ระบบไฟฟ้าจุดระเบิด การตั้งไฟ องศาการจุดระเบิด มุมดแวล

ระบบจุดระเบิด (ignition system)

หน้าที่ของระบบจุดระเบิดคือ การจ่ายประกายไฟเพื่อจุดระเบิดไอดีภายในกระบอกสูบตามจังหวะการจุดระเบิดที่เหมาะสมของเครื่องยนต์

องค์ประกอบที่ทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างสมบูรณ์เต็มประสิทธิภาพ

กำลังอัดของเครื่องยนต์สูง

จังหวะจุดระเบิดเหมาะสมและประกายไฟแรง

ส่วยผสมน้ำมันกับอากาศดี

การทำงานของระบบจุดระเบิดที่ดี

ประกายไฟแรง แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะต้องสูงพอสามารถจุดประกายไฟระหว่างเขี้ยวหัวเทียนได้

จังหวะการจุดระเบิดที่เหมาะสม ต้องมีระยะเวลาในการจุดระเบิดที่เหมาะสมกับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ และภาระ

มีความทนทาน ต้องมีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนและความร้อนของเครื่องยนต์

ระบบจุดระเบิดประกอบด้วย แบตเตอรี่ สวิทช์จุดระเบิด คอยล์จุดระเบิด ทองขาว คอนเดนเซอร์ จานจ่าย สายไฟแรงสูง และหัวเทียน แบ่งเป็น 2 วงจร

วงจรไฟแรงต่ำ(low-tension circuit) เริ่มต้นที่แบตเตอรี่จ่ายพลังงานไฟฟ้าแรงเคลื่อน 12 โวลต์ ผ่านสวิตช์จุดระเบิดไปยังคอยล์จุดระเบิดด้านขดลวดปฐมภูมิ ไปหน้าทองขาวในจานจ่าย

วงจรไฟแรงสูง(high-tension circuit) เริ่มต้นจากขดลวดทุติยภูมิของคอยล์จุดระเบิดไปยังฝาครอบจานจ่าย หัวโรเตอร์ สายไฟแรงสูง และหัวเทียน

คอยล์จุดระเบิด (ignition coil)

ทำหน้าที่เช่นเดียวกับหม้อแปลง จะเพิ่มแรงเคลื่อนต่ำจาก 12 โวลต์ เป็นเคลื่อนไฟแรงสูงถึง 18,000 - 25,000 โวลต์ เพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระโดดข้ามเขี้ยวหัวเทียน ภายในคอยล์จะประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิพันด้วยลวดทองแดงขนาดใหญ่ทับขดลวดทุติยภูมิประมาณ 150-300 รอบ ส่วนขดลวดทุติยภูมิพันด้วยลวดทองแดงขนาดเล็ก โดยพันรอบแกนเหล็กอ่อนประมาณ 20,000 รอบ มีกระดาษบางคั่นอยู่ระหว่างขดลวดทั้งสองเพื่อป้องกันการลัดวงจร ปลายด้านหนึ่งของขดลวดปฐมภูมิจะต่ออยู่กับขั้วบวก ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งจะต่อเข้ากับขั้วลบ สำหรับขดลวดทุติยภูมิจะต่อปลายด้านหนึ่งเข้ากับขดลวดปฐมภูมิทางขั้วบวกอีกด้านหนึ่งจะต่ออยู่กับขั้วไฟแรงสูง น้ำมันทำหน้าที่เป็นฉนวนและช่วยระบายความร้อน

หลักการที่ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟแรงสูง

การเหนี่ยวนำตัวเอง(self-induction effect) เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดจนเต็มและถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใด สนามแม่เหล็กจะยุบตัวลงตัดกับขดขวลวดเกิดการเปลียนแปลงการเหนี่ยวนำของแม่แรงเหล็กของขดลวดทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น

การเหนี่ยวนำร่วม(mutual induction effect) เมื่อขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิถูกพันอยู่รอบ ๆ แกนเหล็กอ่อนเดียวกัน เมื่อขดลวดปฐมภูมิถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กโดยเส้นแรงแม่เหล็กยุบตัวทำให้ขดลวดทุติยถูมิเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้น

แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ

จำนวนของเส้นแรงแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในขดลวดมากแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำก็จะมาก

จำนวนรอบของขดลวด จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิมาก ก็จะเกิดการเหนี่ยวนำเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้สูง

ความเร็วในการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็ก เพื่อที่จะได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงในระหว่างการเหนี่ยวนำร่วม กระแสไฟที่ไหลในวงจรขดลวดปฐมภูมิจะต้องมากและจะต้องถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใด

คอยล์จุดระเบิดแบบมีความต้านทานภายนอก ตัวต้านทานต่ออนุกรมกับขดลวดปฐมภูมิ จะใช้ขอลวดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นทำให้จำนวนรอบลดลงความต้านทานลดลงกระไฟฟ้าไหลเข้าได้มากและเร็ว การนำความต้านทานภายนอกมาต่ออนุกรมกับขดลวดปฐมภูมิก็เพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลเข้าขดลวดมากเกินไปเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำจะทำให้คอยล์ร้อนจนอาจเสียหายได้

 

จานจ่าย (distributor)

ทำหน้าที่ให้หน้าทองขาวเป็นสวิตช์ปิด-เปิดของวงจรปฐมภูมิทำให้เกิดการเหนี่ยวนำเกิดแรงเคลื่อนไฟแรงสูง จานจ่ายจะจ่ายแรงเคลื่อนไฟสูงจากคอยล์ไปยังกระบอกสูบตามจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์

จานจ่ายจะประกอบด้วย ฝาจานจ่าย โรเตอร์ ชุดหน้าทองขาว คอนเดนเซอร์ ชุดกลไกจุดระเบิดล่วงหน้าแบบสุญญากาศ แบบแรงเหวี่ยงหนีศูนย์

ชุดหน้าทองขาว (breaker section)

ทำหน้าที่ในการตัดต่อวงจรไฟปฐมภูมิ ประกอบด้วย 2 ส่วน

ส่วนที่อยู่กับที่ ส่วนนี้จะต่อลงดิน

ส่วนที่เคลื่อนที่ จุดหมุนของส่วนนี้จะมีฉนวนป้องกันการลงดิน ส่วนนี้จะต่อโดยตรงกับขดลวดปฐมภูมิในคอยล์จุดระเบิดและจะมีไฟเบอร์ทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังจากลูกเบี้ยวของจานจ่ายเพื่อทำหน้าที่ปิด - เปิดหน้าทองขาว สปริงแผ่นของหน้าทองขาวจะทำหน้าที่ปิดหน้าทองขาวให้สนิท

มุมดแวล (dwell angle)

คือมุมของลูกเบี้ยวจานจ่ายในตำแหน่งที่หน้าทองขาวปิด ในเครื่องยนต์ 4 สูบ การปรับตั้งระยะห่างของหน้าทองขาวถูกต้องตามมาตราฐาน มุมดแวลจะอยู่ในค่าประมาณ 46-58 องศา

มุมดแวลจะสัมพันธ์กันระหว่างระยะห่างของหน้าทองขาว

เมื่อหน้าทองขาวห่างมากเกินไป(point gap too wide) เป็นผลให้มุมดแวลมีค่าน้อย

เมื่อหน้าทองขาวห่างน้อยเกินไป(point gap too small) เป็นผลให้มุมดแวลมีค่ามาก

มุมดแวลน้อยเกินไป(dwell angle too small) จะทำให้ระยะเวลาที่หน้าทองขาวปิดสั้นทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิมีเวลาน้อยลงเมื่อความเร็วรอบของเครื่องยนต์เพิ่มมากขึ้น กระแสไฟฟ้าวงจรปฐม๓ฒิจะมีไม่เพียงพอและทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรทุติยภูมิลดลงจังหวะจุดระเบิดก็จะผิดพลาด

มุมดแวลมากเกินไป(dwell agle too large) ระยะห่างหน้าทองขาวจะแคบลงเกิดประกายไฟได้ง่ายเมื่อหน้าทองขาวเริ่มเปิด กระแสไฟไหลผ่านหน้าทองขาวได้ทำให้กระแสไฟฟ้าไม่ถูกตัดวงจรอย่างทันทีทันใดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรทุติยภูมิจะเกิดขึ้นน้อยจังหวะการจุดระเบิดจะผิดพลาดเช่นกัน

คอนเดนเซอร์ (condenser)

ติดตั้งอยู่ด้านนอกข้างจานจ่ายต่อขนานกับหน้าทองขาวจะเก็บประจุไฟฟ้าเมื่อหน้าทองขาวเปิด เพื่อให้การตัดวงจรในขดลวดปฐมภูมิอย่าทันทีทันใดและให้เกิดประกายไฟที่หน้าทองขาวน้อยที่สุด และเมื่อหน้าทองขาวปิดคอนเดนเซอร์ก็จะคายประจุไฟฟ้าให้กับวงจร

การเลือกใช้คอนเดนเซอร์จะต้องเลือกขนาดความจุให้เหมาะสมกับระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์ การใช้คอนเดนเซอร์ที่มีค่าความจุน้อยเกินไปจะทำให้เนื้อโลหะของหน้าทองขาวด้านบวกนูนออกมาและทางด้านลบเป็นหลุม ถ้าความจุมากเกินไปทำให้เนื้อโลหะของหน้าทองขาวทางด้านบวกเป็นหลุมและทางด้านลบนูนออกมา

โรเตอร์ (rotor)

ทำหน้าที่หมุนจ่ายแรงเคลื่อนไฟแรงสูงที่รับมาจากคอยล์จุดระเบิดไปยังฝาครอบจานจ่ายตามจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์

ฝาครอบจานจ่าย (distributor cap)

มีรูตรงจุดกึ่งกลางด้านในติดตั้งแท่งคาร์บอนและะรอบ ๆ ฝาจานจ่ายจะมีรูสายหัวเทียนรับแรงเคลื่อนไฟแรงสูงจากตัวโรเตอร์ ระยะห่างระหว่างสะพานไฟของตัวโรเตอร์กับขั้วไฟของฝาครอบจานจ่ายประมาณ 0.8 มม.(0.031 นิ้ว)

การทำงานของระบบจุดระเบิด

ระบบจุดระเบิดทรานซิสเตอร์

แบบกึ่งทรานซิสเตอร์ ยังใช้หน้าทองขาว คอนเดนเซอร์ แต่มีทรานซิสเตอร์มาช่วยจุด

แบบทรานซิสเตอร์ล้วน ไม่มีทองขาวและคอนเดนเซอร์

เครื่องกำเนิดสัญญาณ ประกอบด้วย แม่เหล็ก ขอลวดกำเนิดสัญญาณ และโรเตอร์กำเนิดสัญญาณ

ชุดช่วยจุดระเบิด ประกอบด้วย ตัวตรวจจับสัญญาณ ภาคขยายสัญญาณ ทรานซิสเตอร์กำลัง การควบคุมมุมดแวล จะควบคุมระยะเวลาที่กระแสไฟไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิและรักษาให้กระแสไหลคงที่ตลอดเวลาจากความเร็วรอบต่ำถึงรอบสูง

อุปกรณ์จุดระเบิดแบบรวม เป็นอุปกรณ์จุดระเบิดที่ชุดช่วยจุดระเบิดและคอยล์จุดระเบิดรวมเข้าด้วยกันในชุดจานจ่าย

ระบบจุดระเบิดแบบ CDI ประกอบด้วย ชุดกำเนิดสัญญาณ ขดลวดกำเนิดสัญญาณ ชุดขยายสัญญาณ ชุดแปลงไฟกระแสตรงจากแรงเคลื่อนกระแสต่ำเป็นแรงเคลื่อนไฟสูงและตัวไทริสเตอร์

การควบคุมการจุดระเบิดล่วงหน้า

จังหวะการจุดระเบิดมีความจำเป็นที่จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อปรับให้สัมพันธ์กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ และภาระ ในระบบจุดระเบิดใช้กลไกควบคุมการจุดระเบิดล่วงหน้า 2 แบบคือ แบบสุญญากาศ และแบบกลไกอัตโนมัติหรือแรงเหวี่ยงหนีศูนย์

กลไกปรับค่าออกเทน

ถ้าใช้น้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนต่ำ อุณหภูมิในการจุดระเบิดของน้ำมันเชื้อเพลิงก็จะต่ำกว่าน้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนปกติ

ถ้าใช้น้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนสูง อุณหภูมิในการจุดระเบิดจะสูงกว่าเมื่อใช้น้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนปกติ

ฉะนั้นเมื่อใช้น้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนต่ำจังหวะการจุดระเบิดจะเกิดขึ้นก่อน TDC เล็กน้อย และเมื่อใช้น้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนสูงจังหวะการจุดระเบิดจะเกิดขึ้นก่อน TDC มากขึ้น การปรับค่าออกเทนเป็นการปรับค่าที่ละเอียดเพื่อหาจังหวะการจุดระเบิดที่ถูกต้องเพื่อให้จังหวะการจุดระเบิดเหมาะสมกับค่าออกเทนของน้ำมันเชื้อเพลิง ปุ่มปรับตั้งค่าออกเทน 1 รอบ จะทำให้จังหวะการจุดระเบิดเปลี่ยนแปลงไปล่วงหน้าหรือล่าช้าประมาณ 4 องศา

หัวเทียน (sprak plug)

ทำหน้าที่จุดประกายไฟทำให้ไอดีเกิดการเผาไหม้ การเลือกใช้หัวเทียนที่ถูกต้องกับสภาพการใช้งานจะเป็นผลให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อุณหภูมิของหัวเทียน(heat value)

หัวเทียนร้อน คือหัวเทียนที่ระยะทางระบายความร้อนจากเขี้ยวหัวเทียนถึงปลายล่างฉนวนยาว ความร้อนจึงสะสมอยู่ในตัวได้มาก ใช้สำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยความเร็วต่ำระยะเวลาในการทำงานช่วงสั้น ๆ

หัวเทียนมาตราฐาน คือหัวเทียนที่มีขีดความร้อนปานกลาง เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยความเร็วปานกลาง

หัวเทียนเย็น คือหัวเทียนที่มีระยะทางระบายความร้อนจากเขี้ยวหัวเทียนถึงปลายล่างฉนวนสั้นความร้อนระบายได้เร็ว ใช้สำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยความเร็วสูงหรือใช้วิ่งทางไกล

การตั้งระยะห่างของเขี้ยวหัวเทียน ให้ค่าถูกต้องต้องใช้ฟิลเลอร์เกจแบบลวดกลม ค่ามาตราฐาน 0.6 - 0.8 มม.(0.024 - 0.031 นิ้ว)

การใส่หัวเทียน ต้องขันด้วยมือก่อนเพื่อป้องกันการปีนเกลียว

การเลือกใช้หัวเทียนที่ถูกต้อง เลือกใช้เบอร์ให้ถูกต้องกับสภาพการใช้งาน

การสังเกตสีและลักษณะของหัวเทียน

มีสภาพสีดำแห้ง สามารถเช็ดออกได้ง่าย แสดงว่าส่วนผสมหนา

มีสภาพน้ำมันเครื่องเปียก แสดงว่าลูกสูบ กระบอกสูบ แหวนลูกสูบสึกหรอ

มีสภาพไหม้กร่อน แสดงว่าเครื่องยนต์ทำงานที่อุณหภูมิสูงเกินไป อาจใช้หัวเทียนผิดเบอร์

มีสภาพสีขาวจับหรือสีเหลืองจับ แสดงว่าไฟอ่อนเปลี่ยนหัวเทียนให้ร้อนขึ้น

โค้ดของหัวเทียน

BP6ES

อักษรตัวแรกจะบอกขนาดความโตของเกลียว

อักษรตัวที่ 2 จะบอกลักษณะโครงสร้าง

ตัวเลข จะบอกค่าความร้อน มากจะเย็น น้อยจะร้อน

อักษรหลังตัวเลขตัวแรก จะบอกความยาวของเกลียว

อักษรหลังตัวเลขตัวที่ 2 จะบอกลักษณะโครงสร้างพิเศษ

s: แกนกลางเป็นทองแดง

C : ใช้กับเครื่องยนต์ความเร็วสูง

N : ใช้กับรถแข่งมีเขี้ยวงอเป็นนิเกิล

M : ชนิดแกนสั้น

A : แบบ 2 เขี้ยวใช้กับเครื่องยนต์โรตารี่

R : ชนิดมีรีซิสเตอร์ที่แกนกลางของหัวเทียน

Hiachi L46PW

L = ความยาวของเกลียว

4 = ความโตของเกลียว

6 = ค่าความร้อน มากร้อน น้อยเย็น

P = ลักษณะโครงสร้าง

W = แกนกลางเป็นทองแดง

Champion N9Y

N = ความยาวของเกลียว

9 = ค่าความร้อน มากร้อน น้อยเย็น

Y = ลักษณะโครงสร้าง

ปัญหาข้อขัดข้องของระบบจุดระเบิด

ถอดสายไฟแรงสูงระหว่างคอยล์กับฝาจานจ่ายออกจี้สายไฟแรงสูงห่างจากกราวด์ประมาณ 10-15 มม.(0.5 นิ้ว)หมุนเครื่องและตรวจเช็คประกายไฟ ถ้าไม่มีประกายไฟตรวจวงจรปฐมภูมิ

วัดค่าความท้านทานถ้าสายแบบคาร์บอนวัดได้ 25 กิโลโอมห์หรือมากกว่าเปลี่ยนสายใหม่ ขั้วสายเป็นสนิมทำความสะอาด

ตรวจเช็คแรงเคลื่อนเมื่อเครื่องยนต์หมุนถ้าน้อยกว่า 8 โวลต์ แรงเคล่อนไฟฟ้าต่ำเกินไป

ตรวจขั้วสายของวงจรปฐมภูมิ จุดต่อต่าง ๆ ผิดพลาด

วัดความต้านทานของคอยล์จุดระเบิดไม่ขาดหรือลัดวงจร

ตรวจเช็คหน้าทองขาวไม่เป็นหลุมเป็นบ่อ

ตรวจเช็คฝาครอบจานจ่าย

ตรวจสอบหัวเทียน

ตรวจมุมดแวล

เช็คจังหวะจุดระเบิด