کویل دوبل

Double ignition Coil

انواع و اجزا

کیفیت احتراق در موتور، وابسته به عوامل زیادی است یکی از آنها کیفیت جرقه است. یکی از اجزا مهم در سیستم جرقه واحد کویل است. در مقاله کویل و ساختمان آن توضیحاتی در مورد نوع ساده این کویل بیان شد. کویل‌ها مانند هر بخش دیگری به مرور زمان پیشرفت کردند. کویل دوبل یکی از نتایج این پیشرفت در سیستم جرقه است.

کویل دوبل چیست

کویل دوبل جرقه (Double ignition Coil) همانطور که از نام آن مشخص است از ترکیب دو کویل در مجاورت یکدیگر حاصل می‌شود. کویل‌دوبل نسل میانی و اقتصادی کویل‌ها در تاریخچه پیشرفت سیستم جرقه است.

وظیفه کویل دوبل

وظیفه کویل دوبل تفاوتی با وظیفه کویل معمولی ندارد. این وظیفه عبارت است از:
افزایش سطح ولتاژ برق 12 ولت به میزان لازم برای ایجاد جرقه در شمع که معمولاً این عدد بین 10000 الی 20000 ولت در خودرو های سواری معمولی است.

انواع کویل دوبل

دسته‌بندی این عضو بیشتر از نظر فرم ظاهری آن انجام می‌شود. شکل 1 انواع این نوع کویل را نشان می‌دهد.

شکل 1- انواع کویل‌دوبل

نوع یکپارچه

کویل‌ها دوبل یکپارچه در یک واحد کامل گردآوری شده‌اند و قابل تفکیک از یکدیگر نیستند. در هنگام خرابی هر یک از واحدهای این کویل، کل مجموعه تعویض می‌شود. شکل 2 نمونه‌ای از این کویل‌ها که در کنار موتور نصب می‌شوند را نشان می‌دهد.

شکل 2- کویل دوبل – یکپارچه

همانطور که مشاهده می‌شود برای موتورهای 4 و حتی 6 سیلندر از این نوع کویل‌ها استفاده می‌شود. در واقع موتورهای 6 سیلندر از ترکیب 3 کویل در کنار هم استفاده شده است؛ اما در بازار به نام کویل دوبل شناخته می‌شود.
در برخی سیستم‌های جرقه فاصله بین کویل و شمع را به حداقل رسانده می‌شود تا طول وایر شمع بسیار کم شود. این کار سبب کاهش افت قدرت در جریان و از آن مهم‌تر کاهش ایجاد پارازیت در سایر سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی خودرو می‌شود. نمونه‌ای از این نوع کویل‌ها را در شکل 3 ملاحظه می‌کنید.

شکل 3- کویل دوبل – یکپارچه – روی موتور

در شکل 3 ملاحظه می‌شود فاصله خروجی وایر و شمع به حداقل رسیده است.

نوع مجزا

یکی از مشکلات کویل نوع یکپارچه هزینه‌های تعویض و تعمیرات است. به همین دلیل در برخی خودرو ها این واحد به‌صورت مجزا نصب شده است که در صورت وجود مشکل در یک واحد هزینه تعویض را کاهش دهند. شکل 4 این نمونه کویل‌ها را نشان می‌دهد.

شکل 4- دو نمونه کویل دوبل – مجزا (روی موتور و کنار موتور)

باتوجه‌به سهولت و هزینه کمتر تعمیرات در صورت استفاده از کویل دوبل عموماً از نوع مجزا استفاده می‌شود. به‌عنوان نمونه می‌توان جایگزینی کویل دوبل یکپارچه در مدل‌های انژکتوری قدیم‌تر پراید با نوع مجزا در نمونه‌های جدیدتر اشاره کرد.

ساختار داخلی و اساس کار

عملکرد کویل دوبل نسبت به نوع کویل‌تکی تفاوت زیادی ندارد. شکل 5 نمونه‌ای از یک واحد کویل از نوع مجزا را نشان می‌دهد.

1- ولتاژ تغذیه 2- واحد کویل 3- سیم‌پیچ اولیه 4- سیم‌پیچ ثانویه 5- شمع 6- بدنه سیلندر
7- شمع 8- ECU
شکل 5- شماتیک اتصالات یک واحد کویل دوبل – نوع مجزا

هنگامی که اتصال بدنه سیم‌پیچ اولیه توسط واحد ECU قطع می‌شود ریزش میدان سبب ایجاد القا در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود که مقدار آن متناسب با نسبت تعداد حلقه‌های سیم‌پیچ اولیه و ثانویه است.
ولتاژ القایی در سیم‌پیچ ثانویه آماده تخلیه است. تفاوت مهم کویل‌ساده و کویل دوبل در این نقطه شروع می‌شود. در نوع کویل ساده فقط از یک سر سیم‌پیچ ثانویه خروجی ولتاژ وجود دارد. اما در کویل‌دوبل هر دو سر سیم‌پیچ ثانویه به شمع‌های مربوط به سیلندرهای متقابل متصل می‌شوند. یعنی مثلاً (1 و 4 یا 2 و 3) و مدار از طریق بدنه سیلندر کامل می‌شود. شکل 6 این مدار را دقیق‌تر نشان می‌دهد.

1- 2ECU- واحد کویل 3- شمع سیلندرهای متقابل
شکل 6- مسیر جریان برق برای شارژ کویل دوبل و جرقه 1 و 4

ECUبا کمک سنسورهای خود لحظه جرقه را تشخیص داده و سیم‌پیچ اولیه را از بدنه قطع می‌کند. هم زمان دو شمع جرقه می‌زنند اما بر اساس ترتیب احتراق در آن موتور فقط یکی از جرقه‌ها در سیلندری که در انتهای کورس تراکم است سبب شروع احتراق می‌شود و جرقه دیگر در انتهای کورس تخلیه خواهد بود که نمی‌تواند احتراق ایجاد کند.
یعنی هم زمان دو جرقه ارسال می‌شود؛ اما فقط یکی از آنها مورداستفاده از نظر احتراق قرار می‌گیرد به همین دلیل به این سیستم‌های جرقه؛ نوع جرقه هرز (Waste ignition system) نیز خوانده می‌شود. شکل 7 نمونه واقعی یک واحد از کویل دوبل و اجزا آن را نشان می‌دهد.

1- برجک مرکزی 2- ترمینال برق تغذیه 3- سیم‌پیچ ثانویه 4- سیم‌پیچ اولیه 5- هسته آهنی
شکل 7- اجزا واقعی یک واحد کویل دوبل

شکل 8 نمونه‌ای از نحوه نمایش کویل دوبل یکپارچه و مجزا را در نقشه‌های الکتریکی نشان می‌دهد.

شکل 8- نمونه نمایش کویل دو بل یکپارچه و مجزا در نقشه‌های شماتیک

منحنی ولتاژ

همانطور که بارها در مقالات مختلف اشاره شد یکی از روش‌های بررسی عملکرد سیستم‌های الکتریکی، بررسی منحنی ولتاژ توسط دستگاه دیاگ/ اسیلوسکوپ / دیتالاگر است؛ بنابراین ضروری است فرم استاندارد منحنی ولتاژ جرقه در سیستم‌های مختلف آشنا باشیم. شکل 9 نمونه‌ای از منحنی ولتاژ در سیستم کویل دوبل را نشان می‌دهد.

1- جرقه اصلی 2- جرقه هرز 3- منحنی ولتاژ در شمع سیلندر اول
4- منحنی ولتاژ در شمع سیلندر چهار 5-منحنی سیم‌پیچ اولیه
شکل 9- منحنی سیم‌پیچ اولیه و ثانویه در سیستم کویل دوبل

اگر به شکل 9 توجه کنید، منحنی ولتاژ جرقه در سیلندر 1 (شماره 3) به‌صورت کامل منفی است و منحنی ولتاژ جرقه در شمع 4 کاملاً مثبت است که این مورد جهت جریان در این دو شمع را نشان می‌دهد. (مجدداً به شکل 6 و جهت جریان در شمع 1 و 4 توجه کنید).
نکته بعدی در این شکل ارتفاع ولتاژ در لحظه ایجاد جرقه است. اگر توجه کنید اولین موج در سیلندر 1 با ولتاژ بالا (اگرچه منفی) و به‌صورت هم‌زمان در سیلندر 4 اما با ولتاژ کمتری رخ می‌دهد.
این تفاوت ارتفاع ولتاژ در این دو جرقه هم‌زمان نشانه آن است که یکی از جرقه‌ها در انتهای تراکم است و نیاز به ولتاژ بیشتری برای غلبه بر فشار موجود در اتاق احتراق دارد. (سیلندر 1) اما جرقه هم‌زمان آن در سیلندر 4 با ولتاژ کمتری رخ می‌دهد که بر اساس مطالب گفته شده نشانه بروز جرقه در انتهای کورس تخلیه دارد و چون تقریباً در آن زمان فشار اتاق احتراق نزدیک به فشار جو است؛ بنابراین شروع جرقه نیاز به ولتاژ کمتری دارد.
برخی سیستم‌ها از این خاصیت استفاده کرده و با اضافه‌کردن یک سنسور در مسیر سیم‌پیچ ثانویه و بررسی اختلاف ولتاژ در بین شمع 1 و 4 می‌تواند تشخیص دهند کدام سیلندر در کورس احتراق قرارداد و از آن برای تعیین نقطه مرگ بالا پیستون در آن سیلندر استفاده می‌کنند.
به‌صورت کلی برخی خودرو ها به‌جای استفاده از سنسور میل سوپاپ از این سنسور تشخیص وضعیت استفاده می‌کنند که به‌صورت کلی به نام Ion-senes system شناخته شده است و در ایران به دلیل استفاده خودرو 206 از آن با نام شرکتی یعنی سیستم دفیا DEPHIA شناخته می‌شود که در مقاله‌ای مجزا به آن پرداخته خواهد شد.
برای بررسی و عیب یابی این عملگر به مقاله “عیب یابی کوئل” مراجعه کنید

نویسنده:مهندس بهروز خطیبی