Hvad er spoleopladning?

Når der tilføres en elektrisk strøm til primærviklingen på en tændspole, vil det tage kort tid for strømmen at nå sin maksimale strømstyrke. Derfor – fordi styrken af det magnetiske felt (eller den magnetiske flux) skabt omkring viklingen er direkte proportional med strømmen – vil det også tage samme tid for magnetfeltet at nå sin maksimale styrke. Når strømmen og magnetfeltet er på deres maksimum, vil magnetfeltet være stabilt.

Den tid, det tager at bygge magnetfeltet til maksimal styrke, omtales ofte som "opladningstiden" for tændspolen.

Der er to potentielle problemer ved dette:

1)        Hvis den elektriske strøm ikke påføres primærviklingen længe nok, vil magnetfeltet ikke nå sin maksimale styrke,

2)       Hvis strømmen påføres for længe, kan det forårsage overophedning af de elektriske kredsløb og primærviklingen.

Hvor lang tid tager det for en spole at blive opladet?

De krævede opladningstider varierer for forskellige typer tændspoler, men ligger typisk i intervallet 4 millisekunder for ældre tændspoler ned til cirka 1,5 millisekunder for mange moderne spoler.

Den periode, hvor tændingssystemet tilfører en elektrisk strøm til tændspolens primærvikling, omtales ofte som "dwell"-perioden eller "dwell"-tiden. Med moderne tændingssystemer styres dwell-perioden elektronisk, så der altid er tilstrækkelig tid til at lade spolen helt op. Men for ældre mekaniske tændingssystemer skabte begrænsningerne ved den mekanisk betjente kontaktafbryder faktisk en dwell-tid, der blev reduceret, efterhånden som motorhastigheden steg. Ved højere motorhastigheder forhindrede den reducerede dwell-tid derfor magnetfeltet i at nå fuld styrke.

Hvilke problemer kan korte dwell-tider forårsage i et mekanisk tændingssystem?

Nøjagtigheden af tændingstidspunktet på mekaniske tændingssystemer er begrænset til hardwarens kapacitet. Finindstilling, justeringer og udskiftning af komponenter var ofte påkrævet som en del af rutinemæssig vedligeholdelse. Som et eksempel på begrænsningerne viser (figur 1) den typiske timing relateret til motorhastigheden for et mekanisk tændingssystem sammenlignet med den ideelle timing.

  Figur 1: En centrifugal forskydningsmekanisme er ikke i stand til præcist at matche den ideelle timing

På grund af brugen af progressive returfjedre (figur 2) øges tidsforskydningen i det centrifugale system i to lineære trin. Imidlertid ændres den ideelle tidsforskydning i en ikke-lineær progression. Den centrifugale timing skal indstilles omhyggeligt for at sikre, at tændingstidspunktet aldrig er for fremrykket.

  Figur 2: Den indre funktion af en mekanisk forskydningsmekanisme

Hvad er forskellen mellem en dwell-periode og en dwell-vinkel?

På et mekanisk tændingssystem starter dwell-perioden, når de roterende knastlober tillader afbryderkontakten at lukke, så strømmen løber gennem spolens primærvikling. Dwell-perioden stopper, når en af knastloberne tvinger afbryderkontakten til at åbne igen, hvorved strømmen til primærviklingen afbrydes. Dwell-perioden afhænger derfor af rotationsvinklen for knastloberne, mens afbryderkontakten er i lukket position.

(Figur 3) viser fire knastlober (for en firecylindret motor), hvilket betyder, at der vil være 90° mellem de samme punkter på tilstødende knastlober. Knastlobernes form i eksemplet tillader afbryderkontakten at forblive lukket for 60° rotation. Derfor er der en dwell-vinkel på 60 fordelergrader, når kontaktafbryderen er lukket, og strømmen løber gennem spolens primærvikling.

  Figur 3: Med 90° mellem knastlober, er der et 60° vindue, hvor kontaktafbryderen er lukket

Eksempel 1

En krumtapaksel roterer med 1.000 RPM. En fordeler-rotor, som roterer med halv motorhastighed, vil rotere med 500 RPM. Ved denne hastighed vil det tage 20 millisekunder for fordelerakslen at rotere gennem dwell-vinklen på 60°. Tændspolen kræver omkring 4 millisekunders opladningstid. Derfor er der mere end tilstrækkelig dwell-tid til, at magnetfeltet kan opbygges i spolen.

Hvis motoren roterer med 5.000 RPM, vil den samme 60° af fordelerakselrotation kun tage 4 millisekunder, hvilket er præcis den rigtige tid til at oplade spolen med et magnetfelt med maksimal styrke. Hvis motoren roterer hurtigere end dette, vil der være utilstrækkelig tid til at lade tændspolen helt op, hvilket vil resultere i reduceret energi i magnetfeltet og reduceret spænding leveret til tændrørene.

Problemet med, at dwell-tiden reduceres, når motorhastigheden stiger, bliver mere signifikant for motorer med flere cylindre.

Eksempel 2

På en sekscylindret motor vil der være seks knastlober, med kun 60° mellem hver lobe (figur 4) og kun 40° for dwell-vinklen. Ved en motorhastighed på 5.000 RPM, vil de 40° dwell-vinkel kun vare i 2,6 millisekunder. Hvis spolen skal bruge 4 millisekunder til at oplade fuldt ud, vil dwell-tiden være for kort, hvilket resulterer i en lavere spænding og potentielle fejltændinger.

  Figur 4: Med seks knastlober er der kun en 40° dwell-vinkel

Der blev brugt forskellige løsninger på mekaniske tændingssystemer for at overvinde problemet med reduceret dwell-tid. Én løsning var en kraftigere tændspole. En anden ekstrem løsning, for motorer med højt omdrejningstal med otte eller tolv cylindre, var at montere to separate fordelere med hver deres tændspole. Motorerne havde derfor reelt to separate tændingssystemer, der hver leverede høj spænding til tændrørene for halvdelen af motorens cylindre.

Hvordan er dette sammenlignet med moderne tændingssystemer?

Mekaniske systemer hjælper os med at forstå udviklingen af de nuværende digitale tændingssystemer.

Tændrøret er den ene afgørende del af benzinmotorens tændingssystem, som aldrig er blevet udskiftet, og sandsynligvis aldrig vil blive det.

Det er afgørende, at tændrøret leverer høj ydeevne og præcist timet tænding. DENSO forstår, at det kræver høj kvalitet at opfylde disse krav fra motorproducenter. For at opnå dette kombinerer DENSO de bedste og gennemprøvede kvalitetssystemer med mange års erfaring.

Brug DENSOs søgeværktøj til at finde de rette tændingskomponenter.