Cewka zapłonowa
Cewka zapłonowa jest stosowana w układzie zapłonowym silnika o zapłonie iskrowym do przekształcania napięcia akumulatora na znacznie wyższe napięcia wymagane do działania świec zapłonowych . Świece zapłonowe następnie wykorzystują ten impuls energii elektrycznej o wysokim napięciu do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej.
Cewka zapłonowa składa się z dwóch zestawów cewek nawiniętych wokół żelaznego rdzenia. Starsze silniki często wykorzystują pojedynczą cewkę zapłonową, której wyjście jest kierowane do każdego cylindra przez rozdzielacz , co jest nadal używane w różnych małych silnikach (takich jak silniki do kosiarek). Nowoczesne silniki samochodowe często wykorzystują system bezrozdzielaczowy (taki jak cewka na wtyczce ), w którym każdy cylinder ma własną cewkę zapłonową.
Silniki wysokoprężne wykorzystują zapłon samoczynny i dlatego nie mają cewek zapłonowych.
Projekt
Cewka zapłonowa składa się z żelaznego rdzenia otoczonego dwiema cewkami ( uzwojeniami ) wykonanymi z drutu miedzianego. Uzwojenie pierwotne ma stosunkowo niewiele zwojów grubego drutu, podczas gdy uzwojenie wtórne składa się z tysięcy zwojów mniejszego drutu i jest izolowane od wysokiego napięcia emalią na drutach i warstwami izolacji papierowej olejowanej.
Gdy obwód elektryczny podłączony od źródła zasilania (np. akumulatora samochodowego) do uzwojenia pierwotnego zostanie zamknięty (przełącznikiem lub tranzystorem ) , przez uzwojenie pierwotne przepływa prąd, który wytwarza pole magnetyczne wokół rdzenia. Przepływ tego prądu trwa przez ok. okres czasu do wytworzenia energii w cewce. Po naładowaniu cewki obwód zostaje otwarty, a wynikające z tego oscylacje pola magnetycznego indukują wysokie napięcie w uzwojeniu wtórnym. Ta energia elektryczna o wysokim napięciu przepływa przez kilka elementów ( jak dystrybutor i przewody świec zapłonowych ), przed dotarciem do świecy zapłonowej , gdzie służy do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej.
Czas otwarcia obwodu musi być skoordynowany z obrotami silnika, tak aby impuls elektryczny wysokiego napięcia został wytworzony w optymalnym momencie do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej.
Nowoczesne elektroniczne układy zapłonowe działają na tej samej zasadzie ładowania obwodu elektrycznego, jednak wykorzystują kondensator naładowany do około 400 woltów [ potrzebne źródło ] zamiast ładowania indukcyjnego cewki zapłonowej. Typowe napięcia wyjściowe nowoczesnych cewek zapłonowych wahają się od 15 kV (dla silnika kosiarki) do 40 kV (dla większego silnika). [ potrzebne źródło ]
Nowoczesny system jednoiskrowy ma jedną cewkę na świecę zapłonową. Aby zapobiec przedwczesnemu iskrzeniu na początku impulsu pierwotnego, w cewce zainstalowano diodę lub iskiernik wtórny, aby zablokować impuls wsteczny, który w przeciwnym razie powstałby. W starszych zużytych układach zapłonowych do silników czterosuwowych uzwojenie wtórne cewki zapłonowej ma dwa zaciski wyjściowe, z których oba są podłączone do świecy zapłonowej. Impuls wsteczny uruchamia świecę zapłonową w cylindrze niezawierającym mieszanki paliwowo-powietrznej (ponieważ ten cylinder jest przesunięty w fazie o 360 stopni).
Materiały
Dawniej cewki zapłonowe były wykonane z uzwojeń wysokiego napięcia izolowanych lakierem i papierem, wkładanych do ciągnionej stalowej puszki i wypełnionych olejem lub asfaltem w celu izolacji i ochrony przed wilgocią. Później [ kiedy? ] zamiast tego cewki zapłonowe zostały odlane z wypełnionych żywic epoksydowych , które penetrują wszelkie puste przestrzenie powstające w uzwojeniach.
Cewka zapłonowa jest zwykle umieszczana w metalowej puszce lub plastikowej obudowie z izolowanymi zaciskami dla połączeń wysokiego i niskiego napięcia.
Historia
Poprzednik
Wczesne samochody wykorzystywały układ zapłonowy magneto , ze względu na brak źródła zasilania elektrycznego (np. akumulatora) w samochodzie. Cewki zapłonowe zastąpiły iskrownik [ kiedy? ] w nowych samochodach, ponieważ akumulatory stały się powszechnym wyposażeniem samochodów (do rozruchu i oświetlenia). W porównaniu z zapłonem magnetycznym układ cewki zapłonowej może zapewnić iskrę wysokiego napięcia przy prędkości obrotowej silnika (RPM), ułatwiając rozruch.
Wczesne systemy
Większość starszych systemów cewek zapłonowych wykorzystywała pojedynczą cewkę wspólną dla wszystkich świec zapłonowych (za pośrednictwem dystrybutora ). Było kilka wyjątków, takich jak Saab 92 i Wartburg 353 wykorzystujący oddzielną cewkę dla każdego cylindra oraz Citroën 2CV z 1948 r . Wykorzystujący układ iskry zmarnowanej z dwustronną cewką zapłonową i bez rozdzielacza.
Systemy bez dystrybutorów
Od lat 90. układy zapłonowe w większości przeszły na konstrukcję, w której pominięto rozdzielacz, a zapłon jest sterowany elektronicznie. W tych systemach bezrozdzielaczowych stosuje się wiele mniejszych cewek zapłonowych, zwykle w postaci jednej cewki na każdy cylinder lub układu iskier zmarnowanych z jedną cewką na każdą parę cylindrów.
Cewki zapłonowe do nich można połączyć w jedną obudowę ( pakiet cewek ) i umieścić z dala od świec zapłonowych; jednak coraz powszechniejsze jest układów cewka na wtyczce , w których poszczególne cewki zapłonowe to małe jednostki przymocowane bezpośrednio do górnej części każdej świecy zapłonowej. Zaletą systemów cewka na wtyczce jest to, że w przypadku usterki można wymienić pojedynczą cewkę zapłonową, zamiast niepotrzebnej wymiany cewek dla wszystkich pozostałych cylindrów.