Předměty:
- Úvod do žhavicí svíčky
- Provoz žhavicí svíčky
- Počítačem řízené žhavicí svíčky
- Vady žhavicí svíčky
- Demontáž žhavicích svíček
Představení žhavicí svíčky:
Žhavicí svíčky se také nazývají žhavicí svíčky. Oba názvy jsou správné, ale tato stránka hovoří pouze o žhavicí svíčce. Každý dieselový motor má žhavicí svíčky. Naftový motor s nepřímým vstřikováním vždy potřebuje ke studenému startu žhavicí svíčky. Dieselový motor s přímým vstřikováním dokáže při venkovních teplotách nad 10 °C startovat i bez žhavicích svíček, ale pak vypouští mnohem více škodlivých látek včetně sazí. Navíc naftový motor s nefungujícím dobrým systémem bude také hůře ovladatelný filtr pevných částic se může regenerovat, protože není dosaženo požadované teploty.
Vzhledem k velké teplosměnné ploše před- nebo vířivé komory u nepřímo vstřikovaného dieselového motoru je při studeném startu nutné ohřát vzduch ve spalovací komoře. To se děje se žhavicími svíčkami.
Provoz žhavicí svíčky:
Po zapnutí zapalování protéká studenou žhavicí svíčkou okamžitě vysoký proud. Tento proud zajišťuje, že žhavicí svíčka dosáhne velmi vysoké teploty během několika sekund. Proud se snižuje s rostoucí teplotou motoru. Odpor řídicí cívky se zvyšuje s teplotou. Například žhavicí tyčinka s kovovou žhavicí tyčinkou udržuje rovnoměrnou teplotu přibližně 1000 stupňů Celsia a s keramickou žhavicí tyčinkou přibližně 1400 °C.
Žhavicí svíčka má žhavicí cívku a řídicí cívku, namontované ve žhavicí trubici. Žhavící cívka způsobí, že žhavicí trubice na konci svítí. Žhavicí cívka a ovládací cívka jsou pevně zapuštěny v prášku. Tento prášek je elektricky izolační, ale dobře vede teplo.
V moderních autech se systém rozsvítí při odemknutí vozu nebo po otevření dveří řidiče. V tu chvíli je to signál do řídící jednotky motoru, že motor bude 'brzy' nastartován. Předběžnou aktivací žhavicích svíček se vzduch ve spalovací komoře a tím i materiály motoru nějakou dobu před nastartováním motoru zahřeje.
Po asi 5 sec. žhavicí svíčka dosáhne provozní teploty. Doba žhavení je řízena elektronicky. Žhavicí svíčky zůstávají většinou i po nastartování motoru chvíli zapnuté v závislosti na okolní teplotě. Dosvit způsobuje, že motor po studeném startu běží rovnoměrně a bude produkovat méně emisí sazí.
Během procesu regenerace jsou řízeny i žhavicí svíčky filtr pevných částic.
Na obrázcích níže je vznětový motor s přímým (vlevo) a nepřímým (vpravo) vstřikováním. U dieselového motoru s přímým vstřikováním je žhavicí svíčka umístěna přímo vedle vstřikovače nad pístem. Žhavicí svíčka u nepřímo vstřikované verze je namontována v přední vířivé komoře.
Některé motory používají zapalovací trysku. Proud paliva vycházející z jednoho z otvorů vstřikovače míří na žhavicí svíčku. Palivo se dostane do kontaktu s horkou žhavicí svíčkou, a proto se rychleji odpaří. Ještě rychleji se tvoří hořlavá směs, takže motor při studeném startu lépe běží. Na obrázku je poloměr zapalování vznětového motoru s přímým vstřikováním.
Počítačem řízené žhavicí svíčky:
U elektronicky řízených žhavicích svíček odpadá ovládací cívka popsaná v předchozím odstavci. Teplota pak již není řízena řídicí cívkou, ale nepřímo řídicím počítačem motoru. Tato ECU určuje dobu žhavení, dobu žhavení a ovládání.
Diagram ukazuje součásti systému žhavení motoru VW Golf VI 2.0 tdi:
- J179: dobrý stroj (řídicí jednotka)
- Q10 až Q13: žhavicí svíčky cyl. 1 až 4.
Žhavicí svíčky jsou napájeny předehřívačem (J179), nazývaným také řídicí jednotka žhavení nebo žhavicí relé. Kolíky 11 a 7 žhavicí svíčky jsou připojeny k pojistkové skříni (plus) a uzemňovacímu bodu na karoserii.
Žhavicí ventil je připojen k řídicí jednotce motoru pomocí vodičů vi/gr a vi/ge (na pozicích T11b piny 9 a 10). Tuto ECU lze nalézt na jiném schématu s odkazy 71 a 72.
Přenos signálu nebo komunikaci mezi žhavicím ventilem a ECU motoru lze provádět prostřednictvím jiných typů motorů sběrnice LIN být dosaženo. Žhavicí svíčka komunikuje s ECU motoru, kdy a na jak dlouho by měly být žhavicí svíčky aktivovány, a poskytuje zpětnou vazbu, pokud je žhavicí svíčka vadná, takže ECU motoru může uložit poruchu.
Žhavicí svíčka ovládá žhavicí svíčky pomocí a Signál Pulse Width Modulation (PWM).. Šířka pulsu určuje ovládání, a tedy i teplotu žhavicích svíček. Čím širší je „aktivní“ část signálu PWM v jedné periodě, tím teplejší bude doutnavka. Obrázek ukazuje princip signálu PWM:
- výše: pracovní cyklus 50 %;
- střední: pracovní cyklus 25 % (aktivní po čtvrtinu období)
- dno: 75 % (aktivní po tři čtvrtiny období). Průměrné napětí je proto nejvyšší ze tří zobrazených PWM signálů.
V první fázi procesu předehřívání jsou žhavicí svíčky řízeny s pracovním cyklem > 95 %, což odpovídá průměrnému napětí kolem 13 voltů. To znamená, že žhavicí svíčky dosahují velmi rychle teploty přibližně 1100 °C. Napětí se pak postupně snižuje na průměrnou hodnotu 4 volty. Teplota klesne asi na 1000 °C a poté se udržuje konstantní. Dosvit se zastaví:
- po aktivaci žhavicích svíček po určitou dobu;
- pokud je teplota chladicí kapaliny vyšší než ± 60 °C
Ovládání žhavení při startování motoru:
Při nastartování motoru regulátor žhavení ovládá žhavicí svíčky po určitou dobu konstantním napětím 12 voltů. To se také nazývá „předžhnoucí“, přeloženo do holandštiny jako „předžhnoucí“. Tento způsob ovládání zajišťuje, že žhavicí svíčka dosáhne své pracovní teploty co nejrychleji. Tato doba předehřívání je nutná při teplotě chladicí kapaliny nižší než 25°. Čím nižší je teplota, tím déle předžhnoucí doba vydrží.
- při teplotě chladicí kapaliny nad 25 °C nedochází k žádnému předžhavení;
- při teplotě 25°C trvá předžhavení 0,5 sekundy;
- při teplotě nižší než -25°C trvá předžhavení 2,5 až 3 sekundy.
Snímky dalekohledu byly pořízeny na žhavícím systému s keramickými žhavicími svíčkami (BMW 320d, N47, 2011). Ty dosahují teploty rychleji než kovové žhavicí svíčky. Předžhavení pak může trvat déle. Po určité době je dosažena pracovní teplota žhavicí svíčky a je řízena pulzujícím způsobem, aby byla udržována na správné teplotě. Tento snímek dalekohledu ukazuje, že doba zapnutí (12 voltů) se časem zkracuje.
Dosvit po nastartování motoru:
Několik sekund po nastartování motoru pokračuje řídicí jednotka žhavení v pulzování žhavicích svíček. To udržuje žhavicí svíčky na správné teplotě pro dožhavení. To pomáhá minimalizovat klepání nafty a také škodlivé emise. Dosvit trvá, dokud chladicí kapalina nedosáhne teploty alespoň 60° Celsia (skutečná vypínací teplota se může lišit podle značky nebo verze). Pracovní cyklus zůstává stejný ve fázi dosvitu.
Ovládání žhavení více žhavicích svíček:
Řídicí jednotka žhavení ovládá žhavicí svíčky jednu po druhé. U širších pulzů se pulzy částečně překrývají. Důvody pro samostatné ovládání žhavicích svíček jsou následující:
- Pokud všechny žhavicí svíčky v motoru dostanou puls ve stejnou dobu, poteče současně proud. V tom případě je stejný proud (v případě impulsu se proudy čtyřmi žhavicími svíčkami sčítají) a pokud je napětí 0 voltů, žádný další proud by neprotékal. Toto zapínání a vypínání velkého proudu a žádného proudu by zbytečně zatěžovalo palubní síť;
- Střídáním pulsů mezi válci se proud přes regulátor žhavicích svíček udržuje konstantní, ale pulsy se rozvádí po žhavicích svíčkách.
Na obrázku dalekohledu níže vidíme řídicí impulsy dvou žhavicích svíček. V tomto případě válce 1 a 2. Všechny čtyři žhavicí svíčky lze ovládat samostatně nebo ve skupinách (např. válce 1 a 4 současně a válce 2 a 3 současně).
Vady žhavicí svíčky:
Pokud jsou vadné žhavicí svíčky, lze to zaznamenat kolísáním otáček nebo klepáním nafty po nastartování motoru při studeném startu. Dochází k silnému vývoji sazí (není patrné, když je nainstalován filtr pevných částic). Jedna nebo více vadných žhavicích svíček může také znamenat, že filtr pevných částic již nelze regenerovat. Požadovaná teplota není dosažena a je nasycena v důsledku nadměrného množství částic sazí. Vadné žhavicí svíčky rozpozná řízení motoru v moderních systémech. Řídicí jednotka žhavení vždy provádí měření odporu (přes pokles napětí na bočníku) a komunikuje stav žhavicích svíček (často přes sběrnici LIN) s řídicí jednotkou motoru. Často se chybové hlášení zobrazí na přístrojové desce pouze tehdy, když jsou venkovní teploty nízké. Při teplotách nad 5 °C až 10 °C se uloží porucha, kterou můžete opravit pomocí a Systém OBD lze přečíst, ale řidič na to není upozorněn zprávou na palubní desce.
Pokud máte podezření, že je žhavicí svíčka vadná, můžete použít a multimetr provádí se měření odporu. Měření lze provádět se žhavicí svíčkou v bloku motoru, ale i na demontované žhavicí svíčce. Vzhledem k riziku poškození při demontáži žhavicích svíček je rozumnější nejprve změřit žhavicí svíčky v namontovaném stavu.
- vyjměte žhavicí svíčku a dejte ji stranou;
- umístěte červený měřicí kolík na hlavu žhavicí svíčky, ke které má být zástrčka připojena;
- umístěte černou zkušební sondu (přednostně) na těleso žhavicí svíčky, jinam na bloku motoru nebo na vhodné uzemňovací místo;
- nastavte multimetr na „ohm“, abyste změřili odpor.
Hodnota odporu neudává, jak kvalitní je žhavicí svíčka. Koneckonců se měří odpor přes cívku. Kovový nebo keramický konec může být znečištěný nebo svítit méně rychle a hůře kvůli stáří. Měření odporu však lze použít k určení, zda je žhavicí svíčka schopna žhavit, jakmile cívkou protéká proud:
- odpor mezi 0,2 a 6 Ω je dobrý;
- odpor <0,2 Ω je příliš nízký. S největší pravděpodobností jsou cívka (kladná) a pouzdro (zem) ve vzájemném vnitřním kontaktu;
- žádný odpor (OL nebo 1.) znamená, že došlo k vnitřnímu přerušení žhavicí svíčky. Žhavicí svíčkou nemůže protékat žádný proud;
- velmi vysoký odpor (např. 6 kΩ) také ukazuje na závadu. V důsledku toho bude proud nízký a doutnavka se téměř nezahřeje.
Pokud se ukáže, že jedna nebo více žhavicích svíček má nesprávnou hodnotu odporu, ale všechny čtyři žhavicí svíčky jsou stejně staré, doporučuje výrobce vyměnit všechny žhavicí svíčky současně. I když se měření odporu ukáže jako dobré, vlastnosti žhavení mohou být sníženy v důsledku stáří. Se čtyřmi novými žhavicími svíčkami je zajištěno, že nedochází k žádným rozdílům ve vlastnostech žhavení a tedy v teplotách žhavení.
Žhavicí svíčky, které jsou řízeny pulzně žhavicí svíčkou, poznáte podle napětí na pouzdře: 5,3 resp. 7 voltů. Toto je provozní napětí potřebné k udržení správné teploty. Zatímco žhavicí svíčky ze starých motorů mohly být testovány s 12voltovou baterií, novější typy žhavicích svíček se mohou přehřát a selhat, pokud jsou napájeny 12 volty příliš dlouho.
Demontáž žhavicích svíček:
Při vyjímání žhavicí svíčky se ujistěte, že ji lze uvolnit malou silou. Pokud vynaložíte příliš velkou sílu, může dojít k poškození závitu nebo hlavy válce nebo prasknutí žhavicí svíčka. Abyste tomu zabránili, je vhodné nejprve zahřát motor na provozní teplotu. Zahříváním materiálů žhavicí svíčky a hlavy válců připečené částice sazí změknou. Žhavicí svíčka bude nyní snazší vyjmout než u studeného motoru.
Pokud se žhavicí svíčka ulomí, je v mnoha případech nutné do žhavicí svíčky vyvrtat otvor a následně z otvoru nebo z válce odstranit závit a zbývající hlavu, případně pomocí magnetu. Při nepřesném vrtání hrozí poškození závitu při vrtání. Existují pomocné nástroje pro pečlivé vrtání pod správným úhlem (viz obrázek níže). V nejnepříjemnější situaci se musí demontovat hlava válců, aby se odstranily žhavicí svíčky. Nechte tedy výměnu žhavicí svíčky na odborníkovi.
Nejčastější příčinou prasknutí žhavicí svíčky je její přílišné utažení v minulosti. Žhavicí svíčky mají utahovací moment mezi 10 a 25 Nm v závislosti na závitu. Správný utahovací moment si vždy přečtěte v dílenské příručce nebo ve specifikacích příslušné žhavicí svíčky.
Související stránky:
