Po co dioda w cewce

Oglądając rysunki przedstawiające budowę różnego rodzaju cewek zapłonowych zapewne niektórzy zadają sobie pytanie dlaczego w jednych stosowana jest wysokonapięciowa dioda, w innych zaś element ten nie występuje. Identyczny problem powstać może przy analizie schematów układów zapłonowych, bo oto też na jednych diody są wyraźnie narysowane, na innych zaś ich brak.

By wyjaśnić tę kwestię, która jak się okazuje ma istotne znaczenie praktyczne, trzeba przypomnieć jedno z podstawowych zjawisk elektomagnetycznych. Takie otóż, że powstawanie (indukowanie) prądu jest ściśle związane ze zmianami pola magnetycznego i im zmiany te są gwałtowniejsze, tym powstający na ich skutek impuls elektryczny jest silniejszy.

Zjawisko to wykorzystywane jest m.in. właśnie w cewkach zapłonowych w celu uzyskania iskry. W momencie, gdy w obwodzie pierwotnym cewki zapłonowej przerywamy nagle przepływ prądu (czy to poprzez rozwarcie styków mechanicznego przerywacza, jak w starych instalacjach zapłonowych, czy korzystając z odpowiedniego układu elektronicznego jak obecnie), równie gwałtownie zanika wtedy również generowane przez ten obwód pole magnetyczne. A ponieważ w jego zasięgu znajduje się obwód wtórny cewki, w obwodzie tym powstaje silny impuls elektryczny (pokazany na rys. 1 w postaci wysokiego „piku”) i następuje przeskok iskry zapłonowej. A co się dzieje, gdy styki przerywacza się zwierają i przez obwód pierwotny znów zaczyna płynąć prąd? Oczywiście też skutkuje to zmianą pola magnetycznego, choć już nie tak gwałtowną, gdyż narastanie pola następuje znacznie wolniej niż jego zanikanie po otwarciu się przerywacza. Niemniej szybkość zmian jest na tyle duża, że w obwodzie wtórnym cewki powstaje napięcie sięgające 1,5 kV (widać je na rys. 1 na samym początku czerwonej linii). To oczywiście znacznie mniej niż napięcie, dzięki któremu powstaje oczekiwana przez nas iskra zapłonowa, lecz jednocześnie wystarczająco dużo, by mogło dojść do wysoce niepożądanego wyładowania między elektrodami świecy powodującego zapłon mieszanki w kompletnie nieodpowiednim momencie.

W przypadku klasycznych systemów zapłonowych jest to na szczęście niebezpieczeństwo tylko teoretyczne. Przeskok owej niepożądanej (tzw. zwiernej) iskry blokuje bowiem mechaniczny rozdzielacz. Odstęp między wirującym palcem rozdzielacza a stykami znajdującymi się kopułce jest na tyle duży, że iskra zwierna nie ma szans go pokonać. Ryzyko takie nie istnieje, choć już zupełnie z innego powodu, także w nowoczesnych, bezrozdzielaczowych oczywiście, systemach zapłonowych, w których wykorzystywane są podwójne cewki zapłonowe. Dlaczego tak się dzieje wyjaśnijmy posługując się rys. 2. Otóż napięcie zwierne powstające w uzwojeniu wtórnym cewki dzieli się na dwie świece zapłonowe, które połączone są z końcami tego uzwojenia. Na każdej ze świec mamy więc napięcie ok. 750 V, a to już zbyt mało, by doszło do przeskoku iskry.

Powstawaniu iskry zwiernej trzeba za to przeciwdziałać w przypadku układów z cewkami pojedynczymi (ołówkowymi). Robi się to wbudowując w cewkę wysokonapięciową diodę (rys 3), która, jak to każda dioda, przepuszcza prąd, tylko w jednym kierunku. A ponieważ indukujący się w uzwojeniu wtórnym pożądany impuls elektryczny ma odwrotną polaryzację niż impuls niepożądany (co widać na rys. 1), dioda przepuszcza więc iskrę zapłonową, blokuje zaś iskrę zwierną. Tym samym likwiduje możliwość zapalenia się mieszanki w nieodpowiednim momencie. Warto to wszystko mieć na uwadze i nie eksperymentować przy naprawach instalacji zapłonowej. Próba zastosowania cewki innego typu niż cewka zastosowana fabrycznie, czy też wyrobów nikomu nie znanych firm, może bowiem stać się przyczyną zupełnie niepotrzebnych kłopotów. Najprościej, najlepiej i najszybciej będzie skorzystać z katalogu renomowanego producenta i dobrać cewkę do danego modelu samochodu. Przestrzec trzeba również przed nieumiejętnym testowaniem cewek z diodami. Otóż odwrotne podłączenie takiej cewki do napięcia może doprowadzić do zniszczenia diody i w konsekwencji całej cewki.