วงจรจุดระเบิด

ระบบจุดระเบิด (Ignition System)

หลักการทำงานพื้นฐานของระบบจุดระเบิด
โดยทั่วๆไปแล้วไม่ว่าจะเป็นระบบจุดระเบิดทุกแบบที่ใช้กับเครื่องยนต์เบนซิน (แก๊สโซลีน) ล้วนแต่อาศัย หลักการพื้นฐานเหมือนกันทั้งนั้น อุปกรณ์พื้นฐานของระบบจุดระเบิดประกอบด้วย
1.แหล่งจ่ายแรงดัน จากหม้อแบตเตอรี่ 12 โวลท์

2.ชุดหน้าทองขาว

3.คอนเดนเซอร์
4.คอลย์จุดระเบิด

วงจรพื้นฐานของระบบจุดระเบิด

วงจรพื้นฐานของระบบจุดระเบิดอีกภาพ

ระบบ จุดระเบิดทำหน้าที่จ่ายไฟให้กับหัวเทียน ทำการจุดประกายไฟ เพื่อใช้จุดระเบิด ในกระบอกสูบ ตามจังหวะแต่ละสูบเคลื่อนที่ขึ้นไป ก่อนจะถึงตำแหน่งศูนย์ตายบน (Top Dead Center) ในจังหวะอัดสุดของลูกสูบแต่ละสูบ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กำเนิดกำลังไฟในการนี้คือ

คอยล์จุดระเบิด (Coil) สำหรับรถยนต์รุ่นใหม่บางรุ่น อาจไม่ใช้คอยล์จุดระเบิดเป็นตัวหลักแต่ใช้ อุปกรณือิเล็คทรอนิก ทำงานแทน เครื่อง

ยนต์ 4 สูบ - 12 สูบ ก็ล้วนแล้วแต่ใช้หัวเทียน เป็นตัวจุดประกายไฟสำหรับจุดระเบิด และแรงดันไฟที่สปาร์ที่หัวเทียน มีแรงดัน ประมาณ

2หมื่น ถึง 3หมื่น โวล์ท. แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ได้มาจากการแปลงไฟจากแบตเตอร์รี่ 12 โวล์ท ผ่านตัวคอยล์จุดระเบิด (Coil) และ คอยล์จุดระเบิด

นี้จะพร้อมทำงานในตอนที่เราบิดหรือเปิดกุญแจสตาร์ทไปอยู่ตำแหน่ง ON เมื่อคอยล์ทำงานก็จะส่งปริมาณไฟไปรอที่จานจ่าย ตัวจานจ่าย

ทำหน้าที่แจกจ่ายแรงดันไฟฟ้าปริมาณดังกล่าวไปตามสายหัวเทียน เข้าสู่หัวเทียนแต่ละหัว ในตัวจานจ่ายจะมีกลไกล แกนเพลากลาง

หมุน ได้ ซึ่งจะได้รับแรงหมุนมาจากเพลาลูกเบี้ยว หรือเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ (แล้วแต่การออกแบบของเครื่องยนต์) เมื่อเครื่องยนต์

หมุนแกนจานจ่ายก็จะหมุนตาม และจ่ายไฟไปตามหัวเทียนแต่ละหัว ก็จะเกิดการสปาร์ค และจุดระเบิดในกระบอกสูบ เมื่อเครื่องยนต์ทำงาน

เครื่อง กำเนิดไฟฟ้า (Alternator) ก็จะเริ่มทำงานตามการหมุนของเครื่องยนต์ และผลิตกระแสไฟฟ้าให้กับ แบตเตอร์รี่รถยนต์ และคอยล์จุดระเบิด

จะสังเกตได้ว่า เมื่อเครื่องยนต์ ติดแล้ว ตัว อัลเทอร์เนเตอร์ จะเป็นตัวหลักในการผลิตกระแสไฟให้กับ อุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ไฟในรถยนต์

ต่อมาได้มีการพัฒนาระบบจุดระเบิดแบบอิเล็คทรอนิคส์ขึ้นมา สมัยก่อนเห็นเรียกว่า CDI เพื่อให้ผลการทำงานดียิ่งขึ้น
ส่งผลให้ให้การเผาไหม้สมบูรณ์ ได้กำลังเครื่องที่ดี ระบบอิเล็คทรอนิคส์ที่ว่าก็คือวงจรที่ควบคุมไฟที่จ่ายให้คอลย์
จุดระเบิด โดยอาศัยการตรวจจับจังหวะการทำงานจากชุดหน้าทองขาว หรือ อุปกรณ์อื่นที่แทนหน้าทองขาว โดยสัมพันธ์
กับจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ (ดูด-อัด-ระเบิด-คาย) อุปกรณ์การตรวจจับจังหวะการทำงานของระบบจุดระเบิดแบบ
อิเล็คทรอนิคส์ มี 2 แบบคือ

1. ระบบที่ใช้ชุดหน้าทองขาวเหมือนเดิม ระบบนี้ยังคงใช้หน้าทองขาวเหมือนระบบพื้นฐานทั่วๆไป

แต่ลดปัญหาเรื่องการสึกกร่อนของหน้าทองขาวตามอายุการใช้งานลงไปมาก ทำให้หน้าทองขาวมีอายุใช้งานนาน
กว่าระบบปกติหลายเท่าตัว ทั้งนี้เพราะ ระบบนี้จะมีกระแสที่ไหลบริเวณหน้าทองขาวน้อยมาก (ไม่ปรากฎประกายไฟ
หรือที่เรียกว่าการสปาร์ค ที่หน้าทองขาว) ส่งผลให้ปัญหาเรื่องไหม้ของหน้าทองขาวหมดไป การดูแลก็เพียงแต่
การใช้กระดาษทรายระเอียดขัดคราบสกปรกเป็นครั้งคราวเท่านั้น โดยส่วนตัวแล้วผมชอบระบบนี้นะเพราะ
หากกล่องวงจรจุดระเบิดที่เป็นแบบอิเล็คทรอนิคส์เสียเรายังสามารถตัดต่อวงจรให้ให้เป็นการจุดระเบิด
แบบปกติได้ง่าย เพียงแต่อาศัยพื้นฐานความเข้าใจเรื่องระบบจุดระเบิดนิดหน่อยเท่านั้นเอง หรือแม้แต่การดัดแปลง
หรือเปลี่ยนแปลงวงจรจุดระเบิด ก็ทำได้สะดวกและง่ายกว่า

2. ระบบไม่ใช้ชุดทองขาว

ระบบนี้ส่วนใหญ่แล้วมักจะนิยมใช้กันอยู่ 2 แบบ คือ ใช้หลักการของแม่เหล็ก
และตัวตรวจจับเส้นแรงแม่เหล็ก (Hall IC) แทนชุดหน้าทองขาว ดังรูปข้างบนนี้
และอีกระบบหนึ่งที่เจ้าซูน้อยใช้คือใช้หลักการสร้างแรงดันไฟฟ้าจากตัวสร้างแรงดันไฟฟ้า (Generator)
ส่งไปทำการควบคุมวงจรจุดระเบิด แทนชุดหน้าทองขาว ดังรูปล่างนี้

ทั้งหมดนี้มีข้อดีในเรื่องของการลดปัญหาเรื่องการสึกกร่อนของหน้าทองขาว และ ปัญหาเรื่องความชื้นที่ทำให้เกิดสนิม
หรืออ็อกไซค์ ที่หน้าทองขาวได้ เป็นผลให้ระบบนี้ไม่ค่อยกลัวน้ำที่อาจกระเซ็นเข้าจานจ่าย ในกรณีที่ขับรถลุยน้ำ
(ไม่ใช้ลอยน้ำนะครับ) ดังที่เห็นบ่อยๆ คือเวลาฝนตกน้ำท่วมแค่คืบ ไม่ถึงครึ่งล้อ เห็นเครื่องดับจอดกันบ่อยๆ สำหรับรถรุ่นเก่าๆ
การใช้วงจรอิเล็คทรอนิคส์ที่ออกแบบมาดีๆ จะช่วยให้การจุดระเบิดได้สมบูรณ์การเผาไหม้หมดจด ได้กำลังเครื่องที่ดี
ห้องเผาไหม้สะอาด ลดปัญหาการน็อคของเครื่องอันเนื่องจากคราบเขม่าที่จับในห้องเผาไหม้ได้ เหตุผลก็คือระยะเวลาในการเกิดประกายไฟที่เขี้ยวหัวเทียนจะยาวนานกว่าระบบที่ ไม่ได้ใช้วงจรอิเล็คทรอนิคส์ ในการจุดระเบิด
ส่วนระบบจุดระเบิดของเจ้าซูน้อยเท่าที่ทราบมา ไม่กล้ายืนยันนะครับ แต่เท่าที่เห็นขนาดแล้ว ไม่น่าจะเป็นระบบที่ออกแบบให้ได้
ผลการทำงานที่สูงสุดอย่างวงจรในรถชั้นเยี่ยมอื่นๆ ใช้กัน เพราะเท่าที่เคยเห็นวงจรของรถยี่ห้ออื่นๆ แผงวงจรจะใหญ่มาก
มีวงจรการทำงานที่ซับซ่อนกว่า สำหรับของเจ้าซูน้อยคิดว่าคงออกแบบแค่ใช้วงจรอิเล็คทรอนิคส์ง่ายๆบังคับการปิดเปิดไฟให้กับ
คอลย์เท่านั้น ทั้งนี้อาจเป็นเรื่องของการลดค่าใช้จ่าย และลดอัตราเสี่ยงในการเสียหายอันอาจเกิดกับอุปกรณ์ที่มีมากขึ้น

เบื้องต้นก่อนเกิดประกายไฟแรงสูง
เมื่อเราทำการสตาร์ทเครื่องยนต์ จะมีไฟบวกมาเลี้ยงที่คอลย์ขั๋วบวก (มาตั้งแต่ตอน ON สวิทซ์แล้ว) และที่ขั๋วลบของคอลย์จะถูกต่อกับชุดหน้าทองขาวที่ติดตั้งภายในจานจ่าย เพื่อทำหน้าที่ปิดและเปิด(เหมือนสวิทซ์ไฟ)
ในการจ่ายไฟให้กับคอลย์จุดระเบิด โดยอาศัยแกนลูกเบี้ยวเป็นตัวเตะบังคับให้มีการเปิดปิด โดยสัมพันธ์กับจังหวะการ
ทำงานของเครื่องยนต์ (ดูด-อัด-ระเบิด-คาย)ถ้าหน้าทองขาวปิดหรือแตะกันอยู่ก็เท่ากับขั๋วลบของคอลย์ถูกต่อลงกราวด์
จะเกิดการไหลของกระแสไฟในขดลวดของคอลย์ ระหว่างขั๋วบวก และ ขั๋วลบของคอลย์ ที่เรียกว่าขดลวดปฐมภูมิ
(Primary coil) ถ้าเปรียบเทียบให้คอลย์คือหลอดไฟตอนนี้หลอดไฟก็จะต้องสว่าง การไหลของกระแสไฟในขดลวดของคอลย์ เป็นผลให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นภายในแกนร่วมของคอลย์ ขณะนี้จะยังไม่เกิดประกายไฟแรงสูงที่เขี้ยวหัวเทียน

เกิดประกายไฟแรงสูงตอนไหน
เมื่อถึงจังหวะที่หน้าทองขาวเปิดคือจากออกจากกัน โดยกลไกของลูกเบี้ยวที่ดันให้หน้าทองขาวจาก ซึ่งเป็นจังหวะจุดระเบิดของ
ลูกสูบเครื่องยนต์พอดี (ก่อนลูกสูบเคลื่อนที่ถึงจุดศูนย์ตายบนเล็กน้อย ที่บอกว่า 8 องศาบ้าง 10 องศาบ้าง หรือ 5 องศา สำหรับ
น้ำมันสมัยเก่า หรือ คนเรียนเครื่องยนต์สมัยเก่า) การที่หน้าทองขาวเปิด ทำให้กระแสที่ไหลในขดลวดของคอลย์หยุดการไหลทันที
(ขาดวงจร เพราะขั๋วลบของคอลย์ไม่ได้ถูกต่อลงกราวด์) ทำให้เกิดการยุบตัวของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ส่งผลให้เกิดไหลของกระแสขึ้นที่ขดทุติยภูมิ (Secondary coil) สูงขึ้นเป็นหลายพัน จนถึง หลักหมื่นโวลท์ ทันที (แรงดันไฟแรงสูงมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิ รวมถึงอัตราส่วนระหว่างขดปฐมภูมิ (Primary coil) ด้วย) แรงดันไฟแรงสูงที่ได้นี้ก็จะถูกส่งไปที่เขี้ยวหัวเทียนเพื่อทำการจุดระเบิดต่อไป
กระแสที่เกิดจากการยุบตัวของสนามแม่เหล็กที่แหละ ที่มักทำลายวงจรอิเล็คทรอนิคส์บางชนิดพัง ในช่วงที่ปิดเครื่องอย่างเช่นเครื่อง
รับโทรทัศน์เป็นต้น อาการเสียส่วนมากจะพบว่าเมื่อคืนหรือก่อนนี้ยังดูดี พอจะเปิดใช้งานอีกครั้งไม่ทำงานเสียแล้ว น้อยครั้งที่จะพบว่า
เสียต่อหน้าต่อตา

สรุปอาการเสียของคอลย์จุดระเบิด
ส่วนใหญ่แล้วการเสียของคอลย์ตุดระเบิดมักจะเสียด้านขอลวดทุติยภูมิหรือขดที่สร้างไฟแรงสูงนี่แหละ โดยอาการเสีย
มักจะเป็นช็อตรอบหรืออาร์คภายใน ส่งผลให้เกิดการโหลดที่ขดลวดปฐมภูมิหรือขดไฟแรงต่ำ เป็นสาเหตุให้เกิดอาการ
คอลย์ร้อนจัด และกำลังไฟแรงสูงตกลงนั้นเอง เป็นเหตุให้เครื่องกำลังตกและถึงขั้นดับทันทีที่คอลย์ร้อนจัด
ส่วนการช็อตรอบที่ขดไฟแรงต่ำหรือขดลวดปฐมภูมิ จะไม่มีไฟแรงสูงออก และอาจส่งผลทำให้ฟิวส์ในระบบที่จ่ายให้ระบบ
ขาดได้ แต่ในกรณีที่คอลย์มีอาการทำงานบ้างไม่ทำงานบ้างอาจเป็นเพราะเกิดการขาดของจุดต่อภายใน ซึ่งโอกาสเกิดขึ้น
ได้น้อยมาก

วิธีการตรวจสอบคอลย์จุดระเบิด
ถ้าจะให้ดีหาหลอดไฟ 12โวลท์ ขนาดเล็กสักหลอด ต่อสายไฟออกมาสองเส้น ที่ปลายสายต่อปากคีบไว้ทั้งสองเส้นดังรูป
เพื่อใช้เป็นเครื่องมือง่ายๆในการตรวจเช็คระบบไฟของรถ มีประโยชน์มากยามฉุกเฉิน เคยเห็นช่างตามอู่บางคน ใช้วิธีเอาสาย
ไฟเส้นเดียวโดยเอาด้านหนึ่งแตะที่ตัวถังรถไว้ และปลายสายอีกด้านหนึ่งมาทำการเขี่ยจุดต่างๆ ที่ต้องการหาว่ามีไฟบวกมา
หรือไม่ โดยส่วนตัวเป็นวิธีที่ผมไม่ชอบเลย เพราะหากไปเขี่ยบริเวณที่เป็นเกลี่ยวหรือสกรู เช่นขั้วของคอลย์ เป็นต้น อาจทำ
ให้เกลียวถูกอาร์คจนละลาย ทำให้ร่องเกลียวเสียหายได้

วิธีตรวจสอบการจ่ายไฟให้ระบบจุดระเบิด
1.เข้าเกียร์ว่างไว้
2.บิดสวิทซ์กุญแจไปที่ ON ไว้
3.ใช้ปากคีบด้านใดด้านหนึ่งหนีบจับไว้ที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ หรือ บริเวณตัวถังที่เป็นโลหะ ที่ไม่มีสีเคลือบอยู่
4.ใช้ปากครีบอีกด้านที่เหลือ จับที่ขั้วบวกของคอลย์ ถ้าระบบจ่ายไฟปกติหลอดไฟจะต้องติดสว่าง ถ้าไม่ติดแสดงว่า
ระบบการจ่ายไฟมีปัญหา ให้ย้อนไปดูตามข้อ 2 ถ้ายังไม่ได้ แสดงว่าฟิวส์ที่วงจรจ่ายไฟให้ระบบจุดระเบิดขาด

วิธีตรวจสอบคอลย์จุดระเบิด อีกแบบ (การตรวจเช็คนี้จะต้องมั้นใจว่ามีไฟบวก 12 โวลท์ มาที่ขั้วบวกของคอลย์แล้ว)

1.เข้าเกียร์ว่างไว้
2.ปลดสายไฟที่ต่อกับขั้วลบของคอลย์ออกก่อน (ลอยขั้วลบของคอลย์ไว้) หรืออาจใช้วิธีตามรูปข้างล่างนี้ โดยทำ
การปลดสายที่ต่อกับคอลย์ทั้งขั้วบวก และ ลบ ออก แล้วใช้สายอีกเส้นต่อจากขั้วบวกของแบตเตอรี่โดยตรงเลย
3.ปลดสายไฟแรงสูงที่หัวจานจ่ายออก(เป็นสายที่ต่อออกมาจากจุดจ่ายไฟแรงสูงของคอลย์ High tension terminal)
4.หาสายไฟอ่อนไม่ต้องใหญ่เส้นเล็กๆ มาปลอกปลายสายทั้งสองด้านออกให้เห็นทองแดง นำสายด้านหนึ่งมาต่อเข้า
กับขั้วลบของคอลย์ อีกด้านหนึ่งลอยไว้ก่อน อย่าให้แตะถูกส่วนที่เป็นโลหะใดๆของรถ
5.บิดสวิทซ์กุญแจไปที่ ON ไว้
6.ตอนนี้จะมีปลายสายลอยอยู่สองจุดคือ จากขั้วไฟแรงสูงของคอลย์ และ จากขั้วลบของคอลย์ จากนั้นจับปลายสาย
ด้านไฟแรงสูง อย่าใช้นิ้วจับใกล้ขั้วโลหะที่ปลายสายจับห่างไว้ ระวังไฟแรงสูงดูด จ่อปลายส่วนที่เป็นโลหะไว้ใกล้ๆกับ
ตัวถังของเครื่องยนต์หรือ ของรถ บริเวณที่ไม่มีสีเคลือบอยู่ จ่อให้ได้ระยะห่างประมาณ 2-3มิลลิเมตร ไม่ควรให้ห่าง
เกิน 5 มิลลิเมตร
7.ใช้มือที่ว่างอีกข้างหนึ่งจับปลายสายที่ต่อจากขั้วลบของคอลย์ มาเขี่ยบริเวณที่เป็นโลหะบริเวณที่ไม่มีสีเคลือบอยู่
ห้ามแตะปลายสายแช่ให้ใช้เขี่ย หรือ แตะแล้วยกห่างแล้วแตะแล้วยกห่าง ใช้ระยะเวลาถี่สักหน่อย
8.ถ้าคอลย์จุดระเบิดไม่เสีย จะเกิดประกายไฟแรงสูงสปาร์คลงแท่น ที่ปลายสายตามข้อ 6

แล้วเจ้าคอนเดนเซอร์ทำหน้าที่ตอนไหน

เป็นที่ทราบกันทั่วไปว่าคอนเดนเซอร์ทำหน้าที่ลดการสปาร์คของประกายไฟที่หน้าทองขาวในขณะเปิด แล้วคอนเดนเซอร
์เสียทำไมทำให้เครื่องยนต์ไม่ติดได้ จากรูปภาพจะเห็นว่าคอนเดนเซอร์จะถูกต่อคร่อมหน้าทองขาวอยู่ หรือเรียกว่าต่อขนาน
กับหน้าทองขาวอยู่ ในขณะที่หน้าทองขาวปิด คอนเดนเซอร์ก็อยู่ในสภาพที่ลอยๆ คือช็อตตัวเองอยู่ ในสภาวะนี้ถ้ามอง
คอนเดนเซอร์ ในแง่ของความต้านทานก็คือความต้านทานต่ำ เพราะคอนเดนเซอร์ไม่ได้ทำการเก็บประจุไฟไว้ในตัว
และเมื่อหน้าทองขาวจากหรือเปิด กระแสที่เหนี่ยวนำในขดลวดส่วนหนึ่งจะวิ่งย้อนมาเกิดการสปาร์คที่หน้าทองขาว ดังนั้นเมื่อหน้าทองขาวเปิดกระแสส่วนหนึ่งจะวิ่งผ่านตัวคอนเดนเซอร์ นั้นก็คือคอนเดนเซอร์เริ่มทำการประจุไฟเข้าไว้ในตัว
เป็นผลให้ลดการสปร์คที่หน้าทองขาวลงไปได้ จนถึงจุดหนึ่งที่คอนเดนเซอร์ประจุไฟเต็มแล้วก็จะทำไหลหยุดการรั่วไหลของ
กระแสที่ไหลผ่านคอลย์ (กระแสที่รั่วไหลผ่านคอนเดนเซอร์นี้จะมีค่าน้อยไม่มีค่ามากพอที่จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่
ขดปฐมภูมิที่คอลย์ได้ เหมือนตอนที่หน้าทองขาวปิด(แตะกัน เหมือนคอลย์ขั๋วลบต่อลงกราวด์โดยตรง)

แล้วเจ้าคอนเดนเซอร์เสียจะเป็นอย่างไร
ถ้ามองในแง่ที่ไม่มีคอนเดนเซอร์ในวงจร เมื่อหน้าทองขาวจากหรือเปิดกระแสที่ย้อนกลับมาสปาร์คที่หน้าทองขาวจะ
สูงมาก มากพอที่จะเกิดสนามแม่เหล็กบนขดลวดปฐมภูมิในคอลย์ได้ เหมือนคอลย์ทำงานครึ่งตัว หรือเหมือนกับหน้า
ทองขาวไม่ได้จากจริงๆ ทั้งๆที่ขณะเวลานี้ (หน้าทองขาวจากหรือเปิด) ไม่ควรจะมีีกระแสไหลในขดลวดปฐมภูมิในคอลย
์ทั้งสิ้น การที่มีกระแสไหลในขดลวดปฐมภูมิในคอลย์ช่วงนี้เองทำให้มีผลต่อค่าของไฟแรงสูงที่จะเกิดขึ้นที่เขี้ยวหัวเทียน
ต่ำกว่าในสภาวะปกติ และยังอาจส่งผลถึงการจุดระเบิดผิดจังหวะได้ อันเนื่องมาจากผลของการสปร์คที่หน้าทองขาว
เป็นสาเหตุให้การปิดเปิดของหน้าทองขาวผิดพลาด บางครั้งจะเกิดอาการน็อคให้เห็น หรือ ไฟแลบย้อนออกทาง
คาร์บูเรเตอร์ก็มี

ภาพแสดงการทำงานของระบบจุดระเบิด

สำหรับระบบจุดระเบิดนี้ค่อนข้างที่จะยืดยาวไปนิดครับเพราะมีเรื่องของช่างไฟฟ้ามาเกี่ยวข้อง ยังไงก็พยายามนึกภาพแล้วตามให้ทัน

ที่มา www.thaiautoclub.com