طرز كار مدار جرقه زني دلکو

طرز كار مدار جرقه زني دلکو

با توجه به شكل (1) هنگامي كه سوئيچ اصلي روشن مي­ گردد، در صورت بسته بودن پلاتين، جريان برق پس از عبور از سوئيچ، وارد سيم ­پيچ اولية كويل شده و از طريق پلاتين متحرك به پلاتين ثابت رفته و از آنجا وارد بدنه مي­ شود. عبور جريان از سيم ­پيچ اولية كويل، باعث مي­شود كه سيم ­پيچ اوليه كويل مغناطيس شده و خطوط قواي مغناطيسي به آرامي توليد گردند. با چرخيدن ميل­لنگ توسط استارت، ميل بادامك و در نتيجه ميل دلكو به همراه آن مي ­چرخد. به محض اينكه يكي از بادامك­هاي ميل دلكو به فيبر پلاتين مي­رسد، پلاتين متحرك را از پلاتين ثابت جدا مي­كند و در اين هنگام عبور جريان از سيم­پيچ اوليه كويل قطع مي­گردد. در لحظه قطع پلاتين، تعدادي از الكترونها روي مرز جدايش پلاتين ثابت و متحرك قرار دارند، به طوري كه يا بايد به سمت پلاتين ثابت پرش كنند و يا اينكه به سمت پلاتين متحرك بپرند و بايد دقت داشت كه در هر دو صورت، پرش الكترونها مساوي با توليد جرقه و در نتيجه ذوب نمودن پلاتين ها مي­ باشد. از اينرو خازني را موازي با پلاتين قرار مي­ دهند كه در حقيقت اين خازن مانند پمپ مكشي، الكترونهايي را كه قصد پرش دارند را به طرف خود كشيده و سپس به مدار باز مي­ گرداند. حركت الكترون ها به سمت خازن، باعث شارژ شدن خازن مي­ شود. سپس اين الكترونها دوباره از خازن برگشته و به نقطة A در شكل (1) مي­ رسند.

A : محل اتصال سيم ورودي به دلكو با سيم خازن و پلاتين منفي، B: محل اتصال سيم­پيچ ثانويه به سيم­پيچ اوليه

1- باتري 2- سوئيچ اصلي 3- كويل 4- ترمينال ورودي كويل 5- ترمينال خروجي كويل 6- ترمينال مركزي كويل 7- سيم­پيچ اولية كويل 8- سيم­پيچ ثانوية كويل 9- هستة كويل 10- پلاتين 11- خازن 12- ميل دلكو 13- بدنة دلكو 14- چرخ­دندة سر ميل­دلكو 15- واير مركزي دلكو (فشار قوي) 16- زغال و فنر در دلكو 17- در دلكو 18- چكش برق 19- واير شمع 20- شمع

شكل 1- نحوة عملكرد مدار جرقه ­زني

 

در نقطة A دو راه براي عبور الكترونها وجود دارد. راه اول به سمت پلاتين­ها مي­باشد كه به دليل باز بودن پلاتين­ها و وجود مقاومت زياد، پس از اين مسير عبور نمي­ كنند. راه دوم حركت الكترونها به سمت كويل مي­باشد. در اين حالت الكترونها به سمت كويل حركت كرده تا به نقطة B برسند. در نقطة B يا الكترونها بايد به سمت سيم­پيچ اوليه حركت كنند و يا اينكه به سمت سيم­پيچ ثانويه بروند. ولي به دليل اينكه تعداد حلقه ­هاي سيم ­پيچ ثانويه خيلي زياد  و قطر سيم آن كم مي­ باشد بنابراين مقاومت آن زياد مي‌باشد.، پس الكترونها به سمت سيم­ پيچ اوليه حركت مي­ كنند.

در اين حالت جهت اين جريان با جهت جريان اصلي كه از باتري مي­آيد معكوس مي ­باشد و اين جريان تمايل دارد كه سيم­ پيچ اوليه را در جهت عكس حالت قبل مغناطيس كند و اين عامل باعث مي ­شود كه خطوط قواي مغناطيسي سيم ­پيچ اوليه­ اي كه به علت عبور جريان باتري توليد شده­اند و اكنون به دليل باز شدن پلاتين و قطع جريان در حال از بين رفتن هستند، خيلي سريع از بين بروند، يا به عبارتي ديگر اين خطوط قوا، خيلي سريع به سيم ­پيچ اوليه باز گردند. اين حركت سريع خطوط قواي مغناطيسي باعث مي­ شود كه خطوط قواي مغناطيسي به حلقه­ هاي سيم ­پيچ ثانويه برخورد كرده و “جريان القايي” را در سيم­ پيچ ثانويه بوجود آورد.

از طرفي با برخورد اين خطوط قواي مغناطيسي با حلقه ­هاي سيم­ پيچ اوليه باعث مي­شود كه “جريان خودالقايي” در سيم­ پيچ اوليه بوجود آيد و اين جريان خودالقايي طبق قانون لنز درجهت عكس جريان اصلي مي­ باشد. با توجه به اينكه ولتاژ جريان خودالقايي در حدود 100 تا 250 ولت و تعداد حلقه­ هاي سيم­ پيچ اوليه در حدود 250 تا 350 حلقه و تعداد حلقه­ هاي سيم­پيچ ثانويه نيز در حدود 15000 تا 30000 حلقه مي­ باشد، مي­توان از رابطة (3-1) ولتاژ القاء شده در سيم ­پيچ ثانويه را بدست آورد.

E2 : ولتاژ القاء شده در سيم­ پيچ ثانويه بر حسب ولت (V)

E1 : ولتاژ خودالقايي سيم­ پيچ اوليه برحسب ولت (V)

N2 : تعداد حلقه ­هاي سيم ­پيچ ثانويه

N1 : تعداد حلقه­ هاي سيم ­پيچ اوليه

مثال: اگر ولتاژ خودالقايي سيم­ پيچ اوليه 200 ولت و تعداد حلقه­ هاي آن 200 حلقه و تعداد حلقه­ هاي سيم ­پيچ ثانويه نيز 20000 حلقه باشد، ولتاژ جريان القايي در سيم ­پيچ ثانويه را بدست آوريد.

پس ولتاژ 20000 ولت در سيم ­پيچ ثانويه كويل توليد مي­ شود كه به شمع­ ها فرستاده مي­ شود.

البته بايد توجه داشت، الكترون هايي كه از خازن به سمت سيم­ پيچ اوليه حركت كردند، هنگامي كه ولتاژ خودالقايي توليد شد، ابتدا الكترون ها در جهت عكس جريان اصلي حركت مي­ كنند و سپس در جهت جريان اصلي تغيير مسير مي­دهند تا دوباره به خازن مي­رسند چون در اين هنگام هنوز پلاتين­ها باز هستند. پس از برخورد الكترونها به صفحات خازن، دوباره الكترونها به سمت سيم ­پيچ اوليه باز مي­ گردند و اين رفت و برگشت الكترونها بين سيم ­پيچ اوليه و خازن تا هنگامي كه جريان توليد شده در سيم­ پيچ مستهلك شود، ادامه دارد و همين رفت و برگشت الكترونها يا جريان برق بين خازن و سيم­ پيچ اوليه باعث مي ­شود كه جريان توليد شده در سيم ­پيچ ثانويه ادامه داشته باشد.

مطالب فوق در شكل (2) نشان داده شده است.

 

شكل 2- نحوة عملكرد مدار جرقه ­زني در هنگام باز و بسته شدن پلاتين

 

قسمت بالايي شكل (2) نحوة و مقدار جريان عبوري از سيم ­پيچ اوليه در هنگام باز و بسته بودن پلاتين، را نشان مي ­دهد، با توجه به اين شكل هنگامي كه پلاتين بسته مي­ شود، جريان عبوري از سيم ­پيچ اوليه به طور تدريجي افزايش مي ­يابد تا به مقدار ماكزيمم خود برسد، كه اين مدت زمان برابر با مدت زمان داول يا بسته بودن پلاتين  است. هنگامي كه پلاتين باز مي­شود، به خاطر نوسانات جريان و ولتاژ، جريان عبوري از سيم­پيچ اوليه نيز به صورت متناوب مستهلك شونده مي ­باشد.

قسمت مياني شكل (2) ولتاژ مدار اوليه را نشان مي­ دهد، مطابق اين شكل در هنگام بسته بودن پلاتين، ولتاژ يا اختلاف پتانسيل سيم­پيچ اوليه تقريباً صفر است، هنگامي كه پلاتين باز مي­ شود، ولتاژ خودالقايي سيم­ پيچ اوليه در لحظة باز شدن پلاتين به حدود 200 ولت رسيده، سپس نسبت به ولتاژ باتري به صورت متناوب مستهلك شونده، نوسان مي­ كند، تا نهايتاً، اختلاف پتانسيل يا ولتاژ سيم ­پيچ ثانويه برابر با ولتاژ باتري شود.

قسمت پائين شكل (2) ولتاژ مدار ثانويه را نشان مي­ دهد. در هنگام بسته بودن پلاتين، ولتاژ مدار ثانويه به صورت ناگهاني منفي شده و به تدريج صفر مي­ شود، در هنگام باز شدن پلاتين، ابتدا ولتاژ اصلي جرقه در حدود 15 كيلوولت ايجاد مي­ شود، كه اين ولتاژ باعث يونيزه شدن فاصلة هوايي بين الكترودهاي شمع مي ­شود، بعد از يونيزه شدن اين فاصله، مقاومت بين الكترود مركزي و الكترود بدنة كاهش يافته و جرقه با ولتاژ كمتري در حدود 2 كيلو ولت ادامه پيدا مي­ كند كه اين قسمت، جرقة اصلي شمع مي ­باشد، پس از آن به خاطر القاء و خودالقايي سيم ­پيچ اوليه و ثانويه، ولتاژ متناوب مستهلك شونده­اي در سيم ­پيچ ثانويه توليد مي ­گردد تا نهايتاً به صفر برسد.

لازم به ذكر است كه در شكل فوق بحثي در مورد جريان عبوري از سيم­ پيچ ثانويه صورت نگرفته است، چونكه مدار ثانويه براساس ولتاژ عمل مي‌كند و نه جريان. به عبارتي‌ ديگر در مدار ثانويه بايد حتي­الامكان جريان عبوري را كاهش داد تا از ذوب شدن الكترودهاي شمع و همچنين توليد ميدان هاي مغناطيسي اطراف واير شمع­ ها و نهايتاً ايجاد تداخل و پارازيت جلوگيري كرد، در اينصورت مقاومت­ هاي سيم ­پيچ ثانويه، واير مركزي كويل به در دلكو، زغال در دلكو، فاصلة هوايي بين چكش برق و ترمينال‌هاي در دلكو، واير شمع هر كدام از شمع ­ها، مقاومت داخلي (پارازيت­گير)  شمع و فاصلة هوايي بين الكترود مركزي و بدنة شمع در مدار ثانويه وجود دارد، در اين حالت به دليل مقاومت زياد در مدار، جريان عبوري از مدار بسيار كم مي­ باشد.

شكل (3) ولتاژ مدار اوليه را به صورت واضح ­تر نشان مي‌دهد.

شكل 3- ولتاژ عبوري از سيم ­پيچ اوليه در زمان باز و بسته بودن پلاتين

 

شكل (4) ولتاژ مدار ثانويه در زمان باز و بسته بودن پلاتين را به طور مطلوب ­تري نمايش مي­ دهد.

شكل 4- ولتاژ مدار ثانويه در زمان باز و بسته بودن پلاتين

 

جريان برق فشار قوي توليد شده از طريق ترمينال مركزي كويل به ترمينال مركزي در دلكو و از آنجا بين شمع­ ها تقسيم مي­ شود و از طريق واير شمع­ ها به ترمينال اصلي شمع، سپس به مقاومت داخلي و بعد از آن به الكترود مركزي شمع و در نهايت بين الكترود مركزي و الكترود بدنة شمع، توليد جرقه مي ­كند.

K : ماكزيمم جرقه                         S : ادامه جرقه                  tF : مدت جرقه

شكل 5- ولتاژ جرقة ايجاد شده در دهانة شمع

 

همان گونه كه از شكل (5) پيداست، تمامي مراحلي كه در بالا ذكر شد در حدود 003/0 ثانيه انجام مي ­شود.

 

نكته: خازن هم در زياد كردن مقدار ولتاژ جرقه و هم در طولاني ­تر كردن مدت زمان جرقه­ زني تأثير دارد. به طوري كه اگر خازن از مدار جرقه ­زني جدا شود، جرقة توليد شده بسيار ضعيف بوده و معمولاً توانايي روشن كردن موتور را ندارد و اگر موتور روشن شود، پلاتين­ ها به سرعت ذوب شده و از بين مي­ روند.

 

زاوية داول

هر سيم ­پيچ براي اينكه قدرت مغناطيسي آن به مقدار حداكثر برسد بايد به مدت زمان معيني جريان برق از آن عبور كند كه اين مدت زمان تابع ثابت زماني سيم‌پيچ مي‌باشد. ( ثابت زماني سيم‌پيچ از تقسيم ضريب خودالقايي سيم‌پيچ برحسب هانري (H) بر مقاومت مدار برحسب اهم به دست مي‌آيد و زمان شارژ سيم‌پيچ 5 برابر ثابت زماني آن مي‌باشد) در سيستم جرقه­ زني خودرو نيز جهت مغناطيس كامل شدن سيم­ پيچ كويل، نياز مي­ باشد كه اين زمان، توسط زمان روي هم نشستن پلاتينها كنترل گردد. از اينرو زاويه­ اي از ميل دلكو كه پلاتين ها روي هم مي­نشينند و جريان از مدار اوليه عبور مي­كند را زاوية داول گويند. اگر زاوية داول كم باشد، سيم ­پيچ  اوليه به اندازة كافي مغناطيس نشده و از اينرو جرقة سرشمع به اندازة كافي نمي­باشد كه اين باعث كاهش قدرت موتور و افزايش مصرف سوخت و آلودگي مي­گردد. اگر زاويه داول زيادتر از حد مجاز باشد، از سيم­پيچ اولية كويل به مدت زمان زيادتري جريان برق عبور مي­كند و اين عامل باعث گرم شدن كويل و كاهش جرقه و در نتيجه كاهش قدرت موتور و افزايش مصرف سوخت و آلودگي مي­ گردد. از اينرو زاوية داول نقش مهمي در قدرت و مصرف سوخت و آلودگي موتور دارد.

زاوية داول در شكل (6) ملاحظه مي ­شود. زاوية داول در موتورهاي چهار سيلندر با سيستم جرقه­ زني پلاتيني بين 48 تا 52 درجه و در موتورهاي شش سيلندر بين 36 تا 40 درجه مي ­باشد.

شكل 6- زاوية داول يا زاوية بسته­ بودن پلاتين ها

 

از رابطة (4-1) نيز مي ­توان مقدار تقريبي زاوية داول را بدست آورد.

a : زاویة داول

K : تعداد سیلندر موتور

يكي از مواردي كه در تغيير زاويه داول تأثير دارد، تنظيم دهانة پلاتين مي ­باشد. با زيادتر شدن فاصلة دهانة پلاتين از حد مجاز، زاوية داول كاهش مي ­يابد در حالي كه با كاهش دهانة پلاتين نسبت به حالت مجاز، زاوية داول افزايش مي ­يابد. اين موارد در شكل (7) ملاحظه مي­ گردد و بيان ­كنندة اين مطلب است كه با تنظيم صحيح پلاتين، زاوية داول نيز به طور صحيح تنظيم مي­ شود.

از طرفي ملاحظه مي­ گردد كه با توجه به افزايش تعداد سيلندر­هاي موتور، زاوية داول كاهش مي ­يابد. در موتورهاي با تعداد سيلندر زياد از روش هاي مختلفي مانند دو پلاتينه كردن دلكو، دو پلاتينه كردن به همراه استفاده از دو كويل و …. استفاده مي­ گردد.

a :  پلاتين بسته است

b : دهانة پلاتين بيش از حد مجاز باز است، بنابراين زاوية داول كاهش مي­يابد.

c : دهانة پلاتين كمتر از حد مجاز باز است و بنابراين زاوية داول افزايش مي­يابد.

شكل 7- تغيير زاوية داول با تغيير تنظيم دهانة پلاتين

 

آوانس جرقه يا پيش جرقه

محترق شدن مخلوط سوخت و هواي درون سيلندر به زماني بين 002/0 تا 004/0 ثانيه نياز دارد. از اينرو اگر شمع درست در پايان زمان تراكم و در نقطة مرگ بالا جرقه بزند، هنگامي كه پيستون در حال پائين رفتن است، احتراق سوخت و گاز كامل مي­شود. و در اينصورت قدرت توليدي موتور كاهش مي­يابد. و به عبارتي ديگر، بهتر است كه جرقه شمع چند درجه قبل از نقطة مرگ بالا ايجاد شود، تا در پايان زمان تراكم احتراق سوخت و گاز به طور كامل انجام شده و با قدرت كافي پيستون را به سمت پائين حركت دهد.

با توجه به مطالب فوق بايد از آوانس يا پيش جرقه استفاده نمود. و در حقيقت مقدار درجه ­اي از گردش ميل­لنگ كه جرقه در زمان تراكم و قبل از نقطة مرگ بالا در شمع ايجاد مي­ شود را آوانس يا پيش جرقه گويند. و اين آوانس بايد با توجه به دور موتور تنظيم گردد به طوري كه با زياد شدن دور موتور، مقدار آوانس جرقه نيز به مقدار مناسب افزايش يابد. (چنانچه جرقه بعد از نقطة مرگ بالا در كورس احتراق، ايجاد شود، اين وضعيت را ريتارد يا پس جرقه گويند)

از اينرو از دو نوع آوانس استفاده مي­ گردد:
1.آوانس جرقة استاتيكي

اين آوانس يا پيش جرقه با دور موتور تغيير نكرده و در تمامي دورها ثابت مي­باشد.

مقدار تقريبي آوانس استاتيكي از رابطة (5-1) بدست مي ­آيد.

B : آوانس جرقة استاتیکی

n idle: دور آرام موتور بر حسب دور بر دقیقه

 

نكته: اين رابطه براي سيستم­هاي جرقه ­زني پلاتيني به طور تقريبي صادق است ولي در سيستم­ هاي جرقه­ زني پيشرفته­ تر به دليل استفاده از دستگاه هاي آوانس متعدد و سيستم­ هاي كنترل الكترونيكي، مقدار آوانس استاتيكي را بايد از كاتالوگ خودرو مشخص كرد و تقريباً با اين رابطه منافات دارد.

 

2.آوانس ديناميكي

آوانس ديناميكي به معناي پيش جرقه­ اي است كه با دور موتور تغيير مي­ كند و به عبارتي ديگر با زياد شدن دور، آوانس را زياد كرده و با كاهش دور، مقدار آوانس را كاهش مي­ دهد. براي اين منظور از دو روش خلائي و وزنه­ اي استفاده مي­ گردد كه در زير آمده است.

2-1-آوانس جرقه ديناميكي خلائي

اين نوع آوانس صفحة متحرك دلكو را در جهت خلاف دوران ميل دلكو به اندازة 0 تا 20 درجه از دوران ميل لنگ مي­ چرخاند و باعث مي­شود كه پلاتين نيز چرخيده و نهايتاً فيبر پلاتين زودتر به بادامك ميل دلكو رسيده و جرقه زودتر ايجاد مي­ شود. زمان عملكرد آوانس خلائي بين آوانس استاتيكي و آوانس وزنه­ اي قرار دارد و بيشترين مقدار آن در دورهاي متوسط مي ­باشد. آوانس خلائي به شتابگيري خودرو كمك مي­ كند.

2-2-آوانس جرقه ديناميكي وزنه ­اي

همان گونه كه در بخش (8) توضيح داده شد، ميل دلكو را به صورت دو تكه ساخته و دو وزنه و دو فنر قسمت بالا و پائين ميل دلكو را به هم وصل مي ­كند كه در اينصورت با باز شدن وزنه­ ها، قسمت بالاي ميل دلكو هم جهت با قسمت پائين آن، دوران بيشتري كرده و بادامك ­هاي ميل دلكو زودتر به فيبر پلاتين رسيده و  پلاتين را باز مي­ كنند كه با اين عمل جرقه زودتر از موقع ايجاد مي ­شود. ملاحظه مي­ شود كه هرچه دور موتور بيشتر باشد، مقدار باز شدن وزنه­ ها زيادتر و در نتيجه مقدار آوانس وزنه­ اي افزايش مي­ يابد و برعكس.

در نتيجه آوانس وزنه ­اي در دورهاي متوسط به بالا عمل مي ­كند. شكل (8) آوانس جرقه­ وزنه­ اي را با توجه به دور موتور نشان مي­ دهد.

با توجه به شكل (8) مشاهده مي­ شود كه با زياد شدن دور موتور، مقدار آوانس وزنه­ اي نيز زياد مي ­شود.

شكل 8- تغيير آوانس جرقه نسبت به دور موتور هنگامي كه هر دو فنر با هم عمل مي­ كنند.

 

گاهي اوقات اين موضوع مناسب نمي­ باشد و لازم است كه در دورهاي بالا مقدار آوانس خيلي زياد نشود. در اين حالت فنرها را به گونه­ اي مي­ سازند كه ابتدا يكي از فنرها وارد عمل شده و هنگامي كه دور زياد شد و وزنه ­ها از هم باز شدند، فنر بعدي نيز وارد عمل مي ­شود و از زياد باز شدن فنرها و در نتيجه آوانس زياد جرقه، جلوگيري مي ­كند. اين موضوع در شكل (9) ديده مي­شود.

ملاحظه مي­گردد كه در اين حالت، فنر شماره 9 مقداري خلاصي داشته (به اندازه مقدار شماره 10 و همين خلاصي باعث مي­ شود كه ابتدا فقط فنري كه خلاصي نداشته (فنر شماره 3) باشد، عمل مي‌كند و سپس كه مقدار خلاصي از بين رفت، فنر شماره 9 نيز وارد عمل مي ­شود. و در اينصورت مطابق شكل (9) نمودار به صورت دو مرحله­ اي تبديل مي­ شود. و نقطة A روي نمودار نشان­ دهندة زماني است كه فنر دوم نيز وارد عمل مي­ شود. مقدار آوانس وزنه­ اي بين 0 تا 30 درجه از دوران ميل­لنگ مي ­باشد.

a : آوانس وزنه­اي عمل نمي­كند            b: فقط فنر اوليه وارد عمل شده است c : هر دو فنر وارد عمل شده­اند.

1- تكيه ­گاه فنر 2- صفحة متصل به قسمت پائيني ميل دلكو  3- فنر اوليه         4- صفحة متصل به قسمت بالايي ميل دلكو   5- وزنه   6- بادامك ميل دلكو   7- لولاي وزنه­ ها    8- تكيه­ گاه   9- فنر ثانويه   10- مقدار لقي، كه در اين فاصله فقط فنر اوليه عمل مي­كند و فنر ثانويه آزاد است   11- محدود­ كنندة حركت صفحة متصل به قسمت بالايي دلكو    12- جهت دوران ميل دلكو    13- جهت باز شدن وزنه­ ها

شكل 9- تغيير آوانس جرقة وزنه ­اي با استفاده از دو فنر كه در دورهاي مختلف عمل مي­ كنند.

 

شكل (10) مقدار آوانس وزنه­ اي و خلائي را بر حسب دوران ميل­لنگ نشان مي­ دهد.

در اين شكل ملاحظه مي­شود كه آوانس وزنه اي به صورت خط­ چين و مورب است. در حالتي كه دريچة گاز كمي باز است، آوانس خلائي مانند منحني بريده بريده عمل نموده و هنگامي كه دريچة گاز بيشتر باز شده  و خلاء زيادتري وجود داشته، مقدار آوانس خلائي مانند منحني با خط توپر نشان داده شده است.

شكل 10- تغيير آوانس وزنه­اي و خلائي بر حسب دور موتور

 

دقت كنيد كه مقدار آوانس خلائي به آوانس وزنه­ اي افزوده مي­شود و در هر دور آوانس كامل از رابطة زیر محاسبه مي­ گردد.

آوانس خلائي + آوانس وزنه­اي + آوانس استاتيكي = آوانس كامل

 

نویسنده صیاد نصیری

گروه فنی مهندسی اِیمِگ