Gdy jednak dojdzie do awarii warto pamiętać, że tylko nowe elementy układu zapłonowego, pochodzące od wiarygodnych producentów, dają gwarancję i bezpieczeństwo dobrej pracy.

Diagnostyka i usuwanie usterek związanych z uszkodzeniem cewek zapłonowych.

Analizując statystyki prowadzone przez serwisy samochodowe lub organizacje pomocy drogowej można dojść do wniosku, że usterki układu zapłonowego są dość częstą przyczyną nieprawidłowej pracy lub całkowitego unieruchomienia pojazdu. Mimo powszechnego występowania, diagnozowanie usterek w tych układach jest dość trudne i może stwarzać mechanikom wiele problemów.

Awarie układów zapłonowych możemy podzielić na dwie grupy. Pierwsza obejmuje sytuację, gdy nastąpił całkowity zanik iskry, natomiast druga wszelkie nieprawidłowości związane z okresowym „wypadaniem” zapłonów czy utrudnionym rozruchem. Jak pokazuje praktyka, największe trudności w diagnozowaniu stwarza druga grupa usterek.

Układ zapłonowy składa się z kilku połączonych ze sobą elementów, a jego „sercem” jest cewka. Zadaniem cewki jest wytworzenie i zmagazynowanie energii umożliwiającej przeskok iskry i zapłon mieszanki. Przystępując do diagnostyki układu zapłonowego powinniśmy posiadać dokumentację w postaci schematu elektrycznego oraz podstawowych danych (np. oporność uzwojeń cewki). Niezbędne jest też odpowiednie wyposażenie warsztatowe. Podstawowe narzędzia to oscyloskop, miernik uniwersalny oraz w niektórych przypadkach skaner diagnostyczny. Wspomniane wcześniej trudności w diagnozowaniu usterek wiążą się z brakiem umiejętności lub niechęcią ze strony mechaników w posługiwaniu się oscyloskopem.

Podstawowe czynności, jakie powinniśmy wykonać podczas sprawdzania układu zapłonowego, to pomiar rezystancji uzwojeń (pierwotnego i wtórnego) cewki oraz sprawdzenie oscyloskopem przebiegów napięciowych na obu tych uzwojeniach. Rezystancja uzwojenia pierwotnego może wynosić kilka omów (starsze rozwiązania) lub poniżej jednego oma w nowszych samochodach. Odpowiednio rezystancje uzwojenia wtórnego mogą wynosić od 800 Ω do kilkunastu kΩ.

Podane wartości mają charakter orientacyjny i po dokonaniu pomiarów omomierzem należy ich wyniki porównać z danymi fabrycznymi. Pomiar rezystancji cewki jest pierwszym krokiem mającym na celu wykrycie przerw w uzwojeniu oraz poprawność doboru cewki do danego pojazdu. Sprawdzenie poprawności doboru jest bardzo istotne, ponieważ sprawna lecz źle dobrana cewka może być przyczyną nieprawidłowej pracy układu. Problem ten dotyczy zwłaszcza pojazdów po wypadkach, naprawianych przy pomocy części pochodzących z demontażu.

Zastosowanie cewki o większej oporności uzwojenia pierwotnego spowoduje spadek energii iskry, a w konsekwencji spadek mocy lub wzrost zużycia paliwa. Z kolei zastosowanie cewki o mniejszej rezystancji spowoduje przepływ zbyt dużego prądu i w konsekwencji uszkodzenie modułu lub samej cewki. Mierząc rezystancję uzwojenia wtórnego należy mieć na uwadze, że w niektórych rozwiązaniach cewek na końcu tego uzwojenia znajduje się dioda wysokonapięciowa. Pomiar omomierzem wykaże w tym przypadku przerwę w obwodzie. Dokonując pomiarów oporności uzwojeń należy mieć świadomość, że wynik tego badania nie da nam informacji o istnieniu zwarć międzyzwojowych. Zmiany rezystancji spowodowane takim zwarciem są bardzo małe i mieszczą się w granicach błędu pomiarowego. Istnienie takiego zwarcia może spowodować okresowe wypadanie zapłonów zwłaszcza pod obciążeniem. Usterka ta może występować po nagrzaniu się cewki do pewnej temperatury, zaś po jej ostygnięciu sytuacja wraca do normy. Powoduje to dodatkową trudność w „namierzeniu” elementu odpowiadającego za niewłaściwą pracę.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, podstawową metodą badania układów zapłonowych są pomiary oscyloskopowe. W tym celu podłączamy oscyloskop do uzwojenia pierwotnego i obserwujemy przebieg napięcia w czasie ładowania cewki i przeskoku iskry. Istotny jest zwłaszcza kształt krzywej drgań tłumionych po zakończeniu iskry. Brak oscylacji może świadczyć o zwarciu międzyzwojowym cewki. Pomocne może być tutaj porównanie otrzymanego oscylogramu z odpowiednim przebiegiem wzorcowym.

Następnym krokiem jest pomiar oscyloskopowy wysokiego napięcia. Dokonujemy go przy pomocy sondy indukcyjnej lub pojemnościowej podłączonej do przewodu wysokiego napięcia. Tutaj również należy dokonać porównania otrzymanego wyniku z odpowiednim przebiegiem wzorcowym. Pomiar po stronie wysokiego napięcia może być utrudniony lub niemożliwy w przypadku pojedynczych cewek nakładanych bezpośrednio na świece. Pomocne może być w tym przypadku skorzystanie ze specjalnej sondy przykładanej do obudowy cewki. Można też tymczasowo połączyć przewodem zapłonowym cewkę ze świecą. Na taki tymczasowy przewód zakładamy odpowiednią sondę i dokonujemy pomiaru. Należy jednak mieć na uwadze, że cewka wyjęta z głowicy może nie wykazywać przebicia występującego w jej normalnym miejscu pracy.

Nowsze systemy sterowania silników posiadają układy monitorowania wypadania zapłonów. W tym przypadku pomocnym narzędziem może być skaner diagnostyczny. Odczyt pamięci błędów da nam informację, na którym cylindrze ma miejsce wypadanie zapłonów. Skaner informuje nas o samym fakcie wypadania zapłonów, nie mówi natomiast nic o przyczynach takiego stanu rzeczy.

Mogą to być zarówno usterki mechaniczne (uszkodzony zawór, nieszczelny kolektor dolotowy) jak i elektryczne (uszkodzona cewka, przewód zapłonowy, świeca). Jeśli pojazd wyposażony jest w indywidualne cewki, to możemy je zamienić miejscami. Jeśli usterka „przesunie” się razem z cewką, świadczy to o jej uszkodzeniu.

Uszkodzoną cewkę zapłonową należy wymienić na nową. Jednocześnie należy przeanalizować przyczyny jej awarii. Zdarza się, że przebicie pojawiające się na przewodach zapłonowych powoduje wtórne uszkodzenie cewki. Firma Janmor oferuje szeroki asortyment cewek i przewodów zapłonowych dla wielu pojazdów spotykanych na naszym rynku. Dostarcza także odpowiednie katalogi umożliwiające precyzyjny dobór potrzebnego nam komponentu. Tylko nowe elementy układu zapłonowego pochodzące od sprawdzonego producenta dają gwarancję poprawnej pracy. Z racji występowania w nim wysokich napięć próby dokonywania napraw „oszczędnościowych” (np. przy użyciu elementów z demontażu) często prowadzą do powstawania przebić i ponownego wystąpienia awarii.

Klasyfikacja cewek zapłonowych ze względu na sposób rozdziału wysokiego napięcia.

Na przestrzeni ponad stu lat miał miejsce ogromny rozwój konstrukcji silników spalinowych z zapłonem iskrowym. Dotyczył on także układów zapłonowych, jednak zasada działania i podstawowe elementy składowe pozostały takie same. Musi on zawierać świecę zapłonową, cewkę i układ włączający i wyłączający zasilanie cewki. Przyjrzyjmy się więc zmianom jakie zachodziły w konstrukcji cewek. Należy w tym celu dokonać klasyfikacji cewek występujących w różnych typach pojazdów.

Ze względu na sposób rozdzielania wysokiego napięcia na poszczególne cylindry cewki możemy podzielić na trzy grupy:

1. Cewka jednobiegunowa współpracująca z rozdzielaczem zapłonu.

Jest to najstarsze, ale ciągle dość często spotykane rozwiązanie. Jeden koniec uzwojenia pierwotnego jest połączony z układem załączającym napięcie (przerywacz, moduł elektroniczny, sterownik silnika), a drugi z uzwojeniem wtórnym. Wspólny dla obydwu uzwojeń zacisk jest połączony z włącznikiem zapłonu. Drugi koniec uzwojenia wtórnego połączony jest ze świecą zapłonową. W tym rozwiązaniu jedna cewka obsługuje wszystkie cylindry. Pewien wyjątek stanowi historyczne już rozwiązanie stosowane w samochodach Syrena czy Wartburg. Tam każda z cewek obsługiwała jeden cylinder, jednak ich budowa była taka sama jak w przypadku cewki współpracującej z rozdzielaczem. Cewki jednobiegunowe mogą występować w wersji z zbudowaną końcówką mocy układu zapłonowego (rozwiązanie często spotykane w grupie VAG, przykładowa referencja firmy Janmor to JM5046).

2. Cewka dwubiegunowa.

Rozwiązanie to pozwoliło wyeliminować rozdzielacz zapłonu. Jego cechą charakterystyczną jest brak połączenia między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Obydwa końce uzwojenia wtórnego są połączone z dwoma świecami zapłonowymi. Iskra zapłonowa przeskakuje na nich jednocześnie – na jednej zapala mieszankę na końcu suwu sprężania, a na drugiej pojawia się w końcu suwu wydechu i jest „tracona”. Jak łatwo zauważyć rozwiązanie to może być stosowane do silników o parzystej liczbie cylindrów. Najczęściej stanowi zespół dwóch lub trzech podwójnych cewek zamontowanych w jednej obudowie. Przykładowa referencja Janmor to JM5097 dla sześciocylindrowego silnika stosowanego w samochodach Opel (Vectra, Omega).

3. Cewka jednobiegunowa indywidualna.

Jest to najnowsze rozwiązanie coraz częściej stosowane przez producentów samochodów. Tutaj także nie występuje połączenie między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Jeden koniec uzwojenia wtórnego połączony jest z masą, a drugi bezpośrednio ze świecą. Rozwiązanie to umożliwiło wyeliminowanie przewodów zapłonowych oraz ułatwia monitorowanie przez sterownik procesu zapalania mieszanki. Pozwala także na indywidualną regulację kąta wyprzedzenia zapłonu w każdym z cylindrów. Przykładowa referencja Janmor to cewka JM 5008 stosowana w samochodach Renault. Cewki jednobiegunowe indywidualne mogą też występować w postaci jednego zespołu łączącego je we wspólnej obudowie. Zespół ten może zawierać także końcówki mocy, sterujące dopływem napięcia do uzwojeń pierwotnych. Przykładem takiego rozwiązania jest cewka ODM 253 stosowana w trzycylindrowych silnikach samochodów Opel.

Obserwując zmiany w sposobie rozdziału wysokiego napięcia możemy zauważyć trzy główne tendencje. Pierwsza dotyczy wyeliminowania dość awaryjnych rozdzielaczy zapłonu (cewki dwubiegunowe), druga do rezygnacji z przewodów wysokiego napięcia (cewki indywidualne). Trzecia tendencja dotyczy zabudowywania razem z cewkami dodatkowych elementów w postaci końcówek mocy. Wszystkie te zmiany mają na celu zmniejszyć ryzyko występowania przebić oraz stwarzają dodatkowe możliwości diagnostyczne. Wadą tych rozwiązań jest wyższy koszt podzespołu, który trzeba wymienić w przypadku awarii jednego z jego elementów składowych.

Omawiając poszczególne rozwiązania podaliśmy przykładowe numery referencyjne firmy Janmor.

Janmor posiada w ofercie bardzo szeroki asortyment cewek zarówno tych prostych, jak i bardziej zaawansowanych. Obecnie jest to ok. 300 referencji. Cechuje je jakość OEM i przystępna cena. Gwarancja udzielana na poszczególne modele wynosi 2, 3 lub 5 lat.

Podział cewek zapłonowych ze względu na konstrukcję rdzenia.

Ze względu na to kryterium cewki możemy podzielić na trzy grupy.

1. Cewki z rdzeniem magnetycznym otwartym.

Rdzeń ma tutaj postać pręta wykonanego z pakietu cienkich blach transformatorowych. Obydwa uzwojenia są nawinięte wokół rdzenia. W tym typie cewek uzwojenia są zanurzone w kąpieli z oleju transformatorowego. Ma on za zadanie zwiększenie odporności na przebicia, jednak pojawia się ryzyko wystąpienia wycieków. Otwarty rdzeń powoduje rozproszenie linii pola magnetycznego. Może to skutkować stratami energii pola magnetycznego oraz wywoływać zakłócenia. Rozwiązanie to było popularne w starszych typach cewek jednobiegunowych. Obecnie jest stosowane także w cewkach indywidualnych dla każdego cylindra.

2. Cewki z rdzeniem jednostronnie zamkniętym.

Jest on wykonany z pakietu blach transformatorowych w kształcie prostokąta. Na jednym z boków tego prostokąta (zazwyczaj na dłuższym) są nawinięte uzwojenia. Krótsze boki rdzenia zamykają obwód magnetyczny. Cewki te są wytwarzają większą energię iskry oraz powodują mniejsze zakłócenia. Nie stosuje się w nich oleju transformatorowego, rolę zabezpieczenia przed przebiciami spełniają żywice którymi nasyca się uzwojenia. Przykładem takiego historycznego już rozwiązania jest cewka JM 5208 stosowana w samochodach Fiat 126p.

3. Cewki z rdzeniem magnetycznym dwustronnie zamkniętym.

Rdzeń ma tutaj postać prostokąta z poprzeczką wewnątrz. Na tej poprzeczce są nawinięte uzwojenia. Podobnie jak w poprzednich rozwiązaniach rdzeń wykonany jest z pakietu blach transformatorowych. Dwustronnie zamknięta konstrukcja powoduje bardzo małe rozproszenie energii pola magnetycznego oraz znaczną redukcję zakłóceń. Z tych powodów ten typ rozwiązani jest powszechnie stosowany w cewkach pojedynczych, podwójnych oraz indywidualnych dla każdego cylindra.

Energia zgromadzona przez cewkę jest wprost proporcjonalna do jej indukcyjności. Powszechne dążenie do zwiększania energii iskry wymaga, aby ta indukcyjność była jak największa. Z tego powodu cewki z rdzeniem dwustronnie zamkniętym prawie całkowicie wyparły dwa pierwsze rozwiązania. Wyjątek stanowią wspomniane wcześniej cewki indywidualne z rdzeniem otwartym. Cechuje je stosunkowo mała ilość miejsca potrzebnego do zabudowy. Mniejsza sprawność magnetyczna jest w nich rekompensowana poprzez zwiększenie prądu płynącego przez uzwojenie cewki.

Wszystkie opisane wyżej rozwiązania występują w cewkach oferowanych przez firmę Janmor. Są to zarówno starsze typy dużych i ciężkich cewek pojedynczych, jak i najnowsze konstrukcje indywidualnych cewek ołówkowych.