Od momentu powstania w XIX w. do czasów współczesnych silniki spalinowe napędzające samochody podlegają ciągłemu rozwojowi. Pojawia się w nich coraz więcej skomplikowanych rozwiązań, widać tendencję do coraz powszechniejszego stosowania zaawansowanej elektroniki. Można jednak zauważyć, że pewne elementy zmieniają się w niewielkim stopniu. Przykładem jest cewka zapłonowa.
W silnikach z zapłonem iskrowym występuje ona zawsze i jej główne cechy konstrukcyjne na przestrzeni lat zmieniały się w niewielkim stopniu. Z punktu widzenia elektrotechniki cewka jest rodzajem transformatora. Posiada uzwojenia pierwotne i wtórne nawinięte na rdzeń. Stosunek ilości zwojów uzwojenia pierwotnego do ilości zwojów uzwojenia wtórnego wynosi od 1:100 do 1:200. Jest to tak zwane przełożenie cewki. Pozwala to przetworzyć napięcie instalacji samochodu (12 V) na napięcie od kilkunastu kV do ponad 30 kV. Tak wysokie napięcia są potrzebne, aby umożliwić przeskok iskry między elektrodami świecy, co z kolei powoduje zapłon mieszanki w cylindrze.
Wzrost wartości wysokiego napięcia generowanego przez cewkę wynika między innymi z tendencji do zwiększania stopnia sprężania i do zubażania mieszanki paliwowo-powietrznej. Także zasilanie silnika paliwem LPG wymaga wyższego napięcia potrzebnego do przeskoku iskry.
Jak wspomniano, podstawowe cechy konstrukcyjne cewek zapłonowych nie uległy zmianie przez ponad sto lat. Nie oznacza to jednak, że nic się w ich budowie nie zmieniało.
Podstawowe cele, jakie stawiali przed sobą projektanci cewek, były następujące:
- zwiększenie bezawaryjności układu zapłonowego,
- zwiększenie energii iskry,
- zmniejszenie wymiarów i masy,
- możliwość sterowania i monitorowania zapłonu indywidualnie dla każdego cylindra.
Warto przyjrzeć się, jak postawione cele wpłynęły na zmiany w budowie cewek. Przez wiele lat „wzorcowy” układ zapłonowy składał się z następujących elementów:
- cewki zapłonowej,
- aparatu zapłonowego zawierającego rozdzielacz, przerywacz i regulatory kąta zapłonu,
- przewodów wysokiego napięcia,
- świec.
Pierwszą poważną zmianą było zastąpienie mechanicznego przerywacza tranzystorowym modułem zapłonowym. W cewkach zapłonowych pojawiła się wtedy istotna zmiana – zmniejszenie oporności uzwojenia pierwotnego. Mniejsza oporność pozwala skrócić czas ładowania i zwiększyć energię iskry. Sterowana mechanicznym rozdzielaczem cewka o niskiej oporności nagrzewałaby się do zbyt wysokiej temperatury. W układzie tranzystorowym wprowadzono ogranicznik prądu eliminujący to niekorzystne zjawisko.
Poza zmienioną opornością, cewki takie bardzo często nie różniły się wyglądem zewnętrznym. Należy to mieć na uwadze dokonując wymiany uszkodzonej cewki na nową. Najlepiej skorzystać z precyzyjnych katalogów producentów cewek. Założenie cewki o innej oporności może skutkować nieprawidłową pracą układu zapłonowego (np. z powodu zbyt małej energii iskry) lub uszkodzeniem cewki, modułu zapłonowego czy sterownika silnika.
Drugą poważną zmianą było wprowadzenie układów bezrozdzielaczowych. Pozwoliło to wyeliminować często występującą usterkę związaną z wypalaniem styków rozdzielacza. Zmniejszyło też wrażliwość układu na wilgoć występującą w powietrzu.
Wraz z układami bezrozdzielaczowymi pojawiły się cewki dwubiegunowe. W cewkach tych każdy z dwóch końców uzwojenia wtórnego cewki połączony jest ze świecą osobnego cylindra. Jak łatwo się domyślić, liczba cewek musi być o połowę mniejsza niż liczba cylindrów. Producenci stosują tutaj dwa rozwiązania – w pierwszym każda z podwójnych cewek występuje osobno, natomiast w drugim są one zabudowane we wspólnej obudowie (tzw. cewka blokowa). Przykładem pierwszego rozwiązania jest oferowana przez firmę Janmor cewka o numerze JM 5205 przeznaczona do samochodu Fiat Cinquecento. W wersji silnikowej o pojemności 0,7 litra (dwucylindrowej) występuje jedna taka cewka, natomiast w czterocylindrowej wersji 0,9 litra – dwie.
Przykładem cewki blokowej jest produkt o numerze JM 5095 przeznaczony do samochodu Opel Omega 3,0 V6. W jednej obudowie znajdują się tutaj trzy dwubiegunowe cewki, z których każda obsługuje jedną parę cylindrów.
Kolejną dużą zmianą było wprowadzenie cewek indywidualnych dla każdego cylindra. Są one nakładane bezpośrednio na świecę zapłonową, co pozwoliło wyeliminować ulegające częstym awariom przewody zapłonowe. W rozwiązaniu tym każda cewka jest oddzielnie sterowana przez komputer silnika. Umożliwia to indywidualne sterowanie kątem zapłonu w każdym z cylindrów. Możliwe jest też dokładne monitorowanie procesu zapłonu i spalania mieszanki w poszczególnych cylindrach, co wykorzystuje między innymi system EOBD. Wszelkie niepożądane zjawiska (np. wypadanie zapłonów) są sygnalizowane przez zaświecenie odpowiedniej kontrolki. Ułatwiona jest też diagnostyka – odczyt pamięci usterek daje nam odpowiedź, w którym cylindrze wystąpiły problemy z zapłonem. Przykładem indywidualnej cewki jest ta o numerze JM 5008, znajdująca zastosowanie w wielu modelach Renault. Indywidualne cewki zapłonowe mogą też być połączone w jeden zespół nakładany na świece. Przykładem takiego rozwiązania jest zespół CPS 22 przeznaczony do samochodów z grupy PSA (Peugeot, Citroen).
Komentarze (0)