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