Technologie zapalování
Technologie studeného startu
Chlazení
Snímače
Vše o zapalovacích cívkách Technické informace č. 07
®
Vestavěná Perfection built in dokonalost
2
Obsah
Úvod
3
Zážehový motor
4
Činnost zapalovacích cívek v zážehovém motoru
4
Požadavky na moderní zapalovací cívky
5
Zapalovací cívky konstrukce a provozní režim
5
Terminologie technologie zapalování
6
Kolik zapalovacích svíček motor potřebuje?
7
Specifikace / charakteristiky zapalovacích cívek
7
Zapalovací cívky – typy a systémy
8
Válcové zapalovací cívky
8
Elektronické zapalovací cívky
9
Dvoujiskrové zapalovací cívky
9
Systémy zapalovacích cívek
11
Tužkové zapalovací cívky na svíčku
11
Dvojité zapalovací cívky
13
Zapalovací cívka – výroba
14
Cesta k preciznímu výrobku krok za krokem
14
Prověřená kvalita
15
Kvalitní zboží a padělky
Servisní tipy
15
17
Důvody k výměně
17
Odborná demontáž/montáž
18
Speciální nářadí pro výměnu zapalovací cívky
18
Testování a kontrola
20
Identifikace závady krok za krokem
Autotest
21
22
3
Úvod
Nižší emise, nižší spotřeba paliva, vyšší napětí zapalování, omezený prostor v pohonné jednotce a motorovém prostoru: Konstrukční požadavky na moderní zapalovací cívky se neustále zvyšují. Přitom jejich úkol u zážehových motorů zůstává stejný: směs paliva/vzduchu je nutné zapálit ve správný čas pomocí optimální zapalovací energie, aby bylo zajištěno dokonalé spalování. Vývoj technologií motorů jde neustále dopředu, snižuje se spotřeba paliva, emise a zvyšuje se jejich účinnost. Zapalovací systémy BERU samozřejmě nesmí zůstat pozadu. Společnost má ve své centrále v německém Ludwigsburgu a v Asii vlastní vývojová oddělení a vývoj zapalovacích technologií zde probíhá ve spolupráci s mezinárodním automobilových průmyslem. Zapalovací cívky BERU jsou tedy šity přesně na míru požadavkům moderních zážehových motorů, mezi které se řadí přeplňování, zmenšování rozměrů, přímé vstřikování, chudé palivové směsi, rychlost recirkulace výfukových plynů atd. Společnost se přitom může opřít o sto let cenných zkušeností ze svého působení v roli experta na zapalovací technologie. Zapalovací cívky BERU se vyrábějí na supermoderních zařízeních ve specializovaných výrobních závodech v německém Ludwigsburgu a Muggendorfu a v Asii. Společnost BERU dodává zapalovací cívky prvovýrobcům pro téměř všechny významné evropské aplikace. Společnost má v současné době v portfoliu pro údržbu a opravy více než 400 zapalovacích cívek, a co je hlavní, v kvalitě originálního vybavení. Současný průnik tohoto portfolia na trh činí u vozů VW 99 %, u vozů BMW Group 80 %, u vozů VW Group pak celkově 95 %. Portfolio je ale průběžně rozšiřováno podle aktuálních požadavků trhu.
4
Zážehový motor Činnost zapalovacích cívek v zážehovém motoru Optimální zapálení stlačené směsi paliva/vzduchu je pro konstruktéry jednou z největších výzev již od raných dob výroby motorů. V případě zážehových motorů k němu dochází na konci kompresního zdvihu pomocí elektrické jiskry zapalovací svíčky. Aby mohlo dojít k přeskoku napětí mezi elektrodami, musí nízkonapěťový elektrický systém vozu nejprve naakumulovat náboj, pak ho uložit a nakonec ho v době zapálení uvolnit na svíčce. A právě o toto se stará zapalovací cívka, která je nedílnou součástí zapalování.
Zapalovací cívka musí být přesně vyladěna pro danou zapalovací soustavu. Mezi důležité parametry patří: Energie jiskry, která je na svíčce k dispozici Šíření jiskry v době jiskrového výboje Doba hoření jiskry na zapalovací svíčce Spolehlivé zapalování za jakýchkoliv provozních podmínek Frekvence jisker v celém rozmezí otáček
Zážehové motory s turbodmychadlem nebo přímým vstřikováním vyžadují jiskry o vyšší energii. Vysokonapěťové vedení mezi zapalovací cívkou a svíčkou musí být funkční a bezpečné. BERU proto nabízí špičkové zapalovací kabely s vhodnými kontakty a vysokonapěťové konektory pro zapalovací cívky.
5
Požadavky na moderní zapalovací cívky Zapalovací cívky v zapalování moderních automobilů generují napětí až 45 000 V. Je tedy nutné eliminovat nedokonalé zapalování, a tím pádem nedokonalé spalování. Nejen že by mohlo dojít k poškození katalyzátoru vozidla, ale Nedokonalé spalování zároveň zvyšuje emise, a tím znečišťuje životní prostřední. Zapalovací cívky představují, bez ohledu na zapalovací soustavu (statické rozdělování vysokého napětí, rotační rozdělování vysokého napětí, dvoujiskrová cívka, jednojiskrová cívka), elektricky, mechanicky i chemicky velmi namáhané součástky zážehových motorů. Musí fungovat bezvadně v mnoha různých montážních polohách (na karoserii, v bloku motoru nebo přímo na zapalovací svíčce v hlavě válců) a mít dlouhou životnost.
Zapalovací cívky na svíčku jsou osazeny hluboko v motorovém prostoru a musí vydržet extrémní tepelnou zátěž.
Zapalovací cívky: elektrické, mechanické, tepelné a elektrochemické požadavky Rozsah teplot -40 °C až +180 °C Sekundární napětí do 45 000 V Primární proud od 6 do 20 A Zapalovací energie 10 mJ až cca 100 mJ (v současnosti) nebo 200 mJ (v budoucnu) Rozsah vibrací do 55 g Odolnost vůči benzinu, oleji, brzdové kapalině
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim Zapalovací cívky fungují na principu transformátoru. V zásadě se skládají z primárního vinutí, sekundárního vinutí, železného jádra a izolačního pláště, který je v současné době tvořen dvousložkovou epoxidovou pryskyřicí. Na železné jádro z tenkých plíšků se navinou dvě cívky , např.: Primární vinutí tvoří tlustý měděný drát s cca 200 závity (průměr cca 0,75 mm²), Sekundární vinutí tvoří tenký měděný drát s přibližně 20000 závity (průměr cca 0,063 mm²)
6
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim Při uzavření obvodu primární cívky je v cívce generováno magnetické pole. Samoindukcí pak v cívce vzniká indukované napětí. V době zážehu je cívkový proud vypnut výkonovým stupněm. Tímto okamžitým poklesem magnetického pole se v primárním vinutí generuje vysoké indukované napětí. To se přenese na sekundární cívku a transformuje se v poměru určeném „počtem závitů sekundární cívky ku počtu závitů primární cívky“. Na zapalovací svíčce dojde k přeskoku vysokonapěťové jiskry, tím dojde na jiskřišti k ionizaci, a tedy k toku proudu. Tento proces se opakuje, dokud se akumulovaná energie nevybije. Při přeskoku jiskry pak dojde k zapálení směsi paliva/vzduchu. Maximální napětí závisí na následujícím: Poměr počtu závitů sekundárního vinutí ku primárnímu vinutí Kvalita železného jádra Magnetické pole
Schématický diagram: struktura zapalovací cívky E N1
N2
E = vrstvené železné jádro (magnetické) N1 = strana primárního vinutí, 100 - 250 závitů
U1
U2
N2 = strana sekundárního vinutí, 10 000 - 25 000 závitů U1 = primární napětí (napětí baterie) 12–14,7 V U2 = sekundární napětí 25 000–45 000 V
I1
l1 = primární proud 6–20 A
I2
primární cívka
sekundární cívka
zap zap
l2 = sekundární proud 80-120 mA
vyp vyp
Terminologie technologie zapalování zap Doba nabíjení nabíjení vyp Doba OVLÁDÁNÍ
zap
Doba Doba zapálení zapálení Začátek nabíjenívyp Doba nabíjení Začátek nabíjení Doba zapálení Čas Vypínací proud Vypínací proud Čas Začátek nabíjení Doba nabíjení Doba zapálení Čas Vypínací proud Začátek nabíjení Vypínací proud Čas
PRIMÁRNÍ PROUD Doba Doba náběhu náběhu proudu proudu Doba náběhu proudu
SEKUNDÁRNÍ NAPĚTÍ
Doba náběhu proudu
Napětí zapalování zapalování Napětí
Ukládání energie: V době, kdy je do cívky přiváděn proud, se energie ukládá v magnetickém poli. Proud přitéká, cívka je nabitá (primární obvod je uzavřen, sekundární obvod je otevřen). Ve stanovené době zážehu se přívod proudu přeruší. Indukované napětí: Každá změna proudu v indukci (cívce) indukuje (generuje) napětí. Vytváří se sekundární vysoké napětí.
Napětí zapalování Napětí zapalování Provozní napětí napětí Provozní
Aktivační jiskra jiskra Aktivační
Provozní napětí
Aktivační jiskra
Provozní napětí
Vysoké napětí: Maximální napětí je stejně jako u transformátoru přímo úměrné poměru počtu závitů primární/sekundární cívky. Při dosažení napětí zapalování dojde k přeskoku jiskry (průraz).
Aktivační jiskra
SEKUNDÁRNÍ PROUD
Max. řídicí řídicí proud proud Max. Max. řídicí proud Max. řídicí proud
Doba trvání trvání Doba spalování spalování Doba trvání spalování Doba trvání spalování
Zapalovací jiskra: Po přeskoku vysokonapěťové jiskry na zapalovací svíčce je uložená energie uvolněna do jiskřiště (primární obvod je otevřený, sekundární obvod je zavřený).
7
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim Zapalovací energie jiskry Důležitým kritériem výkonu zapalovacích cívek je jejich zapalovací energie. Ta určuje proud jiskry a dobu hoření jiskry na elektrodách svíčky. Zapalovací energie moderních zapalovacích cívek BERU se pohybuje mezi 50 a 100 milijouly (mJ). 1 milijoule = 10-3 J = 1 000 mikrojoulů. Nejnovější generace zapalovacích cívek disponují zapalovacími energiemi v hodnotě až 200 mJ. To ovšem znamená, že pokud se těchto vysokonapěťových součástek dotknete, hrozí vám riziko smrtelného zranění!
Kolik zapalovacích svíček motor potřebuje? Frekvence jisker F = ot/min x počet válců 2
Například: 4válcový 4taktní motor, 3000 ot/min Spark count = 3 000 x 4 = 6 000 jisker / min 2 Při vzdálenosti 30 000 km, průměrných otáčkách motoru 3 000 ot/min a průměrné rychlosti 60 km/h dostaneme 45 000 000 jisker na jednu zapalovací svíčku!
Specifikace / charakteristiky zapalovací cívky I1 T1 U2 TFu WFu IFU R1 R2 N1 N2
Primární proud Doba nabíjení Sekundární napětí Doba trvání jiskry Energie jiskry Proud jiskry Odpor primárního vinutí Odpor sekundárního vinutí Počet závitů primární cívky Počet závitů sekundární cívky
6–20 A 1.5–4.0 ms 25–45 kV 1.3–2.0 ms 10–60 mJ pro „normální“ motory, do 140 mJ pro motory „DI“ 80–115 mA 0,3–0,6 Ohm 5–20 kOhm 100–250 10.000–25.000
8
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim Zapalovací cívky - typy a soustavy Portfolio zapalovacích cívek BERU zahrnuje více než 400 typů zapalovacích cívek pro všechny současné technologie: od válcových cívek pro starší vozy přes cívky s integrovanou elektronikou pro vozy s mechanickými rozdělovači zapalování a dvoujiskrové zapalovací cívky (pro Fiat, Ford, Mercedes-Benz, Renault, VW a další) po přímé, resp. „tužkové“ zapalovací cívky (zapalovací cívky na svíčku), které se instalují přímo na zapalovací svíčku. V případě značky VW dosahuje průnik zapalovacích cívek BERU na trh 99 %. Společnost navíc vyrábí kompletní zapalovací lišty, kde je ve společném krytu (liště) několik samostatných zapalovacích cívek.
Válcové zapalovací cívky V současné době se válcové zapalovací cívky instalují pouze do klasických (starších) vozů. Jsou určeny pro vozy s rotačním rozdělováním vysokého napětí a přerušovačem.
Externí připojení k vysokému napětí Izolační kryt Interní vysokonapěťové spojení přes pružinový kontakt Pouzdro Vrstvy cívky s izolačním papírem Montážní držák Magnetický plíšek Primární vinutí Sekundární vinutí Zalévací hmota Izolátor Železné jádro
Spouštění pomocí přerušovače. V tomto případě je napětí centrálně generováno zapalovací cívkou a rozdělovač zapalování ho mechanicky rozděluje na jednotlivé zapalovací svíčky. Tento typ rozdělování napětí se v moderních systémech řízení motorů již nepoužívá.
9
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim SYSTÉMY ZAPALOVÁNÍ S PŘERUŠOVAČEM A ELEKTRONICKÝMI SYSTÉMY Systém zapalování s přerušovačem Spínací čas Spínací čas je u zapalování s přerušovačem takový čas, při kterém dojde k uzavření (sepnutí) přerušovače.
Elektronický systém zapalování Spojka
Zapalovací cívka
Baterie
Primární
Dioda (spíná potlačení tvorby jisker)
Sekundární Odrušovací odpor
Spínací čas u elektronického zapalování je takový čas, při kterém dojde k sepnutí primárního proudu.
Zapalovací svíčka Spínač
Výkonový polovodič Zapalovací svíčka
Elektronické zapalovací cívky U starších zapalování byl výkonový stupeň osazen jako samostatný díl v motorovém prostoru na karoserii nebo (v případě rotačního rozdělování vysokého napětí) v rozdělovači, případně na něm. Zavedení statického rozdělování vysokého napětí a rozvoj mikroelektroniky umožnily včlenění výkonového stupně přímo do zapalovací cívky.
To přináší celou řadu výhod: Diagnostické možnosti Signál ionizace Odrušení elektrického zařízení Odpojení napájení Proudové omezení Tepelné odpojení Detekce zkratu Vysokonapěťová stabilizace
Zapalovací cívka BERU s vestavěným výkonovým stupněm pro vozy s mechanickým rozdělovačem zapalování.
Dvoujiskrové zapalovací cívky Dvoujiskrové zapalovací cívky vytvářejí v různých válcích optimální napětí zapalování pro každé dvě zapalovací svíčky / dva válce. Napětí je rozdělováno tak, aby Směs vzduchu / paliva ve válci byla zažehnuta na konci kompresního zdvihu (doba zapálení) (primární jiskry - silná zapalovací jiskra), Zapalovací jiskra druhého válce přeskočila při pracovním zdvihu (sekundární jiskry – nízká energie). Dvoujiskrové zapalovací cívky vygenerují dvě jiskry na jednu Dvoujiskrová zapalovací cívka. otáčku klikového hřídele (primární a sekundární jiskra). Synchronizace s vačkovým hřídelem se vyžaduje. Dvoujiskrové zapalovací cívky jsou však vhodné pouze pro motory se sudým počtem válců. U čtyřválcového a šestiválcového vozu tedy budou instalovány dvě a tři dvoujiskrové zapalovací cívky (v uvedeném pořadí).
10
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim 2 X 2 DVOUJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY PRO ČTYŘI VÁLCE Válec 1 A Blok zapalovací cívky A Záp. jiskra
Dvoujiskrová zapalovací cívka pro 2 x 2 zapalovací svíčky. Například pro: Volkswagen, Audi.
Válec 3 C+ Blok zapalovací cívky C Kladná jiskra Válec 4 D+ Blok zapalovací cívky D Kladná jiskra
Válec 2 BBlok zapalovací cívky B Záp. jiskra
360° Kw
Dvoujiskrová zapalovací cívka
Okamžik
Válec 1
Výbuch Výfuk Sání
Komprese
Válec 2
Výfuk Sání Komprese
Výbuch
Válec 3
Komprese
Výbuch Výfuk Sání
Válec 4
Sání
Komprese
1
2
3
Výbuch Výfuk
4
Cyklus zapalování 1 – 3 – 4 – 2
2 X 2 DVOUJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY PRO ČTYŘI VÁLCE Statické rozdělování vysokého napětí: Sada zapalovacích kabelů, která obsahuje dva kabely s konektory k zapalovací svíčce. Zapalovací cívka je instalována na druhých dvou zapalovacích svíčkách.
3 X 2 DVOUJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY PRO ŠEST VÁLCŮ Zapalovací cívky jsou instalovány na zapalovacích svíčkách pro válce 2, 4 a 6. Mercedes-Benz M104.
11
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim Lišty zapalovacích cívek V zapalovací liště (zapalovacím modulu) je ve společném krytu (liště) uloženo několik zapalovacích cívek - (v závislosti na počtu válců). Tyto cívky však fungují nezávisle na sobě a chovají se jako jednojiskrové zapalovací cívky. Výhodou tohoto uspořádání je menší potřeba propojovacích kabelů. Plně postačuje jedno kompaktní spojení se svíčkou. Díky modulárnosti zapalovací lišty navíc celý motorový prostor působí „elegantněji“, uspořádaněji a střízlivěji.
Zapalovací lišty se obvykle používají u 3 nebo 4válcových motorů.
Zapalovací cívky na svíčku Jednojiskrové zapalovací cívky (rovněž známé jako přímé, „tužkové“ zapalovací cívky či cívky na svíčku) se instalují přímo na zapalovací svíčku. Obvykle nejsou zapotřebí žádné zapalovací kabely (s výjimkou dvoujiskrových zapalovacích cívek), ale vysokonapěťové konektory. V tomto uspořádání má každá svíčka vlastní zapalovací cívku, která se nachází přímo nad izolátorem svíčky. Díky této konstrukci je možné dosáhnout velmi malých rozměrů. Nejnovější generace modulárních, kompaktních, lehkých zapalovacích cívek na svíčku jsou díky svému skladnému provedení vhodné do moderních nízkoobjemových motorů. I přes své kompaktnější rozměry dokáží v porovnání s většími zapalovacími cívkami vytvořit větší energii hoření a vyšší napětí zapalování. Inovativní plastové prvky a extrémně bezpečná technologie propojení jednotlivých komponentů uvnitř tělesa zapalovací cívky zároveň zajišťují větší spolehlivost a životnost. Jednojiskrové zapalovací cívky lze použít v motorech jak se sudým, tak s lichým počtem válců. Soustavu je však nutné synchronizovat pomocí čidla polohy vačkového hřídele. Jednojiskrové zapalovací cívky generují jednu jiskru na jeden pracovní zdvih. Díky kompaktnímu provedení jednotky skládající se z jednojiskrové cívky / zapalovací svíčky a absenci potřeby zapalovacích kabelů jsou ztráty napětí zapalování ve srovnání se všemi zapalovacími systémy zdaleka nejnižší. Jednojiskrové cívky mají vůbec největší variabilitu nastavení úhlu předstihu zapalování. Systém s jednojiskrovou cívkou umožňuje sledování chybného zapálení v zapalovací soustavě na straně primárního i sekundárního vinutí. Případné problémy se tedy dají vyřešit pomocí řídicí jednotky, se kterou se v dílně provede rychlá diagnostika přes OBD a chyba se napraví.
Skladný a vysoce účinný zapalovací systém BERU: dvojitá platinová svíčka se zapalovací cívkou „Plug-Top“. Miskový konektor s vnitřní přítlačnou pružinou na nové dvojité platinové zapalovací svíčce zabraňuje výbojům na izolantu.
12
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim SCHÉMA ZAPOJENÍ PRO JEDNOJISKROVOU ZAPALOVACÍ CÍVKU Chcete-li u jednojiskrových zapalovacích cívek potlačit tvorbu jisker v sekundárním obvodu, je zapotřebí vysokonapěťové diody.
1 Zámek zapalování 2 Zapalovací cívky 3 Zapalovací svíčky 4 Řídicí jednotka 5 Baterie
1 2 5
4
3
10 R= 2 kΩ + – 20 % 4
15 Lp
Ls
Rp
Rs
Dioda
31
1
KONSTRUKCE JEDNOJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY Jednojiskrové zapalovací cívky generují jednu jiskru na jeden pracovní zdvih, a z toho důvodu je nutná synchronizace s vačkovým hřídelem.
Sekundární vinutí
Jádro se vzduchovými mezerami Vysokonapěťová dioda pro sepnutí potlačení tvorby jisker
Primární vinutí
Silikonový vysokonap ový konektor svíčky Primární konektor
Odrušovací odpor
Uzemňovací kolík
Kontaktní pružina Jednojiskrové zapalovací cívky, například pro Audi, Porsche, VW.
Aktivační jiskra
Tato aktivační jiskra je u všech 3 systémů (rotační rozdělování vysokého napětí, dvojitá zapalovací cívka, jednoduchá zapalovací cívka) potlačena: U soustav s rotačním rozdělováním vysokého napětí nejsou vyžadována žádná speciální měření: Doskok jiskry mezi rotorem rozdělovače a kulovou elektrodou víčka rozdělovače tvorbu aktivačních jisker potlačuje automaticky.
Rotační rozdělování vysokého napětí vyp
zap
Primární proud
15 Vysoké napětí kV
Při sepnutí primárního obvodu se kolem primární cívky vytvoří magnetické pole. Tento nárůst intenzity magnetického pole postačuje k tomu, aby se v sekundárnímvinutí indukovalo nežádoucí napětí o velikosti cca 1,5 kV. V důsledku toho může mezi zapalovacími elektrodami přeskočit slabá aktivační jiskra, která může za určitých okolností zapálit směs paliva/vzduchu v nesprávnou dobu.
Elektroda víka rozdělovače
10
Vysoké napětí
5
0 -2 -4
Aktivační napětí
t
Zapalovací jiskra Aktivační jiskra
Rotor Předstih zabraňuje tvorbě aktivační jiskry
13
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim Statické rozdělování vysokého napětí u dvoujiskrové zapalovací cívky V případě statického rozdělování vysokého napětí u dvoujiskrových zapalovacích cívek jsou svíčky zapojeny v sérii, takže aktivační jiskra musí přeskočit mezi elektrodami obou svíček. Na každou zapalovací svíčku je aplikována pouze polovina aktivačního napětí (1,5 kV/2 = 0,75 kV) sekundárního vinutí a takové napětí na tvorbu aktivační jiskry nestačí. V případě statického rozdělování vysokého napětí u jednojiskrových zapalovacích cívek k tvorbě aktivačních jisker nedochází, protože výboj aktivačního napětí blokuje vysokonapěťová dioda v sekundárním obvodu. Poznámka: polarity svorek 1 a 15 nesmí být přehozeny, protože by mohlo dojít ke zničení vysokonapěťové diody.
Static high-voltage distribution with single spark ignition coil
Dvoujiskrová zapalovací cívka Zapalovací svíčka 1
15
2
Jednojiskrová zapalovací cívka Sekundární obvod
15
4a
Aktivační napětí U = 1,5 kV
4a Zapalovací svíčka
U 2
U 2 Válec 1
1
4b 1
Napětí 750 V nestačí na tvorbu aktivační jiskry.
Dvojité zapalovací cívky Společnost BERU díky této nové dvoucívkové technologii obohatila svoje portfolio o inteligentní dvoucívkové zapalovací systémy, které zefektivňují zapalovací výkon a snižují emise. Tento inovativní systém obsahuje dvě cívky pod jedním krytem a je přímo napojen na příslušnou svíčku ve válci Toto zapalování se dvěma cívkami snižuje výskyt zpožděných zážehů a umožňuje přesnější načasování zážehu při různých rozmezích otáček motoru/zátížení. Navíc dokáže cíleně kontrolovat jednotlivé jiskry. Ve spojení se speciální svíčkou odolnou proti erozi umožňuje přesnější nastavení zážehu dle proměnlivých podmínek uvnitř spalovacího prostoru a perfektně pasuje k nejnovější generaci zapalovacích svíček BERU, které již nyní vyhovují budoucím požadavkům na spalování chudších směsí a zvýšenou recirkulaci výfukových plynů (EGR). Nová technologie zapalování od BERU nabízí ve srovnání s konvenčními cívkami výrazně kratší intervaly zážehů a lepší spalovací stabilitu po dobu celého cyklu spalování, zvláště pak při částečné zátěží a na volnoběh. Integrovaná elektronika umožňuje plynulé sekvenční nabíjení a vybíjení cívek a proměnlivé nastavení zapalovací energie. Výhodou je minimální spotřeba energie v průběhu celého cyklu. Tento nový duální systém zapalování je podobně jako zapalovací cívka na svíčku přímo napojen na každou svíčku každého válce, takže je řízení zapalování efektivnější. Mezi další výhody patří případná možnost prodloužení doby hoření jiskry a práce ve vícejiskrovém režimu. Nový systém zapalování se dvěma cívkami je navíc flexibilnější s ohledem na kolísavé hodnoty zapalování a snese větší objemy interně recirkulovaných výfukových plynů. BERU dokáže optimálně reagovat na požadavky trhu a novou technologii plánuje nabídnout ve dvou verzích: jednu pro provozní režim 12 V a další pro provozní režim 40 - 50 V.
4
Blokovací dioda
1
14
Zapalovací cívka - výroba Nový supermoderní výrobní systém zapalovacích cívek na svíčku od BERU Z důmyslných, počítačem řízených výrobních linek ve výrobních závodech BERU každoročně sjedou miliony zapalovacích cívek, vyvinutých ve spolupráci s automobilovým průmyslem.
Nová výrobní linka zapalovacích cívek BERU v Ludwigsburgu.
Jednotlivé komponenty jsou směrovány na linky v příslušných stanicích.
Navíjení primárních a sekundárních cívek...
… realizují a sledují počítače.
Zde probíhá plně automatická montáž primárních a sekundárních cívek.
Sekundární vinutí je pomocí vakuového lití zapuštěno do Jedna z nejdůležitějších fází výrobní sekvence: finální kontrola zapalovací cívky. zalévací pryskyřice.
15
Zapalovací cívka - výroba Prověřená kvalita Zapalovací cívky BERU splňují normy nejvyšší jakosti a zaručují bezpečný provoz i v těch nejextrémnějších provozních podmínkách. V průběhu vývojové fáze a samozřejmě i při výrobě cívky navíc podléhají nespočtu testů pro zajištění jakosti, bez kterých by nebylo možné garantovat dlouhou životnost a výkon. Inženýři BERU již ve fázi vývoje precizně ladí cívky pro konkrétní vozy v těsné spolupráci s příslušnými automobilkami. Zvláštní pozornost je věnována elektromagnetické kompatibilitě, která je prověřována řadou důkladných testů ve vývojovém centru společnosti v německém Ludwigsburgu. Cílem je dopředu vyloučit závady či omezení komunikačních a bezpečnostních systémů vozu. Po ukončení vývojové fáze jsou zapalovací cívky BERU vyráběny dle těch nejvyšších norem a opět jsou podrobeny nespočtu testů jištění jakosti. Všechny výrobní závody společnosti mají certifikaci DIN ISO 9001. Kromě toho mají všechny výrobní závody BERU v Německu také certifikaci QS 9000, VDA 6.1 a ISO TS 16949 a environmentální certifikaci ISO 14001. Společnost BERU při výběru svých dodavatelů uplatňuje nejpřísnější standardy kvality.
Kvalitní zboží a padělky Napodobeniny zapalovacích cívek jsou většinou levné, ale levná je i jejich výroba. A právě náklady a nedostatek knowhow bývají důvodem, proč se výrobci těchto levných zařízení nemohou poměřovat s kvalitativními standardy, jaké nabízí BERU. Většina napodobenin bývá vyrobena z nekvalitních materiálů a sestrojena z velkého množství samostatných komponent. Nedosahují takových elektrických vlastnosti a odolnosti proti tepelnému zatížení jako originální zapalovací cívky. Zvláště v případě cívek s integrovanou elektronikou fungují napodobeniny správně pouze v některých motorech. Navíc bývají častokrát vyráběny bez spolehlivých jakostních testů. V případě montáže těchto napodobenin se tedy dají očekávat následné škody. Největší nebezpečí ale představuje to, že ani zkušený specialista nedokáže takovou závadu snadno rozpoznat pouhým okem. Společnost BERU proto podrobila důkladnému zkoumání originální a padělané součástky, viz níže.
16
Zapalovací cívka - výroba Zaměření : pájené spoje, kontakty, přenos energie Originál: Deska s plošnými spoji s přípojnicemi umožňuje zautomatizování výrobních procesů a optimální řízení procesu, tedy stálou kvalitu.
Levná napodobenina: V cívce je mnoho cizích těles (viz. hroty šipek), což je důkazem pochybné výrobní kvality. V závislosti na umístění, materiálu a tloušťce může po čase dojít ke zkratu a selhání cívky. Za povšimnutí také stojí: posunutá či nesprávně vložená součástka.
Originál: Přesně umístěné a svařené přípojnice a komponenty upevněné přímo ke krytu v originálním dílu od BERU - známka kvality a životnosti.
Optimálně pájené spoje
Napodobenina: Neuspořádané vinutí, deformovaná kontaktní pole u vysokonapěťové spojky, zkroucená těla cívek a desek: předčasné selhání zapalovací cívky je pouze otázkou času.
Rozstřik pájky
Nekvalitně pájené spoje
Zaměření: kvalita zalévací hmoty a impregnace Originál: Zapalovací cívka BERU s rovnoměrjně zalitou hmotou. Plnivo bylo do krytu zapalovací cívky lito za vakua, čímž se zamezilo tvorbě vzduchových bublin.
Napodobenina: Vysokonapěťový kabel a železné jádro musí být v bezpečné vzdálenosti od vysokého napětí. V tomto případě je vysokonapěťový kabel příliš blízko u železného jádra. Mezi možné důsledky patří přeskok vysokonapěťového výboje, a tedy celkové selhání zapalovací cívky.
Napodobenina: Kryt zapalovací cívky a vysokonapěťový kabel byly vyplněny drtí, aby se ušetřilo na drahé zalévací hmotě. V mezerách se vytvořily vzduchové bubliny, nízká kvalita impregnace, zejména ve vysokonapěťové části: Pokud se do sekundárního vinutí dostane vzduch, bude ionizován, stane se vodivým a v důsledku toho bude narušovat kryt cívky, dokud se nedosáhne zemnícího potenciálu. Výsledkem bude zkrat či výboj a selhání zapalovací cívky.
Napodobenina: Odstup mezi těly primární a sekundární cívky kvůli neoptimalizovanému párování materiálu. To může vést ke vzniku svodových proudů a probíjení na primární cívce. Celkově pak tedy k selhání zapalovací cívky.
17
Servisní rady: Zapalovací cívky BERU jsou navrženy tak, aby vydržely po celý životní cyklus vozu. Navzdory tomu bývá v praxi vždy nutná výměna. Obvykle však příčina netkví v samotných zapalovacích cívkách, ale v okolních součástkách nebo v neodborné montáži / demontáží.
Důvody výměny Za domnělé závady zapalovacích cívek často mohou staré nebo dodatečně instalované konektory zapalovacích cívek či svíček podřadné kvality:
VADNÉ ZAPALOVACÍ KABELY / KONEKTORY ZAPALOVACÍ CÍVKY 1. Svíčka staršího, nekvalitního zapalovacího kabelu se zlomila v důsledku viditelných materiálových nedostatků (masivní kavity/vzduchové vměstky).
1.
2.
2. Zapalovací cívka, která již nesplňuje svou funkci z důvodu okolních nekvalitních dílů. Byla zaslána do společnosti BERU k přezkoumání. 3.
3. Korodovaný spoj zapalovací cívky, který byl vytažen z pouzdra cívky při odpojování zapalovacího kabelu. Příčinou byl nekvalitní spoj, nekvalitní svíčka, což způsobilo korozi, a tudíž ke spojení se zapalovací cívkou.
ZNEČIŠTĚNÉ OKOLNÍ PLOCHY Riziku jsou vystaveny zejména zapalovací cívky, které kvůli svému umístění často přicházejí do styku s postřikovou vodou a posypovou solí. Čištění motorů vysokotlakými spreji to vše ještě zhoršuje. Může totiž dojít k porušení pečetí a ke korozi kontaktů.
Nejvíce trpí zapalovací cívky instalované přímo na mezistěně. Možným důsledkem je oxidace kontaktů.
18
Servisní rady: Cívky v bezprostředním okolí katalyzátoru či výfukového potrubí / hlavy válců jsou vystaveny vysoké tepelné zátěži. Stejný problém nastává i u zapalovacích cívek na svíčku: Montážní prostor je extrémně omezený a nenabízí prakticky žádné chlazení motoru. Tyto extrémní zátěže v dlouhodobém hledisku znamenají, že i ty nejkvalitnější zapalovací cívky mohou za určitých okolností selhat.
Zapalovací cívky na svíčku jsou usazeny hluboko v motorovém prostoru a musí vydržet extrémní tepelnou zátěž.
Správná demontáž/montáž Aby se zajistil bezpečný a spolehlivý přenos vysokého napětí, jsou tužkové cívky pevně připevněny ke svíčkám. Vzhledem k vysokým teplotám existuje riziko, že se svíčka speče se silikonovou hlavou zapalovací cívky. Je tedy důležité, aby bylo při výměně svíčky použito mazivo na svíčky BERU (obj.č. 0 890 300 029 pro 10 g nebo 0 890 300 045 pro 50 g). Tím se rovněž zajistí snadná demontáž.
Důležité: speciální nástroj pro výměnu zapalovací cívky Přímé cívky mají křehkou konstrukci a díky tomu jsou osazeny přímo na zapalovacích svíčkách. Jejich demontáž je však kvůli pevnému upnutí konektoru SAE a krytu šestihranu svíčky poměrně obtížná. Praxe ukazuje, že při neodborné demontáži se zapalovací cívka často rozlomí vedví.
Byla nutná pouze výměna zapalovací svíčky. Nyní je však z důvodu nesprávného nářadí nutná i výměna cívky.
Vyvarujte se poškození zapalovací cívky: Speciální nářadí BERU, zleva doprava: ZSA044 (obj.č. 0 890 300 044), ZSA043 (obj.č. 0 890 300 043), ZSA042 (obj.č. 0 890 300 042).
BERU nabízí sadu třech speciálních dílenských vytahováků zapalovacích cívek pro Volkswagen Group, které jsou speciálně uzpůsobeny na geometrii hlavic zapalovacích cívek. Dle příslušné konstrukce může být kryt zapalovací cívky buď plochý, čtvercový, nebo oválný. Vytahováky zapalovacích cívek umožňují vytahování jak současných zapalovacích cívek, tak předchozích modelů s podobným tvarem hlavice.
19
Servisní rady: Tvorba podélných trhlin na tělese cívky z důvodu nesprávného, nadměrného utahovacího momentu 15 Nm, namísto doporučených 6 Nm.
Tvorba trhlin na izolantu zapalovací cívky z důvodu namáhání během instalace.
Mazivo na konektor svíčky PROBLÉM Po výměně zapalovacích svíček dochází k občasnému chybnému zapálení - v celém rozmezí otáček. Příčinou jsou napěťové výboje na izolátoru svíčky způsobené vadným, poškozeným nebo křehkým konektorem svíčky. ŘEŠENÍ Před montáží zapalovací svíčky naneste na (hladký či rýhovaný) izolátor svíčky tenkou vrstvu maziva na svíčky BERU (obj.č. 0 890 300 029 pro 10 g nebo 0 890 300 045 pro 50 g). Důležité: vždy zkontrolujte konektor zapalovací svíčky a v případě nutnosti jej vyměňte.Obzvlášť v případě jednojiskrových a dvoujiskrových zapalovacích cívek s konektorovými nástrčkami se spolu s výměnou svíčky doporučuje i výměna konektoru. Oblast těsnění svíčky totiž často zkřehne a v důsledku toho může docházet k únikům.
Vlasové trhliny jsou patrné po stlačení konektoru svíčky.
Opal na izolátoru svíčky - známka vynechání zapalování.
Mazivo pro adaptéry svíčky chrání proti křehnutí, a tím pádem i proti vysokonapěťovým výbojům.
20
Servisní rady: Testování a kontrola Nepravidelný chod a nedostatečný výkon motoru: Příčina problému by mohla tkvět v zapalovací cívce. Letmý pohled do motorového prostoru vozu Fiat Punto odhalil: je nainstalována dvoujiskrová zapalovací cívka ZS 283. K primární diagnóze příčiny problému se doporučuje použití stroboskopické lampy. Ta se za chodu motoru postupně připojí ke všem válcům. V případě, že na jednom či více válcích bude frekvence blikání nepravidelná, bude chyba v systému zapalování či v zapalovací cívce. Za zvážení určitě stojí následující možná řešení: Prověřte zapalovací svíčky a v případě potřeby je vyměňte. Pomocí multimetru otestujte odolnost zapalovacího kabelu. V případě potřeby kabely vyměňte. Otestujte jmenovitý odpor primárního a sekundárního obvodu zapalovací cívky dle parametrů výrobce. V případě anomálií vyměňte zapalovací cívku. Zkouška primárního odporu Zkouška primárního odporu: jmenovitý odpor primárního obvodu při 20°C = 0,5 7Ω ± 0,05. Zkouška sekundárního odporu: jmenovitý odpor sekundárního obvodu při 20°C = 7,33 7Ω ± 0,5.
Zapalovací cívka ZS 283 instalovaná například ve vozech Fiat Punto, Panda či Tipo.
Zkouška sekundárního odporu
1
2
21
Servisní rady: Identifikace poruch krok za krokem
Podmínky testu: minimální napětí baterie 11,5 V. Snímač otáček motoru: OK. Hallův senzor: OK.
Zkouška dvoujiskrové zapalovací cívky, například ZSE 003 pro VW / Audi: Musí být v pořádku pojistka (v tomto případě: č. 29).
Vypněte zapalování. Ze zapalovací cívky demontujte čtyřpólovou svíčku. Zapněte zapalování. Mezi kontakty 1 a 4 demontované svíčky musí být napětí alespoň 11,5 V. Vypněte zapalování.
Změřte sekundární odpor zapalovacích svíček pomocí ohmmetru při vysokonapěťovém výstupu. Výstupy válců 1+4 / výstupy válců 2+3. Při 20°C musí být hodnota jmenovitého odporu 4,0 - 6,0 kΩ. Pokud těchto hodnot nebude dosaženo, musí se zapalovací cívky vyměnit.
22
Autotest 1. Který cívkový drát je tlustší?
A. cívkový drát na primárním vinutí B. cívkový drát na sekundárním vinutí
2. Jak vysoké je zapalovací napětí u moderní jednojiskrové zapalovací cívky?
A. 20 000 V B. 25 000 V C. 45 000 V
3. Kterým fyzikálním zákonem se řídí zapalovací cívka?
A. zákonem o elektrickém proudu B. zákonem o elektromagnetické indukci C. napěťovým zákonem
4. Co znamená pojem „spínací čas“ (uzavření)?
A. čas, při kterém protéká primární proud B. čas, při kterém je přiváděno vysoké napětí
5. Která forma energie zapalovací cívky se měří v milijoulech (mJ)?
A. energie jiskry B. zapalovací napětí
6. Který systém zapalování vyžaduje synchronizaci pomocí čidla vačkového hřídele?
A. dvoujiskrové zapalovací cívky B. válcové zapalovací cívky C. jednojiskrové zapalovací cívky
7. Jaký počet válců je vhodný pro dvoujiskrové zapalovací cívky?
A. sudý počet válců B. lichý počet válců
23
Self test 8.Z jakého důvodu je v sekundárním obvodu jednojiskrové zapalovací cívky zapotřebí vysokonapěťové diody?
A. kvůli aktivaci potlačení tvorby jisker B. pro zvýšení napětí C. z důvodu ochrany cívky před přetížením
9. Jak vysoká je energie jiskry v moderních zapalovací cívkách BERU?
A. 5 mJ B. 10 mJ C. cca 100 mJ
10. Proč je nutné konektor cívky nejprve namazat pomocí maziva BERU na adaptéry svíčky? A. aby šel konektor hladce nastrčit na svíčku B. z důvodu ochrany proti vlhkosti C. z důvodu prevence proti napěťovým výbojům
Řešení: 1A, 2C, 3B, 4A, 5A, 6C, 7A, 8A, 9C, 10 A, B, C.
BERU® is a Registered Trademark of BorgWarner BERU Systems GmbH PRMBU1302-CZ
Global Aftermarket EMEA vvba Prins Boudewijnlaan 5 2550 Kontich • Belgium www.federalmogul.com www.beru.federalmogul.com
[email protected]
®
Vestavěná Perfection built in dokonalost
