انواع سیستم‌های جرقه

اگرچه تولید خودروهای برقی مسیر جدیدی در صنعت خودرو به شمار می‌رود؛ اما هنوز موتورهای احتراق داخلی یکی از اجزا جدانشدنی خودروها تا به امروز به شمار می‌روند. موتورهای بنزینی یکی از دسته‌های بزرگ زیرمجموعه موتورهای احتراق داخلی به شمار می‌روند که برای سیکل احتراقشان نیاز به جرقه دارند؛ بنابراین این موتورها دارای سیستمی برای ایجاد و مدیریت جرقه در سیلندر جهت احتراق در موتور هستند. در این مقاله انواع و اجزا سیستم‌های جرقه موجود در خودرو مورد بررسی قرار می‌گیرد.

وظیفه سیستم جرقه

همانطور که اشاره شد، وظیفه سیستم جرقه، ایجاد جرقه در داخل سیلندر است؛ اما مدیریت این جرقه شامل، زمان، قدرت و طول مدت آن در فرایند احتراق بسیار مؤثر است؛ بنابراین به‌صورت ساده می‌توان وظیفه این سیستم را به‌صورت یک نمودار در شکل 1 نشان داد.

شکل 1 – وظایف اصلی سیستم جرقه

انواع سیستم جرقه، صرفه نظر از اجزا تشکیل‌دهنده آن باید این سه وظیفه را انجام دهد. هرچه این سه وظیفه بادقت و کیفیت بیشتری انجام شود. راندمان موتور بالاتر می‌رود و در کنار آن میزان آلاینده‌های گازهای خروجی نیز کمتر خواهد شد.

اجزا اصلی سیستم جرقه

باتوجه‌به اهداف سیستم جرقه، سیستم جرقه بدون درنظرگرفتن زمان و تکنولوژی ساخت دارای چند قسمت اصلی است. به‌عبارت‌دیگر نمی‌توان سیستم جرقه‌ای را یافت که این اجزا را نداشته باشد. شکل 2 این اجزا را نشان می‌دهد.

شکل 2- اجزا اصلی سیستم جرقه

شمع معروف‌ترین و مهم‌ترین جز سیستم جرقه به شمار می‌رود. شمع محل ایجاد جرقه در سیلندر به شمار می‌رود. برای اطلاع از وظیفه و شیوه عملکرد شمع می‌توانید به مقاله همه چیز در مورد شمع خودرو مراجعه کنید.

باتوجه‌به ساختار و عملکرد شمع، ولتاژ موجود در سیستم‌های خودرو های معمولی ناکافی است؛ بنابراین لازم است دستگاهی ولتاژ را به حد مطلوب برساند. این دستگاه کویل نامیده می‌شود. به مقاله کویل و ساختمان آن مراجعه کنید.

همانطور که در مقاله ساختمان کویل اشاره شد، این دستگاه یک ترانس افزاینده ولتاژ است. ترانسفورماتورها با تغییرات در فرکانس یا ولتاژ کار می‌کنند؛ بنابراین برای فعال‌کردن کویل باید به‌نوعی تغییرات در ولتاژ ایجاد شود و یا آن حالت شبیه‌سازی شود. در سیستم‌های قدیمی مجموعه پلاتین این وظیفه را انجام می‌دهند که به‌صورت مکانیکی در زمان مناسب مدار سیم‌پیچ اولیه را قطع می‌کردند. در سیستم‌های امروزی این کار توسط ECM واحد مدیریت سوخت و جرقه موتور (یا همان ECU موتور ) انجام می‌شود

انواع سیستم های جرقه

سیستم‌های جرقه را نیز مانند هر سیستم دیگر به روش‌های مختلف می‌توان دسته‌بندی کرد. شکل 3 متداول‌ترین روش‌های دسته‌بندی سیستم جرقه را نشان می‌دهد.

شکل 3- انواع دسته‌بندی سیستم جرقه

دسته‌بندی از نظر وجود دلکو

تقریباً همه موتورهای بنزینی تا اوایل دهه 80 میلادی دارای دلکو بودند. بیشتر دلکو ها ساختاری مکانیکی داشتند که وظیفه تعیین زمان جرقه ( کلید قطع و وصل) و ارسال جرقه به شمع مناسب را بر عهده داشتند. البته در اواخر واحد کلید قطع و وصل مدار به صورت نیمه الکترونیکی و الکترونیکی در دلکو نصب شدند. به عبارت ساده تر در این دلکو ها پلاتین حذف شده بود. شکل 4 انواع دلکو از این نظر را نشان میدهد.

شکل 4- انواع دلکو

دسته‌بندی از نظر مدیریت

سیستم‌های اولیه دلکو دار از نظر مدیریت در دسته نوع مکانیکی قرار داشتند. در این دسته ارسال ولتاژ بالا توسط ساختار مکانیکی (چکش برق و برجک دلکو) انجام می‌پذیرفت

.
بعد از اینکه دلکو کاملاً از سیستم جرقه حذف شد. برای بخش مدیریتی که در داخل دلکو انجام می‌شد جایگزینی الکترونیکی در نظر گرفته شد. سیستم‌های اولیه دارای یک واحد الکترونیکی مجزا برای مدیریت کویل بودند. ارسال ولتاژ بالا به‌صورت مستقیم از کویل به شمع توسط وایر انجام می‌گرفت. باتوجه‌به اینکه برای عملکرد مناسب در احتراق علاوه بر مدیریت جرقه باید سوخت نیز مدیریت می‌شد، هم‌زمان با سیر تکاملی سیستم سوخت‌رسانی بنزینی ، مدیریت همزمان واحد سوخت و جرقه به یک واحد الکترونیکی سپرده شد که ان را ECM (Engine Control Module) نامیدند، که میتوان آن را در بخش کنترل هوشمند سوخت و جرقه دسته بندی کرد.

دسته‌بندی از نظر تعداد کویل

سیستم‌های جرقه در ابتدا به‌ازای یک الی 8 سیلندر دارای یک کویل بودند. اما این کار مخصوصاً در دورهای بالا روند افزایش ولتاژ را دچار مشکل می‌کرد؛ بنابراین نسل بعدی به‌ازای هر دو سیلندر یک کویل در نظر گرفته شد. این مدل اصطلاحاً در بازار به کویل دوبل شناخته می‌شود. در نسل سوم این دسته‌بندی به‌ازای هر سیلندر (و گاهی به‌ازای هر شمع) یک کویل قرار گرفته است. این کار مدیریت جرقه در سیلندرها را بسیار دقیق‌تر و کارآمدتر می‌کند. بیشتر موتور خودرو های امروزی از این شیوه استفاده می‌کنند. (شکل 5)

شکل 5- انواع کویل ها مورد استفاده در موتور

دسته‌بندی از نظر وایر

یکی از اجزا در سیستم‌های جرقه، رابط بین کویل و شمع است. این قطعه وایر شمع نامیده میشود. اگر بتوان فاصله بین کویل و شمع را کاهش داد میتوان طول وایر شمع را نیز کم کرد. این کارآثار مثبتی در کاهش افت انرزی در انتقال انرزی توسط این بخش خواهد داشت، علاوه بر ان به دلیل عبور ولتاز بالا از مسیر این قطعه احتمال ایجاد پارازیت ولتازی در اجزا مجاوری وایر وجود دارد که با کاهش ( یا به تعبیری حذف آن ) سبب افزایش کیفیت عملکرد قطعات حساس الکترونیکی که در مجاورت وایر باید نصب شوند خواهد داشت.در سیستم های کهجرقه ای که به ازای هر شمع یک کویل قرار گرفته است این فاصله به حداقل ممکن رسیده است. گاهی در برخی خودرو ها با طراحی ابتکاری، با اینکه به ازای هر دو سیلندر از یک کویل استفاده شده است اما فاصله کویل و شمع به حداقل ممکن رسیده است. شکل 6 نمونه این نوع را که روی خودرو 206 قرار داد نشان میدهد.

شکل 6- کویل دوبل 206 با حداقل فاصله با شمع

در مقاله‌های بعدی این سیستم‌ها به‌صورت دقیق مورد بررسی عملکرد قرار خواهد گرفت.