Cewka zapłonowa jest jednym z najistotniejszych elementów układu odpowiedzialnego za zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku benzynowym. Jej zadaniem jest wytworzenie ładunku elektrycznego poprzez zamianę prądu o niskim napięciu 12 woltów, który dostaje od akumulatora, w prąd o wysokim napięciu rzędu 25-30 tys. woltów potrzebny do przeskoku iskry na świecy. Dzięki tak dużej energii elektrycznej temperatura iskry wynosi około 6000°C, umożliwiając bezproblemowy zapłon mieszanki.
Rodzaje i budowa cewek zapłonowych
Cewka zapłonowa jest ponad 100-letnim wynalazkiem.
W tym czasie wymyślono różne typy cewek od momentu pojawienia się ich w autach.- Kielichowe – najstarsza wersja. Cewki zbudowane są z walcowatej obudowy, uzwojenia pierwotnego i wtórnego, żelaznego rdzenia, masy zalewowej i izolacji. Uzwojenie pierwotne jest grubsze od wtórnego, ale ma mniejszą ilość zwojów. To drut pobierający prąd od akumulatora i przekazujący go do uzwojenia wtórnego posiadającego o 100-200 razy więcej zwojów dużo cieńszego drutu. Ponadto podzespół wyposażony jest w trzy zaciski na uzwojeniach. Jeden z nich połączony jest z akumulatorem, drugi ma połączenie z masą, a trzeci doprowadza wysokie napięcie do modułu zapłonowego, który rozdziela je odpowiednio na świece zapłonowe. Uzwojenia cewki owinięte są wokół żelaznego rdzenia zbudowanego z szeregu płytek ferromagnetycznych oddzielonych izolacją. Przestrzeń między uzwojeniami zalana jest masą zalewową (olejem lub żywicą epoksydową), aby zapobiec przebiciom napięcia. Początkowo cewki kielichowe używano z przerywaczem zapłonu. Później zamiast niego wprowadzono tranzystor, a podzespoły zaczęły współpracować z elektronicznym układem zapłonowym, co wpłynęło pozytywnie na żywotność wszystkich elementów. Pomimo tego istniały problemy z ich sterowaniem, co zwiększało zużycie paliwa i pogorszało osiągi związane z przyspieszeniem. Dlatego tego rodzaju podzespoły znaleźć można głównie w starszych autach.
-
Blokowe – cewki dwuiskrowe sterowane elektronicznie. Osadzone są w jednej obudowie, a każda z nich obsługuje parę cylindrów, wywołując w nich iskrę równocześnie.
- Listwy cewek – najnowszy rodzaj podzespołów układu zapłonowego. Wyposażone są w jedną wtyczkę do sterowania wszystkich cewek. Ich technologia opiera się na pojedynczej lub podwójnej iskrze.
- Świecowe – obecnie najpopularniejszy typ. W tym rozwiązaniu pojedyncze cewki nasadzane są bezpośrednio na świece, a bardzo dokładne sterowanie odbywa się za pomocą odczytów z różnych czujników przez sterownik silnika. W ten sposób osiągnięto redukcję strat napięcia i zasilania, ponieważ wyeliminowano przewody wysokiego napięcia, zmniejszono emisję spalin i ulepszono osiągi silnika.
Zasada działania cewki zapłonowej
Jak działa cewka zapłonowa? Nie jest to bardzo skomplikowany proces, natomiast jej rola w umożliwieniu spalania mieszanki paliwowo-powietrznej i pracy silnika jest znacząca. Cewka zapłonowa odpowiada za wytworzenie odpowiednio wysokiego napięcia wymaganego do powstania iskry. Prąd dostający się do cewki przez uzwojenie pierwotne z akumulatora wytwarza w niej pole magnetyczne. Do wywołania iskry niezbędnej do zapłonu mieszanki układ musi przerwać obwód. Dokonuje tego za pomocą przerywacza lub modułu zapłonowego. W następstwie dochodzi do załamania strumienia magnetycznego (zjawiska indukcji elektromagnetycznej) i wytworzenia napięcia rzędu 250-400 V. Prąd o tym napięciu przechodzi na uzwojenie wtórne, które potęguję napięcie do wartości 25000-40000 V dzięki dużo większej liczbie zwojów. Otrzymane napięcie wychodzi z cewki przez styk wysokiego napięcia na przewody zapłonowe, skąd trafia do świec, które wytwarzają dzięki niemu iskrę.
Objawy awarii cewki zapłonowej
Współczesne silniki wymagają do pracy więcej niż jednej cewki zapłonowej, która ze względu na konieczność stałego wytwarzania iskry, nie wytrzymałaby takich warunków eksploatacyjnych i często dochodziłoby do wypadania zapłonu. Dlatego właśnie pierwotnie używane cewki kielichowe zaczęto zastępować bezrozdzielaczowymi układami zapłonowymi z technologią podwójnej iskry oraz sterowaniem elektronicznym. W najnowszych autach stosuje się podzespoły w technologii jednoiskrowej, po jednej cewce na cylinder. W ten sposób znacznie zredukowano awaryjność, którą przypisywano układom w samochodach uznawanych dziś za oldtimery lub youngtimery. Oczywiście nowsze systemy nie są systemami zupełnie bezawaryjnymi, jednakże łatwiej jest wykryć problem, ponieważ na desce rozdzielczej wyświetli się wtedy odpowiedni komunikat w postaci kontrolki check engine lub informacji od układu nadzorującego skład spalin.
Zużycie cewki zapłonowej zwiastujące jej awarię może objawiać się na kilka sposobów. Najczęściej są to problemy z uruchomieniem silnika, jego nierówna praca na biegu jałowym i podczas przyspieszania, zmniejszona moc jednostki napędowej po jej nagrzaniu się oraz wyższe zużycie paliwa. Przy tych objawach warto również sprawdzić inne elementy układu zapłonowego.
Uszkodzona cewka zapłonowa będzie najczęściej powodować wypadanie zapłonu (o którym otrzymamy informację, o ile nasz samochód należy do nowszych modeli z bardzo czułym układem kontrolującym stan spalin) lub problem z wytwarzaniem iskry na jednym z cylindrów. W tym przypadku dowiemy się o usterce, gdyż zapali się kontrolka check engine.
Przyczyny awarii cewki zapłonowej
Powodem, dla którego cewka zapłonowa nie działa wydajnie nie zawsze jest jej stan. Czasami problem leży w elementach, z którymi współpracuje. Na przykład zużyte przewody zapłonowe sprawią, że do świecy nie będzie można dostarczyć prądu niezbędnego do wytworzenia iskry. Warto również sprawdzić stan akumulatora, ponieważ słaba bateria lub nieodpowiednie ładowanie dostarczy zbyt niskie napięcie do cewki, która nie będzie w stanie wykonać swojego zadania poprawnie. Często również zanieczyszczone lub skorodowane styki podzespołu skutkują pojawieniem się awarii. Nierzadko podczas mycia samochodu może dostać się do nich woda. Trzeba również pamiętać, że niektóre, szczególnie starsze i używane modele aut po prostu borykają się z problemami z cewkami ze względu na ich przestarzałą konstrukcję.
Sprawdzanie cewki zapłonowej
Diagnostyka awarii jest dość skomplikowana i potrzeba do niej specjalistycznych narzędzi. Jednym z nich jest tester cewki zapłonowej lub multimetr, który w trybie omomierza mierzy rezystancję na uzwojeniu pierwotnym i wtórnym. To pierwszy z parametrów, który należy sprawdzić w przypadku wystąpienia awarii. Rezystancja określa stosunek między natężeniem a napięciem prądu elektrycznego. Dla uzwojenia pierwotnego oporność może wynosić poniżej 1 oma do nawet kilku omów. Wartość ta zależy od modelu samochodu. Rezystancja uzwojenia wtórnego może natomiast dać wynik od około 800 omów do nawet kilkunastu kiloomów. Otrzymane wyniki zawsze należy porównać z parametrami producenta cewki i tymi podanymi w instrukcji obsługi pojazdu. Trzeba również pamiętać o odpowiednim doborze cewek do konkretnego modelu samochodu. Podzespół o za dużej rezystancji uzwojenia pierwotnego będzie powodował pośrednio niższą moc silnika i wyższe zużycie paliwa ze względu na wytwarzanie słabej iskry. Natomiast w części o za niskiej oporności przepływ prądu będzie zbyt duży, co stworzy ryzyko uszkodzenia cewki, a nawet modułu zapłonowego.
Test za pomocą omomierza nie sprawdzi się w podzespołach, które posiadają wysokonapięciową diodę zamontowaną na końcu uzwojenia. Wtedy tester cewki zapłonowej pokaże przerwę w obwodzie. Jest to problematyczne w razie diagnostyki zwarcia międzyzwojowego. Dlatego w takiej sytuacji sprawdzi się urządzenie zwane oscyloskopem, którego sondę podłącza się do przewodów wysokiego napięcia lub w przypadku cewek świecowych – bezpośrednio do obudowy.
W nowszych samochodach, aby sprawdzić, czy cewka zapłonowa jest dobra, można wykorzystać port diagnostyczny i podłączyć skaner. Urządzenie wskaże, na którym z cylindrów dochodzi do wypadania zapłonu, jeśli pojazd wyposażony jest w odpowiedni system. Skaner diagnostyczny jest narzędziem jedynie informującym o występowaniu usterki, natomiast nie określi on jej przyczyny. Dlatego aby dowiedzieć się w czym leży problem, trzeba równocześnie sprawdzić szczelność kolektora dolotowego, stan zaworu i przewodów wysokiego napięcia. Ponadto podzespoły nasadzane bezpośrednio na świece można po prostu pozamieniać i zamontować na innych cylindrach, aby zobaczyć, czy wypadanie zapłonu przenosi się wraz z nimi. Gdy rzeczywiście do tego dochodzi, wtedy pozostaje wyłącznie wymiana cewki zapłonowej. Uszkodzona obudowa również kwalifikuje ją do natychmiastowej wymiany. Nie przeprowadza się bowiem naprawy ani wymiany tych podzespołów. Tak samo postępuje się w przypadku ich zużycia.
Skomentuj