طريقة عمل نظام الإشعال التقليدي

إن نظام الإشعال يلعب دوراً في الاحتراق الذي يحدث من خلال شمعات الإشعال في السيارة، في عملية الاحتراق يمكن أن تبعث شمعات الإشعال شرارات بسبب وجود تيار كهربائي فائق الجهد ناتج عن ملف الإشعال، مقدار الجهد هذا يتغير، باستخدام مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، تحدث هذه العملية لأن الملف الأساسي يحتوي على كمية أقل من الجهد من الملف الثانوي، يستخدم نظام الإشعال لتنفيذ دائرة التحويل من بطارية كهربائية بجهد 12 فولت حتى 20 كيلو فولت على شمعة الإشعال، لأداء هذه الدائرة، يتم تزويد نظام الإشعال بعدة مكونات متصلة ببعضها البعض.

طريقة عمل نظام الإشعال التقليدي:

ينقسم نظام إشعال السيارات إلى دائرتين كهربائيتين، الدوائر الأولية والثانوية:

• الدائرة الأولية تحمل جهداً منخفضاً، تعمل هذه الدائرة فقط على تيار البطارية ويتم التحكم فيها بواسطة نقاط القاطع ومفتاح الإشعال، عند تشغيل مفتاح الإشعال، يتدفق تيار الجهد المنخفض من البطارية عبر اللفات الأولية لملف الإشعال، يتسبب هذا التدفق الحالي في تكوين مجال مغناطيسي حول الملف.
  
• تتكون الدائرة الثانوية من اللفات الثانوية في الملف ووصلة الشد العالي بين الموزع والملف (يُطلق عليه عادة سلك الملف) على موزعات الملف الخارجية وغطاء الموزع ودوار الموزع ووصلة الإشعال وشمعات الإشعال، عندما يدور المحرك تدور كامة عمود الموزع، حتى تتسبب النقطة العالية على الكامة في فصل نقاط التكسير فجأة. 
  على الفور، عندما يتم فتح النقاط، يتوقف تدفق التيار من خلال الملفات الأولية لملف الإشعال، هذا يتسبب في انهيار المجال المغناطيسي حول الملف، يمتص المكثف الطاقة ويمنع الانحناء بين النقاط في كل مرة يتم فتحها.
  
• يقطع خط التدفق في المجال المغناطيسي خلال اللفات الثانوية لملف الإشعال، ممّا يخلق جهداً عالياً مرتفعاً بما يكفي للقفز على الفجوات بين الدوار وأطراف غطاء الموزع والأقطاب الكهربائية الموجودة في قاعدة شمعة الإشعال، بافتراض أن المحرك قد تم توقيته بشكل صحيح، تصل الشرارة إلى خليط الهواء والوقود في الاسطوانة ويبدأ الاحتراق.
  
• مع استمرار الموزع في الدوران، ينكسر التلامس الكهربائي بين الدوار وطرف غطاء الموزع، ممّا يوقف التدفق الثانوي، في الوقت نفسه تقترب النقاط من الدائرة الأولية، ممّا يسمح للتيار الأساسي بالتدفق، سيخلق هذا التيار الأساسي مرة أخرى مجالاً مغناطيسياً.
  

عيوب نظام الإشعال التقليدي:

سوف نلخص العيوب في نظام الإشعال التقليدي على ثلاث عناصر وهي كالتالي:

1- عيوب النظام التقليدي:

على الرغم من أن النظام التقليدي يعطي خدمة جيدة، إلا أن مشكلة التلوث ومشكلة زيادة استهلاك الوقود احتاجت إلى تطوير النظام، تعديل أو إلغاء مقطع التيار كان هو التعديل الجوهري، لأن نقاط التقطيع لها العيوب التالية:

• تغير توقيت الإشعال عن المواصفات، هذا التغيير ناجم عن العديد من الأمور وهي: تآكل الكعب العازل لنقاط التقاطع أو الكامة أو عمود إدارة المقطع أو تأكل نقاط التوصيل.
  
• ارتداد نقاط التقاطع وعدم متابعة الكعب للكامة في السرعات العالية.
  
• تغير زاوية السكون نتيجة لاختلاف سرعة المحرك أو تآكل في نقاط الاتصال.
  
• متطلبات الصيانة بشكل دوري.
  
• لا يمكنها التعامل مع تيار أعلى من 2 أمبير.
  

2- عيوب الملف التقليدي:

الملفات الابتدائية للملف التقليدي له عدد كبير من اللفات، خلال عمل الملف؛ قطع الدائرة الابتدائية يؤدي في نفس الوقت إلى تكون تيار حثي في الملف الثانوي وفي نفس الوقت تیار حثي في نفس الملف الابتدائي، في نفس الاتجاه قبل تقطيع الدائرة، يعمل الحث الذاتي في الدائرة الابتدائية إلى تقليل سرعة نمو وانهيار المجال، وهذا واحد من الأسباب المؤدية إلى ضعف أداء النظام التقليدي مع زيادة سرعة المحرك وأصبحت المشكلة كبيرة في المحركات التي تتطلب عدداً عالياً من الشرارات في الثانية (مثال محرك متعدد الاسطوانات المحرك ثنائي الأشواط أو محرك 8 اسطوانات أو أكثر).

3- ملف قليل الحث:

يحتوي ملف الإشعال قليل الحث على عدد أقل من اللفات في الملف الابتدائي حتى يقلل من تأثير الحث الذاتي، هذا يعطي قطع سريع عند فتح الدائرة ولكن مع تقليل المقاومة الابتدائية، فهذا يعني أن التيار المار يكون أكبر بكثير تقريباً ثلاث مرات وعليه يكون العمر التشغيلي للنقاط التوصيل أقصر، بالإضافة إلى الأداء الأفضل في السرعات العالية، فإن الملف ذو الحث القليل يعطي طاقة أعلى خلال عمل الشرارة وهذا ما يجعل لهذا النوع شعبية عالية، زيادة استخدام هذا النوع يتطلب نقاط اتصال ليس لديها نفس العيوب الموجودة بالنوع التقليدي.

وظائف نظام الإشعال Ignition system function:

الوظيفة الأساسية التي يقوم بها نظام الإشعال هي توصيل الشرارة ذات الطاقة المناسبة في الوقت المناسب إلى غرفة الاحتراق؛ ذلك لإشعال خليط الوقود مع الهواء في نهاية شوط الانضغاط وفي أي نوع من نظم الإشعال هناك عدة وظائف هامة يجب أن يقوم بها نظام الإشعال وهي: أن تكون الشرارة قادرة على إشعال الخليط في كل ظروف تشغيل المحرك المختلفة، أن تصل الشرارة إلى شمعة الإشعال في وقت مناسب لوضع المكبس داخل الاسطوانة، أن تعمل منظومة الإشعال بكفاءة عند أقصى وأدنى سرعة دوران للمحرك.
كذلك تأمين شرارة كهربائية ذات جهد عالي بين أقطاب شمعة الإشعال داخل الأسطوانة وتنظيم توقیت حدوث الشرارة مع اختلاف ظروف التشغيل مثل: سرعة المحرك، الحمل والظروف الأخرى، أيضاً يقوم هذا النظام بتوزيع الشرارة على اسطوانات المحرك حسب ترتيب الإشعال.

تأثیر توقيت الإشعال على أداء المحرك:

من المعروف أن توقيت الإشعال يؤثر بشكل كبير على أداء المحركات، حيث يجب أن تصل الشرارة إلى الشحنة التي تتكون من الهواء والوقود قبل أن يصل المكبس إلى النقطة الميتة العليا بفترة مناسبة، وحتى إذا وصل المكبس إلى النقطة الميتة العليا تكون الشحنة قد تم احتراقها كلها وابتدأت في التمدد، من إضرار الشرارة المتقدمة حيث أن الشحنة تحترق وتبدأ في التمدد قبل وصول المكبس إلى النقطة الميتة العليا، ممّا يسبب عدة أمور هي: ضغط خلفي على المكبس (شغل سلبي)، دق على سطح المكبسن، سخونة المحرك وضعف القدرة، من إضرار تأخر الشرارة، أن الشحنة تحترق وتبدأ في التمدد بعد أن يترك المكبس النقطة الميتة العليا.

ترتيب الإشعال:

كما نعلم أن نظام الإشعال يقوم بتوصيل الشرارة إلى اسطوانات المحرك بالوقت المناسب وبترتيب معين مناسب؛ وذلك ليعمل المحرك بشكل مرن وعدم حدوث تأرجح أو عدم اتزان، بحيث تقوم كل اسطوانة بتوليد طاقة كل 720 درجة؛ أي كل لفتين لعمود المرفق للمحركات رباعية الأشواط، لذلك فإن ترتيب الإشعال تم تحديدها عند تصميم المحرك من قبل الشركة الصانعة، حيث تتفاوت من محرك إلى آخر ولقد صممت الاسطوانة الأولى لتبدأ بالاشتعال ومنها إلى الاسطوانات الأخرى، حسب الترتيب المطلوب من قبل الشركة الصانعة للمحرك.