Η βασική λειτουργία του πολλαπλασιαστή είναι η παροχή υψηλής τάσης, η οποία δημιουργεί τον σπινθήρα ανάφλεξης. Αυτό το εξάρτημα έχει καίριο ρόλο στην παροχή αξιόπιστης ανάφλεξης, επιτρέποντας την ομαλή και αποτελεσματική λειτουργία του κινητήρα.
Το σύστημα ανάφλεξης ενός βενζινοκινητήρα αποτελείται από πολλά εξαρτήματα, καθένα από τα οποία παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαδικασία καύσης. Η αστοχία ενός ή περισσότερων από αυτά ενδέχεται να δημιουργήσει σοβαρά εμπόδια στην απόδοση του κινητήρα στο σύνολό του, ακόμη και να προκαλέσει την ακινητοποίηση του αυτοκινήτου.
Ένα από τα πιο ζωτικά εξαρτήματα του συστήματος ανάφλεξης είναι ο πολλαπλασιαστής. Αυτή η συσκευή μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σχετικά χαμηλής τάσης που προέρχεται από την μπαταρία ενός οχήματος, σε υψηλή τάση που μπορεί να διαπηδήσει το διάκενο από τα μπουζί. Κατά τη διάρκεια αυτού του σπινθήρα, ένα πτητικό μείγμα αέρα και καυσίμου αναφλέγεται μέσα σε κάθε αντίστοιχο θάλαμο καύσης.
Η ιστορία των πολλαπλασιαστών
Αν και τα συστήματα ανάφλεξης έχουν εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου, ενσωματώνοντας όλο και περισσότερα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, εξακολουθούν να χρησιμοποιούν πολλαπλασιαστή, όπως και τα πρώτα συστήματα ανάφλεξης που παρουσιάστηκαν πριν από περισσότερα από 100 χρόνια.
Το πρώτο σύστημα ανάφλεξης με πολλαπλασιαστή επινοήθηκε, γύρω στο 1910, από τον Αμερικανό εφευρέτη Charles Kettering της εταιρείας Delco. Για πρώτη φορά, δημιούργησε ένα ηλεκτρικό σύστημα που χρησιμοποιούσε μπαταρία και τροφοδοτούσε τον κινητήρα της μίζας και την ανάφλεξη, ταυτόχρονα.
Το σύστημα ανάφλεξης του Kettering έγινε, ουσιαστικά, ο μόνος τύπος συστήματος ανάφλεξης για βενζινοκίνητα αυτοκίνητα μαζικής παραγωγής και παρέμεινε έτσι, έως ότου με την εξέλιξη των ηλεκτρονικών, άρχισαν να αντικαθίστανται τα μηχανικά συστήματα ανάφλεξης με ηλεκτρονικά.
Οι βασικές αρχές
Για την παραγωγή των απαιτούμενων υψηλών τάσεων, οι πολλαπλασιαστές χρησιμοποιούν τις σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω ενός ηλεκτρικού αγωγού, όπως ένα πηνίο, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο. Το μαγνητικό πεδίο είναι ουσιαστικά μία αποθήκη ενέργειας, η οποία μπορεί, στη συνέχεια, να μετατραπεί ξανά σε ηλεκτρική ενέργεια.
Όταν αρχίσει το ηλεκτρικό ρεύμα να διαρρέει το πηνίο, η ροή του ρεύματος αυξάνεται γρήγορα μέχρι τη μέγιστη τιμή του. Ταυτόχρονα, το μαγνητικό πεδίο θα αυξηθεί προοδευτικά στη μέγιστη ισχύ του και θα γίνει σταθερό, όταν το ηλεκτρικό ρεύμα είναι σταθερό. Όταν διακοπεί το ηλεκτρικό ρεύμα, το μαγνητικό πεδίο θα καταρρεύσει.
Υπάρχουν δύο κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ένταση του μαγνητικού πεδίου:
- Η αύξηση του ρεύματος που εφαρμόζεται στο πηνίο του σύρματος ενισχύει το μαγνητικό πεδίο.
- Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των περιελίξεων στο πηνίο, τόσο ισχυρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο.
Εάν ένα πηνίο εκτεθεί σε μαγνητικό πεδίο και αυτό, στη συνέχεια, αλλάξει, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα στο πηνίο. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως «επαγωγή».
Υπάρχουν δύο κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το πόση τάση επάγεται στο πηνίο:
- Όσο πιο γρήγορη είναι η αλλαγή (ή η ταχύτητα κίνησης) του μαγνητικού πεδίου και όσο μεγαλύτερη είναι η μεταβολή της έντασής του, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγόμενη τάση.
- Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των περιελίξεων στο πηνίο, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγόμενη τάση.
Όταν έχει δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο με την εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα πηνίο, οποιαδήποτε αλλαγή στο ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί αντίστοιχη αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο. Εάν το ηλεκτρικό ρεύμα διακοπεί, το μαγνητικό πεδίο θα καταρρεύσει και θα προκαλέσει, στη συνέχεια, ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο πηνίο.
Με τον ίδιο τρόπο που η αύξηση της ταχύτητας κίνησης ενός μαγνητικού πεδίου κατά μήκος ενός πηνίου θα αυξήσει την τάση που προκαλείται στο πηνίο, εάν ένα μαγνητικό πεδίο καταρρεύσει πιο γρήγορα, αυτό θα προκαλέσει υψηλότερη τάση. Επιπλέον, μπορεί να προκληθεί υψηλότερη τάση στο πηνίο, εάν αυξηθεί ο αριθμός των περιελίξεων.
Εάν δύο πηνία τοποθετηθούν το ένα δίπλα ή γύρω από το άλλο και χρησιμοποιείται ηλεκτρικό ρεύμα για να δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από το ένα πηνίο (το οποίο ονομάζουμε πρωτεύον), το μαγνητικό πεδίο θα περιβάλλει επίσης το δεύτερο πηνίο (ή δευτερεύον). Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα απενεργοποιηθεί και το μαγνητικό πεδίο καταρρεύσει, θα προκαλέσει τάση τόσο στο πρωτεύον όσο και στο δευτερεύον τύλιγμα. Αυτό είναι γνωστό ως «αυτοεπαγωγή».
Στους πολλαπλασιαστές, η δευτερεύουσα περιέλιξη γίνεται με περισσότερες περιελίξεις από την πρωτεύουσα. Όταν το μαγνητικό πεδίο καταρρεύσει, θα προκαλέσει επομένως υψηλότερη τάση στο δευτερεύον τύλιγμα από αυτή που υπάρχει στο πρωτεύον τύλιγμα.
Το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται, αρχικά, όταν το ηλεκτρικό σύστημα τροφοδοτήσει με περίπου 12 βολτ το πρωτεύον τύλιγμα του πολλαπλασιαστή. Όταν απαιτείται σπινθήρας σε ένα μπουζί, το σύστημα ανάφλεξης θα διακόψει τη ροή ρεύματος προς την πρωτεύουσα περιέλιξη, γεγονός που θα προκαλέσει την κατάρρευση του μαγνητικού πεδίου. Το μαγνητικό πεδίο που καταρρέει θα προκαλέσει μία τάση στο πρωτεύον τύλιγμα της τάξης των 200 βολτ, αλλά η τάση που προκαλείται στη δευτερεύουσα περιέλιξη θα είναι μερικές εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη, περίπου 15.000 με 35.000 βολτ.
Ο συμβατικός πολλαπλασιαστής
Σε έναν τυπικό πολλαπλασιαστή, το πρωτεύον και το δευτερεύον τύλιγμα καλύπτουν έναν πυρήνα σιδήρου, ο οποίος βοηθά στη συγκέντρωση και την ενίσχυση της ισχύος του μαγνητικού πεδίου, καθιστώντας, έτσι, τον πολλαπλασιαστή πιο αποτελεσματικό. Ο σιδερένιος πυρήνας έχει το καθήκον να ενισχύσει το μαγνητικό πεδίο.
Μία λεπτή περιέλιξη, το δευτερεύον, τοποθετείται γύρω από τον σιδερένιο πυρήνα. Κατασκευάζεται από μονωμένο χάλκινο σύρμα διαμέτρου περίπου 0,05 – 0,1 mm2, με περίπου 10.000 έως 25.000 σπείρες. Το πρωτεύον τύλιγμα κατασκευάζεται από χάλκινο σύρμα διαμέτρου 0,75 mm2 με περίπου 200 σπείρες και τυλίγεται πάνω από τη δευτερεύουσα περιέλιξη.
Η ωμική αντίσταση του πολλαπλασιαστή είναι περίπου 0,2 – 3,0 Ω στο πρωτεύον και περίπου 5 – 20 kΩ στο δευτερεύον. Η αναλογία περιέλιξης του πρωτεύοντος προς το δευτερεύον τύλιγμα είναι 1:10. Το ρεύμα του πρωτεύοντος είναι της τάξης των 6 – 20 A. Η ένταση αυτού του ρεύματος καθορίζεται από την αντίσταση του τυλίγματος και την τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη 15. Το ρεύμα του δευτερεύοντος είναι της τάξης των 80 με 120 mΑ.
Η πρωτεύουσα περιέλιξη συνδέεται με τη δευτερεύουσα μέσω μίας κοινής σύνδεσης περιέλιξης στον ακροδέκτη 1.
Η επαγόμενη τάση εξαρτάται από την ταχύτητα αλλαγής του μαγνητικού πεδίου, τον αριθμό των περιελίξεων και την ισχύ του μαγνητικού πεδίου.
Η τάση επαγωγής του πρωτεύοντος τυλίγματος είναι μεταξύ 200 και 400 V. Η υψηλή τάση στο δευτερεύον πηνίο μπορεί να είναι έως και πάνω από 35 kV, ανάλογα με τον πολλαπλασιαστή.
Σε έναν κοινό πολλαπλασιαστή υπάρχουν τρεις ακροδέκτες. Ο ακροδέκτης που φέρει τα σημάδια 15 ή SW, ή BAT, ή + συνδέεται με την μπαταρία. Ο ακροδέκτης που φέρει τα σημάδια 1 ή CB, ή DIST, ή – συνδέεται με το ντιστριμπιτέρ.
Η εξέλιξη
Η μεγάλη τεχνολογική πρόοδος έχει συμβάλει στην ανάπτυξη διαφορετικών τύπων πολλαπλασιαστών με την πάροδο του χρόνου. Αρχικά, η εστίαση ήταν στην αποφυγή διακοπών (ρεταρίσματος) και στη βελτίωση της αξιοπιστίας του συστήματος ανάφλεξης.
Με την ανάπτυξη των σύγχρονων κινητήρων μειωμένου μεγέθους, οι οποίοι συμμορφώνονται με τα αυστηρά περιβαλλοντικά πρότυπα, αυξήθηκαν οι απαιτήσεις όσον αφορά την τάση, την αντοχή στη θερμότητα, την αυξανόμενη απόδοση, την ηλεκτρομαγνητική ανοχή και τη μείωση του βάρους.
Από τις αρχές του 2000, έχει σημειωθεί μία σημαντική πρόοδος των κινητήρων μικρού μεγέθους που προσφέρουν παρόμοια απόδοση με αυτή των κινητήρων μεγαλύτερης χωρητικότητας.
Λόγω της υψηλής συμπίεσης, απαιτούνται υψηλότερες τάσεις ανάφλεξης, που πρέπει να φτάσουν στα μπουζί χωρίς απώλεια ισχύος και χωρίς παρεμβολές στα ηλεκτρονικά του οχήματος. Για τον λόγο αυτό, αναπτύχθηκαν οι μονοί πολλαπλασιαστές που μεταφέρουν την υψηλή τάση απευθείας στο μπουζί. Αυτός ο σχεδιασμός ανάφλεξης έχει κάνει περιττή την ύπαρξη των μπουζοκαλωδίων.
Οι βλάβες
Αν και οι κατασκευαστές δεν δίνουν διάρκεια ζωής για έναν πολλαπλασιαστή, οι περισσότεροι θα αντέξουν γύρω στα 100.000 χλμ. ή πέντε τουλάχιστον χρόνια λειτουργίας. Μετά από αυτό το διάστημα δεν αποκλείεται να συναντήσουμε προβλήματα. Δυστυχώς, όπως κάθε εξάρτημα, ο πολλαπλασιαστής μπορεί ανά πάσα στιγμή να εμφανίσει κάποια βλάβη.
Ας δούμε πώς μπορούμε να αναγνωρίσουμε αυτές τις βλάβες και πώς θα ελέγξουμε τον πολλαπλασιαστή:
Ένας ελαττωματικός πολλαπλασιαστής συνοδεύεται, συχνά, από μία σειρά συμπτωμάτων, μερικά από τα οποία είναι αρκετά ενοχλητικά σε ό,τι αφορά τις συνέπειές τους. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα πιο συνηθισμένα συμπτώματα που σχετίζονται με έναν ελαττωματικό πολλαπλασιαστή.
- Αναμμένη λυχνία ελέγχου κινητήρα
- Μειωμένη ισχύς κινητήρα
- Αυξημένη κατανάλωση καυσίμου
- Ρετάρισμα – διακοπές
- Δύσκολη εκκίνηση
- Σκασίματα στην εξάτμιση
- Υπερβολικοί κραδασμοί από τον κινητήρα.
Η αστοχία του πολλαπλασιαστή, πέρα από τη φυσιολογική φθορά, μπορεί να προέρχεται από μία σειρά από πιθανές αιτίες. Κάποιες από αυτές είναι οι παρακάτω:
- Υπερβολικοί κραδασμοί
- Ασυνήθιστα υψηλή θερμότητα κινητήρα
- Ελαττωματικά μπουζί
- Ελαττωματικά μπουζοκαλώδια
- Πεσμένη μπαταρία (ανεπαρκής ή κυμαινόμενη τάση)
- Υψηλός στροβιλισμός μίγματος
- Πολύ φτωχό ή πολύ πλούσιο μίγμα
- Ελαττωματική ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.
Σε κάθε περίπτωση σχετικής βλάβης, ο ελαττωματικός πολλαπλασιαστής ενός αυτοκινήτου θα πρέπει να αντικατασταθεί το συντομότερο δυνατό. Κάτι τέτοιο πιθανότατα θα αποτρέψει τις βλάβες σε άλλα εξαρτήματα, π.χ., στον καταλύτη, καθώς και την πιθανότητα ακινητοποίησης του αυτοκινήτου.
Αρχικοί έλεγχοι
Αν και, σήμερα, οι πολλαπλασιαστές είναι αξιόπιστοι, μερικές φορές αστοχούν. Συνήθως λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, λόγω της ανόδου της τάσης. Με την πάροδο του χρόνου, ο συνδυασμός θερμότητας και τάσης μπορεί να καταστρέψει τη μόνωση μεταξύ των περιελίξεων, του περιβλήματος ή των ακροδεκτών.
Πριν ξεκινήσετε τις μετρήσεις, καλό είναι να πραγματοποιήσετε έναν οπτικό έλεγχο. Ελέγξτε τον πολλαπλασιαστή, αλλά και τα συνεργαζόμενα εξαρτήματα που συνδέονται με αυτόν, για φυσικές βλάβες. Αναζητήστε φυσικά σημάδια που εμφανίζονται με τη μορφή σημαδιών υπερθέρμανσης, τήξης ή ρωγμών στον πολλαπλασιαστή, στα μπουζοκαλώδια ή στις φίσες.
Ένας εύκολος τρόπος για να δοκιμάσετε έναν πολλαπλασιαστή, να πραγματοποιήσετε έναν λειτουργικό έλεγχο, είναι να χρησιμοποιήσετε ένα «spark tester».
Ένα τέτοιο εργαλείο για τον έλεγχο του σπινθήρα τοποθετείται μεταξύ του πολλαπλασιαστή και του μπουζί. Με τον κινητήρα σβηστό, αποσυνδέστε το μπουζοκαλώδιο από το μπουζί, συνδέστε το ένα άκρο του ελεγκτή σπινθήρα στο επάνω μέρος του μπουζί και το άλλο άκρο στην έξοδο του πολλαπλασιαστή.
Στην περίπτωση του μονού πολλαπλασιαστή, είναι απαραίτητος ένας ελεγκτής σπινθήρα με μακρύ καλώδιο, για να φτάνει τα μπουζί που βρίσκονται βαθιά στην κυλινδροκεφαλή.
Αφού τοποθετήσετε τον ελεγκτή σπινθήρα, ξεκινήστε τον κινητήρα. Εάν η λυχνία στον ελεγκτή σπινθήρα αναβοσβήνει, ο πολλαπλασιαστής παράγει υψηλή τάση.
Έλεγχος με πολύμετρο
Για να μετρήσουμε έναν πολλαπλασιαστή, καλό είναι να τον απομακρύνουμε από τη θέση που είναι τοποθετημένος επάνω στο αυτοκίνητο. Ο εντοπισμός τους είναι εύκολος, ακολουθώντας την όδευση των μπουζοκαλωδίων.
Για την αφαίρεση των πολλαπλασιαστών, πρέπει να αποσυνδέσετε τα καλώδια χαμηλής τάσης και το/τα μπουζοκαλώδιο/α. Κατά την αποσύνδεση των μπουζοκαλωδίων, σημαδέψτε τα, για να μην κάνετε λάθος, όταν τα επανασυνδέσετε.
Στην περίπτωση των μονών πολλαπλασιαστών ή της ράγας πολλαπλασιαστών, οι περισσότεροι κατασκευαστές προτείνουν να χρησιμοποιήσετε ειδικό εργαλείο, τον εξωλκέα, για να μην προκαλέσετε ζημιά στα εξαρτήματα.
Για να μετρήσετε την αντίσταση του πρωτεύοντος, ρυθμίζετε το πολύμετρο στην περιοχή των 200 Ohm (η ρύθμιση Ohms χαρακτηρίζεται από το σύμβολο Ω στο όργανο).
Μετρώντας ανάμεσα στις επαφές του πρωτεύοντος, η ωμική τιμή θα πρέπει να είναι όση ορίζει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου. Σε γενικές γραμμές ένας τυπικός πολλαπλασιαστής αναμένεται να παρουσιάζει τιμή μεταξύ 0,3 Ohms και 1,2 Ohms.
Μία τιμή εκτός του αποδεκτού εύρους σημαίνει ότι ο πολλαπλασιαστής είναι ελαττωματικός και πρέπει να αντικατασταθεί.
Στη συνέχεια, προχωρήστε στον έλεγχο της αντίστασης του δευτερεύοντος. Για να μετρήσετε την αντίσταση του δευτερεύοντος του πολλαπλασιαστή, ρυθμίζετε το πολύμετρο στην περιοχή των 20 kOhms (20.000 Ohms).
Για τη μέτρηση, τοποθετήστε τον έναν ακροδέκτη στον πύργο, στην επαφή της υψηλής τάσης, και τον άλλο σε μία από τις επαφές του πρωτεύοντος.
Ένας πολλαπλασιαστής που λειτουργεί σωστά αναμένεται να παρουσιάσει μία τιμή μεταξύ 5.000 Ohms και 15.000 Ohms. Η σωστή τιμή εξαρτάται από τις προδιαγραφές του μοντέλου του πολλαπλασιαστή και την τιμή που δίνει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου.
Εάν μετρήσετε μία τιμή εκτός αυτού του εύρους, τότε πρέπει να αντικαταστήσετε τον/τους πολλαπλασιαστή/ές.
Εάν στον πολλαπλασιαστή υπάρχει ενσωματωμένη δίοδος για την καταστολή σπινθήρων, δεν είναι δυνατό να μετρηθεί η αντίσταση του δευτερεύοντος.
Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει η ακόλουθη μέθοδος
Συνδέστε ένα βολτόμετρο σε σειρά μεταξύ της δευτερεύουσας περιέλιξης και μίας μπαταρίας. Εάν η μπαταρία είναι συνδεδεμένη στην κατεύθυνση αγωγής της διόδου, το βολτόμετρο πρέπει να εμφανίζει μία τάση. Μετά την αντιστροφή της πολικότητας των συνδέσεων στην κατεύθυνση μπλοκαρίσματος της διόδου, δεν πρέπει να εμφανίζεται τάση. Εάν δεν υπάρχει ένδειξη τάσης προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, προφανώς υπάρχει διακοπή στο δευτερεύον τύλιγμα. Εάν υπάρχει ένδειξη τάσης και προς τις δύο κατευθύνσεις, η δίοδος υψηλής τάσης είναι ελαττωματική.
ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚΗ
