نظام الإشعال العادى فى السيارة Ignition System

مهندس: عمرو طليبة

 
 
 
 نظام الإشعال التقليدى:
في محركات الديزل يشتعل السولار ذاتيا نتيجة لارتفاع درجة حرارته في نهاية شوط الضغط عن درجة حرارة اشتعاله الذاتي , ولذلك لا تحتاج محركات الديزل لنظام إشعال.
في محركات البنزين لاتصل درجة الحرارة في نهاية شوط الضغط إلى درجة حرارة اشتعاله الذاتي, ولذلك تحتاج  لنظام إشعال يطلق شرارات كهربائية متتالية في كل اسطوانة لإشعال الشحنة، تتم عملية الاحتراق فى إسطوانات المحرك عن طريق شرارة تصل قيمتها إلى 40000 فولت وتعمل هذه الشرارة على إشعال الخليط   ( الهواء + الوقود ) المضغوط داخل الأسطوانات فى نهاية شوط الضغط مما يتسبب فى حدوث إنفجار شديد يعمل على دفع المكبس إلى الأسفل و بالتالى تتولد القدرة فى المحرك .
أجزاء نظام الأشعال التقليدى:
 يحتوي نظام الإشعال التقليدي علي المكونات التالية:
1- البطارية         
2- مفتاح الإشعال       
3- ملف الإشعال ( البوبينة )                                                 
4- موزع الشرر ( الاسبراتير )           
5- المكثف             
6- قاطع التلامس ( الأبلاتين ) 
7- شمعات الأشعال ( البوجيهات ).
8- أسلاك الضغط العالى.

1- البطارية: Battery
تمد البطارية مجموعة الإشعال بالتيار المطلوب عند بدء دوران المحرك,  وبعد ذلك يحل المولد محل البطارية في إمداد المجموعة بالتيار الكهربي .
 
2- مفتاح الإشعال ( الكونتاكت ): Ignition Switch
بواسطته يتم توصيل وفصل التيار عن نظام الإشعال.
3- ملف الإشعال ( البوبينة ): Ignition Coil
 ملف الاشعال هو جهاز يعمل على تحويل الجهد الابتدائي جهد البطارية المنخفض (12 فولت ) الى جهد الاشعال العالى   ويتراوح بين 15000 الى   40000 ( فولت )، ويتكون ملف الاشعال من قلب من رقائق الحديد المطاوع يلف حوله الملف الثانوى ذو العدد الكبيرمن الملفات المصنوعة من سلك النحاس المعزول الرفيع و الملف الابتدائى ذو العدد القليل نسبيا من الملفات المصنوعة من سلك النحاس ذى القطر الاكبر من سلك الملف الثانوى ويلف هذان الملفان احدهما داخل الاخر كما بالشكل حيث يلف الملف الثانوى أولاً حول القلب الحديدى ثم يلف حوله الملف الابتدائى،  وملف الإشعال يمثل نقطة الإتصال بين الدائرة الإبتدائية و الدائرة الثانوية ويوجد بداخل بعض انواع ملفات الاشعال زيت لتبريد  الحرارة الناتجة عن مرور التيار الكهربائى ذى الجهد العالى.
أجزاء ملف الإشعال :
1- ملف ثانوى
2– رقائق حديد مطاوع
3- ملف إبتدائى
4- مدخل التيار القادم من مفتاح الأشعال ويرمز له  ( 15 )
5- التيار الخارج ذو الجهد العالى الى موزع الشرر ويرمز له ( 4 )
6- الطرف الواصل الى قاطع التلامس ويرمز له ( 1 )
 
 
 
  
4- موزع الشرر ( الأسبراتير ) : Distributer
 يقوم موزع الشرر باستقبال تيار الجهد العالى ( الشرارة) من ملف الاشعال وتوزيعها على شمعات الاشعال  حسب ترتيب الإشعال فى المحرك ويتم ذلك بتدوير العضو الدوار (الشاكوش)  المركب على العمود الدائر للموزع ليلامس نقاط توصيل أسلاك الاشعال فى غطاء الموزع ويأخذ حركته من المحرك عن طريق عامود الكامات لأن سرعته هى نفس سرعة عامود الكامات التى هى نصف عدد لفات عمود االمرفق ( الكرنك ). 
 
 
 
 
 فى الشكل ( أ ) :
1- غطاء الموزع                                              
2- مخارج كبلات موصلة بشمعات الإشعال                
3- العضو الدوار بالموزع                                 
4- نقطة التلامس                                             
5- قاطع التلامس(الأبلاتين )                               
6- مكثف ( كوندنسر )
7- كامة القطع
 
فى الشكل ( ب ) : تفاصيل عمل الموزع:
1-  كامة القطع
2-  ذراع التلامس
3- محور (بنز) ارتكاز لذراع التلامس
 
 
 
5- المكثف: Condenser
   يتكون المكثف من مجموعة من رقائق (ألواح ) معدنية و بينها شرائح عازلة وتلف كل من الرقائق والعوازل على شكل إسطوانى وتحفظ هذه المجموعة داخل علبة أسطوانية الشكل من الألومنيوم ( أو أى معدن آخر ) ويتصل أحد طرفى الرقائق من الداخل بالعلبة ويصبح سالبا بينما الطرف الآخر يتصل بسلك متصل بالملف الأبتدائى .
للمكثف فائدتين مهمتين و هما :
أ- يعمل على زيادة القوة الدافعة الكهربائية المستنتجة فى الملف الثانوى فعند قطع دائرة الملف الإبتدائى بواسطة قاطع الإتصال يحدث تفريغ للطاقة الكهربائية المخزنة فى المكثف عكس إتجاه التيار الأصلى وهذا يؤدى إلى سرعة تلاشى المجال المغناطيسى الناشئ عند مرور تيار البطارية بالملف الإبتدائى .
 ب- يحمى نقاط الإتصال من الإحتراق و التلف من الشرارة التى تحدث على قاطع الإتصال عند توصيل وقطع التيار فيمتص ويخزن الطاقة الكهربائية .
– أى عيب فى المكثف يؤدى لتلف قاطع الإتصال سريعا وضعف الشرارة بحيث لا تكفى لإشعال خليط الوقود بالأسطوانة أو لعدم حدوث الشرارة بالمرة .

6- قاطع التلامس ( الأبلاتين ):
    يتحكم فى زمن مرور التيار فى الملف الإبتدائى ويصنع من التنجستين أو سبيكة البلاتنيوم ويثبت على صينية الموزع و يقوم بتقطيع تيار الدائرة الإبتدائية لإطلاق الطاقة الكهرومغناطيسية من الملف الإبتدائى وإستنتاج الجهد العالى من الملف الثانوى، ويتكون قاطع التلامس من قطعتين إحداهما متحركة عن طريق كامة عمود الموزع و الأخرى ثابتة و متصلة مع الأرضى عن طريق جسم الموزع .

 
 
 
 
 
 
 
7- شمعات الأشعال ( البوجيهات ): Spark Plug
   
تتكون من غلاف من المعدن ينتهي من أسفل بالقطب السالب الذي يتصل بالشاسيه (الأرضي) عن طريق رأس الاسطوانات. يركب داخل الغلاف المعدني عازل من البورسلين، ويخترق القطب الموجب منتصف العازل من أعلى لأسفل. وتنطلق الشرارة الكهربية بين القطبين خلال الثغرة التى بينها والتي تتراوح ما بين 6و0 مم إلى 8 و0 مم .
 
  
 
– وظيفة شمعات الإشعال:
 وظيفة شمعات الإشعال هى توصيل تيار الإشعال ذى الجهد العالى إلى غرفة الإحتراق فى أسطوانات المحرك بطريقة معزولة وتحويلها إلى شرارة تقفز بين ثغرة الشمعة محدثة بؤرة إشعال خليط الوقود و الهواء .
ولذلك يجب أن تتوفر فى شمعة الإشعال الشروط التالية :
1- تحمل درجات الحرارة العالية الواقعة عليها.
2- مقاومة عالية للإجهادات الميكانيكية ضد الضغوط العالية.
3- ذات موصلية حرارية جيدة مع عزل كهربائى عالى.
– أنواع شمعات الإشعال :
تختلف أنواع الشمعات وعند التركيب يجب اختيار الشمعة المناسبة حسب مواصفات المصنع طبقا  للنوع و حالة المحرك المستخدم و ظروف التشغيل وتوجد الأنواع الآتية من الشمعات :
1- الشمعة الساخنة
2- الشمعة المتوسطة
3- الشمعة الباردة
أولاً: الشمعة الساخنة :
وفيها يكون الأنف الخزفى للشمعة طويلاً حيث يعمل ذلك الأنف الخزفى المعرض لغازات الإحتراق على الإحتفاظ بالحرارة وعدم تسريبها لجسم المحرك بسرعة والشكل ( أ ) يبين طول مسار تسرب الحرارة ويستخدم هذا النوع فى المحركات البطيئة أو التى تعمل عند أحمال جزئية و تتميز هذه الشمعة بخاصية التنظيف الذاتى للشمعة نتيجة لتوهجها وبروزها فى مسار جبهة اللهب .
 
 
 
ثانياً: الشمعة المتوسطة :
هذا النوع يستخدم فى المحركات التى تعمل فى ظروف تشغيل عادية و فيه يكون طول الأنف الخزفى أقصر من الشمعة الساخنة و بالتالى يكون مسار تسرب الحرارة أقصر كما بالشكل ( ب ) .
 
ثالثاً: الشمعة الباردة :
تستعمل فى المحركات ذات السرعات العالية وذات الأحمال الكبيرة والبلاد الحارة ويكون طول الأنف الخزفى قصيرنسبيا ولايحتفظ  بالحرارة بل يحدث تسريب سريع لها كما فى الشكل ( ج ) . 

                                                         
 
 
 – طريقة عمل نظام الإشعال التقليدى:
إن العمل الاساسى لنظام الاشعال هو تحويل التيار الابتدائى ( تيار البطارية ) الى تيار عالى الضغط على شكل شرارة ترسل الى شمعات الاشتعال , ويتم هذا التحويل فى ملف الاشعال الذى يعتبر نقطة الوصل بين الدائرتين ولشرح عمل نظام الاشعال التقليدى فانه سيتم شرح عمل الدائرتين :
1- الدائرة الابتدائية :
تتكون الدائرة الابتدائية  او دائرة الضغط الكهربائى المنخفض من الأجزاء التالية  :
  1- البطارية
  2- مفتاح الاشعال
  3- الملف الابتدائى
 4- قاطع التلامس ( قاطع التيار )   
 5- المكثف
وفيها يسرى التيار من البطارية عبر مفتاح الاشعال الى ملف الاشعال ومنه الى نقاط التلامس , وفى حال توصيل نقاط التلامس فان الدائرة الابتدائية تكتمل ويسرى التيار فيها مما يولد مجال مغناطيسى فى الملف الابتدائى ومع استمرار مرور التيار يزداد مقدار المجال المغناطيسى المولد . 
 
 
 
 
 ب- الدائرة الثانوية :
تتكون الدائرة  الثانوية أو دائرة الضغط العالى من الأجزاء التالية :
1- الملف الثانوى
2- موزع الشرر ( الاسبراتير)
3- أسلاك الضغط العالى ( اسلاك البوجيهات )
4- شمعات الاشعال (البوجيهات)
عند فصل نقاط التلامس تتقطع الدائرة الابتدائية وينهار المجال المغناطيسى فى الملف فتتولد قوة دافعة كهربائية عالية فى الملف الثانوى (على شكل شرارة) تنتقل عبر سلك الضغط العالى الى موزع الشرر الذى يوزع الشرر حسب ترتيب الإشعال فى المحرك ومنه إلى شمعات الإشعال فى الأسطوانة.
 
 
 
  

أجهزة ضبط الشرارة:
كلما زادت السرعة قل زمن المشوار للمكبس ولإعطاء الشحنة زمناً كافياً للإحتراق قبل وصول المكبس الى  النقطة الميتة العالية (ن – م -ع) يجب تقديم حدوث الشرارة مع زيادة السرعة. ويقوم بهذا العمل جهاز تقديم الشرارة مع السرعة .
طريقة عمل جهاز تقديم الإشعال مع السرعة:
عندما تزداد سرعة عمود المرفق وكذلك عمود الموزع فان أوزان الطرد المركزى تندفع الى الخارج بتاثير القوة الطاردة المركزية ضد شد النابض وتنتقل حركة الأوزان إلى التابع او لوحة الكامة التى تحرك معها الكامة حركة زاوية فى إتجاه الدوران، وبذلك تسبق الكامة وضعها الأصلى فيتقدم موعد الشرارة تدريجيا حسب ازدياد السرعة. أما عندما تقل السرعة تعود أوزان الطرد المركزى للإنضمام إلى بعضها بتأثير شد النابض فتتأخر الشرارة نسبيا كلما نقصت السرعة. ويوجد منظم توقيت الإشعال بالطرد المركزى داخل موزع الاشعال بأسفل لوحة قاطع التلامس , ويكون مثبتا على عمود الموزع ذاته.

 
 
 
 
 
 
عندما يزداد الحمل على المحرك تقل الخلخلة داخل غرفة الإحتراق مما يستوجب تقديم الشرارة عند زيادة الحمل حتى يعطى وقت اطول للشرارة على إحداث الإحتراق .
 
طريقة عمل جهاز تقديم الإشعال مع الحمل
عندما يكون الحمل كبيراً  تكون فتحة الخانق كبيرة وتقل الخلخلة على الغشاء المرن فلا يتحرك. وعندما يكون الحمل خفيفا تكون فتحة الخانق صغيرة وتحدث خلخلة كبيرة بغرفة الضغط وبمساعدة الضغط الجوى الموجود داخل الغرفة يتحرك الغشاء الفاصل جهة اليمين ضد ضغط النابض ويقوم الذراع بتحريك لوحة(صفيحة ) نقاط التلامس بحركة زواية ضد ضغط النابض مسببة بذلك تقديم موعد الشرارة .