Cewka zapłonowa
CEWKA ZAPŁONOWA
W tym miejscu znajdziesz pożyteczną wiedzę i ważne wskazówki dotyczące cewek zapłonowych w pojazdach.
Cewka zapłonowa generuje wysokie napięcie, konieczne do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w silnikach z zapłonem iskrowym. Na tej stronie znajdziesz między innymi informacje o sposobie działania cewek zapłonowych oraz o wersjach tych cewek stosowanych w aktualnych modelach pojazdów. Ponadto można tu znałeźć wiele praktycznych porad w zakresie diagnozy i sprawdzania cewek zapłonowych.
Wskazówka dotycząca bezpieczeństwa
Poniższe informacje i porady praktyczne zostały przygotowane przez firmę HELLA w celu zapewnienia profesjonalnego wsparcia dla warsztatów samochodowych. Informacje udostępnione na tej stronie internetowej powinny być wykorzystywane tylko przez odpowiednio wykwalifikowany personel.
SPIS TREŚCI
CEWKA ZAPŁONOWA: PODSTAWY
Konwencjonalna cewka zapłonowa jest konstrukcyjnie podobna do transformatora. Zadaniem cewki zapłonowej jest generowanie wysokiego napięcia z niskiego napięcia. Obok żelaznego rdzenia podstawowymi elementami są uzwojenie pierwotne, uzwojenie wtórne i złącza elektryczne.
Płytkowy rdzeń żelazny służy do wzmacniania pola magnetycznego. Wokół tego rdzenia owinięte jest cienkie uzwojenie wtórne. Jest ono wykonane z izolowanego drutu miedzianego o grubości ok. 0,05–0,1 mm i posiada nawet do 50 000 zwojów. Uzwojenie pierwotne jest wykonane z lakierowanego drutu miedzianego o grubości ok. 0,6–0,9 mm i jest nałożone na uzwojenie wtórne. Rezystancja omowa cewki wynosi ok. 0,2–3,0 Ω po stronie pierwotnej i ok. 5–20 kΩ po stronie wtórnej. Stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do wtórnego wynosi 1:100. W zależności od zakresu zastosowania cewki zapłonowej jej budowa może być różna. W przypadku konwencjonalnych cewek zapłonowych złącza elektryczne są oznaczane jako zacisk 15 (zasilanie), zacisk 1 (przerywacz zapłonu) i zacisk 4 (złącze wysokiego napięcia).
Uzwojenie pierwotne ma wspólne połączenie z uzwojeniem wtórnym do zacisku 1. Wspólne połączenie jest nazywane „złączem oszczędnościowym” i stanowi uproszczenie produkcji cewek. Prąd pierwotny przepływający przez uwojenie pierwotne jest włączany i wyłączany przez przerywacz zapłonu. Wysokość prądu zależy od rezystancji cewki oraz od napięcia przyłożonego do zacisku 15. Przerywacz powoduje gwałtowną zmianę prądu, która zmienia pole magnetyczne w cewce i indukuje impuls napięcia, który w uzwojeniu wtórnym jest przekładany na impuls wysokiego napięcia. Poprzez kable zapłonowe jest on przesyłany do świecy zapłonowej, gdzie na przerwie pomiędzy stykami powoduje wystąpienie iskry prowadzącej do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku z zapłonem iskrowym.
Wysokość indukowanego wysokiego napięcia zależy od prędkości zmiany pola magnetycznego, liczby zwojów cewki wtórnej oraz od natężenia pola magnetycznego. Bierne napięcie indukcyjne uzwojenia pierwotnego wynosi od 300 do 400 V. Wysokie napięcie w cewce wtórnej może wynosić do 40 kV, w zależności od cewki zapłonowej.
1 Rdzeń żelazny, 2 Masa izolacyjna, 3 Masa do zalewania, 4 Uzwojenie wtórne, 5 Uzwojenie pierwotne, 6 Płaszcz z blachy, 7 Opaska mocująca, 8 Obudowa, 9 Styk sprężynowy wysokiego napięcia, 10 Pokrywa izolacyjna, 11 Materiał izolacyjny, 12 Wyjście wysokiego napięcia, A Zacisk 15, B Zacisk 4, C Zacisk 1
1 Rdzeń żelazny, 2 Masa izolacyjna, 3 Masa do zalewania, 4 Uzwojenie wtórne, 5 Uzwojenie pierwotne, 6 Płaszcz z blachy, 7 Opaska mocująca, 8 Obudowa, 9 Styk sprężynowy wysokiego napięcia, 10 Pokrywa izolacyjna, 11 Materiał izolacyjny, 12 Wyjście wysokiego napięcia, A Zacisk 15, B Zacisk 4, C Zacisk 1
Cewki zapłonowe do układów zapłonowych z rozdzielaczem zapłonu
Te cewki zapłonowe są stosowane w pojazdach z rozdzielaczem zapłonu i stykowym lub tranzystorowym układem zapłonowym. Trzystykowe złącze elektryczne jest identyczne jak w przypadku konwencjonalnej cewki zapłonowej.
Obwód pierwotny jest zasilany przez zacisk 15. Do zacisku 1 cewki zapłonowej podłączany jest przerywacz zapłonu, który zasila masą uzwojenie pierwotne. Wysokie napięcie do rozdzielacza zapłonu jest wyprowadzone na zacisku 4. O ile w starszych pojazdach nadal stosowane są konwencjonalne cewki zapłonowe, obecnie w pojazdach z tranzystorowymi układami zapłonowymi wykorzystywane są cewki zapłonowe ze zintegrowanymi aparatami zapłonowymi.
Cewki zapłonowe dwuiskrowe
Dwuiskrowe cewki zapłonowe są montowane w bezrozdzielaczowych układach zapłonowych. Są one stosowane w silnikach o parzystej liczbie cylindrów.
Uzwojenie pierwotne i wtórne dwuiskrowej cewki zapłonowej posiadają po dwa złącza.
Uzwojenie pierwotne jest połączone przez zacisk 15 z napięciem zasilania (plusem), a przez zacisk 1 (masę) ze stopniem mocy urządzenia zapłonowego lub sterownika. Wyjścia uzwojenia wtórnego (4 i 4a) są podłączone do świec zapłonowych.
W przypadku takiego systemu jedna cewka zapłonowa dostarcza wysokie napięcie do dwóch świec zapłonowych. Ponieważ cewka zapłonowa generuje jednocześnie dwie iskry, świeca zapłonowa jednego cylindra musi znajdować się w suwie pracy, a drugiego cylindra przesunięta o 360° w suwie wydechu.
W czterocyindrowym silniku do jednej cewki zapłonowej podłączone są odpowiednio cylinder 1 i 4, a do drugiej cylinder 2 i 3. Cewki zapłonowe są sterowane przez stopnie mocy zapłonu w sterowniku. Otrzymuje on sygnał GMP od czujnika wału korbowego, co rozpoczyna proces wysterowania właściwej cewki zapłonowej.
1 Złącze wysokiego napięcia, 2 złącze niskiego napięcia, 3 Uzwojenie wtórne, 4 Uzwojenie pierwotne, 5 Rdzeń żelazny
1 Złącze wysokiego napięcia, 2 złącze niskiego napięcia, 3 Uzwojenie wtórne, 4 Uzwojenie pierwotne, 5 Rdzeń żelazny
1 Sterownik zapłonu, 2 Cewka zapłonowa, 3 Świece zapłonowe
Czteroiskrowe cewki zapłonowe
Czteroiskrowe cewki zapłonowe zastępują dwie dwuiskrowe cewki zapłonowe w silnikach czterocylindrowych. Te cewki posiadają dwa uzwojenia pierwotne, wysterowywane każda przez oddzielny stopień mocy sterownika. Uzwojenie wtórne jest tylko jedno. Do wyjść podłączone są po dwa złącza świec zapłonowych, połączonych przez kaskady diodowe.
1 Sterownik zapłonu
2 Cewka zapłonowa
Jednoiskrowe cewki zapłonowe
W przypadku systemów z jednoiskrowymi cewkami zapłonowymi każdy cylinder jest wyposażony w oddzielną cewkę zapłonową z uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Te cewki zapłonowe są z reguły montowane bezpośrednio w głowicy cylindrów, nad świecami zapłonowymi.
Także w przypadku tych cewek uzwojenie pierwotne jest połączone ze sterownikiem przez zacisk 15 (plus napięcia zasilania) i zacisk 1 (masę). Wyjście uzwojenia wtórnego na zacisku 4 jest podłączone do świecy zapłonowej. Jeżeli występuje dodatkowy zacisk 4b, to jest on wykorzystywany do monitorowania przerw zapłonu. Wysterowanie ma miejsce w kolejności określonej przez sterownik.
Schemat połączeń jednoiskrowej cewki zapłonowej odpowiada schematowi cewki konwencjonalnej. Dodatkowo we wtórnym obwodzie prądowym stosowana jest dioda wysokonapięciowa, zapobiegająca tak zwanej iskrze zwierania. Ta dioda tłumi niepożądaną iskrę, powstającą przy włączaniu obwodu pierwotnego w uzwojeniu wtórnym wskutek samoindukcji. Jest to możliwe, gdyż napięcie wtórne iskry zwierania ma przeciwną biegunowość do iskry zapłonowej. W tym kierunku dioda blokuje przewodzenie.
W przypadku jednoiskrowych cewek zapłonowych drugie wyjście uzwojenia wtórnego jest łączone z masą przez zacisk 4b. Do nadzoru zapłonu w przewodzie masy montowany jest rezystor pomiarowy, przedstawiający jako wielkość pomiarową dla sterownika spadek napięcia powodowany przez prąd zapłonowy podczas przeskoku iskry.
1 Złącze niskiego napięcia, 2 Uzwojenie wtórne, 3 złącze wysokiego napięcia, 4 Świeca zapłonowa, 5 Uzwojenie pierwotne, 6 Rdzeń żelazny
1 Złącze niskiego napięcia, 2 Uzwojenie wtórne, 3 złącze wysokiego napięcia, 4 Świeca zapłonowa, 5 Uzwojenie pierwotne, 6 Rdzeń żelazny
1 Sterownik zapłonu
2 Świeca zapłonowa
USZKODZONA CEWKA ZAPŁONOWA: PRZYCZYNA AWARII
CEWKA ZAPŁONOWA USZKODZONA – OBJAWY: OBJAWY
Usterka może objawiać się w następujący sposób:
- Silnik nie daje się uruchomić
- W pojeździe występują przerwy zapłonu
- Słabe przyspieszanie lub utrata mocy
- Sterownik silnika przełącza na tryb awaryjny
- Świeci lampka kontrolna silnika
- Zapisanie kodu usterki
POMIARY CEWKI ZAPŁONOWEJ: PODSTAWY
Stan zdemontowany
Badanie cewki zapłonowej jest możliwe na różne sposoby:
Omomierzem zmierzyć rezystancje cewek.
W zależności od układu zapłonowego i wersji cewki zapłonowej obowiązują następujące wartości orientacyjne (przestrzegać danych producenta)
Cewka zapłonowa cylindra (tranzystorowy układ zapłonowy)
strona pierwotna: 0,5 Ω do 2,0 Ω / strona wtórna: 8,0 kΩ do 19,0 kΩ
Cewka zapłonowa cylindra (elektroniczny układ zapłonowy z mapą charakterystyk)
strona pierwotna: 0,5 Ω do 2,0 Ω / strona wtórna: 8,0 kΩ do 19,0 kΩ
Jedno- lub dwuiskrowa cewka zapłonowa (całkowicie elektroniczny układ zapłonowy)
strona pierwotna: 0,3 Ω do 1,0 Ω / strona wtórna: 8,0 kΩ do 15,0 kΩ
Stan zamontowany
Możliwe jest wykonywanie następujących badań:
Kontrola wzrokowa
- Sprawdzić cewkę zapłonową, czy nie wykazuje uszkodzeń mechanicznych.
- Sprawdzić obudowę, czy nie wykazuje mikropęknięć lub wydostawania się masy do zalewania.
- Sprawdzić okablowanie elektryczne i połączenia wtykowe, czy nie są uszkodzone lub utlenione.
Sprawdzanie elektryczne miernikiem uniwersalnym lub oscyloskopem
- Sprawdzić napięcie zasilania cewki zapłonowej
- Sprawdzić sygnał sterujący od rozdzielacza zapłonu, sterownika zapłonu lub sterownika silnika
- Widok przebiegu sygnału wysokiego napięcia na oscyloskopie lub oscyloskopie zapłonowym
Badanie przy użyciu testera diagnostycznego
- Odczytać pamięć błędów układu zapłonowego lub ukłaadu sterowania silnika
- Odczytać parametry
Podczas wszystkich prac kontrolnych przy układzie zapłonowym nie wolno zapominać, że usterki stwierdzone oscyloskopem mogą być nie tylko konsekwencją problemów elektroniki, lecz także mogą być powodowane przez usterki mechaniczne związane z silnikiem. Może to mieć miejsce na przykład w przypadku, gdy kompresja jednego z cylindrów jest zbyt niska i przez to napięcie zapłonu pokazywane na oscyloskopie jest niższe od napięcia dla pozostałych cylindrów.
WSKAZÓWKA
Mimo iż dzisiejsze pojazdy wyposażone są w „diagnozowalne systemy zarządzania silnikiem”, do badania układów zapłonowych konieczne jest stosowanie miernika uniwersalnego lub oscyloskopu. W celu prawidłowej intrepretacji wyników pomiaru lub obrazów konieczne jest z reguły dodatkowe szkolenie pracowników. Ważnym warunkiem pomyślnej diagnozy jest staranna kontrola wzrokowa przed rozpoczęciem poszukiwania usterek.
SPRAWDZANIE CEWKI ZAPŁONOWEJ: POSZUKIWANIE USTEREK
W oparciu o poniższy przykład „wypadania zapłonów” przedstawiamy diagnozę dwuiskrowej cewki zapłonowej.
Pojazd: Alfa Romeo 147 1.6 TS z podwójnym układem zapłonowym
Każdy cylinder posiada główną i dodatkową świecę zapłonową. Wysterowanie cewek zapłonowych jest realizowane przez sterownik silnika ze zintegrowanymi stopniami mocy zapłonu. Przebieg naprawy został przykładowo przedstawiony z użyciem testera diagnostycznego Mega Macs. Schematy, zdjęcia i opisy służą wyłącznie do objaśnienia treści dokumentu i nie mogą być używane jako podstawa do montażu i naprawy.
Warunki diagnozy: układ mechaniczny silnika, akumulator, układ rozruchowy i paliwowy w porządku.
Objawy usterki zgłoszone przez klienta
- Klient zgłasza zakłócenie działania systemu sterowania silnikiem.
- Informacja ostrzegawcza w zestawie wskaźników:
Usterka: system nadzorowania silnika.
Poszukiwanie usterek
1
Zastosowanie testera diagnostycznego
Podłączyć tester diagnostyczny do 16-stykowego wtyku OBD. W zależności od marki pojazdu i daty jego rejestracji może być konieczne użycie innego gniazda diagnostycznego i dodatkowego adaptera.
Wykonać następujące operacje w testerze diagnostycznym:
- Wybrać program
- Wybrać pojazd
- Wybrać rodzaj paliwa
- Wybrać model
- Wybrać typ pojazdu
- Wybrać żądaną funkcję
- Wybrać system: w zależności od stosowanego testera diagnostycznego mogą pojawić się tu dodatkowe zasady bezpieczeństwa.
- Rozpocząć diagnostykę usterek
Warunkiem prawidłowej komunikacji ze sterownikiem jest nie tylko prawidłowe podłączenie wtyków, lecz także dostateczne napięcie akumulatora. Niedostateczne zasilanie sterownika napięciem może w tym przypadku wskazywać na wadę okablowania albo defekt akumulatora pojazdu.
2
Odczytanie pamięci usterek
W tym przypadku zapisany jest kod usterki PO303.
- Spalanie cylinder 3
- Wykryte przerwy spalania w cylindrze 3
3
Ocena szczegółów
Tutaj zapisywane są dodatkowe wskazówki dotyczące możliwej przyczyny usterki.
- Zapłon nie w porządku
- Uszkodzony wtryskiwacz
- Uszkodzony sterownik
Wskazówka:
Jeżeli pokazywanych jest kilka kodów usterek, najpierw skasować kod. Następnie przeprowadzić jazdę próbną z podłączonym testerem diagnostycznym. Obserwować parametry i odczytać pamięć usterek.
4
Określanie przyczyny usterki
Przygotowania do diagnozy silnika
- Przygotować dodatkowo wymagane przyrządy diagnostyczne jak miernik uniwersalny czy oscyloskop
- Wyszukać dokumentację techniczną
- Zdjąć obudowę silnika (jeżeli jest)
5
Przeprowadzenie kontroli wzrokowej
Przed rozpoczęciem właściwej diagnozy należy w miarę widoczności sprawdzić wiązkę przewodów silnika i złącza wtykowe, czy nie są uszkodzone. Przyczyną mogą być załamania wiązki przewodów, brak zabezpieczenia przed wyrwaniem czy przegryzienie przez kunę.
6
Sprawdzanie zasilania cewki zapłonowej cylindra 3
- Odłączyć wtyk przyłączeniowy cewki zapłonowej.
- Zmierzyć napięcie na dwustykowym wtyku od strony wiązki przewodów.
- Czerwony przewód miernika uniwersalnego podłączyć do styku 2 (+), a czarny przewód do masy silnika (-).
Włączyć zapłon. Powinno zostać zmierzone napięcie powyżej 10,5 V. Zmierzona wartość: 11,93 V. Pomiar w porządku.
7
Sprawdzanie pierwotnego wysterowania cewki zapłonowej cylindra 3
- Odłączyć wtyk cewki zapłonowej
- Podłączyć oscyloskop lub tester diagnostyczny z modułem pomiarowym
- Podłączyć końcówki pomiarowe do styku 1 i styku 2 dwustykowego wtyku przyłączeniowego.
- Odłączyć złącza wtykowe wtryskiwaczy.
- Uruchamiać silnik
Na oscyloskopie powinien być przy tym widoczny wyraźny sygnał.
W tym przykładzie pomiar jest pomyślny.
8
Wymontowanie cewki zapłonowej do dalszego badania
- Odłączyć wtyk cewki zapłonowej
- Odłączyć przewód wysokiego napięcia drugiej świecy zapłonowej
- Wykręcić śruby mocujące
- Wyciągnąć cewkę zapłonową pionowo i równolegle do kanału świecy zapłonowej
Aby uniknąć uszkodzeń kopułki świecy zapłonowej,
koniecznie unikać ruchów obrotowych cewki zapłonowej.
9
Przeprowadzić pomiar rezystancji
Miernikiem uniwersalnym sprawdzić wymontowaną cewkę zapłonową. Do pomiaru uzwojenia pierwotnego podłączyć omomierz bezpośrednio do styku 1 i 2 wtyku podzespołu.
- Wartość zadana: 0,3 Ω do 1,0 Ω
- Wartość rzeczywista: 0,5 Ω (w porządku)
Do pomiaru uzwojenia wtórnego: końcówki pomiarowe bezpośrednio
do wyjść wysokiego napięcia cewki zapłonowej i zmierzyć.
- Wartość zadana: 8,0 kΩ do 15,0 kΩ
- Wartość rzeczywista: ∞ (przerwanie obwodu wtórnego)
W tym kontekście należy zawsze przestrzegać
wskazówek producenta pojazdu.
10
Wymiana cewki zapłonowej
Zwracać przy tym uwagę na prawidłowe osadzenie kopułki świecy oraz przewodu wysokiego napięcia drugiej świecy zapłonowej. Zamocować cewkę zapłonową śrubami mocującymi. Następnie podłączyć wszystkie złącza wtykowe cewki zapłonowej i wtyki wtryskiwaczy.
11
Skasowanie pamięci usterek.
Wskutek przeprowadzenia prac diagnostycznych sterownik może teraz rozpoznać dodatkowe usterki, które należy skasować przed jazdą próbną.
12
Przeprowadzanie kontroli działania
Przeprowadzić jezdę próbną z podłączonym testerem diagnostycznym. Na zakończenie ponownie odczytać pamięć usterek.
Wskazówka
Przy wykonywaniu wszelkich prac kontrolno-diagnostycznych należy w miarę możliwości przestrzegać wskazówek producenta pojazdu. Producent może na przykład wymagać zastosowania dodatkowych metod kontrolnych dotyczących obsługiwanego pojazdu.
Zasady bezpieczeństwa
Podczas pracy przy elektronicznych układach zapłonowych kontakt z komponentami pod napięciem może spowodować śmiertelne obrażenia. Dotyczy to nie tylko układu strony wtórnej, znajdującego się pod wysokim napięciem, lecz także obwodu strony pierwotnej. Prace kontrolne i naprawcze może wykonywać wyłącznie wykwalifikowany personel techniczny.
Przestrzegać następujących środków ostrożności:
- Nie dotykać ani nie odłączać przewodów zapłonowych, kopułki rozdzielacza i kopułek świec zapłonowych przy pracującym silniku.
- Podłączać i odłączać sterowniki, złącza wtykowe i przewody połączeniowe tylko przy wyłączonym zapłonie.
- Mycie silnika tylko przy zatrzymanym silniku i wyłączonym zapłonie.
- Podczas wszystkich kontroli układu zapłonowego, wymagających obracania silnika z prędkością obrotową rozrusznika, do ochrony katalizatora przerwać zasilanie elektryczne wtryskiwaczy.
STRUKTURA WYSZUKIWANIA USTEREK CEWKI ZAPŁONOWEJ: INSTRUKCJA
Struktura wyszukiwania usterek cewki zapłonowej ze zintegrowanym aparatem zapłonowym (modułu zapłonowego)
Przykład: VW/kod silnika APQ, Motronic MP 9.0. Warunki diagnozy: układ mechaniczny silnika, akumulator, układ rozruchowy i paliwowy w porządku.
Czy ten artykuł jest dla Ciebie pomocny?
Nie, w niczym mi nie pomógł
Tak, okazał się pomocny