,5 až do 4 ohmů, indukčnost 3 až 15 mH a časové konstanty mezi 1 až 5 ms. Sekundární vinutí může mít až 25 000 závitů, převodový poměr mezi primárním a sekundárním vinutím se pohybuje v rozmezí 1:40 až 1:80, ve zvláštních případech 1:100. Větší poměry jsou už nevýhodné. Odpor sekundárního vinutí bývá 2 až 15 ohmů, indukčnost až několik desítek henry. Činitel vazby mezi primárním a sekundárním vinutím bývá obvykle větší než 0,9. Cívky se vyrábějí s jedním vývodem vysokého napětí, druhý konec sekundárního vinutí je spojen s primární vinutím. Obě vinutí jsou zapojena za sebou jako u autotransformátoru, jejich napětí se tedy sčítají. Označení svorek se volí podle polarity sítě vozidla a požadované polarity střední elektrody svíčky. Rozdělovač, jako obecně užívaný název pro jednu z částí zapalovací soustavy, je konstrukčním celkem vytvořeným ze tří funkčně odlišných částí: - přerušovače - odstředivého a podtlakového regulátoru - vlastního rozdělovače Přerušovačem je řízena doba sepnutí a rozepnutí kontaktů, a tím napájení obvodu primárního vinutí. Přerušovač je složen z pevného seřiditelného kontaktu a pohyblivého kontaktu ovládaného vačkou. Tvar vačky odpovídá požadovanému počtu jisker za jednu otáčku a řídí podmínky pohybu pohyblivého kontaktu. Po pracovní i konstrukční stránce je přerušovač poměrně náročnou částí rozdělovače, je namáhán elektricky i mechanicky. Musí zajistit spolehlivý kontakt bez většího úbytku napětí, rozpojovat obvod v přesně určeném čase a s velkou frekvencí. Na spolehlivosti jeho funkcí závisí práce motoru. Elektricky činnou částí přerušovače jsou kontakty a jejich provedení má hlavní vliv na spolehlivost zapalování. Materiál kontaktů musí odolávat opotřebení, musí zajistit rychlé sepnutí i přerušení v přechodových podmínkách styku a malý úbytek napětí ve styku kontaktů. Provozní opotřebení kontaktů je dvojí – elektrické a mechanické. V normálních podmínkách je mechanické opotřebení prakticky zanedbatelné. Elektrické opotřebení vzniká jednak opalováním kontaktů, jednak přenosem materiálu z jednoho kontaktu na druhý. Projevuje se to vytvářením kráteru na jednom a rostoucí špičkou na druhém kontaktu. Nejčastěji používaným materiálem pro kontakty je wolfram. Výhodnou kombinací je wolfram na jednom a platina na druhém kontaktu. Proud musí procházet od platiny na wolfram, protože na platině jako anodě se netvoří nános, spíše kráter a wolfram jako katoda je méně náchylný na oxidaci. Wolframové a platinové kontakty se používají ve formě kruhových destiček o tloušťce 0,5 až 1 mm. Geometrické podmínky přerušovače - doby, po kterou jsou kontakty sepnuty nebo rozpojeny, je určena tvarem vačky a dotykového palce pohyblivého raménka přerušovače a jejich vzájemným nastavením, jímž je určen zároveň i maximální zdvih kontaktů přerušovače. Při snížení zdvihu se zvětšuje úhel sepnutí a opačně. Současně se ale mění i poloha začátku rozpojení kontaktů, která určuje okamžik zážehu. Tvar náběžné i úběžné hrany vačky určuje kinematické poměry práce přerušovače. Raménko přerušovače musí být co nejlehčí, vzhledem k jeho setrvačné hmotě. Palec raménka je obvykle vyroben z tvrzeného textilu nebo plastů. Povrch vačky je tepelně zpracován na větší tvrdost, broušen a leštěn. Poměr úhlu sepnutí s rozepnutí kontaktů přerušovače je zpravidla pro čtyřdobý motor 50:40 stupňům, pro šestiválcový 30:30 stupňům až 35:25 stupňům a u osmiválcových 30:15 stupňům. Nastavení zdvihu kontaktů a přítlaku je nutno dodržet podle předpisu výrobce. Zdvih bývá předepisován0,3 až 0,5 mm, přítlak v ose kontaktů 5 až 9 N a max. přípustná odchylka okamžiku zážehu +,- 1 stupeň na hřídeli přerušovače. Rozdělovač v širším významu je tvořen, jak již bylo uvedeno, spojením a vlastního rozdělovače, přerušovače a regulátoru předstihu. Umístění jednotlivých částí se může v některých detailech lišit, např. umístění odstředivého regulátoru u novějších konstrukcí nad přerušovačem. Výhodou je umístění vačky přerušovače co nejblíže ložisku, a tím i zvýšení přesnosti okamžiku zážehu. Podtlakový regulátor ovládá buď desku přerušovače, nebo natáčí celý rozdělovač. První způsob je levnější, druhý je technicky dokonalejší. Otočná deska přerušovače má jisté vůle v uložení, které se provozem zvětšují a nepříznivě ovlivňují přesnost zážehu. Deska musí být vodivě propojen s kostrou, většinou zvláštním přívodem, aby nevznikaly přechodové úbytky napětí v uložení a neovlivňovaly primární obvod. Vlastní rozdělovač slouží k rozdělování vysokého napětí ke svíčce, která má být právě v činnosti. Skládá se z hlavice rozdělovače, která je zpravidla výliskem z materiálu s dobrými izolačními vlastnostmi. V hlavici jsou zality vodivé vložky pro přívody k jednotlivým zapalovacím svíčkám a od zapalovací cívky. Raménko rozdělovače, které je ve stálém styku se sběracím kartáčem od zapalovací cívky, je unášeno hřídelkou rozdělovače a převádí vysoké napětí z přívodu od zapalovací cívky na jednotlivé zapalovací svíčky. Vysoké napětí z otáčejícího se ramena na vložky ve víku se převádí výbojem přes vzduchovou mezeru 0,3 až 0,5 mm. Vedení proudu výbojem je pro činnost zapalování výhodné, protože tvoří v podstatě předřazené jiskře. Přívod do ramena je vždy kartáčem, který je umístěn v ose otáčení rozdělovacího ramena. Hlavice rozdělovače bývá odvětrána malým otvorem, aby se zabránilo většímu hromadění ozónu, který vzniká při výbojích. Vysokonapěťová zapalovací svíčka je velmi náročnou částí zapalovací soustavy. Zasahuje do spalovacího prostoru motoru a pracuje ve velmi náročných podmínkách, při rychlém střídání teplot od 60 do 2000 až 2500 °C a tlacích až 5900 kPa. Materiály použité pro výrobu zapalovací svíčky musí nést velké teplotní spády, odolávat chemicky agresivnímu prostředí a izolátor musí snášet bez poškození napěťové rázy až 25 kV. Elektrody se vyrábějí ze slitin niklu, které jsou legovány přísadami manganu, křemíku, chromu, titanu a hliníku. Pro zlepšení ionizace a zmenšení průrazového napětí byly použity thallium a polonium. Pro zvláště namáhavé podmínky provozu se místo slitin niklu používá wolframu, platiny a slitin iridia. Střední elektroda obsahuje často stříbro. Elektrody a poloha jiskřiště mohou být různě uspořádány, nejčastější úprava je na obrázku. Je výrobně nejjednodušší a snadno se nastavuje vzdálenost mezi elektrodami. Seřizuje se vždy elektroda spojená s tělesem zapalovací svíčky, elektroda procházející izolátorem nesmí být ohýbána. Izolátor je nejdůležitější a nejnáročnější částí zapalovací svíčky. Používají se hlavně materiály, jejichž hladní složkou je oxid hlinitý, známý jako korund, s různými přísadami. Přesné složení směsi závisí vždy na výrobci. Izolátor musí zaručovat vysokou pevnost, vzhledem k jeho namáhání i bezpečnému utěsnění v pouzdře svíčky. Požadují se rovněž dobré izolační vlastnosti, které se nesmějí zhoršovat ani při vyšších teplotách. Chemicky musí být izolátor odolný proti působení látek obsažených v palivu a proti látkám vznikajícím při spalování. Velký význam má tepelná vodivost materiálu a její závislost na teplotě. Provozní teplota špičky izolátoru se má pohybovat v rozmezí 500 – 800 °C. teplota 500 °C je spodní hranicí, tzv. samočisticí teploty, při níž ještě shoří na izolátoru. Teplota 800 °C je spodní mez teplot, při níž se palivová směs již vznítí, přijde-li do styku s teplým povrchem. Pro běžná paliva je tato hodnota v rozmezí 820 – 1000 °C. Na tepelné vlastnosti zapalovací svíčky má rozhodující vliv také konstrukční rozložení ploch přijímajících teplo ze spalovacího prostoru a zp. odvodu tepla. Důležitá je délka špičky izolátoru, tvar dutiny mezi izolátorem a pouzdrem, dále upevnění a utěsnění izolátoru v pouzdře. Schopnost zapalovací sv. snášet určité tepelné zařízení bez samozápalů vyjadřuje tepelná hodnota zap. svíčky. Zapalovací sv. s vyšší tepelnou hodnotou, označované běžně jako studenější, jsou odolnější vůči samozápalům, ale náchylné k tvoření úsad na izolátoru. Jsou charakteristické krátkou špičkou izolátoru a lepším odvodem tepla. Zapalovací sv. s nižší tepelnou hodnotou, tzv. teplejší, mají naopak větší plochu vystavenou působení tepla, odvod tepla je ztížen, špička izolátoru je delší a zpravidla zasahuje až do spalovacího prostoru. Teplejší zapalovací sv. je méně odolná proti samozápalům, ale méně náchylná ke tvoření úsad. Pouzdra zapalovacích sv. jsou ocelová, převážně se závitem M14 x 1,25, dříve byl hodně rozšířen závit M18 x 1,5. V motoru jsou utěsněny podložkami z mědi, hliníku nebo měkké oceli, některé typy zapalovacích sv. používají k utěsnění kuželovou dosedací plochu bez podložky. Tvar i mat. podložek jsou důležité z hlediska odvodu tepla ze sv., tak i z hlediska deformace. Při dotažení zapalovací sv. předepsaným momentem se podložka stlačí na předem určenou tloušťku, která je důležitá pro dodržení polohy jiskřiště ve spalovacím prostoru. Při každém povolení zapalovací sv. se doporučuje vyměnit stlačenou podložku za novou. Typ zapalovací sv. vhodný pro určitý motor je dán předpisem výrobce. Je-li však nutné změnit typ zapalovací sv., podle odlišných podmínek, v nichž vozidlo pracuje, pozná se vhodnost volby ze vzhledu elektrod a špičky izolátoru. Je-li zapalovací sv. správná a stav mot. dobrý, je špička izolátoru světle hnědá až šedožlutá s prachovým nánosem vlivem ethylizace paliva, elektrody jsou čisté nebo tmavě šedé, zapalovací sv. není zaolejována ani zakarbonována. Zapalovací sv. pracující při vyšší teplotě má izolátor šedý až bílý, při ethylizovaném palivu je izolátor pokryt tmavým, někdy sklovitým povlakem, elektrody jsou šedé s perličkami nataveného kovu. Příčinou může být nízká tepelná hodnota zapalovací sv. – teplá zapalovací sv. Studenější zapalovací sv. se volí, je-li mot. voz. plně vytěžován, např. v horském terénu, dálničním provozu a při použití paliva o vyšším oktanovém čísle. Zapalovací sv., která pracuje při nízké teplotě, má izolátor, elektrody i pouzdro pokryty karbonem nebo tmavým šedočerným povlakem. Může to být způsobeno vysokou tepelnou hodnotou zapalovací sv. – studená zapalovací sv., ale i bohatou směsí, velkou vzdáleností mezi elektrodami apod. Teplejší zapalovací sv. se volí při použití vozidla převážně v městském provozu, opotřebovaném motoru, při menší kompresi a větší spotřebě oleje, při použití paliva s nízkým oktanovým číslem. Pro správnou fci zapalovací sv. je rovněž důležité správné nastavení vzdálenosti mezi elektrodami. Má být co největší, ale jen v takovém rozmezí, aby napětí potřebné k průrazu nebylo mimo možnosti zapalovacího zdroje nebo nezpůsobilo výboj mimo elektrody zapalovací sv.. Za minimální hodnotu vzdálenosti elektrod je považována vzdálenost 0,25 – 0,3 mm u výkonných motorů pracujících s velkými tlaky. U běžných vozidlových motorů není vhodné snižovat doskok pod 0,5 – 0,6 mm, může vynechávat zážeh při volnoběhu. Běžné hodnoty doskoku se pohybují v rozmezí 0,7 – 0,8 mm. Pro nastavení vzdálenosti elektrod je nejlépe dodržet předepsanou hodnotu výrobcem, pokud změněné podmínky provozu nebo stav motoru nevyžadují změnu. SEŘIZOVÁNÍ ZAPALOVÁNÍ Zapalování seřizujeme na motoru vozidla v předepsaných intervalech provozu nebo při vyjmutí rozdělovače z motoru. Kontrolování a nastavování vlastního rozdělovače je výhodné na zkušebním stavu a může se pro různé typy trochu lišit. Ale obecně lze doporučit tento postup:
Takto zkontrolovaný a seřízený rozdělovač namontujeme do motoru a seřídíme základní předstih zážehu. Existuje opět celá řada metod podle druhu použitého zařízení. Uvedený postup je však obecně platný:
|
