Přístup - BERU® by Federal

Technologie zapalování
Technologie studeného startu
Chlazení
Snímače
Vše o zapalovacích cívkách
Technické
informace
č. 07
®
Vestavěná
Perfection
built in
dokonalost
2
Obsah
Úvod
3
Zážehový motor
4
Činnost zapalovacích cívek v zážehovém motoru 4
Požadavky na moderní zapalovací cívky 5
Zapalovací cívky konstrukce a provozní režim
5
Terminologie technologie zapalování 6
Kolik zapalovacích svíček motor potřebuje? 7
Specifikace / charakteristiky zapalovacích cívek 7
Zapalovací cívky –
typy a systémy 8
Válcové zapalovací cívky 8
Elektronické zapalovací cívky 9
Dvoujiskrové zapalovací cívky 9
Systémy zapalovacích cívek 11
Tužkové zapalovací cívky na svíčku 11
Dvojité zapalovací cívky 13
Zapalovací cívka – výroba 14
Cesta k preciznímu výrobku krok za krokem 14
Prověřená kvalita 15
Kvalitní zboží a padělky
Servisní tipy
15
17
Důvody k výměně 17
Odborná demontáž/montáž 18
Speciální nářadí pro výměnu zapalovací cívky 18
Testování a kontrola 20
Identifikace závady krok za krokem
Autotest 21
22
3
Úvod
Nižší emise, nižší spotřeba paliva, vyšší napětí zapalování,
omezený prostor v pohonné jednotce a motorovém prostoru: Konstrukční požadavky na moderní zapalovací cívky
se neustále zvyšují. Přitom jejich úkol u zážehových motorů
zůstává stejný: směs paliva/vzduchu je nutné zapálit ve
správný čas pomocí optimální zapalovací energie, aby bylo
zajištěno dokonalé spalování. Vývoj technologií motorů jde
neustále dopředu, snižuje se spotřeba paliva, emise a
zvyšuje se jejich účinnost. Zapalovací systémy BERU
samozřejmě nesmí zůstat pozadu.
Společnost má ve své centrále v německém Ludwigsburgu
a v Asii vlastní vývojová oddělení a vývoj zapalovacích
technologií zde probíhá ve spolupráci s mezinárodním
automobilových průmyslem. Zapalovací cívky BERU jsou
tedy šity přesně na míru požadavkům moderních zážehových
motorů, mezi které se řadí přeplňování, zmenšování
rozměrů, přímé vstřikování, chudé palivové směsi, rychlost
recirkulace výfukových plynů atd. Společnost se přitom
může opřít o sto let cenných zkušeností ze svého působení
v roli experta na zapalovací technologie.
Zapalovací cívky BERU se vyrábějí na supermoderních
zařízeních ve specializovaných výrobních závodech v
německém Ludwigsburgu a Muggendorfu a v Asii.
Společnost BERU dodává zapalovací cívky prvovýrobcům
pro téměř všechny významné evropské aplikace.
Společnost má v současné době v portfoliu pro údržbu
a opravy více než 400 zapalovacích cívek, a co je hlavní,
v kvalitě originálního vybavení. Současný průnik tohoto
portfolia na trh činí u vozů VW 99 %, u vozů BMW Group
80 %, u vozů VW Group pak celkově 95 %. Portfolio je ale
průběžně rozšiřováno podle aktuálních požadavků trhu.
4
Zážehový motor
Činnost zapalovacích cívek v zážehovém motoru
Optimální zapálení stlačené směsi paliva/vzduchu je pro konstruktéry jednou z největších výzev již od raných dob výroby
motorů. V případě zážehových motorů k němu dochází na konci
kompresního zdvihu pomocí elektrické jiskry zapalovací svíčky.
Aby mohlo dojít k přeskoku napětí mezi elektrodami, musí
nízkonapěťový elektrický systém vozu nejprve naakumulovat
náboj, pak ho uložit a nakonec ho v době zapálení uvolnit na
svíčce. A právě o toto se stará zapalovací cívka, která je
nedílnou součástí zapalování.
Zapalovací cívka musí být přesně vyladěna pro danou
zapalovací soustavu. Mezi důležité parametry patří:
Energie jiskry, která je na svíčce k dispozici
Šíření jiskry v době jiskrového výboje
 Doba hoření jiskry na zapalovací svíčce
 Spolehlivé zapalování za jakýchkoliv provozních podmínek
 Frekvence jisker v celém rozmezí otáček


Zážehové motory s turbodmychadlem nebo přímým
vstřikováním vyžadují jiskry o vyšší energii. Vysokonapěťové
vedení mezi zapalovací cívkou a svíčkou musí být funkční a
bezpečné. BERU proto nabízí špičkové zapalovací kabely s
vhodnými kontakty a vysokonapěťové konektory pro zapalovací
cívky.
5
Požadavky na moderní zapalovací cívky
Zapalovací cívky v zapalování moderních automobilů generují
napětí až 45 000 V. Je tedy nutné eliminovat nedokonalé zapalování, a tím pádem nedokonalé spalování. Nejen že by mohlo
dojít k poškození katalyzátoru vozidla, ale Nedokonalé spalování
zároveň zvyšuje emise, a tím znečišťuje životní prostřední.
Zapalovací cívky představují, bez ohledu na zapalovací soustavu
(statické rozdělování vysokého napětí, rotační rozdělování
vysokého napětí, dvoujiskrová cívka, jednojiskrová cívka), elektricky, mechanicky i chemicky velmi namáhané součástky
zážehových motorů. Musí fungovat bezvadně v mnoha různých
montážních polohách (na karoserii, v bloku motoru nebo přímo
na zapalovací svíčce v hlavě válců) a mít dlouhou životnost.
Zapalovací cívky na svíčku jsou osazeny
hluboko v motorovém prostoru a musí
vydržet extrémní tepelnou zátěž.
Zapalovací cívky: elektrické, mechanické, tepelné a
elektrochemické požadavky
Rozsah teplot -40 °C až +180 °C
Sekundární napětí do 45 000 V
 Primární proud od 6 do 20 A
 Zapalovací energie 10 mJ až cca 100 mJ (v současnosti)
nebo 200 mJ (v budoucnu)
 Rozsah vibrací do 55 g
 Odolnost vůči benzinu, oleji, brzdové kapalině


Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
Zapalovací cívky fungují na principu transformátoru.
V zásadě se skládají z primárního vinutí, sekundárního vinutí,
železného jádra a izolačního pláště, který je v současné
době tvořen dvousložkovou epoxidovou pryskyřicí.
Na železné jádro z tenkých plíšků se navinou dvě cívky , např.:
Primární vinutí tvoří tlustý měděný drát s
cca 200 závity (průměr cca 0,75 mm²),
 Sekundární vinutí tvoří tenký měděný drát s přibližně 20000 závity (průměr cca 0,063 mm²)

6
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
Při uzavření obvodu primární cívky je v cívce generováno magnetické pole. Samoindukcí pak v cívce vzniká indukované napětí.
V době zážehu je cívkový proud vypnut výkonovým stupněm.
Tímto okamžitým poklesem magnetického pole se v primárním
vinutí generuje vysoké indukované napětí. To se přenese na sekundární cívku a transformuje se v poměru určeném „počtem závitů
sekundární cívky ku počtu závitů primární cívky“. Na zapalovací
svíčce dojde k přeskoku vysokonapěťové jiskry, tím dojde na
jiskřišti k ionizaci, a tedy k toku proudu. Tento proces se opakuje,
dokud se akumulovaná energie nevybije. Při přeskoku jiskry pak
dojde k zapálení směsi paliva/vzduchu.
Maximální napětí závisí na následujícím:
 Poměr počtu závitů sekundárního vinutí ku primárnímu vinutí
 Kvalita železného jádra
 Magnetické pole
Schématický diagram: struktura zapalovací cívky
E
N1
N2
E = vrstvené železné jádro (magnetické)
N1= strana primárního vinutí, 100 - 250 závitů
U1
U2
N2= strana sekundárního vinutí, 10 000 - 25 000 závitů
U1= primární napětí (napětí baterie) 12–14,7 V
U2= sekundární napětí 25 000–45 000 V
I1
l1 = primární proud 6–20 A
I2
primární cívka
sekundární cívka
zap
zap
l2 = sekundární proud 80-120 mA
vyp
vyp
Terminologie
technologie zapalování
zap
Doba nabíjení
nabíjení vyp
Doba
OVLÁDÁNÍ
zap
Doba
Doba zapálení
zapálení
Začátek
nabíjenívyp
Doba nabíjení
Začátek
nabíjení
Doba
zapálení
Čas
Vypínací
proud
Vypínací proud Čas
Začátek
nabíjení
Doba
nabíjení
Doba
zapálení
Čas
Vypínací
proud
Začátek nabíjení
Vypínací proud Čas
PRIMÁRNÍ PROUD
Doba
Doba náběhu
náběhu proudu
proudu
Doba náběhu proudu
SEKUNDÁRNÍ NAPĚTÍ
Doba náběhu proudu
Napětí zapalování
zapalování
Napětí
Ukládání energie: V době, kdy je do cívky
přiváděn proud, se energie ukládá v magnetickém poli. Proud přitéká, cívka je nabitá
(primární obvod je uzavřen, sekundární
obvod je otevřen). Ve stanovené době
zážehu se přívod proudu přeruší.
Indukované napětí: Každá změna proudu
v indukci (cívce) indukuje (generuje) napětí.
Vytváří se sekundární vysoké napětí.
Napětí zapalování
Napětí zapalování
Provozní napětí
napětí
Provozní
Aktivační jiskra
jiskra
Aktivační
Provozní napětí
Aktivační jiskra
Provozní napětí
Vysoké napětí: Maximální napětí je stejně jako
u transformátoru přímo úměrné poměru počtu
závitů primární/sekundární cívky. Při dosažení
napětí zapalování dojde k přeskoku jiskry
(průraz).
Aktivační jiskra
SEKUNDÁRNÍ PROUD
Max. řídicí
řídicí proud
proud
Max.
Max. řídicí proud
Max. řídicí proud
Doba trvání
trvání
Doba
spalování
spalování
Doba trvání
spalování
Doba trvání
spalování
Zapalovací jiskra: Po přeskoku vysokonapěťové
jiskry na zapalovací svíčce je uložená energie
uvolněna do jiskřiště (primární obvod je otevřený,
sekundární obvod je zavřený).
7
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
Zapalovací energie jiskry
Důležitým kritériem výkonu zapalovacích cívek je jejich
zapalovací energie. Ta určuje proud jiskry a dobu hoření
jiskry na elektrodách svíčky. Zapalovací energie moderních
zapalovacích cívek BERU se pohybuje mezi 50 a 100 milijouly
(mJ). 1 milijoule = 10-3 J = 1 000 mikrojoulů. Nejnovější
generace zapalovacích cívek disponují zapalovacími energiemi
v hodnotě až 200 mJ. To ovšem znamená, že pokud se
těchto vysokonapěťových součástek dotknete, hrozí vám
riziko smrtelného zranění!
Kolik zapalovacích svíček motor potřebuje?
Frekvence jisker F = ot/min x počet válců
2
Například: 4válcový 4taktní motor, 3000 ot/min
Spark count = 3 000 x 4 = 6 000 jisker / min
2
Při vzdálenosti 30 000 km, průměrných otáčkách motoru
3 000 ot/min a průměrné rychlosti 60 km/h dostaneme
45 000 000 jisker na jednu zapalovací svíčku!
Specifikace / charakteristiky zapalovací cívky
I1 T1
U2
TFu
WFu
IFU
R1
R2
N1
N2
Primární proud
Doba nabíjení
Sekundární napětí
Doba trvání jiskry
Energie jiskry
Proud jiskry
Odpor primárního vinutí
Odpor sekundárního vinutí Počet závitů primární cívky
Počet závitů sekundární cívky
6–20 A
1.5–4.0 ms
25–45 kV
1.3–2.0 ms
10–60 mJ pro „normální“ motory, do 140 mJ pro motory „DI“
80–115 mA
0,3–0,6 Ohm
5–20 kOhm
100–250
10.000–25.000
8
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
Zapalovací cívky - typy a soustavy
Portfolio zapalovacích cívek BERU zahrnuje více než 400 typů
zapalovacích cívek pro všechny současné technologie: od válcových cívek pro starší vozy přes cívky s integrovanou elektronikou
pro vozy s mechanickými rozdělovači zapalování a dvoujiskrové
zapalovací cívky (pro Fiat, Ford, Mercedes-Benz, Renault, VW
a další) po přímé, resp. „tužkové“ zapalovací cívky (zapalovací
cívky na svíčku), které se instalují přímo na zapalovací svíčku. V
případě značky VW dosahuje průnik zapalovacích cívek BERU na
trh 99 %. Společnost navíc vyrábí kompletní zapalovací lišty, kde
je ve společném krytu (liště) několik samostatných zapalovacích
cívek.
Válcové zapalovací cívky
V současné době se válcové zapalovací cívky instalují
pouze do klasických (starších) vozů. Jsou určeny pro vozy
s rotačním rozdělováním vysokého napětí a přerušovačem.
Externí připojení k
vysokému napětí
Izolační kryt
Interní vysokonapěťové
spojení přes pružinový
kontakt
Pouzdro
Vrstvy cívky s
izolačním papírem
Montážní držák
Magnetický
plíšek
Primární vinutí
Sekundární vinutí
Zalévací hmota
Izolátor
Železné jádro
Spouštění pomocí přerušovače. V tomto případě
je napětí centrálně generováno zapalovací cívkou a
rozdělovač zapalování ho mechanicky rozděluje na
jednotlivé zapalovací svíčky. Tento typ rozdělování
napětí se v moderních systémech řízení motorů již
nepoužívá.
9
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
SYSTÉMY ZAPALOVÁNÍ S PŘERUŠOVAČEM A ELEKTRONICKÝMI SYSTÉMY
Systém zapalování s přerušovačem
Spínací čas
Spínací čas je u zapalování s
přerušovačem takový čas, při
kterém dojde k uzavření (sepnutí)
přerušovače.
Elektronický systém zapalování
Spojka
Zapalovací
cívka
Baterie
Primární
Dioda (spíná potlačení
tvorby jisker)
Sekundární
Odrušovací
odpor
Spínací čas u elektronického
zapalování je takový čas, při
kterém dojde k sepnutí
primárního proudu.
Zapalovací
svíčka
Spínač
Výkonový
polovodič
Zapalovací
svíčka
Elektronické zapalovací cívky
U starších zapalování byl výkonový stupeň osazen jako samostatný díl v motorovém prostoru na karoserii nebo (v případě
rotačního rozdělování vysokého napětí) v rozdělovači, případně
na něm. Zavedení statického rozdělování vysokého napětí a
rozvoj mikroelektroniky umožnily včlenění výkonového stupně
přímo do zapalovací cívky.
To přináší celou řadu výhod:
Diagnostické možnosti
Signál ionizace
 Odrušení elektrického zařízení
 Odpojení napájení
 Proudové omezení
 Tepelné odpojení
 Detekce zkratu
 Vysokonapěťová stabilizace


Zapalovací cívka BERU s vestavěným
výkonovým stupněm pro vozy
s mechanickým rozdělovačem
zapalování.
Dvoujiskrové zapalovací cívky
Dvoujiskrové zapalovací cívky vytvářejí v různých válcích
optimální napětí zapalování pro každé dvě zapalovací svíčky /
dva válce. Napětí je rozdělováno tak, aby
Směs vzduchu / paliva ve válci byla zažehnuta na konci
kompresního zdvihu (doba zapálení)
(primární jiskry - silná zapalovací jiskra),
 Zapalovací jiskra druhého válce přeskočila při pracovním
zdvihu (sekundární jiskry – nízká energie).
Dvoujiskrové zapalovací cívky vygenerují dvě jiskry na jednu
Dvoujiskrová zapalovací cívka.
otáčku klikového hřídele (primární a sekundární jiskra).
Synchronizace s vačkovým hřídelem se vyžaduje. Dvoujiskrové
zapalovací cívky jsou však vhodné pouze pro motory se sudým
počtem válců. U čtyřválcového a šestiválcového vozu tedy
budou instalovány dvě a tři dvoujiskrové zapalovací cívky
(v uvedeném pořadí).

10
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
2 X 2 DVOUJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY PRO ČTYŘI VÁLCE
Válec 1 A
Blok zapalovací cívky A
Záp. jiskra
Dvoujiskrová zapalovací cívka
pro 2 x 2 zapalovací svíčky.
Například pro:
Volkswagen, Audi.
Válec 3 C+
Blok zapalovací cívky C
Kladná jiskra
Válec 4 D+
Blok zapalovací cívky D
Kladná jiskra
Válec 2 BBlok zapalovací cívky B
Záp. jiskra
360° Kw
Dvoujiskrová zapalovací cívka
Okamžik
Válec 1
VýbuchVýfuk Sání
Komprese
Válec 2
VýfukSání Komprese
Výbuch
Válec 3
Komprese
VýbuchVýfuk Sání
Válec 4
Sání
Komprese
1
2
3
VýbuchVýfuk
4
Cyklus zapalování 1 – 3 – 4 – 2
2 X 2 DVOUJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY PRO ČTYŘI VÁLCE
Statické rozdělování vysokého
napětí:
Sada zapalovacích kabelů, která
obsahuje dva kabely s konektory k
zapalovací svíčce. Zapalovací cívka
je instalována na druhých dvou
zapalovacích svíčkách.
3 X 2 DVOUJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY PRO ŠEST VÁLCŮ
Zapalovací cívky jsou instalovány
na zapalovacích svíčkách pro válce
2, 4 a 6.
Mercedes-Benz M104.
11
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
Lišty zapalovacích cívek
V zapalovací liště (zapalovacím modulu) je ve společném krytu
(liště) uloženo několik zapalovacích cívek - (v závislosti na počtu
válců). Tyto cívky však fungují nezávisle na sobě a chovají se
jako jednojiskrové zapalovací cívky. Výhodou tohoto uspořádání
je menší potřeba propojovacích kabelů. Plně postačuje jedno
kompaktní spojení se svíčkou. Díky modulárnosti zapalovací lišty
navíc celý motorový prostor působí „elegantněji“, uspořádaněji
a střízlivěji.
Zapalovací lišty se obvykle používají
u 3 nebo 4válcových motorů.
Zapalovací cívky na svíčku
Jednojiskrové zapalovací cívky (rovněž známé jako přímé,
„tužkové“ zapalovací cívky či cívky na svíčku) se instalují přímo
na zapalovací svíčku. Obvykle nejsou zapotřebí žádné zapalovací kabely (s výjimkou dvoujiskrových zapalovacích cívek),
ale vysokonapěťové konektory. V tomto uspořádání má každá
svíčka vlastní zapalovací cívku, která se nachází přímo nad
izolátorem svíčky. Díky této konstrukci je možné dosáhnout
velmi malých rozměrů.
Nejnovější generace modulárních, kompaktních, lehkých zapalovacích cívek na svíčku jsou díky svému skladnému provedení
vhodné do moderních nízkoobjemových motorů. I přes své
kompaktnější rozměry dokáží v porovnání s většími zapalovacími
cívkami vytvořit větší energii hoření a vyšší napětí zapalování.
Inovativní plastové prvky a extrémně bezpečná technologie
propojení jednotlivých komponentů uvnitř tělesa zapalovací
cívky zároveň zajišťují větší spolehlivost a životnost.
Jednojiskrové zapalovací cívky lze použít v motorech jak se
sudým, tak s lichým počtem válců. Soustavu je však nutné
synchronizovat pomocí čidla polohy vačkového hřídele.
Jednojiskrové zapalovací cívky generují jednu jiskru na jeden
pracovní zdvih. Díky kompaktnímu provedení jednotky skládající se z jednojiskrové cívky / zapalovací svíčky a absenci
potřeby zapalovacích kabelů jsou ztráty napětí zapalování ve
srovnání se všemi zapalovacími systémy zdaleka nejnižší.
Jednojiskrové cívky mají vůbec největší variabilitu nastavení
úhlu předstihu zapalování. Systém s jednojiskrovou cívkou
umožňuje sledování chybného zapálení v zapalovací soustavě
na straně primárního i sekundárního vinutí. Případné problémy
se tedy dají vyřešit pomocí řídicí jednotky, se kterou se v dílně
provede rychlá diagnostika přes OBD a chyba se napraví.
Skladný a vysoce účinný zapalovací
systém BERU: dvojitá platinová svíčka se
zapalovací cívkou „Plug-Top“. Miskový
konektor s vnitřní přítlačnou pružinou na
nové dvojité platinové zapalovací svíčce
zabraňuje výbojům na izolantu.
12
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
SCHÉMA ZAPOJENÍ PRO JEDNOJISKROVOU ZAPALOVACÍ CÍVKU
Chcete-li u jednojiskrových zapalovacích cívek potlačit tvorbu jisker v
sekundárním obvodu, je zapotřebí
vysokonapěťové diody.
1 Zámek zapalování
2 Zapalovací cívky
3 Zapalovací svíčky
4 Řídicí jednotka
5 Baterie
1
2
5
4
3
10
R= 2 kΩ +
– 20 %
4
15
Lp
Ls
Rp
Rs
Dioda
31
1
KONSTRUKCE JEDNOJISKROVÉ ZAPALOVACÍ CÍVKY
Jednojiskrové zapalovací cívky
generují jednu jiskru na jeden
pracovní zdvih, a z toho důvodu
je nutná synchronizace s
vačkovým hřídelem.
Sekundární vinutí
Jádro se vzduchovými mezerami
Vysokonapěťová dioda pro
sepnutí potlačení tvorby jisker
Primární vinutí
Silikonový vysokonap
ový konektor svíčky
Primární konektor
Odrušovací odpor
Uzemňovací kolík
Kontaktní pružina
Jednojiskrové zapalovací cívky, například pro Audi, Porsche, VW.
Aktivační jiskra
Tato aktivační jiskra je u všech
3 systémů (rotační rozdělování
vysokého napětí, dvojitá
zapalovací cívka, jednoduchá
zapalovací cívka) potlačena:
U soustav s rotačním
rozdělováním vysokého napětí
nejsou vyžadována žádná
speciální měření: Doskok jiskry
mezi rotorem rozdělovače a
kulovou elektrodou víčka
rozdělovače tvorbu aktivačních
jisker potlačuje automaticky.
Rotační rozdělování vysokého napětí
vyp
zap
Primární
proud
15
Vysoké napětí kV
Při sepnutí primárního obvodu se
kolem primární cívky vytvoří
magnetické pole. Tento nárůst
intenzity magnetického pole
postačuje k tomu, aby se v
sekundárnímvinutí indukovalo
nežádoucí napětí o velikosti cca
1,5 kV. V důsledku toho může
mezi zapalovacími elektrodami
přeskočit slabá aktivační jiskra,
která může za určitých okolností
zapálit směs paliva/vzduchu v
nesprávnou dobu.
Elektroda víka rozdělovače
10
Vysoké
napětí
5
0
-2
-4
Aktivační
napětí
t
Zapalovací
jiskra
Aktivační jiskra
Rotor
Předstih zabraňuje tvorbě aktivační jiskry
13
Zapalovací cívky - konstrukce a provozní režim
Statické rozdělování vysokého napětí
u dvoujiskrové zapalovací cívky
V případě statického rozdělování
vysokého napětí u dvoujiskrových
zapalovacích cívek jsou svíčky
zapojeny v sérii, takže aktivační jiskra
musí přeskočit mezi elektrodami obou
svíček. Na každou zapalovací svíčku je
aplikována pouze polovina aktivačního
napětí (1,5 kV/2 = 0,75 kV) sekundárního
vinutí a takové napětí na tvorbu aktivační
jiskry nestačí.
V případě statického rozdělování
vysokého napětí u jednojiskrových
zapalovacích cívek k tvorbě
aktivačních jisker nedochází, protože
výboj aktivačního napětí blokuje
vysokonapěťová dioda v sekundárním
obvodu. Poznámka: polarity svorek 1 a
15 nesmí být přehozeny, protože by
mohlo dojít ke zničení vysokonapěťové
diody.
Static high-voltage distribution with
single spark ignition coil
Dvoujiskrová zapalovací cívka
Zapalovací svíčka 1
15
2
Jednojiskrová zapalovací cívka
Sekundární obvod
15
4a
Aktivační
napětí U =
1,5 kV
4a
Zapalovací
svíčka
U
2
U
2
Válec 1
1
4b
1
Napětí 750 V nestačí na tvorbu aktivační jiskry.
Dvojité zapalovací cívky
Společnost BERU díky této nové dvoucívkové technologii
obohatila svoje portfolio o inteligentní dvoucívkové zapalovací
systémy, které zefektivňují zapalovací výkon a snižují emise.
Tento inovativní systém obsahuje dvě cívky pod jedním krytem
a je přímo napojen na příslušnou svíčku ve válci Toto zapalování se dvěma cívkami snižuje výskyt zpožděných zážehů a
umožňuje přesnější načasování zážehu při různých rozmezích
otáček motoru/zátížení. Navíc dokáže cíleně kontrolovat
jednotlivé jiskry. Ve spojení se speciální svíčkou odolnou proti
erozi umožňuje přesnější nastavení zážehu dle proměnlivých
podmínek uvnitř spalovacího prostoru a perfektně pasuje k
nejnovější generaci zapalovacích svíček BERU, které již nyní
vyhovují budoucím požadavkům na spalování chudších směsí
a zvýšenou recirkulaci výfukových plynů (EGR).
Nová technologie zapalování od BERU nabízí ve srovnání s
konvenčními cívkami výrazně kratší intervaly zážehů a lepší
spalovací stabilitu po dobu celého cyklu spalování, zvláště
pak při částečné zátěží a na volnoběh. Integrovaná elektronika
umožňuje plynulé sekvenční nabíjení a vybíjení cívek a
proměnlivé nastavení zapalovací energie. Výhodou je minimální
spotřeba energie v průběhu celého cyklu.
Tento nový duální systém zapalování je podobně jako zapalovací cívka na svíčku přímo napojen na každou svíčku
každého válce, takže je řízení zapalování efektivnější. Mezi
další výhody patří případná možnost prodloužení doby hoření
jiskry a práce ve vícejiskrovém režimu. Nový systém zapalování
se dvěma cívkami je navíc flexibilnější s ohledem na kolísavé
hodnoty zapalování a snese větší objemy interně recirkulovaných výfukových plynů. BERU dokáže optimálně reagovat
na požadavky trhu a novou technologii plánuje nabídnout ve
dvou verzích: jednu pro provozní režim 12 V a další pro provozní
režim 40 - 50 V.
4
Blokovací
dioda
1
14
Zapalovací cívka - výroba
Nový supermoderní výrobní systém zapalovacích
cívek na svíčku od BERU
Z důmyslných, počítačem řízených výrobních linek ve výrobních závodech
BERU každoročně sjedou miliony zapalovacích cívek, vyvinutých ve
spolupráci s automobilovým průmyslem.
Nová výrobní linka zapalovacích cívek BERU v Ludwigsburgu.
Jednotlivé komponenty jsou směrovány na linky v
příslušných stanicích.
Navíjení primárních a sekundárních cívek...
… realizují a sledují počítače.
Zde probíhá plně automatická montáž primárních a
sekundárních cívek.
Sekundární vinutí je pomocí vakuového lití zapuštěno do Jedna z nejdůležitějších fází výrobní sekvence: finální
kontrola zapalovací cívky.
zalévací pryskyřice.
15
Zapalovací cívka - výroba
Prověřená kvalita
Zapalovací cívky BERU splňují normy nejvyšší jakosti a zaručují
bezpečný provoz i v těch nejextrémnějších provozních podmínkách. V průběhu vývojové fáze a samozřejmě i při výrobě
cívky navíc podléhají nespočtu testů pro zajištění jakosti, bez
kterých by nebylo možné garantovat dlouhou životnost a
výkon.
Inženýři BERU již ve fázi vývoje precizně ladí cívky pro konkrétní vozy v těsné spolupráci s příslušnými automobilkami.
Zvláštní pozornost je věnována elektromagnetické
kompatibilitě, která je prověřována řadou důkladných testů
ve vývojovém centru společnosti v německém Ludwigsburgu.
Cílem je dopředu vyloučit závady či omezení komunikačních
a bezpečnostních systémů vozu.
Po ukončení vývojové fáze jsou zapalovací cívky BERU
vyráběny dle těch nejvyšších norem a opět jsou podrobeny
nespočtu testů jištění jakosti. Všechny výrobní závody
společnosti mají certifikaci DIN ISO 9001. Kromě toho mají
všechny výrobní závody BERU v Německu také certifikaci
QS 9000, VDA 6.1 a ISO TS 16949 a environmentální certifikaci ISO 14001. Společnost BERU při výběru svých dodavatelů
uplatňuje nejpřísnější standardy kvality.
Kvalitní zboží a padělky
Napodobeniny zapalovacích cívek jsou většinou levné, ale
levná je i jejich výroba. A právě náklady a nedostatek knowhow bývají důvodem, proč se výrobci těchto levných zařízení
nemohou poměřovat s kvalitativními standardy, jaké nabízí
BERU.
Většina napodobenin bývá vyrobena z nekvalitních materiálů
a sestrojena z velkého množství samostatných komponent.
Nedosahují takových elektrických vlastnosti a odolnosti proti
tepelnému zatížení jako originální zapalovací cívky. Zvláště v
případě cívek s integrovanou elektronikou fungují napodobeniny správně pouze v některých motorech. Navíc bývají
častokrát vyráběny bez spolehlivých jakostních testů. V
případě montáže těchto napodobenin se tedy dají očekávat
následné škody.
Největší nebezpečí ale představuje to, že ani zkušený specialista nedokáže takovou závadu snadno rozpoznat pouhým
okem. Společnost BERU proto podrobila důkladnému
zkoumání originální a padělané součástky, viz níže.
16
Zapalovací cívka - výroba
Zaměření : pájené spoje, kontakty,
přenos energie
Originál: Deska s plošnými spoji s
přípojnicemi umožňuje zautomatizování výrobních procesů a optimální
řízení procesu, tedy stálou kvalitu.
Levná napodobenina: V cívce je
mnoho cizích těles (viz. hroty šipek),
což je důkazem pochybné výrobní
kvality. V závislosti na umístění,
materiálu a tloušťce může po čase
dojít ke zkratu a selhání cívky. Za
povšimnutí také stojí: posunutá či
nesprávně vložená součástka.
Originál: Přesně umístěné a svařené
přípojnice a komponenty upevněné
přímo ke krytu v originálním dílu od
BERU - známka kvality a životnosti.
Optimálně pájené spoje
Napodobenina: Neuspořádané
vinutí, deformovaná kontaktní pole u
vysokonapěťové spojky, zkroucená
těla cívek a desek: předčasné selhání
zapalovací cívky je pouze otázkou
času.
Rozstřik pájky
Nekvalitně pájené spoje
Zaměření: kvalita zalévací hmoty a impregnace
Originál: Zapalovací cívka BERU s
rovnoměrjně zalitou hmotou. Plnivo
bylo do krytu zapalovací cívky lito za
vakua, čímž se zamezilo tvorbě
vzduchových bublin.
Napodobenina: Vysokonapěťový
kabel a železné jádro musí být v
bezpečné vzdálenosti od vysokého
napětí. V tomto případě je
vysokonapěťový kabel příliš blízko
u železného jádra. Mezi možné
důsledky patří přeskok
vysokonapěťového výboje, a tedy
celkové selhání zapalovací cívky.
Napodobenina: Kryt zapalovací
cívky a vysokonapěťový kabel byly
vyplněny drtí, aby se ušetřilo na
drahé zalévací hmotě. V mezerách
se vytvořily vzduchové bubliny,
nízká kvalita impregnace, zejména
ve vysokonapěťové části: Pokud se
do sekundárního vinutí dostane
vzduch, bude ionizován, stane se
vodivým a v důsledku toho bude
narušovat kryt cívky, dokud se
nedosáhne zemnícího potenciálu.
Výsledkem bude zkrat či výboj a
selhání zapalovací cívky.
Napodobenina: Odstup mezi těly
primární a sekundární cívky kvůli
neoptimalizovanému párování
materiálu. To může vést ke vzniku
svodových proudů a probíjení na
primární cívce. Celkově pak tedy
k selhání zapalovací cívky.
17
Servisní rady:
Zapalovací cívky BERU jsou navrženy tak, aby vydržely
po celý životní cyklus vozu. Navzdory tomu bývá v praxi
vždy nutná výměna. Obvykle však příčina netkví v samotných zapalovacích cívkách, ale v okolních součástkách
nebo v neodborné montáži / demontáží.
Důvody výměny
Za domnělé závady zapalovacích cívek často mohou
staré nebo dodatečně instalované konektory zapalovacích
cívek či svíček podřadné kvality:
VADNÉ ZAPALOVACÍ KABELY / KONEKTORY ZAPALOVACÍ CÍVKY
1.Svíčka staršího, nekvalitního
zapalovacího kabelu se zlomila v důsledku viditelných materiálových
nedostatků (masivní kavity/vzduchové
vměstky).
1.
2.
2. Zapalovací cívka, která již nesplňuje
svou funkci z důvodu okolních
nekvalitních dílů. Byla zaslána do společnosti BERU k přezkoumání.
3.
3. Korodovaný spoj zapalovací cívky,
který byl vytažen z pouzdra cívky
při odpojování zapalovacího kabelu. Příčinou byl nekvalitní spoj, nekvalitní
svíčka, což způsobilo korozi, a tudíž ke spojení se zapalovací cívkou.
ZNEČIŠTĚNÉ OKOLNÍ PLOCHY
Riziku jsou vystaveny zejména zapalovací cívky, které
kvůli svému umístění často přicházejí do styku s postřikovou
vodou a posypovou solí. Čištění motorů vysokotlakými
spreji to vše ještě zhoršuje. Může totiž dojít k porušení
pečetí a ke korozi kontaktů.
Nejvíce trpí zapalovací cívky
instalované přímo na mezistěně.
Možným důsledkem je oxidace
kontaktů.
18
Servisní rady:
Cívky v bezprostředním okolí katalyzátoru či výfukového potrubí
/ hlavy válců jsou vystaveny vysoké tepelné zátěži. Stejný problém
nastává i u zapalovacích cívek na svíčku: Montážní prostor je
extrémně omezený a nenabízí prakticky žádné chlazení motoru.
Tyto extrémní zátěže v dlouhodobém hledisku znamenají, že i
ty nejkvalitnější zapalovací cívky mohou za určitých okolností
selhat.
Zapalovací cívky na svíčku jsou usazeny hluboko v motorovém prostoru a musí vydržet extrémní tepelnou zátěž.
Správná demontáž/montáž
Aby se zajistil bezpečný a spolehlivý přenos vysokého napětí,
jsou tužkové cívky pevně připevněny ke svíčkám. Vzhledem
k vysokým teplotám existuje riziko, že se svíčka speče se
silikonovou hlavou zapalovací cívky. Je tedy důležité, aby
bylo při výměně svíčky použito mazivo na svíčky BERU
(obj.č. 0 890 300 029 pro 10 g nebo 0 890 300 045 pro 50 g).
Tím se rovněž zajistí snadná demontáž.
Důležité: speciální nástroj pro
výměnu zapalovací cívky
Přímé cívky mají křehkou konstrukci a díky tomu jsou osazeny
přímo na zapalovacích svíčkách. Jejich demontáž je však kvůli
pevnému upnutí konektoru SAE a krytu šestihranu svíčky
poměrně obtížná. Praxe ukazuje, že při neodborné demontáži
se zapalovací cívka často rozlomí vedví.
Byla nutná pouze výměna
zapalovací svíčky. Nyní je však
z důvodu nesprávného nářadí
nutná i výměna cívky.
Vyvarujte se poškození zapalovací
cívky: Speciální nářadí BERU,
zleva doprava:
ZSA044 (obj.č. 0 890 300 044),
ZSA043 (obj.č. 0 890 300 043),
ZSA042 (obj.č. 0 890 300 042).
BERU nabízí sadu třech speciálních dílenských vytahováků
zapalovacích cívek pro Volkswagen Group, které jsou speciálně
uzpůsobeny na geometrii hlavic zapalovacích cívek. Dle příslušné
konstrukce může být kryt zapalovací cívky buď plochý,
čtvercový, nebo oválný.
Vytahováky zapalovacích cívek umožňují vytahování jak
současných zapalovacích cívek, tak předchozích modelů
s podobným tvarem hlavice.
19
Servisní rady:
Tvorba podélných trhlin na tělese
cívky z důvodu nesprávného,
nadměrného utahovacího momentu
15 Nm, namísto doporučených
6 Nm.
Tvorba trhlin na izolantu zapalovací cívky z důvodu namáhání
během instalace.
Mazivo na konektor svíčky
PROBLÉM
Po výměně zapalovacích svíček dochází k občasnému
chybnému zapálení - v celém rozmezí otáček. Příčinou jsou
napěťové výboje na izolátoru svíčky způsobené vadným,
poškozeným nebo křehkým konektorem svíčky.
ŘEŠENÍ
Před montáží zapalovací svíčky naneste na (hladký či rýhovaný) izolátor svíčky tenkou vrstvu maziva na svíčky BERU
(obj.č. 0 890 300 029 pro 10 g nebo 0 890 300 045 pro 50 g).
Důležité: vždy zkontrolujte konektor zapalovací svíčky a
v případě nutnosti jej vyměňte.Obzvlášť v případě jednojiskrových a dvoujiskrových zapalovacích cívek s konektorovými
nástrčkami se spolu s výměnou svíčky doporučuje i výměna
konektoru. Oblast těsnění svíčky totiž často zkřehne a v
důsledku toho může docházet k únikům.
Vlasové trhliny jsou patrné po
stlačení konektoru svíčky.
Opal na izolátoru svíčky - známka
vynechání zapalování.
Mazivo pro adaptéry svíčky chrání proti křehnutí, a tím pádem
i proti vysokonapěťovým výbojům.
20
Servisní rady:
Testování a kontrola
Nepravidelný chod a nedostatečný výkon motoru: Příčina
problému by mohla tkvět v zapalovací cívce. Letmý pohled do
motorového prostoru vozu Fiat Punto odhalil: je nainstalována
dvoujiskrová zapalovací cívka ZS 283.
K primární diagnóze příčiny problému se doporučuje použití
stroboskopické lampy. Ta se za chodu motoru postupně připojí
ke všem válcům. V případě, že na jednom či více válcích bude
frekvence blikání nepravidelná, bude chyba v systému zapalování či v zapalovací cívce.
Za zvážení určitě stojí následující možná řešení:

Prověřte zapalovací svíčky a v případě potřeby je vyměňte.

Pomocí multimetru otestujte odolnost zapalovacího kabelu.
V případě potřeby kabely vyměňte.

Otestujte jmenovitý odpor primárního a sekundárního obvodu
zapalovací cívky dle parametrů výrobce. V případě anomálií
vyměňte zapalovací cívku.
Zkouška primárního odporu
Zkouška primárního odporu:
jmenovitý odpor primárního
obvodu při 20°C = 0,5 7Ω ± 0,05.
Zkouška sekundárního odporu:
jmenovitý odpor sekundárního
obvodu při 20°C = 7,33 7Ω ± 0,5.
Zapalovací cívka ZS 283
instalovaná například ve
vozech Fiat Punto,
Panda či Tipo.
Zkouška sekundárního odporu
1
2
21
Servisní rady:
Identifikace poruch krok za krokem
Podmínky testu: minimální napětí
baterie 11,5 V. Snímač otáček
motoru: OK.
Hallův senzor: OK.
Zkouška dvoujiskrové zapalovací cívky, například ZSE
003 pro VW / Audi: Musí být
v pořádku pojistka (v tomto
případě: č. 29).
Vypněte zapalování. Ze
zapalovací cívky demontujte
čtyřpólovou svíčku. Zapněte
zapalování. Mezi kontakty 1
a 4 demontované svíčky musí
být napětí alespoň 11,5 V.
Vypněte zapalování.
Změřte sekundární odpor
zapalovacích svíček pomocí
ohmmetru při vysokonapěťovém
výstupu. Výstupy válců 1+4 /
výstupy válců 2+3. Při 20°C
musí být hodnota jmenovitého
odporu 4,0 - 6,0 kΩ.
Pokud těchto hodnot nebude
dosaženo, musí se zapalovací
cívky vyměnit.
22
Autotest
1. Který cívkový drát je tlustší?
A. cívkový drát na primárním vinutí
B. cívkový drát na sekundárním vinutí
2.Jak vysoké je zapalovací napětí u moderní jednojiskrové zapalovací cívky?
A. 20 000 V
B. 25 000 V
C. 45 000 V
3. Kterým fyzikálním zákonem se
řídí zapalovací cívka?
A. zákonem o elektrickém proudu
B. zákonem o elektromagnetické indukci
C. napěťovým zákonem
4. Co znamená pojem „spínací čas“ (uzavření)?
A. čas, při kterém protéká primární proud
B. čas, při kterém je přiváděno vysoké napětí
5. Která forma energie zapalovací cívky se měří
v milijoulech (mJ)?
A. energie jiskry
B. zapalovací napětí
6. Který systém zapalování vyžaduje synchronizaci pomocí čidla vačkového hřídele?
A. dvoujiskrové zapalovací cívky
B. válcové zapalovací cívky
C. jednojiskrové zapalovací cívky
7.
Jaký počet válců je vhodný pro dvoujiskrové zapalovací cívky?
A. sudý počet válců
B. lichý počet válců
23
Self test
8.Z jakého důvodu je v sekundárním obvodu
jednojiskrové zapalovací cívky zapotřebí vysokonapěťové diody?
A. kvůli aktivaci potlačení tvorby jisker
B. pro zvýšení napětí
C. z důvodu ochrany cívky před přetížením
9.Jak vysoká je energie jiskry v moderních zapalovací cívkách BERU?
A. 5 mJ
B. 10 mJ
C. cca 100 mJ
10. Proč je nutné konektor cívky nejprve namazat
pomocí maziva BERU na adaptéry svíčky?
A. aby šel konektor hladce nastrčit na svíčku
B. z důvodu ochrany proti vlhkosti
C. z důvodu prevence proti napěťovým výbojům
Řešení: 1A, 2C, 3B, 4A, 5A, 6C, 7A, 8A, 9C, 10 A, B, C.
BERU® is a Registered Trademark of BorgWarner BERU Systems GmbH
PRMBU1302-CZ
Global Aftermarket EMEA vvba
Prins Boudewijnlaan 5
2550 Kontich • Belgium
www.federalmogul.com
www.beru.federalmogul.com
[email protected]
®
Vestavěná
Perfection
built in
dokonalost