ใบความรู ที่ 5srptc.ac.th/news/20-06-2012-aJKgEqBWed95705.2... · 2015-09-15 · ใบความรู ที่ 5.2 วิชา งานไฟฟารถยนต

ใบความรูท่ี 5.2 เรื่อง วงจรจดุระเบิดแบบทรานซิสเตอร

ศึกษาในเรื่อง

- ทรานซิสเตอร - วงจรและการทํางานของระบบจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอร - วงจรและการทํางานของระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร - ชุดจุดระเบิดแบบรวม - ชุดจุดระเบิดแบบไมมจีานจาย

จุดประสงคเชงิพฤติกรรม 1. บอกชื่อสวนประกอบของวงจรจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอรและแบบทรานซิสเตอร ได 2. อธิบายการทํางานของวงจรจุดระเบดิแบบกึ่งทรานซิสเตอรและแบบทรานซิสเตอรได 3. แสดงใหเห็นถึงความสนใจในการเรยีน

ใบความรูที่ 5.2 วิชา งานไฟฟารถยนต (2101-1004) หนวยการเรียนรูท่ี 5 ชื่อหนวย ระบบจุดระเบิด เร่ือง วงจรจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร สัปดาหท่ี 12 เวลา 1 ชั่วโมง วงจรจดุระเบิดแบบทรานซิสเตอร ระบบจุดระเบิดแบบทรานซสิเตอร ทรานซิสเตอร (Transistors) ทรานซิสเตอรมีอยู 2 ชนิดคอื แบบ NPN และแบบ PNP รูปท่ี5.22 ทรานซิสเตอรแบบ NPN รูปท่ี5.23 ทรานซิสเตอรแบบ PNP - หลักการทํางานของทรานซิสเตอร ทรานซิสเตอรแบบ NPN เมื่อมีกระแสไฟฟาจํานวนเล็กนอยไหลจากขั้วเบส (B)ไปยังขั้วอิมิตเตอร(E)ได จะทําใหกระแสไฟฟาสวนใหญไหลจากขั้วคอลเลกเตอร (C) ไปขั้วอิมิตเตอร (E) ได ทรานซิสเตอรแบบ PNP เมื่อมีกระแสไฟฟาจํานวนเล็กนอยผานจากขั้วอิมิตเตอร (E)ไปยังขั้วเบส (B)ได จะทําใหกระแสไฟฟาสวนใหญไหลจากขั้วอิมิตเตอร (E) ไปยังขั้วคอลเลกเตอร (C) ได - ระบบจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอร ในวงจรจุดระเบิดแบบธรรมดา หนาทองขาวจะทําหนาที่ตัด-ตอทางไฟที่เล้ียงขดลวด ปฐมภูมิของคอยลจุดระเบิด ในขณะที่ทองขาวตัด-ตอจะเกิดประกายไฟกระโดดขามที่หนาทองขาวทําให หนาทองขาวสกปรกเกิดความตานทานขึ้น เปนผลใหขดลวดปฐมภูมิมีกระแสไฟฟาไปเลี้ยงไมเต็มที่ ความเขมของสนามแมเหล็กเกิดขึ้นนอย ทําใหเกิดไฟแรงสูงไมมากพอที่จะกระโดดขามที่เขี้ยวหัวเทียน เพื่อเปนการแกปญหาดังกลาวจึงใชคอยลจุดระเบิดแบบมีทรานซิสเตอรเขามาชวย แตยังคงใชจานจายแบบเดิม (แบบมีหนาทองขาว) โดยใหหนาทองขาวมีหนาที่เพียงตัด-ตอทางไฟของกระแสไฟฟาจํานวนนอยที่ไปเลี้ยงชุดทรานซิสเตอรเทานั้น ในการใชคอยลจุดระบิดแบบมีทรานซิสเตอรมาใชแทน คอยลจุดระเบิดตัวเดิมจะตองถอดคอนเดนเซอรที่ตัวจานจายออก เพราะไมเชนนั้นระบบจุดระเบิดจะไมสามารถทํางานได

รูปท่ี5.24 วงจรจุดระเบดิแบบกึ่งทรานซิสเตอร การทํางานของวงจรจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอร จากรูปที่5.25 เมื่อสตารตเครื่องยนต

ขณะที่หนาทองขาวตอกันกระแสไฟฟาจากแบตเตอรี่จะผานสวิตชกุญแจเขาขั้วบวกของ คอยลจุดระเบิด ผานเขาขดลวดปฐมภูมิออกขั้วลบของคอยลจุดระเบิดไปรออยูที่ขั้ว C ของ Tr2 กระแสไฟฟาอีกสวนหนึ่งจะไหลผานขั้ว E ผานไปขั้ว B ของ Tr1 ผานความตานทานไปลงกราวดที่หนาทองขาวได จึงทําใหกระแสไฟฟาสวนใหญผานขั้ว E ไหลผานขั้ว C ของ Tr1 ได กระแสไฟฟาที่ผานมาจากขั้ว C ของ Tr1 จะผานความตานทาน ทําใหมีกระแสไฟฟาจํานวนนอยไหลไปที่ขั้ว B ของ Tr2 ผานออกขั้ว E ลงกราวดได เปนผลทําใหกระแสไฟฟาที่เล้ียงขดลวดปฐมภูมิของคอยลจุดระเบิดสามารถไหลผานขั้ว C ออกขั้ว E ของ Tr2 ลงกราวดครบวงจรได ทําใหเกิดสนามแมเหล็กที่ขดลวดปฐมภูมิ รูปท่ี5.25 วงจรจุดระเบิดแบบกึ่งทรานซิสเตอรขณะหนาทองขาวตอ

จากรูปที่5.26 เมื่อหนาทองขาวแยก เมื่อเครื่องยนตหมุนตอไปจนหนาทองขาวเริ่มแยก ทําให Tr1หยุดทํางานเมื่อไมมีกระแสไฟฟาผานมาที่ขั้ว B ของ Tr2 ทําให Tr2 หยุดการทํางาน กระแสไฟฟาที่เล้ียงขดลวดปฐมภูมิของคอยลจุดระเบิดถูกตัดการไหล สนามแมเหล็กที่ขดลวดปฐมภูมิเกิดการยุบตัวตัดกับขดลวดทุติยภูมิเหนี่ยวนําใหเกิดไฟแรงสูงที่ขดลวดทุติยภูมิสงไปที่หัวเทียน Tr1 Tr2

B รูปท่ี5.26 วงจรจุดระเบดิแบบกึ่งทรานซิสเตอรขณะหนาทองขาวแยก - ระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร ในวงจรจุดระเบิดที่ใชจานจายแบบหนาทองขาว ยังมีขอเสียคือจะตองคอยดูแลและบํารุง รักษาหนาทองขาวเปนระยะๆ เพราะหนาทองขาวจะเกิดคราบออกไซดที่หนาสัมผัสเมื่อใชงานไประยะ เวลาหนึ่ง ทําใหกระแสไฟฟาไหลผานไมสะดวก เพื่อขจัดปญหานี้จึงพัฒนามาใชระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร ซ่ึงในระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอรจะประกอบดวยเครื่องกําเนิดสัญญาณที่อยูในจานจายแทนชุดหนาทองขาว ทําหนาที่กําเนิดแรงเคลื่อนไฟฟาสงใหชุดทรานซิสเตอรที่อยูที่คอยลจุดระเบิดเพื่อ ตัด-ตอวงจรไฟฟาที่เล้ียงขดลวดปฐมภูมิ รูปท่ี5.27 สวนประกอบของระบบจุดระเบดิแบบทรานซิสเตอร

รูปท่ี5.28 วงจรระบบจดุระเบิดแบบทรานซิสเตอร

เคร่ืองกําเนิดสัญญาณ รูปท่ี5.29 โครงสรางของเครื่องกําเนิดสัญญาณ เครื่องกําเนิดสัญญาณ ทําหนาที่เปนสวิตชใหแกทรานซิสเตอรในตัวชวยจุดระเบิด เพื่อตัดการไหลของกระแสไฟฟาที่เขาไปเลี้ยงขดลวดปฐมภูมิของคอยลจุดระเบิดตามจังหวะจุดระเบิดที่ถูกตอง เครื่องกําเนิดสัญญาณนี้ เปนเครื่องกําเนิดไฟฟากระแสสลับ เครื่องกําเนิดสัญญาณประกอบดวย แมเหล็กถาวร ขดลวดกําเนิดสัญญาณและโรเตอรกําหนดสัญญาณ โรเตอรกําหนดสัญญาณจะมีจํานวนฟนเทากับจํานวนกระบอกสูบของเครื่องยนต

การทํางาน เสนแรงแมเหล็กจากแมเหล็กถาวรจะไหลผานซี่ฟนของโรเตอร ผานขดลวดกําเนิดสัญญาณ เมื่อระยะหางระหวางซี่โรเตอรกับแกนของขดลวดสัญญาณเปลี่ยนแปลง จะทําใหความหนาแนนของ เสนแรงแมเหล็กที่ผานขดลวดกําเนิดสัญญาณเปลี่ยนแปลงไป การเปลี่ยนแปลงความหนาแนนของ เสนแรงแมเหล็กทําใหเกิดแรงเคลื่อนไฟฟาขึ้นในขดลวดกําเนิดสัญญาณ ศูนย สูงสดุ A B

ศูนย สูงสุด C D

รูปท่ี5.30 การทํางานของโรเตอรที่สัมพันธกับขดลวดกําเนดิสัญญาณ

รูป5.30A ระยะหางฟนของโรเตอรกับขดลวดสัญญาณจะมากทําให ณ ตําแหนงนี้ความหนาแนนของเสนแรงแมเหล็กที่ผานขดลวดสัญญาณมีนอย ดังนั้นจึงยังไมเกิดแรงเคลื่อนไฟฟาที่ขดลวดสัญญาณ (แรงเคลื่อนไฟฟาที่ขดลวดสัญญาณเปนศูนย) รูป5.30B เมื่อโรเตอรหมุนจากตําแหนง A ไปตําแหนง B ในชวงนี้จะมีอัตราการเพิ่มของเสนแรงแมเหล็กสูงและเร็วมาก การเพิ่มขึ้นของเสนแรงแมเหล็กในอัตราที่รวดเร็วนี้จะทําใหเกิดแรงเคลื่อน ไฟฟาที่ขดลวดสัญญาณสูงสุด รูป5.30C เมื่อโรเตอรหมุนจากตําแหนง Bไปตําแหนง C อัตราการเพิ่มขึ้นของเสนแรงแมเหล็กจะต่ํา ทําใหแรงเคลื่อนไฟฟาที่เกิดขึ้นที่ขดลวดสัญญาณตกลงเรื่อยๆจนกระทั่งมีคาเปนศูนย ณ ตําแหนง C ถึงแมวาตําแหนง C จะมีความเขมของสนามแมเหล็กมากที่สุดก็ตาม รูป5.30D เมื่อโรเตอรหมุนจากตําแหนง Cไปตําแหนง Dในชวงนี้จะมีอัตราการลดของ เสนแรงแมเหล็กสูงและเร็วมาก การลดลงของเสนแรงแมเหล็กในอัตราที่รวดเร็วนี้ทําใหเกิดแรงเคลื่อน ไฟฟาที่ขดลวดสัญญาณสูงสุดดวย แตทิศทางของกระแสไฟฟาที่เกิดขึ้นกลับทิศทางกับตําแหนง B เกิดจึงเกิดเปนกระแสไฟฟาสลับขึ้น ตัวชวยจุดระเบิด (Igniter) จะประกอบดวยตัวตรวจจับสัญญาณ ซ่ึงจะตรวจจับสัญญาณแรงเคลื่อนไฟฟาที่เกิดจากชุดกําเนิดสัญญาณ ภาคขยายสัญญาณและทรานซิสเตอรกําลัง ซ่ึงทําใหกระแสไฟฟาในขดลวดปฐมภูมิของคอยลจุดระเบิดเกิดการเหนี่ยวนําใหสอดคลองกับภาคขยายสัญญาณ มุมดเวลจะถูกควบคุมเพื่อใหตรวจแก รูปท่ี5.31 วงจรภายในตัวชวยจุดระเบิด

สัญญาณไฟปฐมภูมิใหสอดคลองกับความเร็วของเครื่องยนตที่เพิ่มขึ้น โดยถูกรวมเปนชุดเขาไปในชุดตัวชวยจุดระเบิด ตัวชวยจุดระเบิดบางแบบจะมีชุดควบคุมกระแสไฟฟาสําหรับควบคุมกระแสไฟฟาสูงสุดในขดลวดปฐมภูมิสูงสุดไวดวย หลักการทํางานของระบบจดุระเบิดแบบทรานซิสเตอร - ขณะที่เคร่ืองยนตยังไมหมุน เมื่อเปดสวิตชกุญแจ แรงเคลื่อนไฟฟาที่จุด P จะถูกรักษาไวใหต่ํากวาแรงเคลื่อนไฟฟาที่ขั้ว B ของทรานซิสเตอรที่ทรานซิสเตอรตองการในการทํางาน ซ่ึงทําใหทรานซิสเตอรไมทํางานโดยการตอ R1 และ R2ไวในวงจร จึงเปนผลใหทรานซิสเตอรไมทํางานขณะที่เครื่องยนตยังไมหมุน ดังนั้นจึงไมมีกระแสไฟฟาไหลในวงจรปฐมภูมิ รูปท่ี5.32 แสดงการทํางานของชุดจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอรในขณะที่เครื่องยนตยังไมหมุน - เม่ือเคร่ืองยนตตดิ จากรูปที่5.33 เมื่อเครื่องยนตหมุน โรเตอรกําหนดสัญญาณของจานจายจะหมุนผลิตแรงเคลื่อนไฟฟาขึ้นในขดลวดกําเนิดสัญญาณ จะมีกระแสไฟฟาไหลออกทางจุด Q ผานขั้ว B ออกขั้ว E ของทรานซิสเตอรลงกราวดได เปนผลทําใหกระแสไฟฟาที่ไหลผานขดลวดปฐมภูมิของคอยลจุดระเบิดไหลผานขั้ว C ไปขั้ว E และลงกราวดครบวงจร ทําใหเกิดสนามแมเหล็กขึ้นรอบขดลวดปฐมภูมิ

รูปท่ี5.33 ทรานซิสเตอรทํางานเมื่อผลิตกระแสไฟฟาออกทางจุด Q

จากรูปที่5.34 เมื่อเครื่องยนตหมุนตอไปจนโรเตอรกําเนิดสัญญาณของจานจายหมุนผลิตแรงเคลื่อนไฟฟาสลับกลับครั้งแรก ทําใหแรงเคลื่อนไฟฟาที่ Q มีศักยเปนลบจึงไมมีกระแสไฟฟาไปเลี้ยงที่ขั้ว B ของทรานซิสเตอรทําใหทรานซิสเตอรหยุดทํางาน เปนผลใหกระแสไฟฟาที่ไหลในขดลวดปฐมภูมิถูกตัดวงจร สนามแมเหล็กที่ขดลวดปฐมภูมิเกิดการยุบตัวตัดกับขดลวดทุติยภูมิเหนี่ยวนําใหเกิดไฟแรงสูงที่ขดลวดทุติยภูมิสงไปที่หัวเทียน

รูปท่ี 5.34 ทรานซิสเตอรหยุดทํางานเมื่อจุด Q มีศักยเปนลบ

- วงจรจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอรท่ีตัวชวยจุดระเบิดอยูรวมในจานจาย รูปท่ี5.35 วงจรจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอรที่ตัวชวยจดุระเบดิอยูรวมในจานจาย รูปท่ี5.36 ภาพแยกชิ้นสวนของจานจายแบบไมใชหนาทองขาว

1. ฝาจานจาย 2. โรเตอร 3. สลัก 4. โรเตอรกําหนดสัญญาณ 5. ตัวกําเนดิสัญญาณ 6. แมเหล็ก 7. ขดลวดกําเนิดสัญญาณ 8. เรือนชุดกําเนิดสญัญาณ 9. เพลาโรเตอร 10. สปริงตุมเหวีย่ง 11. ตุมเหวีย่ง 12. เพลาจานจาย 13. เรือนจานจาย 14. ลูกยาง 15. ชุดจุดระเบิด 16. ชุดสุญญากาศ 17. แผนยดึจานจาย 18. เพลานํา - ชุดจุดระเบิดแบบรวม (Integrated ignition assembly)

ชุดจุดระเบิดแบบนี้ ตัวชวยจุดระเบิดและคอยลจุดระเบิดจะรวมเขาอยูในจานจาย ใชในเครื่องยนตทั้งแบบคารบูเรเตอรและเครื่องยนตหัวฉีด รูปท่ี5.37 ชุดจดุระเบิดแบบรวม รูปท่ี5.38 ภาพตัดชุดจดุระเบิดแบบรวม

รูปท่ี5.39 ภาพดานบนของชุดจุดระเบิดแบบรวม รูปท่ี 5.40 รูปแยกชิน้ชุดจุดระเบิดแบบรวม

- ชุดจุดระเบิดแบบไมมีจานจาย

ในเครื่องยนตที่ใชชุดจุดระเบิดแบบไมมีจานจายนั้น คอยลจุดระเบิดหนึ่งตัวจะทําหนาที่จายไฟแรงสูงใหหัวเทียนสองหัว โดยมีคอมพิวเตอรทําหนาที่จายกระแสไฟแรงต่ําไปยังคอยลจุดระเบิดแตละตัวโดยตรง ทําใหหัวเทียนแตละหัวมีประกายไฟแรงสูงสม่ําเสมอทุกสภาวะการทํางานของเครื่องยนต ชุดจุดระเบิดแบบนี้ใชกับเครื่องยนตแบบหัวฉีด รูปท่ี 5.41 โครงสรางชุดจุดระเบิดแบบไมมีจานจาย