انواع کویل های خودرویی و سیستم های راه اندازی آنها

طراحی شماتیک یک کویل احتراق برای موتور بنزینی اساساً برای همه کویل های احتراق یکسان است.در داخل هر کویل احتراق دو سیم پیچ وجود دارد: سیم پیچ اولیه که از سیم مسی نسبتاً ضخیم تشکیل شده است و سیم پیچ ثانویه که به طور قابل توجهی طولانی تر است و از یک سیم مسی نسبتاً نازک تولید می شود که آزمایشگاه پیشرو آزمون الکتریک ایرانیان به عنوان آزمایشگاه همکار اداره استاندارد و یکی از آزمایشگاه های توانمند با کارشناسان با تجربه در تست و آزمون قطعات خودرویی ، توانایی آزمون انواع کویل های خودرویی را دارد.

جزئیات کویل های جرقه

طراحی شماتیک یک کویل احتراق برای موتور بنزینی اساساً برای همه کویل های احتراق یکسان است.در داخل هر کویل احتراق دو سیم پیچ وجود دارد: سیم پیچ اولیه که از سیم مسی نسبتاً ضخیم تشکیل شده است و سیم پیچ ثانویه که به طور قابل توجهی طولانی تر است و از یک سیم مسی نسبتاً نازک تولید می شود.کویل های جرقه زنی دارای یک هسته فرو مغناطیسی چند لایه هستند که سیم پیچ های اولیه و ثانویه در اطراف آن پیچیده می شوند. سیم پیچ ها به منظور جلوگیری از پریدن ولتاژ از سیم پیچ به سیم پیچ و در نتیجه ایجاد اتصال کوتاه عایق بندی شده اند.

القا و تبدیل مغناطیسی

پالس ولتاژ بالا در سیم پیچ ثانویه با کمک القای مغناطیسی ایجاد می شود. برای این منظور ابتدا سیم پیچ اولیه با جریان باتری از طریق اتصال ولتاژ پایین سیم پیچ جرقه زنی تامین می شود. یک میدان مغناطیسی به طور همزمان در اطراف سیم پیچ اولیه تشکیل می شود. اگر این جریان قطع شود، میدان مغناطیسی فرو می ریزد. این فروپاشی است که باعث ایجاد یک پالس ولتاژ در سیم پیچ ثانویه می شود.پالس ولتاژ ایجاد شده در سیم پیچ ثانویه بالاتر از ولتاژ باتری 12 ولتی است که قبلاً از سیم پیچ اولیه عبور می کرد.دلیل: سیم پیچ ثانویه با سیم بسیار ریزتر پیچیده می شود و بنابراین تعداد سیم پیچی بیشتری نسبت به سیم پیچ اولیه دارد. به اصطلاح نسبت سیم پیچی بسته به سیم پیچ بین 1:150 تا 1:200 است.به غیر از نسبت سیم پیچ، عوامل دیگری نیز وجود دارد که بر سطح واقعی پالس های ولتاژ بالا تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، قدرت میدان مغناطیسی ایجاد شده در سیم پیچ اولیه ، چگالی سیم پیچ ثانویه و زمان باقی مانده برای شارژ نیز تأثیر زیادی بر نتیجه نهایی دارد.

اصل عملیات

عملکرد اولیه سیم پیچ احتراق تبدیل 12 ولت به 30000 ولت یا بیشتر است. برای تکمیل این عملکرد، یک مدار الکتریکی پیچیده اجرا می‌شود:

ترمینال 15 سیم پیچ احتراق از طریق سوئیچ جرقه زنی به قطب مثبت باتری متصل می شود. ترمینال 1 از طریق شکل دیگری از سوئیچ به زمین متصل می شود. به محض بسته شدن مدار الکتریکی، جریان از سیم پیچ اولیه عبور می کند. مانند هر رسانایی که از طریق آن جریان الکتریسیته جریان دارد، یک میدان مغناطیسی تولید می شود .اگر مدار الکتریکی قطع شود، این میدان مغناطیسی فرو می ریزد. هنگامی که این اتفاق می افتد، یک پالس الکتریکی 300 تا 400 ولت در سیم پیچ اولیه ایجاد می شود. میدان مغناطیسی در حال فروپاشی مدار اولیه، ولتاژی را در مدار ثانویه القا می‌کند، زیرا خطوط شار مغناطیسی از میان سیم پیچ‌های ریز ثانویه می‌گذرند.به دلیل نسبت سیم پیچ سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه این القاء یک پالس ولتاژ قابل توجهی بالاتر از ولتاژ اولیه ایجاد می کند. این عمل به عنوان تبدیل شناخته می شود.

کویل جرقه زنی: اصول اساسی

طراحی یک سیم پیچ احتراق معمولی اساساً شبیه به یک ترانسفورماتور است. وظیفه سیم پیچ احتراق این است که ولتاژ بالا را از ولتاژ پایین القا کند. در کنار هسته آهنی، اجزای اصلی عبارتند از سیم پیچ اولیه، سیم پیچ ثانویه و اتصالات الکتریکی. هسته آهنی چند لایه وظیفه تقویت میدان مغناطیسی را بر عهده دارد. یک سیم پیچ ثانویه نازک در اطراف این هسته آهنی قرار می گیرد. این از سیم مسی عایق شده با ضخامت حدود 0.05-0.1 میلی متر ساخته شده است که تا 50000 بار به دور آن پیچ می شود. سیم پیچ اولیه از سیم مسی روکش شده با ضخامت حدود 0.6-0.9 میلی متر ساخته شده است و روی سیم پیچ ثانویه پیچ می شود. مقاومت اهمی سیم پیچ حدود 0.2-3.0 Ω در سمت اولیه و حدود 5-20 کیلو اهم در سمت ثانویه است. نسبت سیم پیچ سیم پیچ اولیه به ثانویه تقریبا 1:100 است. ساختار فنی ممکن است بسته به منطقه کاربرد کویل احتراق متفاوت باشد. در مورد سیم پیچ احتراق سیلندر معمولی، اتصالات الکتریکی به عنوان ترمینال 15 (تامین ولتاژ)، ترمینال 1 (مدار قطع و وصل) و ترمینال 4 (اتصال ولتاژ بالا) تعیین می شوند.

سیم پیچ اولیه از طریق یک اتصال سیم پیچی مشترک به ترمینال 1 و سیم پیچ ثانویه متصل می شود. این اتصال مشترک به عنوان “مدار اقتصادی” شناخته می شود و برای ساده سازی تولید سیم پیچ استفاده می شود. جریان اولیه ای که از سیم پیچ اولیه می گذرد، از طریق قطع کننده ، روشن و خاموش می شود. مقدار جریان عبوری توسط مقاومت سیم پیچ و ولتاژ اعمال شده در ترمینال 15 تعیین می شود. جهت جریان بسیار سریع ناشی از قطع کننده تماس، میدان مغناطیسی را در سیم پیچ تغییر می دهد و یک پالس ولتاژ را القا می کند که به یک ولتاژ بالا تبدیل می شود. پالس توسط سیم پیچ ثانویه از طریق کابل وایر به شمع وصل و ایجاد جرقه میکند و مخلوط سوخت و هوا در یک موتور بنزینی را مشتعل می کند.

مقدار ولتاژ بالا القا شده به سرعت تغییر میدان مغناطیسی، تعداد سیم پیچ های سیم پیچ ثانویه و قدرت میدان مغناطیسی بستگی دارد. ولتاژ القایی باز شدن سیم پیچ اولیه بین 300 تا 400 ولت است. ولتاژ بالا روی سیم پیچ ثانویه بسته به سیم پیچ احتراق می تواند تا 40 کیلو ولت باشد.

1 هسته آهنی ، 2 ترکیب عایق ، 3 درزگیر ، 4 سیم پیچ ثانویه ، 5 سیم پیچ اولیه ، 6 ورق روکش ، 7 گیره بست ، 8 محفظه ، 9 کنتاکت فنر ولتاژ بالا ، 10 پوشش عایق ، 11 ماده عایق ، 12 خروجی ولتاژ بالا ، A ترمینال 15 ، B ترمینال 4 ، C ترمینال 1

1 Iron core, 2 Insulating compound, 3 Sealant, 4 Secondary winding, 5 Primary winding, 6 Cladding sheet, 7 Fastening clip, 8 Housing, 9 High-voltage spring contact, 10 Insulating cover, 11 Insulating material, 12 High-voltage output, A Terminal 15, B Terminal 4, C Terminal 1

کویل های جرقه زنی برای سیستم های جرقه زنی با توزیع ولتاژ بالا چرخشی

این کویل های احتراق سیلندر در وسایل نقلیه با توزیع کننده جرقه در سیستم های جرقه زنی کنترل شده با تماس یا کنترل ترانزیستور استفاده می شود. اتصال الکتریکی سه پین مربوط به یک سیم پیچ جرقه زن معمولی است.مدار اولیه منبع ولتاژ خود را از طریق ترمینال 15 دریافت می کند. قطع کننده تماس به ترمینال 1 سیم پیچ احتراق متصل است و ارتباط سیم پیچ اولیه را با زمین تامین می کند. سیم ولتاژ بالا توزیع کننده احتراق به ترمینال 4 متصل است. در حالی که کویل های احتراق معمولی هنوز در وسایل نقلیه قدیمی استفاده می شوند، کویل های احتراق با واحدهای کنترل الکترونیکی یکپارچه اکنون در وسایل نقلیه مجهز به جرقه زنی ترانزیستوری استفاده می شوند.

کویل های احتراق دو جرقه

کویل های جرقه دوگانه در سیستم های جرقه زنی با توزیع ولتاژ بالا ثابت نصب می شوند. این کویل های جرقه زنی برای موتورهایی با تعداد سیلندر زوج استفاده می شود.سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه سیم پیچ احتراق دو جرقه هر کدام دو اتصال دارند.ترمینال 15سیم پیچ اولیه به منبع ولتاژ و خروجی واحد قطع و وصل یا کنترل الکترونیکی در ترمینال 1 (زمین) متصل می شود. سیم پیچ ثانویه با خروجی های a4 و b4 به شمع ها متصل می شود.در این سیستم ها دو شمع با ولتاژ بالا توسط هر کویل احتراق تکی تامین می شود. از آنجایی که سیم پیچ احتراق به طور همزمان دو جرقه ایجاد می کند، یک شمع باید در چرخه کار سیلندر باشد و دیگری 360 درجه در چرخه جهش جابه جا شود.

به عنوان مثال در یک موتور چهار سیلندر، سیلندرهای 1 و 4 به یک کویل احتراق و سیلندرهای 2 و 3 به دیگری متصل می شوند. کویل های احتراق توسط مراحل خروجی احتراق در واحد کنترل الکترونیکی فعال می شوند. این سیگنال TDC را از سنسور میل لنگ دریافت می کند تا شروع به راه اندازی صحیح سیم پیچ احتراق کند.

1 اتصال ولتاژ بالا ، 2 اتصال ولتاژ پایین ، 3 سیم پیچ ثانویه ، 4 سیم پیچ اولیه ، 5 هسته آهنی

1 High-voltage connection, 2 Low-voltage connection, 3 Secondary winding, 4 Primary winding, 5 Iron core

1 واحد کنترل جرقه زنی ، 2 کویل جرقه زنی ، 3 شمع

1 Ignition control unit, 2 Ignition coil, 3 Spark plugs

کویل های جرقه زنی چهار جرقه

کویل های جرقه چهار جرقه جایگزین دو کویل جرقه دوگانه در موتورهای چهار سیلندر می شوند. این سیم پیچ ها هر کدام دارای دو سیم پیچ اولیه هستند که هر یک از آنها توسط یک مرحله خروجی واحد کنترل الکترونیکی راه اندازی می شود. فقط یک سیم پیچ ثانویه وجود دارد. دو اتصال برای شمع ها در هر یک از خروجی های آن وجود دارد. اینها برعکس با استفاده از آبشارهای دیود سوئیچ می شوند.

1 واحد کنترل جرقه 2 کویل احتراق

1 Ignition control unit
2 Ignition coil

کویل های جرقه زنی تک جرقه

در سیستم هایی با کویل جرقه زنی تک جرقه، یک سیم پیچ احتراق با سیم پیچ اولیه و ثانویه به هر سیلندر اختصاص داده می شود. این کویل های احتراق معمولاً مستقیماً در سر سیلندر، بالای شمع نصب می شوند.این سیم پیچ ها همچنین به سیم پیچ اولیه در ترمینال 15 (تغذیه ولتاژ) و به واحد کنترل الکترونیکی در ترمینال 1 (زمین) متصل می شوند. سیم پیچ ثانویه در خروجی ترمینال 4 به شمع متصل می شود. اگر ترمینالb 4 نیز وجود داشته باشد، از این اتصال برای نظارت بر جرقه نادرست استفاده می شود. تحریک طبق ترتیب مشخص شده توسط واحد کنترل الکترونیکی انجام می شود.

مدار یک سیم پیچ تک جرقه مطابق با یک سیم پیچ احتراق معمولی است. علاوه بر این، یک دیود ولتاژ بالا در مدار ثانویه برای سرکوب “جرقه بسته شدن” استفاده می شود. این دیود جرقه ناخواسته تولید شده در هنگام روشن شدن سیم پیچ اولیه را در نتیجه خود القایی در سیم پیچ ثانویه سرکوب می کند.برای سیم پیچ های تک جرقه، خروجی دوم سیم پیچ ثانویه از طریق ترمینال 4b به زمین هدایت می شود. یک مقاومت اندازه گیری در سیم زمین برای نظارت بر احتراق نصب شده است. این واحد کنترل الکترونیکی را با اندازه گیری افت ولتاژ ناشی از جریان احتراق در هنگام جرقه زنی فراهم می کند.