Cewki zapłonowe - testy i porównanie

W tej części przedstawię wyniki pomiarów czasu narastania prądu uzwojenia pierwotnego w różnych cewkach zapłonowych. Zamiast opisywać jak działa cewka zapłonowa skupię uwagę na tym jakie prądy mogą pobierać oraz jaki jest maksymalny czas narastania prądu w uzwojeniu pierwotnym. Każdą testowaną cewkę omówiłem w podstawowym stopniu.

Pomiar czasu narastania prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej wykonałem metodą pośrednią. Szeregowo z uzwojeniem pierwotnym włączyłem opornik 0,1 Ω, na którym mierzyłem napięcie przy pomocy oscyloskopu. Zgodnie z prawem Ohma napięcie na oporniku jest wprost proporcjonalne do natężenia przepływającego przez niego prądu. Dla ułatwienia odczytów z ekranu oscyloskopu ustawiłem wartość pomiarową, powiększoną o 10 razy, w związku z tym odczytane napięcie (na osi pionowej) np.: 5V w rzeczywistości oznacza 0,5V a przez opornik przepływa wtedy prąd 5A. Dzięki temu z osi napięcia można bezpośrednio odczytywać prąd zamieniając jedynie jednostkę V na A.

Ponieważ nie dysponuję żadnym profesjonalnym miernikiem małych oporności, a tani multimetr ma spory błąd pomiarowy dla tak małych rezystancji, dlatego podane tu wyniki należy przyjąć z tolerancją 10-20%. Zakupiony opornik pomiarowy 0,1 Ω ma także jakąś tolerancję wykonania dlatego pomiar natężenia prądu i obliczona rezystancja cewki jest obarczona błędem na poziomie 10-20%.

Energia gromadzona w polu magnetycznym cewki zapłonowej zależy od indukcyjności cewki oraz natężenia płynącego prądu i wyraża się wzorem E_L = L * I². Dysponuję amatorskim miernikiem indukcyjności LC-100A, który daje mało wiarygodne wyniki, jednak zamieszczę także wyniki pomiaru indukcyjności i teoretycznej maksymalnej energii gromadzonej w cewce zapłonowej. Proszę przyjąć te wyniki jako bardzo mało miarodajne a jedynie jako ciekawostkę i porównanie z innymi cewkami.

---

Bułgarska cewka zapłonowa do MZ i Simsona S51

Zrzut ekranu z oscyloskopu dla pomiaru cewki zapłonowej z Simsona S51 i MZ

---

Cewka zapłonowa Zelmot BE200B z fiata 125p

Poniżej zrzut ekranu z oscyloskopu dla pomiaru tej cewki zapłonowej z fiata 125p

---

Cewka zapłonowa ZELMOT typ 4240.0.000.2 dwustrzałowa z fiata 126p

Taka cewka zapłonowa w samochodzie fiat 126p jest podłączona przez specjalny przewód oporowy, który ma opór 1,7Ω, zamiast takiego przewodu można użyć opornika bezindukcyjnego. Dzięki temu znacznie zmieniają się parametry pracy tej cewki, przepływa przez nią znacznie mniejszy prąd niż w tym teście. Dla celów pomiarowych podłączyłem tą cewkę bez opornika 1,7 Ω dlatego popłynął przez nią tak duży prąd dla czasów powyżej 20 ms. Zastosowanie takiej cewki w rosyjskich motocyklach Ural, Dniepr, M-72 czy K-750 współpracującej z przerywaczem mechanicznym wymaga zastosowania opornika 1,7Ω o mocy 10W a najlepiej 20W. Brak tego opornika poskutkuje przegrzewaniem się cewki zapłonowej i uszkodzeniem zarówno cewki jak i przerywacza.

W przypadku zastosowania tej cewki ZELMOT typ 4240.0.000.2 w motocyklach typu boxer jak Ural, Dniepr, K750, M72 czy starszych BMW wraz z moim elektronicznym zapłonem można podłączyć ją bez opornika 1,7 Ω ponieważ czas przepływu prądu jest ograniczany przez elektronikę tak aby nie przekroczył 5 ms. Przy tak krótkich czasach ładowania cewka będzie pracowała poprawnie.

Poniżej zrzut ekranu z oscyloskopu dla pomiaru cewki zapłonowej Zelmot dwustrzałowej z fiata 126p.

Na poniższym filmie pokazałem jaką iskrę generuje cewka dwustrzałowa ZELMOT współpracująca z moim elektronicznym zapłonem, z ustawionym czasem ładowania na 5ms. Dla przerwy elektrod 15mm momentami zanika iskra, natomiast dla przerwy 10mm iskra cały czas jest bardzo mocna i stabilna.

---

Cewka zapłonowa BIAZET typ 101 dwustrzałowa

Analizując pomiary należy uwzględnić, że cewka była podłączona bezpośrednio do układu zapłonowego, bez opornika 1.7Ω. Jeśli ma współpracować z klasycznym przerywaczem to koniecznie musi być podłączona szeregowo z opornikiem 1.7Ω, w przypadku współpracy z moim elektronicznym zapłonem można ją podłączyć bezpośrednio, bez opornika. Zapłon ogranicza czas przepływu prądu do 5 ms co zapewnia tej cewce bardzo dobre warunki pracy.

Na poniższym filmie pokazałem jaką iskrę generuje cewka dwustrzałowa BIAZET 101 współpracująca z moim elektronicznym zapłonem, z ustawionym czasem ładowania na 5ms. Dla przerwy elektrod 15 mm iskra cały czas jest bardzo mocna i stabilna.

---

Cewka zapłonowa z motocykla Ural 6V zasilana 12V

Przy zasilaniu tej cewki napięciem 6V maksymalny prąd wyniesie 3,75A natomiast maksymalna gromadzona energia wynosi 203mJ. Po czasie 5ms cewka zgromadzi około 45% maksymalnej energii czyli 91mJ.

Poniżej zrzut ekranu z oscyloskopu dla pomiaru cewki o oporności 1,2 Ω z motocykla Ural z instalacją 6V.

W motocyklu Ural krzywka sterująca pracą przerywacza jest tak skonstruowana, że 33% czasu młoteczek jest zwarty a 67% czasu rozwarty. Dla 1000 obr/min czas ładowania cewki wynosi 20 ms, dla 2000 obr/min już 10 ms, dla 4000 obr/min już tylko 5 ms, więc energia iskry ma około 45% (91mJ), jednak ze względu na fakt, że iskra przeskakuje jednocześnie na obu cylindrach to użytaczna moc dla cylindra gdzie powinien być zapłon wynosi 70% tej wartości a więc już nie 91mJ a 64mJ. Jeśli jeszcze uwzględnić polaryzację napięcia na elektrodach świecy, a ma duże znaczenie wbrew pozorom, to okaże się, że na jednym cylindrze gdzie polaryzacja jest poprawna iskra będzie łatwiej przeskakiwała, a na drugim cylindrze, gdzie polaryzacja jest niewłaściwa, będzie utrudniony przeskok iskry. Jak widać ta cewka może być niewystarczająca w oryginalnej instalacji 6V z przerywaczem mechanicznym dla obrotów powyżej 4000.

Zasilanie tej cewki z instalacji 12V spowoduje, że będzie sią mocno grzała, przez co może się uszkodzić oraz szybko wypalą się styki przerywacza. Podłączenie tej cewki do instalacji 12V z elektronicznym modułem zapłonowym, który ograniczy jej czas ładowania do 3ms spowoduje, że prąd będzie dochodził do około 3,5A co daje 93% założonego nominalnego prądu a przy tym aż 87% energii - 177mJ. W takich warunkach ta cewka na pewno będzie dobrze pracowała i nie będzie się grzała. Co ciekawe 3ms czasu ładowania pozowlają osiągnąć obroty silnika na poziomie ponad 15 tyś., tylko jaki Ural to wytrzyma?

Poniższy zrzut ekranu ma podstawę czasu 5 razy bardziej rozciągniętą, tu dokładniej widać jaki będzie prąd po 3 ms.

---

Cewka zapłonowa najprawdopodobniej z motocykla Honda cbr 600

Maksymalna gromadzona energia wynosi 127mJ, a po 5ms cewka ta zgromadzi aż 119mJ.

Poniżej zrzut ekranu z oscyloskopu dla pomiaru cewki z motocykla cbr 600.

Moim zdaniem te cewki są dobrze zaprojektowane i przy współpracy z elektronicznym modułem zapłonowym, który kontroluje czas ładowania cewki utrzymując go na poziomie 4-5 ms dobrze się sprawdzą zarówno w silniku jednocylindrowym z dwoma świecami jak i w silniku dwucylindrowym typu Boxer: Ural, Dniepr, M-72, K750 a nawet BMW R65, R80, R100 z lat 90'tych (które miały jeszcze wtedy przerywacze mechaniczne).

---

Cewka zapłonowa Harley-Davidson (Softail Dyna Sportster Buell)

Poniżej zrzut ekranu z oscyloskopu dla pomiaru cewki z motocykla Harley-Davidson.

Cewka posiada zbliżone parametry dla typowych cewek o rezystancji uzwojenia pierwotnego około 3 Ω, jej parametry są bardzo przyzwoite, chociaż dla czasu 5 ms gromadzi zaledwie 50% swojej energii. W motocyklach dwucylindrowych takich jak Ural, Dniepr, M-72, K-750 czy z rodziny BMW R65, R80, R100 z lat 90-tych będzie dawała wystarczającą iskrę.

---

Podsumowanie

Z powyższych cewek zapłonowych najlepiej wypada cewka z motocykla Honda CBR 600, ma najkrótszy czas gromadzenia energii. Moim zdaniem ze względu na swoje małe gabaryty, ogólną dostępność i wyniki testów będzie najlepsza dla Junaka z 2 świecami oraz dla wszelkich motocykli typu boxer jak rosyjskie Dniepr, Ural, K750 czy M72 jak również do starszych modeli BMW jak R65, R75, R80 czy R100, które miały przerywacze na platynkach.

Gdy ważne są małe rozmiary warto także uwzględnić cewkę z Simsona S51, ma bardzo dobre parametry dla silników jednocylindrowych, użycie 2 takich cewek w motocyklach Ural, Dniepr, M-72, K-750 czy BMW R65, R80, R100 jest też bardzo dobrym rozwiązaniem. Tu należy zwrócić uwagę, że energia wyładowania będzie dużo większa niż przy cewce 2-strzałowej, gdyż nie będzie straty iskry na drugiej świecy.

Porównując cewkę ZELMOT dwustrzałową oraz BIAZET 101 to ta druga wypada lepiej. Szybciej gromadzi energię oraz bez problemu daje iskrę przy odległości elektrod 15 mm. Niestety ale jej kształt trochę nie wygląda najlepiej na klasycznym motocyklu :-)

Zdjęcie z niektórymi testowanymi cewkami zapłonowyi.

---

Paramerty i oznaczenia cewek zapłonowych

ZELMOT typ 4240.0.000.1 (BE200B)
rezystancja uzwojenia pierwotnego 3,07-3,33 Ω,
rezystancja uzwojenia wtórnego 9775-13800 Ω
( przeznaczona do układów zapłonowych bezrozdzielaczowych bez przewodu oporowego )

ZELMOT typ 4240.0.000.2
rezystancja uzwojenia pierwotnego 1,44-1,60 Ω,
rezystancja uzwojenia wtórnego 9775-13800 Ω
( przeznaczona do układów zapłonowych bezrozdzielaczowych z przewodem oporowym o wartości 1,7 Ω )

ZELMOT typ 4240.0.000.3
rezystancja uzwojenia pierwotnego 1,52 Ω,
rezystancji uzwojenia wtórnego 6750-8250 Ω
( przeznaczona do układów zapłonowych bezrozdzielaczowych z przewodem oporowym o wartości 1,7 Ω )

BIAZET typ 101
rezystancji uzwojenia pierwotnego 1,47-1,57 Ω,
rezystancji uzwojenia wtórnego 7000 -12000 Ω
( przeznaczona do układów zapłonowych z bezrozdzielaczowych z przewodem oporowym o wartości 1,7 Ω )

BIAZET typ 303
rezystancja uzwojenia pierwotnego 0,495-0,605 Ω , rezystancja uzwojenia wtórnego 6660-8140 Ω
( przeznaczona do układów zapłonowych elektronicznych, do mojego zapłonu nie nadaje się !!! )