Sep 222011
 

ระบบจุดระเบิด (ignition system)

หน้าที่ของระบบจุดระเบิดคือ การจ่ายประกายไฟเพื่อจุดระเบิดไอดีภายในกระบอกสูบตามจังหวะการจุดระเบิดที่เหมาะสมของเครื่องยนต์ องค์ประกอบที่ทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างสมบูรณ์เต็มประสิทธิภาพ

  • กำลังอัดของเครื่องยนต์สูง
  • จังหวะจุดระเบิดเหมาะสมและประกายไฟแรง
  • ส่วยผสมน้ำมันกับอากาศดี
  • การทำงานของระบบจุดระเบิดที่ดี
  • ประกายไฟแรง แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะต้องสูงพอสามารถจุดประกายไฟระหว่างเขี้ยวหัวเทียนได้

จังหวะการจุดระเบิดที่เหมาะสม ต้องมีระยะเวลาในการจุดระเบิดที่เหมาะสมกับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ และภาระ มีความทนทาน ต้องมีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนและความร้อนของเครื่องยนต์ ชนิดของระบบจุดระเบิด ในปัจจุบันนี้เราอาจแบ่งระบบจุดระเบิดได้เป็น 2 กลุ่มคือ

  1. ระบบจุดระเบิดทั่วไปที่ไม่ได้ควบคุมด้วย ECU
    1. ระบบจุดระเบิดแบบใช้หน้าทองขาว
    2. ระบบจุดระเบิดกึ่งทรานซิสเตอร์ (ใช้ทรานซิสเตอร์ทำงานร่วมกับหน้าทองขาว)
    3. ระบบจุดระเบิดแบบใช้ทรานซิสเตอร์ล้วน
    4. ระบบจุดระเบิดแบบรวม (integrated ignition assembly)
    5. ระบบจุดระเบิดแบบ CDI
  2. ระบบจุดระเบิดที่ควบคุมด้วยระบบ ECU
    1. ระบบจุดระเบิดแบบใช้ตัวช่วยจุดระเบิดที่ควบคุมจาก ECU
    2. ระบบจุดระเบิดแบบไม่มีจานจ่าย

1. ระบบจุดระเบิดทั่วไปที่ไม่ได้ควบคุมด้วย ECU 1.1 ระบบจุดระเบิดแบบหน้าทองขาว ประกอบด้วย แบตเตอรี่ สวิทช์จุดระเบิด คอยล์จุดระเบิด ทองขาว คอนเดนเซอร์ จานจ่าย สายไฟแรงสูง และหัวเทียน แบ่งเป็น 2 วงจร

  • วงจรไฟแรงต่ำ(low-tension circuit) เริ่มต้นที่แบตเตอรี่จ่ายพลังงานไฟฟ้าแรงเคลื่อน 12 โวลต์ ผ่านสวิตช์จุดระเบิดไปยังคอยล์จุดระเบิดด้านขดลวดปฐมภูมิ ไปหน้าทองขาวในจานจ่า
  • วงจรไฟแรงสูง(high-tension circuit) เริ่มต้นจากขดลวดทุติยภูมิของคอยล์จุดระเบิดไปยังฝาครอบจานจ่าย หัวโรเตอร์ สายไฟแรงสูง และหัวเทียน

  • คอยล์จุดระเบิด (ignition coil) ทำหน้าที่เช่นเดียวกับหม้อแปลง จะเพิ่มแรงเคลื่อนต่ำจาก 12 โวลต์ เป็นเคลื่อนไฟแรงสูงถึง 18,000 – 25,000 โวลต์ เพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระโดดข้ามเขี้ยวหัวเทียน ภายในคอยล์จะประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิพันด้วยลวดทองแดงขนาดใหญ่ทับขดลวดทุติยภูมิประมาณ 150-300 รอบ ส่วนขดลวดทุติยภูมิพันด้วยลวดทองแดงขนาดเล็ก โดยพันรอบแกนเหล็กอ่อนประมาณ 20,000 รอบ มีกระดาษบางคั่นอยู่ระหว่างขดลวดทั้งสองเพื่อป้องกันการลัดวงจร ปลายด้านหนึ่งของขดลวดปฐมภูมิจะต่ออยู่กับขั้วบวก ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งจะต่อเข้ากับขั้วลบ สำหรับขดลวดทุติยภูมิจะต่อปลายด้านหนึ่งเข้ากับขดลวดปฐมภูมิทางขั้วบวกอีกด้านหนึ่งจะต่ออยู่กับขั้วไฟแรงสูง น้ำมันทำหน้าที่เป็นฉนวนและช่วยระบายความร้อน
ignition coil
หลักการที่ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟแรงสูง การเหนี่ยวนำตัวเอง(self-induction effect) เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดจนเต็มและถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใด สนามแม่เหล็กจะยุบตัวลงตัดกับขดขวลวดเกิดการเปลียนแปลงการเหนี่ยวนำของแม่แรงเหล็กของขดลวดทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น การเหนี่ยวนำร่วม(mutual induction effect) เมื่อขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิถูกพันอยู่รอบ ๆ แกนเหล็กอ่อนเดียวกัน เมื่อขดลวดปฐมภูมิถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กโดยเส้นแรงแม่เหล็กยุบตัวทำให้ขดลวดทุติยถูมิเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ

  • จำนวนของเส้นแรงแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในขดลวดมากแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำก็จะมาก
  • จำนวนรอบของขดลวด จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิมาก ก็จะเกิดการเหนี่ยวนำเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้สูง
  • ความเร็วในการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็ก เพื่อที่จะได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงในระหว่างการเหนี่ยวนำร่วม กระแสไฟที่ไหลในวงจรขดลวดปฐมภูมิจะต้องมากและจะต้องถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใด

คอยล์จุดระเบิดแบบมีความต้านทาน(Resistor) ภายนอก ตัวต้านทานต่ออนุกรมกับขดลวดปฐมภูมิ จะใช้ขอลวดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นทำให้จำนวนรอบลดลงความต้านทานลดลงกระไฟฟ้าไหลเข้าได้มากและเร็ว การนำความต้านทานภายนอกมาต่ออนุกรมกับขดลวดปฐมภูมิก็เพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลเข้าขดลวดมากเกินไปเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำจะทำให้คอยล์ร้อนจนอาจเสียหายได้

  • จานจ่าย (distributor) ทำหน้าที่ให้หน้าทองขาวเป็นสวิตช์ปิด-เปิดของวงจรปฐมภูมิทำให้เกิดการเหนี่ยวนำเกิดแรงเคลื่อนไฟแรงสูง จานจ่ายจะจ่ายแรงเคลื่อนไฟสูงจากคอยล์ไปยังกระบอกสูบตามจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ จานจ่ายจะประกอบด้วย ฝาจานจ่าย โรเตอร์ ชุดหน้าทองขาว คอนเดนเซอร์ ชุดกลไกจุดระเบิดล่วงหน้าแบบสุญญากาศ แบบแรงเหวี่ยงหนีศูนย์
  • ชุดหน้าทองขาว (breaker section) ทำหน้าที่ในการตัดต่อวงจรไฟปฐมภูมิ ประกอบด้วย 2 ส่วน
    • ส่วนที่อยู่กับที่ ส่วนนี้จะต่อลงดิน
    • ส่วนที่เคลื่อนที่ จุดหมุนของส่วนนี้จะมีฉนวนป้องกันการลงดิน ส่วนนี้จะต่อโดยตรงกับขดลวดปฐมภูมิในคอยล์จุดระเบิดและจะมีไฟเบอร์ทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังจากลูกเบี้ยวของจานจ่ายเพื่อทำหน้าที่ปิด – เปิดหน้าทองขาว สปริงแผ่นของหน้าทองขาวจะทำหน้าที่ปิดหน้าทองขาวให้สนิท

มุม dwell (dwell angle)

คือมุมของลูกเบี้ยวจานจ่ายในตำแหน่งที่หน้าทองขาวปิด เป็นมุมที่กำหนดระยะเวลาการไหลของกระแส ในเครื่องยนต์ 4 สูบ การปรับตั้งระยะห่างของหน้าทองขาวถูกต้องตามมาตราฐาน มุมดแวลจะอยู่ในค่าประมาณ 46-58 องศา

  • มุม dwell จะสัมพันธ์กันระหว่างระยะห่างของหน้าทองขาว
  • เมื่อหน้าทองขาวห่างมากเกินไป(point gap too wide) เป็นผลให้มุม dwell มีค่าน้อย
  • เมื่อหน้าทองขาวห่างน้อยเกินไป(point gap too small) เป็นผลให้มุม dwell มีค่ามาก

มุม dwell น้อยเกินไปจะทำให้ระยะเวลาที่หน้าทองขาวปิดสั้นทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิมีเวลาน้อยลงเมื่อความเร็วรอบของเครื่องยนต์เพิ่มมากขึ้น กระแสไฟฟ้าวงจรปฐมภูมิจะมีไม่เพียงพอและทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรทุติยภูมิลดลงจังหวะจุดระเบิดก็จะผิดพลาด มุม dwell มากเกินไป ระยะห่างหน้าทองขาวจะแคบลงเกิดประกายไฟได้ง่ายเมื่อหน้าทองขาวเริ่มเปิด กระแสไฟไหลผ่านหน้าทองขาวได้ทำให้กระแสไฟฟ้าไม่ถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรทุติยภูมิจะเกิดขึ้นน้อยจังหวะการจุดระเบิดจะผิดพลาดเช่นกัน

 

  • คอนเดนเซอร์ (condenser) ติดตั้งอยู่ด้านนอกข้างจานจ่ายต่อขนานกับหน้าทองขาวจะเก็บประจุไฟฟ้าเมื่อหน้าทองขาวเปิด เพื่อให้การตัดวงจรในขดลวดปฐมภูมิอย่าทันทีทันใดและให้เกิดประกายไฟที่หน้าทองขาวน้อยที่สุด และเมื่อหน้าทองขาวปิดคอนเดนเซอร์ก็จะคายประจุไฟฟ้าให้กับวงจร

การเลือกใช้คอนเดนเซอร์จะต้องเลือกขนาดความจุให้เหมาะสมกับระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์ การใช้คอนเดนเซอร์ที่มีค่าความจุน้อยเกินไปจะทำให้เนื้อโลหะของหน้าทองขาวด้านบวกนูนออกมาและทางด้านลบเป็นหลุม ถ้าความจุมากเกินไปทำให้เนื้อโลหะของหน้าทองขาวทางด้านบวกเป็นหลุมและทางด้านลบนูนออกมา

  • โรเตอร์ (rotor) ทำหน้าที่หมุนจ่ายแรงเคลื่อนไฟแรงสูงที่รับมาจากคอยล์จุดระเบิดไปยังฝาครอบจานจ่ายตามจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์

  • ฝาครอบจานจ่าย (distributor cap) มีรูตรงจุดกึ่งกลางด้านในติดตั้งแท่งคาร์บอนและะรอบ ๆ ฝาจานจ่ายจะมีรูสายหัวเทียนรับแรงเคลื่อนไฟแรงสูงจากตัวโรเตอร์ ระยะห่างระหว่างสะพานไฟของตัวโรเตอร์กับขั้วไฟของฝาครอบจานจ่ายประมาณ 0.8 มม.(0.031 นิ้ว)

  • สายหัวเทียน (Ignition Cable) มีหน้าที่นำส่งกระแสไฟฟ้าจากคอยล์ไปยังหัวเทียน เพื่อการจุดระเบิดเผาไหม้ของเครื่องยนต์ หากสายหัวเทียนไม่อยู่ในสภาพที่ปกติสมบูรณ์ ก็อาจจะทำให้การเผาไหม้เกิดความบกพร่องหรือไม่สมบูรณ์ขึ้นได้ เช่น เครื่องยนต์สตาร์ทติดยาก,รอบเดินเบาเครื่องยนต์ไม่เรียบมีอาการสั่น เป็นต้น

1.2 ระบบจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอร์ ระบบจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอร์ยังคงใช้หน้าทองขาวอยู่ แต่ไม่ได้ทำหน้าที่ตัดต่อกระแสไฟฟ้าคอยล์จุดระเบิดทางด้านขดลวดปฐมภูมิ แต่ทำหน้าที่เปิดปิดการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขาเบส (B) ของทรานซิสเตอร์แทน ด้วยหลักการนี้ทำให้หน้าทองขาวมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นกว่าระบบเดิมมาก เนื่องจากทางด้านขาเบสของทรานซิสเตอร์นั้นกินกระไฟน้อยมาก และการนำและหยุดนำกระแสของทรานซิสเตอร์ยังมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าหน้าทองขาว ส่งผลให้ระบบจุดระเบิดมีความผิดผลาดน้อยลง และอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 1.3 ระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร์ล้วน ระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร์ล้วน ระบบนี้ไม่ใช้หน้าทองขาวและคอนเดนเซอร์อีกต่อไป แต่ใช้ชุดกำเนิดสัญญาณทำหน้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าป้อนให้ที่ขาเบสของทรานซิสเตอร์แทนหน้าทองขาว ชุดกำเนิดสัญญาณทำงานโดยใช้หลักการสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วย

  • แม่เหล็กถาวร
  • โรเตอร์หรือรีลักเตอร์ (Reluctor)
  • ขดลวดปิคอัพ (Pickup Coil)

รีลักเตอร์(Reluctor) คือโรเตอร์หรืออาร์มาเจอร์ ที่ใช้แทนลูกเบี้ยวในระบบจุดระเบิดแบบหน้าทองขาว โดยรีลักเตอร์จะทำงานร่วมกับปีคอัพคอยล์หรือสเตเตอร์ ปิคอัพคอยล์(Pickup Coil) หรือขดลวดปิคอัพ ทำหน้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าขึ้นมา โดยอาศัยการเหนี่ยวนำเนื่องจากการเคลื่อนที่ของฟันของอาร์มาเจอร์(Armature) หรือรีลักเตอร์ หมายเหตุ ระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร์ล้วนยังคงใช้ระบบกลไกควบคุมการจุดระเบิดล่วงหน้าเหมือนกับระบบจุดระเบิดที่ใช้หน้าทองขาว 1.4 ระบบจุดระเบิดแบบรวม (integrated ignition assembly) เป็นระบบจุดระเบิดที่นำเอา ทรานซิสเตอร์ช่วยจุดระเบิด คอยล์จุดระเบิด ติดตั้งไว้ภายในจานจ่ายเป็นชุดเดียวกัน 1.5 ระบบจุดระเบิดแบบ CDI


 Leave a Reply

(required)

(required)

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>