طرز کار مدار جرقه زنی دلکو

طرز کار مدار جرقه زنی دلکو

با توجه به شکل (1) هنگامی که سوئیچ اصلی روشن می­ گردد، در صورت بسته بودن پلاتین، جریان برق پس از عبور از سوئیچ، وارد سیم ­پیچ اولیه کویل شده و از طریق پلاتین متحرک به پلاتین ثابت رفته و از آنجا وارد بدنه می­ شود. عبور جریان از سیم ­پیچ اولیه کویل، باعث می­شود که سیم ­پیچ اولیه کویل مغناطیس شده و خطوط قوای مغناطیسی به آرامی تولید گردند. با چرخیدن میل­لنگ توسط استارت، میل بادامک و در نتیجه میل دلکو به همراه آن می ­چرخد. به محض اینکه یکی از بادامک­های میل دلکو به فیبر پلاتین می­رسد، پلاتین متحرک را از پلاتین ثابت جدا می­کند و در این هنگام عبور جریان از سیم­پیچ اولیه کویل قطع می­گردد. در لحظه قطع پلاتین، تعدادی از الکترونها روی مرز جدایش پلاتین ثابت و متحرک قرار دارند، به طوری که یا باید به سمت پلاتین ثابت پرش کنند و یا اینکه به سمت پلاتین متحرک بپرند و باید دقت داشت که در هر دو صورت، پرش الکترونها مساوی با تولید جرقه و در نتیجه ذوب نمودن پلاتین ها می­ باشد. از اینرو خازنی را موازی با پلاتین قرار می­ دهند که در حقیقت این خازن مانند پمپ مکشی، الکترونهایی را که قصد پرش دارند را به طرف خود کشیده و سپس به مدار باز می­ گرداند. حرکت الکترون ها به سمت خازن، باعث شارژ شدن خازن می­ شود. سپس این الکترونها دوباره از خازن برگشته و به نقطه A در شکل (1) می­ رسند.

A : محل اتصال سیم ورودی به دلکو با سیم خازن و پلاتین منفی، B: محل اتصال سیم­پیچ ثانویه به سیم­پیچ اولیه

1- باتری 2- سوئیچ اصلی 3- کویل 4- ترمینال ورودی کویل 5- ترمینال خروجی کویل 6- ترمینال مرکزی کویل 7- سیم­پیچ اولیه کویل 8- سیم­پیچ ثانویه کویل 9- هسته کویل 10- پلاتین 11- خازن 12- میل دلکو 13- بدنه دلکو 14- چرخ­دنده سر میل­دلکو 15- وایر مرکزی دلکو (فشار قوی) 16- زغال و فنر در دلکو 17- در دلکو 18- چکش برق 19- وایر شمع 20- شمع

شکل 1- نحوه عملکرد مدار جرقه ­زنی

 

در نقطه A دو راه برای عبور الکترونها وجود دارد. راه اول به سمت پلاتین­ها می­باشد که به دلیل باز بودن پلاتین­ها و وجود مقاومت زیاد، پس از این مسیر عبور نمی­ کنند. راه دوم حرکت الکترونها به سمت کویل می­باشد. در این حالت الکترونها به سمت کویل حرکت کرده تا به نقطه B برسند. در نقطه B یا الکترونها باید به سمت سیم­پیچ اولیه حرکت کنند و یا اینکه به سمت سیم­پیچ ثانویه بروند. ولی به دلیل اینکه تعداد حلقه ­های سیم ­پیچ ثانویه خیلی زیاد  و قطر سیم آن کم می­ باشد بنابراین مقاومت آن زیاد می‌باشد.، پس الکترونها به سمت سیم­ پیچ اولیه حرکت می­ کنند.

در این حالت جهت این جریان با جهت جریان اصلی که از باتری می­آید معکوس می ­باشد و این جریان تمایل دارد که سیم­ پیچ اولیه را در جهت عکس حالت قبل مغناطیس کند و این عامل باعث می ­شود که خطوط قوای مغناطیسی سیم ­پیچ اولیه­ ای که به علت عبور جریان باتری تولید شده­اند و اکنون به دلیل باز شدن پلاتین و قطع جریان در حال از بین رفتن هستند، خیلی سریع از بین بروند، یا به عبارتی دیگر این خطوط قوا، خیلی سریع به سیم ­پیچ اولیه باز گردند. این حرکت سریع خطوط قوای مغناطیسی باعث می­ شود که خطوط قوای مغناطیسی به حلقه­ های سیم ­پیچ ثانویه برخورد کرده و “جریان القایی” را در سیم­ پیچ ثانویه بوجود آورد.

از طرفی با برخورد این خطوط قوای مغناطیسی با حلقه ­های سیم­ پیچ اولیه باعث می­شود که “جریان خودالقایی” در سیم­ پیچ اولیه بوجود آید و این جریان خودالقایی طبق قانون لنز درجهت عکس جریان اصلی می­ باشد. با توجه به اینکه ولتاژ جریان خودالقایی در حدود 100 تا 250 ولت و تعداد حلقه­ های سیم­ پیچ اولیه در حدود 250 تا 350 حلقه و تعداد حلقه­ های سیم­پیچ ثانویه نیز در حدود 15000 تا 30000 حلقه می­ باشد، می­توان از رابطه (3-1) ولتاژ القاء شده در سیم ­پیچ ثانویه را بدست آورد.

E2 : ولتاژ القاء شده در سیم­ پیچ ثانویه بر حسب ولت (V)

E1 : ولتاژ خودالقایی سیم­ پیچ اولیه برحسب ولت (V)

N2 : تعداد حلقه ­های سیم ­پیچ ثانویه

N1 : تعداد حلقه­ های سیم ­پیچ اولیه

مثال: اگر ولتاژ خودالقایی سیم­ پیچ اولیه 200 ولت و تعداد حلقه­ های آن 200 حلقه و تعداد حلقه­ های سیم ­پیچ ثانویه نیز 20000 حلقه باشد، ولتاژ جریان القایی در سیم ­پیچ ثانویه را بدست آورید.

پس ولتاژ 20000 ولت در سیم ­پیچ ثانویه کویل تولید می­ شود که به شمع­ ها فرستاده می­ شود.

البته باید توجه داشت، الکترون هایی که از خازن به سمت سیم­ پیچ اولیه حرکت کردند، هنگامی که ولتاژ خودالقایی تولید شد، ابتدا الکترون ها در جهت عکس جریان اصلی حرکت می­ کنند و سپس در جهت جریان اصلی تغییر مسیر می­دهند تا دوباره به خازن می­رسند چون در این هنگام هنوز پلاتین­ها باز هستند. پس از برخورد الکترونها به صفحات خازن، دوباره الکترونها به سمت سیم ­پیچ اولیه باز می­ گردند و این رفت و برگشت الکترونها بین سیم ­پیچ اولیه و خازن تا هنگامی که جریان تولید شده در سیم­ پیچ مستهلک شود، ادامه دارد و همین رفت و برگشت الکترونها یا جریان برق بین خازن و سیم­ پیچ اولیه باعث می ­شود که جریان تولید شده در سیم ­پیچ ثانویه ادامه داشته باشد.

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

 

شکل 2- نحوه عملکرد مدار جرقه ­زنی در هنگام باز و بسته شدن پلاتین

 

قسمت بالایی شکل (2) نحوه و مقدار جریان عبوری از سیم ­پیچ اولیه در هنگام باز و بسته بودن پلاتین، را نشان می ­دهد، با توجه به این شکل هنگامی که پلاتین بسته می­ شود، جریان عبوری از سیم ­پیچ اولیه به طور تدریجی افزایش می ­یابد تا به مقدار ماکزیمم خود برسد، که این مدت زمان برابر با مدت زمان داول یا بسته بودن پلاتین  است. هنگامی که پلاتین باز می­شود، به خاطر نوسانات جریان و ولتاژ، جریان عبوری از سیم­پیچ اولیه نیز به صورت متناوب مستهلک شونده می ­باشد.

قسمت میانی شکل (2) ولتاژ مدار اولیه را نشان می­ دهد، مطابق این شکل در هنگام بسته بودن پلاتین، ولتاژ یا اختلاف پتانسیل سیم­پیچ اولیه تقریباً صفر است، هنگامی که پلاتین باز می­ شود، ولتاژ خودالقایی سیم­ پیچ اولیه در لحظه باز شدن پلاتین به حدود 200 ولت رسیده، سپس نسبت به ولتاژ باتری به صورت متناوب مستهلک شونده، نوسان می­ کند، تا نهایتاً، اختلاف پتانسیل یا ولتاژ سیم ­پیچ ثانویه برابر با ولتاژ باتری شود.

قسمت پائین شکل (2) ولتاژ مدار ثانویه را نشان می­ دهد. در هنگام بسته بودن پلاتین، ولتاژ مدار ثانویه به صورت ناگهانی منفی شده و به تدریج صفر می­ شود، در هنگام باز شدن پلاتین، ابتدا ولتاژ اصلی جرقه در حدود 15 کیلوولت ایجاد می­ شود، که این ولتاژ باعث یونیزه شدن فاصله هوایی بین الکترودهای شمع می ­شود، بعد از یونیزه شدن این فاصله، مقاومت بین الکترود مرکزی و الکترود بدنه کاهش یافته و جرقه با ولتاژ کمتری در حدود 2 کیلو ولت ادامه پیدا می­ کند که این قسمت، جرقه اصلی شمع می ­باشد، پس از آن به خاطر القاء و خودالقایی سیم ­پیچ اولیه و ثانویه، ولتاژ متناوب مستهلک شونده­ای در سیم ­پیچ ثانویه تولید می ­گردد تا نهایتاً به صفر برسد.

لازم به ذکر است که در شکل فوق بحثی در مورد جریان عبوری از سیم­ پیچ ثانویه صورت نگرفته است، چونکه مدار ثانویه براساس ولتاژ عمل می‌کند و نه جریان. به عبارتی‌ دیگر در مدار ثانویه باید حتی­الامکان جریان عبوری را کاهش داد تا از ذوب شدن الکترودهای شمع و همچنین تولید میدان های مغناطیسی اطراف وایر شمع­ ها و نهایتاً ایجاد تداخل و پارازیت جلوگیری کرد، در اینصورت مقاومت­ های سیم ­پیچ ثانویه، وایر مرکزی کویل به در دلکو، زغال در دلکو، فاصله هوایی بین چکش برق و ترمینال‌های در دلکو، وایر شمع هر کدام از شمع ­ها، مقاومت داخلی (پارازیت­گیر)  شمع و فاصله هوایی بین الکترود مرکزی و بدنه شمع در مدار ثانویه وجود دارد، در این حالت به دلیل مقاومت زیاد در مدار، جریان عبوری از مدار بسیار کم می­ باشد.

شکل (3) ولتاژ مدار اولیه را به صورت واضح ­تر نشان می‌دهد.

شکل 3- ولتاژ عبوری از سیم ­پیچ اولیه در زمان باز و بسته بودن پلاتین

 

شکل (4) ولتاژ مدار ثانویه در زمان باز و بسته بودن پلاتین را به طور مطلوب ­تری نمایش می­ دهد.

شکل 4- ولتاژ مدار ثانویه در زمان باز و بسته بودن پلاتین

 

جریان برق فشار قوی تولید شده از طریق ترمینال مرکزی کویل به ترمینال مرکزی در دلکو و از آنجا بین شمع­ ها تقسیم می­ شود و از طریق وایر شمع­ ها به ترمینال اصلی شمع، سپس به مقاومت داخلی و بعد از آن به الکترود مرکزی شمع و در نهایت بین الکترود مرکزی و الکترود بدنه شمع، تولید جرقه می ­کند.

K : ماکزیمم جرقه                         S : ادامه جرقه                  tF : مدت جرقه

شکل 5- ولتاژ جرقه ایجاد شده در دهانه شمع

 

همان گونه که از شکل (5) پیداست، تمامی مراحلی که در بالا ذکر شد در حدود 003/0 ثانیه انجام می ­شود.

 

نکته: خازن هم در زیاد کردن مقدار ولتاژ جرقه و هم در طولانی ­تر کردن مدت زمان جرقه­ زنی تأثیر دارد. به طوری که اگر خازن از مدار جرقه ­زنی جدا شود، جرقه تولید شده بسیار ضعیف بوده و معمولاً توانایی روشن کردن موتور را ندارد و اگر موتور روشن شود، پلاتین­ ها به سرعت ذوب شده و از بین می­ روند.

 

زاویه داول

هر سیم ­پیچ برای اینکه قدرت مغناطیسی آن به مقدار حداکثر برسد باید به مدت زمان معینی جریان برق از آن عبور کند که این مدت زمان تابع ثابت زمانی سیم‌پیچ می‌باشد. ( ثابت زمانی سیم‌پیچ از تقسیم ضریب خودالقایی سیم‌پیچ برحسب هانری (H) بر مقاومت مدار برحسب اهم به دست می‌آید و زمان شارژ سیم‌پیچ 5 برابر ثابت زمانی آن می‌باشد) در سیستم جرقه­ زنی خودرو نیز جهت مغناطیس کامل شدن سیم­ پیچ کویل، نیاز می­ باشد که این زمان، توسط زمان روی هم نشستن پلاتینها کنترل گردد. از اینرو زاویه­ ای از میل دلکو که پلاتین ها روی هم می­نشینند و جریان از مدار اولیه عبور می­کند را زاویه داول گویند. اگر زاویه داول کم باشد، سیم ­پیچ  اولیه به اندازه کافی مغناطیس نشده و از اینرو جرقه سرشمع به اندازه کافی نمی­باشد که این باعث کاهش قدرت موتور و افزایش مصرف سوخت و آلودگی می­گردد. اگر زاویه داول زیادتر از حد مجاز باشد، از سیم­پیچ اولیه کویل به مدت زمان زیادتری جریان برق عبور می­کند و این عامل باعث گرم شدن کویل و کاهش جرقه و در نتیجه کاهش قدرت موتور و افزایش مصرف سوخت و آلودگی می­ گردد. از اینرو زاویه داول نقش مهمی در قدرت و مصرف سوخت و آلودگی موتور دارد.

زاویه داول در شکل (6) ملاحظه می ­شود. زاویه داول در موتورهای چهار سیلندر با سیستم جرقه­ زنی پلاتینی بین 48 تا 52 درجه و در موتورهای شش سیلندر بین 36 تا 40 درجه می ­باشد.

شکل 6- زاویه داول یا زاویه بسته­ بودن پلاتین ها

 

از رابطه (4-1) نیز می ­توان مقدار تقریبی زاویه داول را بدست آورد.

a : زاویه داول

K : تعداد سیلندر موتور

یکی از مواردی که در تغییر زاویه داول تأثیر دارد، تنظیم دهانه پلاتین می ­باشد. با زیادتر شدن فاصله دهانه پلاتین از حد مجاز، زاویه داول کاهش می ­یابد در حالی که با کاهش دهانه پلاتین نسبت به حالت مجاز، زاویه داول افزایش می ­یابد. این موارد در شکل (7) ملاحظه می­ گردد و بیان ­کننده این مطلب است که با تنظیم صحیح پلاتین، زاویه داول نیز به طور صحیح تنظیم می­ شود.

از طرفی ملاحظه می­ گردد که با توجه به افزایش تعداد سیلندر­های موتور، زاویه داول کاهش می ­یابد. در موتورهای با تعداد سیلندر زیاد از روش های مختلفی مانند دو پلاتینه کردن دلکو، دو پلاتینه کردن به همراه استفاده از دو کویل و …. استفاده می­ گردد.

a :  پلاتین بسته است

b : دهانه پلاتین بیش از حد مجاز باز است، بنابراین زاویه داول کاهش می­یابد.

c : دهانه پلاتین کمتر از حد مجاز باز است و بنابراین زاویه داول افزایش می­یابد.

شکل 7- تغییر زاویه داول با تغییر تنظیم دهانه پلاتین

 

آوانس جرقه یا پیش جرقه

محترق شدن مخلوط سوخت و هوای درون سیلندر به زمانی بین 002/0 تا 004/0 ثانیه نیاز دارد. از اینرو اگر شمع درست در پایان زمان تراکم و در نقطه مرگ بالا جرقه بزند، هنگامی که پیستون در حال پائین رفتن است، احتراق سوخت و گاز کامل می­شود. و در اینصورت قدرت تولیدی موتور کاهش می­یابد. و به عبارتی دیگر، بهتر است که جرقه شمع چند درجه قبل از نقطه مرگ بالا ایجاد شود، تا در پایان زمان تراکم احتراق سوخت و گاز به طور کامل انجام شده و با قدرت کافی پیستون را به سمت پائین حرکت دهد.

با توجه به مطالب فوق باید از آوانس یا پیش جرقه استفاده نمود. و در حقیقت مقدار درجه ­ای از گردش میل­لنگ که جرقه در زمان تراکم و قبل از نقطه مرگ بالا در شمع ایجاد می­ شود را آوانس یا پیش جرقه گویند. و این آوانس باید با توجه به دور موتور تنظیم گردد به طوری که با زیاد شدن دور موتور، مقدار آوانس جرقه نیز به مقدار مناسب افزایش یابد. (چنانچه جرقه بعد از نقطه مرگ بالا در کورس احتراق، ایجاد شود، این وضعیت را ریتارد یا پس جرقه گویند)

از اینرو از دو نوع آوانس استفاده می­ گردد:
1.آوانس جرقه استاتیکی

این آوانس یا پیش جرقه با دور موتور تغییر نکرده و در تمامی دورها ثابت می­باشد.

مقدار تقریبی آوانس استاتیکی از رابطه (5-1) بدست می ­آید.

B : آوانس جرقه استاتیکی

n idle: دور آرام موتور بر حسب دور بر دقیقه

 

نکته: این رابطه برای سیستم­های جرقه ­زنی پلاتینی به طور تقریبی صادق است ولی در سیستم­ های جرقه­ زنی پیشرفته­ تر به دلیل استفاده از دستگاه های آوانس متعدد و سیستم­ های کنترل الکترونیکی، مقدار آوانس استاتیکی را باید از کاتالوگ خودرو مشخص کرد و تقریباً با این رابطه منافات دارد.

 

2.آوانس دینامیکی

آوانس دینامیکی به معنای پیش جرقه­ ای است که با دور موتور تغییر می­ کند و به عبارتی دیگر با زیاد شدن دور، آوانس را زیاد کرده و با کاهش دور، مقدار آوانس را کاهش می­ دهد. برای این منظور از دو روش خلائی و وزنه­ ای استفاده می­ گردد که در زیر آمده است.

2-1-آوانس جرقه دینامیکی خلائی

این نوع آوانس صفحه متحرک دلکو را در جهت خلاف دوران میل دلکو به اندازه 0 تا 20 درجه از دوران میل لنگ می­ چرخاند و باعث می­شود که پلاتین نیز چرخیده و نهایتاً فیبر پلاتین زودتر به بادامک میل دلکو رسیده و جرقه زودتر ایجاد می­ شود. زمان عملکرد آوانس خلائی بین آوانس استاتیکی و آوانس وزنه­ ای قرار دارد و بیشترین مقدار آن در دورهای متوسط می ­باشد. آوانس خلائی به شتابگیری خودرو کمک می­ کند.

2-2-آوانس جرقه دینامیکی وزنه ­ای

همان گونه که در بخش (8) توضیح داده شد، میل دلکو را به صورت دو تکه ساخته و دو وزنه و دو فنر قسمت بالا و پائین میل دلکو را به هم وصل می ­کند که در اینصورت با باز شدن وزنه­ ها، قسمت بالای میل دلکو هم جهت با قسمت پائین آن، دوران بیشتری کرده و بادامک ­های میل دلکو زودتر به فیبر پلاتین رسیده و  پلاتین را باز می­ کنند که با این عمل جرقه زودتر از موقع ایجاد می ­شود. ملاحظه می­ شود که هرچه دور موتور بیشتر باشد، مقدار باز شدن وزنه­ ها زیادتر و در نتیجه مقدار آوانس وزنه­ ای افزایش می­ یابد و برعکس.

در نتیجه آوانس وزنه ­ای در دورهای متوسط به بالا عمل می ­کند. شکل (8) آوانس جرقه­ وزنه­ ای را با توجه به دور موتور نشان می­ دهد.

با توجه به شکل (8) مشاهده می­ شود که با زیاد شدن دور موتور، مقدار آوانس وزنه­ ای نیز زیاد می ­شود.

شکل 8- تغییر آوانس جرقه نسبت به دور موتور هنگامی که هر دو فنر با هم عمل می­ کنند.

 

گاهی اوقات این موضوع مناسب نمی­ باشد و لازم است که در دورهای بالا مقدار آوانس خیلی زیاد نشود. در این حالت فنرها را به گونه­ ای می­ سازند که ابتدا یکی از فنرها وارد عمل شده و هنگامی که دور زیاد شد و وزنه ­ها از هم باز شدند، فنر بعدی نیز وارد عمل می ­شود و از زیاد باز شدن فنرها و در نتیجه آوانس زیاد جرقه، جلوگیری می ­کند. این موضوع در شکل (9) دیده می­شود.

ملاحظه می­گردد که در این حالت، فنر شماره 9 مقداری خلاصی داشته (به اندازه مقدار شماره 10 و همین خلاصی باعث می­ شود که ابتدا فقط فنری که خلاصی نداشته (فنر شماره 3) باشد، عمل می‌کند و سپس که مقدار خلاصی از بین رفت، فنر شماره 9 نیز وارد عمل می ­شود. و در اینصورت مطابق شکل (9) نمودار به صورت دو مرحله­ ای تبدیل می­ شود. و نقطه A روی نمودار نشان­ دهنده زمانی است که فنر دوم نیز وارد عمل می­ شود. مقدار آوانس وزنه­ ای بین 0 تا 30 درجه از دوران میل­لنگ می ­باشد.

a : آوانس وزنه­ای عمل نمی­کند            b: فقط فنر اولیه وارد عمل شده است c : هر دو فنر وارد عمل شده­اند.

1- تکیه ­گاه فنر 2- صفحه متصل به قسمت پائینی میل دلکو  3- فنر اولیه         4- صفحه متصل به قسمت بالایی میل دلکو   5- وزنه   6- بادامک میل دلکو   7- لولای وزنه­ ها    8- تکیه­ گاه   9- فنر ثانویه   10- مقدار لقی، که در این فاصله فقط فنر اولیه عمل می­کند و فنر ثانویه آزاد است   11- محدود­ کننده حرکت صفحه متصل به قسمت بالایی دلکو    12- جهت دوران میل دلکو    13- جهت باز شدن وزنه­ ها

شکل 9- تغییر آوانس جرقه وزنه ­ای با استفاده از دو فنر که در دورهای مختلف عمل می­ کنند.

 

شکل (10) مقدار آوانس وزنه­ ای و خلائی را بر حسب دوران میل­لنگ نشان می­ دهد.

در این شکل ملاحظه می­شود که آوانس وزنه ای به صورت خط­ چین و مورب است. در حالتی که دریچه گاز کمی باز است، آوانس خلائی مانند منحنی بریده بریده عمل نموده و هنگامی که دریچه گاز بیشتر باز شده  و خلاء زیادتری وجود داشته، مقدار آوانس خلائی مانند منحنی با خط توپر نشان داده شده است.

شکل 10- تغییر آوانس وزنه­ای و خلائی بر حسب دور موتور

 

دقت کنید که مقدار آوانس خلائی به آوانس وزنه­ ای افزوده می­شود و در هر دور آوانس کامل از رابطه زیر محاسبه می­ گردد.

آوانس خلائی + آوانس وزنه­ای + آوانس استاتیکی = آوانس کامل

 

نویسنده صیاد نصیری

گروه فنی مهندسی اِیمِگ