Aparat zapłonowy to ważny komponent układu elektrycznego silnika samochodu, odpowiedzialny za wytworzenie iskry zapłonowej w komorze spalania silnika w celu zapoczątkowania procesu spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Iskra ta powoduje zapłon mieszanki, co z kolei generuje eksplozję, napędzając tłok i wprawiając silnik w ruch.
Oto jak działa aparat zapłonowy w samochodzie:
Bateria: Bateria dostarcza napięcie elektryczne, które jest potrzebne do wytworzenia iskry zapłonowej.
Cewka zapłonowa: Napięcie dostarczane przez baterię jest zazwyczaj niewystarczające do wygenerowania odpowiednio silnej iskry. Dlatego wykorzystywana jest cewka zapłonowa; transformator, który zwiększa napięcie do wystarczająco wysokiego poziomu. Praca cewek kontrolowana jest przez moduł zapłonowy.
Rozładowanie iskrowe: Wzrost napięcia jest przesyłany do wtórnej cewki, gdzie następuje gwałtowny wzrost napięcia (nawet do kilku dziesiątek tysięcy woltów) za sprawą zjawiska elektromagnetycznego. Wysokie napięcie jest gromadzone w cewce.
Iskra zapłonowa: Wysokie napięcie jest przekazywane z wtórnej cewki do świec zapłonowych, które są umieszczone w komorach spalania każdego cylindra silnika. Gdy prąd przeskakuje między elektrodami świecy zapłonowej, powstaje iskra zapłonowa.
Spalanie mieszanki: Iskra zapłonowa wywołuje spalenie mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania cylindra silnika. W procesie spalania powstają gazy, które napędzają ruch tłoka w cylindrze.
Cykl pracy: Proces ten powtarza się dla każdego z cylindrów w silniku, w odpowiednich momentach, zgodnie z kolejnością zapłonu.
Układ zapłonowy jest kluczowym elementem silnika, a ewentualne problemy z aparatem zapłonowym mogą prowadzić do nieprawidłowego spalania, spadku mocy, czy nawet uszkodzenia silnika.
Główne typy aparatów zapłonowych to:
Aparaty zapłonowe z przerywaczem mechanicznym: To technologia szeroko stosowana w starszych modelach samochodów. Generowały one iskrę elektryczną na zasadzie mechanicznego otwierania i zamykania przerywacza. Obecnie są rzadko spotykane ze względu na pojawienie się bardziej zaawansowanych technologii.
Aparaty zapłonowe elektroniczne bezstykowe: Te aparaty zapłonowe eliminują przerywacz mechaniczny na rzecz sensorów elektronicznych. Sensor wykrywa pozycję wału korbowego i określa odpowiedni moment zapłonu. Wysyła sygnał do modułu sterującego, który kontroluje pracę cewki zapłonowej. Te aparaty są bardziej niezawodne i precyzyjne niż aparaty z przerywaczem mechanicznym.
Aparaty zapłonowe bezrozruchowe: Te aparaty zapłonowe są stosowane w silnikach wysokoprężnych (diesel) i tylko w niektórych silnikach benzynowych. W przypadku silników wysokoprężnych, nie stosuje się iskry zapłonowej. Zamiast tego wykorzystuje się wysokonapięciowe cewki, które podgrzewają powietrze w cylindrze do temperatury, w której samoczynnie zapala się paliwo. W przypadku niektórych silników benzynowych z wtryskiem bezpośrednim, aparaty bezrozruchowe są używane w celu precyzyjnego sterowania czasem wtrysku paliwa.
Bezstopniowe systemy zapłonowe: W niektórych silnikach stosuje się bezstopniowe systemy zapłonowe, które umożliwiają dynamiczne dostosowywanie momentu zapłonu w zależności od warunków jazdy i innych czynników. To pomaga zwiększyć wydajność i oszczędność paliwa oraz zmniejszyć emisję spalin.
Oto główne różnice między aparatami zapłonowymi w silnikach obu tych typów:
Zapłon: W silnikach benzynowych zapłon zachodzi poprzez wywołanie iskry zapłonowej między elektrodami świecy zapłonowej w komorze spalania. Iskra ta powoduje zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej.
Sonda lambda: Silniki benzynowe wyposażone są w sondę lambda, która monitoruje ilość tlenu w spalinach. To pozwala na optymalne sterowanie mieszanką, co jest kluczowe dla efektywnego spalania.
Stopień kompresji: Silniki benzynowe mają zwykle niższą kompresję w porównaniu do silników diesla. To oznacza, że ciśnienie w cylindrach podczas sprężania jest niższe.
Cewki zapłonowe: W silnikach benzynowych używane są cewki zapłonowe, które generują wysokie napięcie elektryczne potrzebne do wywołania iskry zapłonowej.
Zapłon iskrowy: Spalanie w silnikach benzynowych jest wywoływane przez iskrę zapłonową, co wymaga dostarczenia odpowiedniego napięcia do świec zapłonowych w odpowiednim momencie.
Zapłon: Silniki wysokoprężne nie posiadają świec zapłonowych ani iskry zapłonowej. Spalanie zachodzi poprzez samoistny zapłon paliwa przy odpowiednich warunkach sprężania.
Wtrysk paliwa: W silnikach wysokoprężnych stosuje się wtryskiwacze paliwa, które dostarczają paliwo bezpośrednio do cylindrów pod bardzo wysokim ciśnieniem. To zapewnia równomierne spalanie.
Większa kompresja: Silniki wysokoprężne mają znacznie wyższą kompresję niż silniki benzynowe, co prowadzi do znacznie wyższych temperatur i ciśnień w cylindrach.
Bezstopniowy system zapłonu: W niektórych silnikach wysokoprężnych stosuje się zaawansowane systemy sterowania czasem wtrysku, które pozwalają na precyzyjne sterowanie momentem spalania.
Podsumowując, kluczową różnicą między aparatem zapłonowym w silnikach benzynowych i silnikach wysokoprężnych jest sposób inicjacji spalania. W silnikach benzynowych spalanie jest wywoływane przez iskrę zapłonową, podczas gdy w silnikach wysokoprężnych spalanie zachodzi poprzez samoczynny zapłon paliwa pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury w cylindrze.
Wydajność aparatu zapłonowego, czyli zdolność do generowania i dostarczania odpowiednio silnej iskry zapłonowej, ma istotne znaczenie dla skutecznego spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku.
Do kluczowych czynników, mogących wpływać na wydajność aparatu zapłonowego należą:
Stan cewki zapłonowej: Cewka zapłonowa jest odpowiedzialna za generowanie wysokiego napięcia potrzebnego do wytworzenia iskry zapłonowej. Jeśli cewka jest uszkodzona lub występują problemy z izolacją, może to wpłynąć na jakość iskry.
Przewody zapłonowe: Przewody zapłonowe przekazują wysokie napięcie z cewki zapłonowej do świec zapłonowych. Jeśli przewody są zużyte, uszkodzone lub niepoprawnie podłączone, może to prowadzić do utraty napięcia i osłabienia iskry.
Świece zapłonowe: Wybór odpowiednich świec zapłonowych ma duże znaczenie dla wydajności aparatu zapłonowego. Niewłaściwe świece mogą generować słabszą iskrę lub wydłużyć czas potrzebny do zapłonu.
Moduł sterujący: W nowoczesnych układach zapłonowych elektroniczny moduł sterujący kontroluje czas i intensywność zapłonu. Uszkodzenia modułu mogą wpłynąć na poprawność działania aparatu zapłonowego.
Sonda lambda: W przypadku układów z regulacją spalania opartą na sondę lambda, wydajność aparatu zapłonowego może być związana z dostarczeniem odpowiedniej ilości tlenu do cylindra, co wpływa na jakość spalania.
Czujniki i sensory: Współczesne aparaty zapłonowe mogą korzystać z różnych czujników i sensorów do monitorowania warunków pracy silnika i dostosowywania momentu zapłonu. Uszkodzone lub niedokładne sensory mogą wpłynąć na dokładność i wydajność zapłonu.
Warunki pracy: Czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura, wilgotność, wysokość n.p.m. i obciążenie silnika, mogą wpłynąć na wydajność aparatu zapłonowego. Niektóre układy zapłonowe mają funkcje adaptacyjne, które dostosowują moment zapłonu do aktualnych warunków.
Konserwacja: Regularna konserwacja, w tym czyszczenie, sprawdzanie i wymiana części, może znacząco wpłynąć na wydajność aparatu zapłonowego.
Wszystkie te czynniki są ze sobą powiązane i współpracują, aby zapewnić skuteczne i niezawodne spalanie. Dlatego ważne jest, aby utrzymywać cały układ zapłonowy w dobrym stanie.
Awaria aparatu zapłonowego może wpływać na pracę silnika i ogólną wydajność pojazdu. Oto niektóre powszechne objawy, które mogą wskazywać na problemy z aparatem zapłonowym:
Trudności w uruchamianiu silnika: Słaba iskra zapłonowa lub jej brak może prowadzić do trudności w uruchamianiu silnika, zwłaszcza w zimowych warunkach.
Nieprawidłowe działanie silnika: Słaba iskra i niestabilny zapłon mogą powodować nieregularne działanie silnika (zwłaszcza na niskich obrotach), co może przejawiać się chropowatym biegiem jałowym, drganiami silnika i niestabilnymi obrotami.
Spadek mocy: Niedostatecznie silna iskra zapłonowa może prowadzić do utraty mocy silnika, co wpłynie na ogólną wydajność pojazdu.
Zwiększone zużycie paliwa i nadmierna emisja spalin: Problemy z aparatem zapłonowym mogą wpłynąć na efektywność spalania paliwa, co może prowadzić do zwiększonego zużycia paliwa oraz większej objętości spalin.
Aktywna kontrolka alarmowa "Check Engine" na desce rozdzielczej: Awaria aparatu zapłonowego może skutkować zaświeceniem na desce rozdzielczej pojazdu ostrzegawczej lampki kontroli silnika.
Którykolwiek z powyższych objawów powinien być wystarczającą przesłanką do poddania silnika szczegółowej diagnostyce.
Koszt wymiany poszczególnych komponentów układu zapłonowego przedstawia się następująco:
Wymiana świec zapłonowych; ok. 50-80 złotych.
Wymiana cewki zapłonowej; średnio 50-60 złotych.
Samodzielna instalacja przewodów zapłonowych zazwyczaj nie stanowi problemu nawet świeżym kierowcom; ich cena zakupu to ok. 50-150 złotych.