9. fejezet - Az Ottó-motorok gyújtás rendszerei és azok menedzsmentje

A hagyományos gyújtórendszereknél az energia tárolásról a gyújtó transzformátor gondoskodik amely lemezelt vasmagból és az azt körülvevő 100-200 menetszámú nagy átmérőjű (0,4-0,6 mm) primer, valamint a 10 000-20 000 menetszámú kis átmérőjű (0,05-0,1 mm) szekunder tekercsekből áll (9.4. ábra). A megszakító érintkezők zárásával a primer áram, az L1 önindukciójának következtében, csak fokozatosan növekszik a tápfeszültség és az L1 tekercs ellenállása által meghatározott étékre. A primer tekercsben folyó árama függ a megszakító zárási időtől, így a gyújtótranszformátorban tárolt mágneses energia is. A megszakító nyitásával a primer áram megszakad a gyorsan csökkenő mágneses mező a gyújtótranszformátor mindkét tekercsében feszültséget indukál, melynek nagysága függ a nyitáskor meglévő mágneses mezőtől, a mágneses mező csökkenés sebességétől és a tekercsek menetszámától. A szekunder feszültség egy bizonyos értékénél (gyújtófeszültség) a gyújtógyertya elektródái közt ívkisülés idéz elő, melynek árama a szekunder kör feszültségét az ívfeszültség-re csökkenti. Az ívfeszültség közel állandó addig amíg a megfelelő mennyiségű tárolt energia áll rendelkezésre, majd a szekunder feszültség az ív fenntartásához szükséges érték alá csökken és az ív kialszik (9.2. ábra).

A gyújtó rendszer kondenzátora a megszakítás pillanatában a primer tekercsben indukálódó feszültég csökkentésére szolgál, amely a megszakító érintkezőinek beégését okozná.

A hagyományos gyújtó rendszer további elemei a gyújtás kapcsoló, amely engedélyezi a gyújtást, a munka vagy előtét ellenállás, segítségével a primer kör kis ellenállása miatt azon folyó áramot lehet korlátozni, egyes rendszereknél az indítás során ezt rövidre lehet zárni, így indítás során az alacsonyabb feszültség mellett is megfelelő primer áram biztosítható. A megszakító szempontjából nem csak a nyitást –azaz a gyújtást– de a zárási időt is vezérelni szükséges. Ha túl rövid a zárási idő a primer áram nem éri el a megfelelő szintet, így csökken a gyújtás energiája, ha túl rövid a zárási szög fölöslegesen folyik áram a primer tekercsben, annak melegedését eredményezi a túlzott terhelés mellett (9.3. ábra).

A hagyományos mechanikus rendszereknél a gyújtás időpontját a fordulatszám és a terhelés –leggyakrabban szívótér nyomás- alapján lehet korrigálni. A fordulatszám korrekciót egy az elosztó tengelyén elhelyezet centrifugál tengelykapcsolóval, a terhelést az elosztó illetve a megszakító elfordításával oldják meg (9.5. ábra).

Tirisztoros vagy kondenzátoros gyújtó rendszer esetén a 300-500 V feszültségre feltöltött „C” kondenzátort a gyújtó transzformátor primer körén keresztül kisütik és ennek hatására jön létre a szekunder körön szikra átütéséhez szükséges feszültség (9.6. ábra).

A kondenzátor töltéséhez szükséges feszültséget a feszültség átalakító segítségével állítható elő. A kondenzátor kisütését elvileg mechanikus kapcsolóval is megoldható, azonban a legcélszerűbb megoldás a tirisztor alkalmazása. A kisütést időzíteni kell, erre a célra szolgál vezérlés, amely lehet mechanikus, vagy egyéb úton pl. optikai érzékelő is. A kondenzátoros gyújtó rendszerek hátránya a kondenzátor jelentős terhelése és érzékenysége.

A hagyományos megszakítós gyújtó rendszerek egyik legproblematikusabb eleme a megszakító. Kis fordulatszámon a megszakító kalapács lassan mozog, ezért sokáig tart érintkezői között a megszakítási szikra, ezzel gátolva a primer áram megszűnését, ívet húz, magasabb fordulatszámon csökkenő gyújtófeszültség és érzékenység a meghibásodásokra stb. Ennek az alkatrésznek kiváltására fejlődtek ki az tranzisztoros gyújtó rendszerek, ahol a megszakító helyét a kapcsoló tranzisztor vette át. Ennek vezérlése lehet mechanikus (lásd 9.7. ábra), de napjainkban általában pl. Hall jeladót tartalmaznak a rendszerek.

Ezekben a rendszerekben tranzisztoros gyújtás alkalmaznak, azonban a szekunder tekercs mind két vége egy-egy gyújtógyertyához csatlakoznak (9.8. ábra). Így a henger párok közül az egyikben a főmunkafolyamatban az adott üzemmódhoz tartozó időpontban történik a gyújtás, azonban a másik hengerben a rendszer a közegcsere folyamatban is gyújt. A megoldással csökkenthető a transzformátorok száma, viszont hátránya a rendszernek hogy egyszerre mind a két végen lévő gyertyába történik a kisülés, így annak energiája csökken.

A Kettős szekunder kivezetésű vagy parazita gyújtó rendszerek időzítését általában a motor vezérlő ECM végzi. Főbb bemeneti jelek a fordulatszám (CAS), amely segítéségével a nem csak a fordulatszám de a szöghelyzet is meghatározható, a teljesítménnyel arányos jel, a gyújtás szempontjából is fontos tápfeszültség és korrekciós tényezők.

Hengerenkénti transzformátoros rendszerekben minden hengerhez külön gyújtó transzformátor tartozik, korszerű rendszereknél ez integrálva van a gyertya pipába (9.9. ábra). A megoldás lényegesen költségesebb mint a parazita gyújtó rendszerek, viszont számos előnnyel rendelkezik, pl. kopogásos égés esetén minden henger gyújtási értékét egyedileg lehet szabályozni. Ezeknél a rendszereknél is gyújtás időzítését általában a motor vezérlő ECM végzi. Főbb bemeneti jelek a fordulatszám (CAS), azonban szükséges egy további szinkron jel mérése is (CMP), a teljesítménnyel arányos jel, és korrekciós tényezők.