Λύσεις — Συστήματα Ανάφλεξης (σελ. 29-50) – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Συστήματα Ανάφλεξης

Λύσεις στις 'Εργασία για τους μαθητές' των Ασκήσεων 3-6: περιγραφή λειτουργίας και σύγκριση συμβατικής/ηλεκτρονικής/επαγωγικής/χωρητικής/ολοκληρωμένης ανάφλεξης.

Λειτουργία συμβατικής vs ηλεκτρονικής ανάφλεξης με πλατίνες

Ερώτηση: Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος και των εξαρτημάτων. Να συγκρίνετε τα συστήματα της συμβατικής ανάφλεξης και της ηλεκτρονικής ανάφλεξης με πλατίνες.

Απάντηση:

• Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος και των εξαρτημάτων.
• Να συγκρίνετε τα συστήματα της συμβατικής ανάφλεξης και της ηλεκτρονικής ανάφλεξης με πλατίνες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Και τα δύο συστήματα παράγουν την υψηλή τάση ανάφλεξης με το φαινόμενο της επαγωγής: το ρεύμα του συσσωρευτή διαρρέει το πρωτεύον πηνίο του πολλαπλασιαστή και, όταν αυτό διακόπτεται απότομα, δημιουργείται στο δευτερεύον πηνίο υψηλή τάση (8.000-15.000V), η οποία μέσω του διανομέα οδηγείται στο κατάλληλο μπουζί για την ανάφλεξη του μίγματος στον αντίστοιχο κύλινδρο. Στο συμβατικό σύστημα (συσσωρευτής, διακόπτης ανάφλεξης, πολλαπλασιαστής, διανομέας με πλατίνες και πυκνωτή, μπουζοκαλώδια, μπουζί) η απότομη διακοπή του ρεύματος του πρωτεύοντος γίνεται καθαρά μηχανικά: το περιστρεφόμενο έκκεντρο του διανομέα ανοίγει τις πλατίνες, οι οποίες όμως διαρρέονται από το πλήρες ρεύμα ανάφλεξης (έως 5Α), με αποτέλεσμα σταδιακή φθορά και κάψιμο των επαφών τους και την ανάγκη τακτικής ρύθμισης του διάκενου τους. Στο ηλεκτρονικό σύστημα με πλατίνες προστίθεται μια ηλεκτρονική πλακέτα με τρανζίστορ (συνήθως τύπου Darlington): οι πλατίνες εξακολουθούν να υπάρχουν και να ανοιγοκλείνουν μηχανικά, αλλά πλέον ελέγχουν μόνο τη βάση του τρανζίστορ με πολύ μικρό ρεύμα, ενώ το ίδιο το ρεύμα του πρωτεύοντος πηνίου διακόπτεται από το τρανζίστορ. Έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη ένταση ρεύματος στο πρωτεύον (άρα υψηλότερη τάση και μεγαλύτερης διάρκειας σπινθήρας στα μπουζί) και πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των πλατινών, αφού πλέον δεν διαρρέονται από το ισχυρό ρεύμα ανάφλεξης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Και τα δύο βασίζονται στην επαγωγή μέσω πολλαπλασιαστή· στο συμβατικό οι πλατίνες διακόπτουν απευθείας το ρεύμα ανάφλεξης (φθείρονται)· στο ηλεκτρονικό ένα τρανζίστορ κάνει τη διακοπή και οι πλατίνες φέρουν μόνο μικρό ρεύμα ελέγχου (μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, ισχυρότερος σπινθήρας)

Λειτουργία επαγωγικής ανάφλεξης και σύγκριση ηλεκτρονικών αναφλέξεων

Ερώτηση: Να περιγράψετε τη λειτουργία της ηλεκτρονικής ανάφλεξης με παλμογεννήτρια. Να συγκρίνετε (ομοιότητες - διαφορές), (πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα) τα διάφορα συστήματα ηλεκτρονικών αναφλέξεων.

Απάντηση:

• Να περιγράψετε τη λειτουργία της ηλεκτρονικής ανάφλεξης με παλμογεννήτρια.
• Να συγκρίνετε (ομοιότητες - διαφορές), (πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα) τα διάφορα συστήματα ηλεκτρονικών αναφλέξεων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην ηλεκτρονική ανάφλεξη με παλμογεννήτρια (επαγωγικού τύπου ή τύπου Hall), το γνωστό έκκεντρο του διανομέα έχει αντικατασταθεί από έναν δρομέα χρονισμού (σκανδαλιστή) με τόσες προεξοχές όσοι και οι κύλινδροι του κινητήρα. Καθώς ο δρομέας περιστρέφεται, οι προεξοχές του μεταβάλλουν το μαγνητικό πεδίο ανάμεσα σε ένα μόνιμο μαγνήτη και ένα αισθητήριο τύλιγμα (πηνίο)· αυτές οι μεταβολές (παλμοί) στέλνονται στη μονάδα ελέγχου, η οποία τις χρησιμοποιεί για να ανοιγοκλείνει ένα τρανζίστορ που ελέγχει το πρωτεύον κύκλωμα του πολλαπλασιαστή, ακριβώς όπως και στο ηλεκτρονικό σύστημα με πλατίνες, μόνο που εδώ δεν υπάρχουν καθόλου μηχανικές επαφές που να φθείρονται. Συγκρίνοντας τα διάφορα συστήματα ηλεκτρονικών αναφλέξεων: το ηλεκτρονικό σύστημα με πλατίνες διατηρεί ακόμη μηχανικές, φθειρόμενες επαφές (αν και με πολύ μικρότερο ρεύμα από το συμβατικό)· η επαγωγική ανάφλεξη με παλμογεννήτρια τις καταργεί εντελώς, χρησιμοποιώντας μαγνητική ανίχνευση, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη αξιοπιστία και λιγότερη συντήρηση· η χωρητική ανάφλεξη (CDI) διαφέρει ριζικά, αφού παράγει την υψηλή τάση με πολύ γρήγορη εκφόρτιση πυκνωτή (και όχι με κλασική επαγωγή διακοπής ρεύματος πηνίου), δίνοντας πολύ ισχυρότερο και ταχύτερο σπινθήρα, ιδανικό για κινητήρες υψηλών στροφών, αλλά με πιο πολύπλοκη ηλεκτρονική κατασκευή. Όλα τα ηλεκτρονικά συστήματα υπερτερούν του συμβατικού σε αξιοπιστία και διάρκεια ζωής, με μειονέκτημα το υψηλότερο κόστος και τη δυσκολότερη διάγνωση βλαβών στα ηλεκτρονικά τους μέρη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ο δρομέας χρονισμού μεταβάλλει μαγνητικό πεδίο→παλμοί→έλεγχος τρανζίστορ (χωρίς πλατίνες)· έναντι ηλεκτρονικής με πλατίνες (ακόμη μηχανικές επαφές) και χωρητικής CDI (εκφόρτιση πυκνωτή, ισχυρότερος/ταχύτερος σπινθήρας, πιο πολύπλοκη)

Λειτουργία ολοκληρωμένης ανάφλεξης και σύγκριση με 4-πολλαπλασιαστές

Ερώτηση: Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος και των εξαρτημάτων. Να φέρετε πληροφορίες σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές που έχει ένα άλλο σύστημα ολοκληρωμένης ανάφλεξης με τέσσερις πολλαπλασιαστές.

Απάντηση:

• Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος και των εξαρτημάτων.
• Να φέρετε πληροφορίες σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές που έχει ένα άλλο σύστημα ολοκληρωμένης ανάφλεξης με τέσσερις πολλαπλασιαστές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην ολοκληρωμένη ηλεκτρονική ανάφλεξη χωρίς διανομέα με δύο πολλαπλασιαστές (για τετρακύλινδρο κινητήρα), κάθε πολλαπλασιαστής τροφοδοτεί με υψηλή τάση δύο μπουζί ταυτόχρονα, μέσω πηνίου διπλού σπινθήρα: ο ένας κύλινδρος βρίσκεται στο τέλος της φάσης συμπίεσης (ο σπινθήρας του χρησιμοποιείται για την ανάφλεξη), ενώ ο άλλος βρίσκεται στη φάση εξαγωγής των καυσαερίων (ο σπινθήρας του δεν επηρεάζει τη λειτουργία, αφού δεν υπάρχει συμπιεσμένο μίγμα). Ο μικροϋπολογιστής της μονάδας ελέγχου, χρησιμοποιώντας έναν αποθηκευμένο χάρτη και τα σήματα από τους αισθητήρες (θέση/στροφές κινητήρα, θέση πεταλούδας, θερμοκρασία, οξυγόνο), υπολογίζει το ακριβές σημείο ανάφλεξης και ενεργοποιεί εναλλακτικά τα δύο πηνία. Ένα αντίστοιχο σύστημα με τέσσερις πολλαπλασιαστές (έναν ανά κύλινδρο, για τετρακύλινδρο κινητήρα) λειτουργεί με την ίδια βασική αρχή και τα ίδια πλεονεκτήματα (χωρίς διανομέα, χωρίς περιστρεφόμενα μέρη), αλλά κάθε πολλαπλασιαστής τροφοδοτεί έναν μόνο κύλινδρο με «χρήσιμο» σπινθήρα, χωρίς να παράγεται καθόλου ο «χαμένος» σπινθήρας στη φάση εξαγωγής. Αυτό σημαίνει απλούστερη ρύθμιση χρονισμού ανά κύλινδρο και ελαφρώς μικρότερη καταπόνηση κάθε πολλαπλασιαστή (μισή συχνότητα λειτουργίας σε σχέση με το σύστημα διπλού σπινθήρα), με αντίτιμο τον μεγαλύτερο αριθμό πολλαπλασιαστών και συνεπώς υψηλότερο κόστος κατασκευής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με 2 πολλαπλασιαστές: κάθε πηνίο τροφοδοτεί 2 μπουζί ταυτόχρονα (χρήσιμος+χαμένος σπινθήρας)· με 4 πολλαπλασιαστές: ένας ανά κύλινδρο, μόνο χρήσιμος σπινθήρας, απλούστερος χρονισμός αλλά ακριβότερη κατασκευή

Λειτουργία και σύγκριση ηλεκτρονικής με ολοκληρωμένη ανάφλεξη

Ερώτηση: Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος. Να συγκρίνετε τα συστήματα της ηλεκτρονικής ανάφλεξης με την ολοκληρωμένη ηλεκτρονική ανάφλεξη.

Απάντηση:

• Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος.
• Να συγκρίνετε τα συστήματα της ηλεκτρονικής ανάφλεξης με την ολοκληρωμένη ηλεκτρονική ανάφλεξη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ολοκληρωμένη ηλεκτρονική ανάφλεξη (D.I.S., χωρίς διανομέα) θεωρείται από τις πιο αξιόπιστες αναφλέξεις, ακριβώς επειδή η έλλειψη περιστρεφόμενων/κινούμενων τμημάτων ελαχιστοποιεί τις φθορές. Λειτουργεί με πηνία-πολλαπλασιαστές διπλού σπινθήρα (ή έναν πολλαπλασιαστή ανά κύλινδρο), τα οποία τροφοδοτούνται με σήμα απευθείας από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, χωρίς κανένα διανομέα να διανέμει μηχανικά την υψηλή τάση στα μπουζί: η υψηλή τάση οδηγείται απευθείας από κάθε πολλαπλασιαστή στα δικά του μπουζοκαλώδια. Συγκρίνοντάς τη με την «απλή» ηλεκτρονική ανάφλεξη (είτε με πλατίνες είτε με παλμογεννήτρια), η βασική ομοιότητα είναι ότι και οι δύο χρησιμοποιούν ηλεκτρονικό έλεγχο του πρωτεύοντος κυκλώματος του πολλαπλασιαστή μέσω τρανζίστορ. Η βασική διαφορά είναι ότι η απλή ηλεκτρονική ανάφλεξη διατηρεί έναν διανομέα (ράουλο, καπάκι, δείκτη) που περιστρέφεται μηχανικά και διανέμει την υψηλή τάση διαδοχικά σε κάθε μπουζί μέσω ενός και μοναδικού πολλαπλασιαστή, ενώ η ολοκληρωμένη ανάφλεξη χρησιμοποιεί πολλαπλούς πολλαπλασιαστές και καταργεί εντελώς τον διανομέα και το ράουλό του. Αποτέλεσμα είναι λιγότερες πηγές βλάβης (φθορά καπακιού/ράουλου διανομέα, ρύθμιση αβάνς) και μεγαλύτερη ακρίβεια χρονισμού, αφού το σημείο ανάφλεξης καθορίζεται ψηφιακά από τον μικροϋπολογιστή με βάση χάρτη, χωρίς μηχανικό αβάνς φυγοκεντρικού ή κενού τύπου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ολοκληρωμένη ανάφλεξη = πολλαπλοί πολλαπλασιαστές χωρίς διανομέα/ράουλο, ψηφιακός χρονισμός μέσω χάρτη· ηλεκτρονική με διανομέα = ένας πολλαπλασιαστής + μηχανική διανομή τάσης μέσω περιστρεφόμενου ράουλου/καπακιού