ระบบจุดระเบิด

ระบบจุดระเบิด () ถูกใช้โดยเครื่องจักรความร้อนเพื่อเริ่มต้นการเผาไหม้โดยการจุดระเบิดส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศ  ในเครื่องยนต์สันดาปภายในชนิดจุดระเบิดด้วยประกายไฟ (เช่นเครื่องยนต์เบนซิน) ระบบจุดระเบิดจะสร้างประกายไฟเพื่อจุดระเบิดส่วนผสมเชื้อเพลิงกับอากาศก่อนจังหวะการเผาไหม้แต่ละครั้งเล็กน้อย  ส่วนเครื่องยนต์กังหันแก๊สและเครื่องยนต์จรวดโดยปกติจะใช้ระบบจุดระเบิดเฉพาะในช่วงเริ่มต้นการทำงานเท่านั้น

เครื่องยนต์ดีเซลใช้การจุดระเบิดด้วยการอัดเพื่อจุดระเบิดส่วนผสมเชื้อเพลิงกับอากาศโดยอาศัยความร้อนจากการอัดและด้วยเหตุนี้จึงไม่ใช้ระบบจุดระเบิด เครื่องยนต์ดีเซลโดยทั่วไปจะมีหัวเผาที่ทำหน้าที่อุ่นห้องเผาไหม้ล่วงหน้าเพื่อช่วยในการสตาร์ตเครื่องยนต์ในสภาพอากาศหนาวเย็น

รถยนต์ยุคแรกใช้ระบบจุดระเบิดแบบแม็กนีโตและขดลวดสั่น ซึ่งต่อมาถูกแทนที่ด้วยระบบจานจ่าย (เริ่มใช้ครั้งแรกใน ค.ศ. 1912) ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ (เริ่มใช้ครั้งแรกใน ค.ศ. 1968) ได้รับความนิยมแพร่หลายมากขึ้นช่วงปลายศตวรรษที่ 20 โดยเฉพาะระบบคอยล์ออนปลั๊กที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ได้กลายเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา

 ระบบแม็กนีโตและกลไก 
 ระบบจุดระเบิดแม็กนีโต 

แม็กนีโตจุดระเบิด (หรือที่เรียกว่าแม็กนีโตแรงดันสูง) เป็นระบบจุดระเบิดแบบเก่าที่ใช้ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (เช่น เครื่องยนต์เบนซิน) โดยใช้แม็กนีโตและหม้อแปลงเพื่อสร้างพัลส์ไฟฟ้าแรงดันสูงสำหรับหัวเทียน คำว่า "แรงดันสูง" เป็นศัพท์เก่า หมายถึง "ไฟฟ้าแรงสูง"

ที่ใช้ในรถยนต์หลายคันในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ระบบจุดระเบิดแบบแม็กนีโตส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยระบบจุดระเบิดแบบขดลวดเหนี่ยวนำ ปัจจุบันการใช้ระบบจุดระเบิดแบบแม็กนีโตจำกัดอยู่เฉพาะกับเครื่องยนต์ที่ไม่มีแบตเตอรี่ เช่น ในเครื่องตัดหญ้าและเลื่อยยนต์ นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์ลูกสูบที่ทันสมัย (แม้จะมีแบตเตอรี่อยู่ก็ตาม) เพื่อเลี่ยงไม่ให้เครื่องยนต์ต้องพึ่งพาระบบไฟฟ้า

ระบบขดลวดเหนี่ยวนำ

เมื่อแบตเตอรี่เริ่มแพร่หลายมากขึ้นในรถยนต์ (เนื่องจากการใช้งานมอเตอร์สตาร์ตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น) ระบบแม็กนีโตก็ถูกแทนที่ด้วยระบบที่ใช้ขดลวดเหนี่ยวนำ รถยนต์เบ็นทซ์พาเท็นท์-โมทอร์วาเกินปี 1886 และฟอร์ด โมเดลทีปี 1908 ใช้ระบบจุดระเบิดแบบขดลวดสั่น (trembler coil ignition system) ซึ่งการสั่นจะทำหน้าที่ขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวด ทำให้เกิดประกายไฟอย่างรวดเร็วต่อเนื่องกันในแต่ละจังหวะการจุดระเบิด ขดลวดสั่นจะได้รับพลังงานในจังหวะที่เหมาะสมของรอบการทำงานเครื่องยนต์ สำหรับในโมเดลที ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สี่สูบจะมีขดลวดสั่นสำหรับแต่ละสูบ

 ระบบจานจ่าย 

ระบบจุดระเบิดที่ได้รับการปรับปรุงนั้นถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยชาลส์ เค็ตเทอริงที่บริษัทเดลโคในสหรัฐและถูกนำมาใช้ครั้งแรกในรถยนต์คาดิลแลคปี 1912 ระบบจุดระเบิดเค็ตเทอริงประกอบด้วยคอยล์จุดระเบิดหนึ่งตัว หน้าทองขาว ตัวเก็บประจุ (เพื่อป้องกันไม่ให้หน้าทองขาวเกิดประกายไฟขณะตัดวงจร) และจานจ่าย (เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าจากคอยล์จุดระเบิดไปยังกระบอกสูบที่ถูกต้อง) ระบบเค็ตเทอริงกลายเป็นระบบจุดระเบิดหลักในอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นเวลาหลายปี ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าและความเรียบง่ายสัมพัทธ์

 ระบบอิเล็กทรอนิกส์ 

ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ (ชนิดแคโทดเย็น) ชิ้นแรกได้รับการทดสอบใน ค.ศ. 1948 โดยบริษัทเดลโค-เรมีSuper Street Cars, 9/81, p.34. ขณะที่บริษัทลูคัสนำเสนอระบบจุดระเบิดแบบทรานซิสเตอร์ใน ค.ศ. 1955 ซึ่งถูกนำมาใช้กับเครื่องยนต์ฟอร์มูลาวันของบีอาร์เอ็มและโคเวนทรีไคลแม็กซ์ใน ค.ศ. 1962 ตลาดอะไหล่เริ่มนำเสนอระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ในปีนั้น โดยมีทั้งออโตไลต์ อิเล็กทริก ทรานซิสเตอร์ 201 และ ทัง-ซอล EI-4 (คายประจุแบบเก็บประจุไทราทรอน) วางจำหน่ายSuper Street Cars, 9/81, p.35. พอนทีแอกกลายเป็นผู้ผลิตยานยนต์รายแรกที่นำเสนอระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์เสริม คือ เดลโคโทรนิก ที่ไม่มีทองขาวและใช้การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กแบบพัลส์ ในรถยนต์บางรุ่นปี 1963 นอกจากนี้ยังใช้ได้กับคอร์เวทท์บางรุ่นด้วย ระบบจุดระเบิดแบบปล่อยประจุแบบโซลิดสเตต (SCR) ที่วางจำหน่ายเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกผลิตโดยบริษัทไฮแลนด์อิเล็กทรอนิกส์ในแคนาดาใน ค.ศ. 1963 เช่นกัน ฟอร์ดบนรถโลตัส 25 ที่เข้าร่วมการแข่งขันอินเดีแนโพลิสในปีถัดมา และทำการทดสอบกลุ่มรถใน ค.ศ. 1964 ก่อนจะเริ่มนำเสนอระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์เสริมในรถยนต์บางรุ่นใน ค.ศ. 1965 ระบบอิเล็กทรอนิกส์นี้ถูกนำไปใช้กับรถ GT40 ที่เข้าร่วมการแข่งขันโดยเชลบี อเมริกันและโฮลแมนแอนด์มูดี รอเบิร์ต ซี. โฮเกิลจากบริษัทฟอร์ดมอเตอร์นำเสนอเรื่อง "ระบบจุดระเบิดและระบบไฟฟ้ามาร์ก II-จีที" ซึ่งเป็นเอกสารเลขที่ 670068 ในการประชุม SAE ในดีทรอยต์ รัฐมิชิแกน ระหว่างวันที่ 9–13 มกราคม ค.ศ. 1967 ตั้งแต่ ค.ศ. 1958 เอิร์ล ดับเบิลยู. เมเยอร์ที่ไครส์เลอร์ทำงานเกี่ยวกับระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์อย่างต่อเนื่องจนถึง ค.ศ. 1961 และส่งผลให้มีการใช้ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์กับเครื่องยนต์เฮมิของบริษัทที่ใช้ในการแข่งขันนาสคาร์ใน ค.ศ. 1963 และ 1964

เพรส-โอ-ไลต์ ซีดี-65 ซึ่งอาศัยหลักการคายประจุความจุ (CD) เปิดตัวใน ค.ศ. 1965 และมาพร้อมกับการรับประกันที่ "ไม่เคยมีมาก่อนถึง 50,000 ไมล์" (นี่ต่างจากระบบเพรส-โอ-ไลต์ที่ไม่ใช่ CD ซึ่งนำมาใช้กับผลิตภัณฑ์ของเอเอ็มซีใน ค.ศ. 1972 และกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับรถรุ่นปี 1975 ชุด CD ที่คล้ายกันนี้มีให้จากเดลโคใน ค.ศ. 1966 ซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริมสำหรับรถยนต์โอลด์สโมบิล, พอนทิแอก และจีเอ็มซีในรุ่นปี 1967 ใน ค.ศ. 1967 โมโตโรลาเปิดตัวระบบ CD แบบไร้ทองขาว ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดในตลาดอะไหล่ซึ่งเปิดตัวในปี 1965 คือระบบจุดระเบิดแบบปล่อยประจุไฟฟ้าเดลตา มาร์ก 10 ซึ่งมีจำหน่ายทั้งแบบประกอบสำเร็จรูปและแบบชุดประกอบ

เฟียต ดีโน เป็นรถยนต์ที่ผลิตออกจำหน่ายคันแรกที่มาพร้อมกับระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์มาตรฐานใน ค.ศ. 1968 ตามมาด้วยจากัวร์ XJ ซีรีส์ 1 ใน ค.ศ. 1971 ไครส์เลอร์ (หลังทดลองใน ค.ศ. 1971) ใน ค.ศ. 1973 และโดยฟอร์ดกับจีเอ็มใน ค.ศ. 1975

ใน ค.ศ. 1967 บริษัทเพรส-โอ-ไลต์ผลิตอุปกรณ์ขยายสัญญาณจุดระเบิดที่เรียกว่า "กล่องดำ" (Black Box) ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อลดภาระของทองขาวในจานจ่ายขณะเครื่องยนต์ทำงานที่รอบสูง อุปกรณ์นี้ถูกนำไปใช้โดยรถแข่งแดร็กดอดจ์และพลิมัทรุ่นซูเปอร์สต็อก โคโรเน็ตและเบลเวเดียร์ที่มาจากโรงงาน อุปกรณ์ขยายสัญญาณนี้ถูกติดตั้งอยู่ด้านในของผนังห้องเครื่องของรถและมีท่อสำหรับนำอากาศภายนอกเข้ามาเพื่อระบายความร้อนให้กับตัวเครื่อง ส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบ (จานจ่ายและหัวเทียน) ยังคงเหมือนกับระบบกลไกเดิม การที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับระบบกลไกทำให้มีความน่าเชื่อถือมากขึ้นและมีระยะเวลาการบำรุงรักษายาวนานขึ้น

ระบบจุดระเบิดแบบคอยล์ออนปลั๊ก (coil-on-plug) ที่แตกต่างกันออกไป มีขดลวดแต่ละตัวทำหน้าที่จ่ายไฟให้หัวเทียนสองหัวในกระบอกสูบที่เฟสต่างกัน 360 องศา (และด้วยเหตุนี้จึงถึงศูนย์ตายบน (TDC) พร้อมกัน) ในเครื่องยนต์สี่จังหวะนี่หมายความว่าหัวเทียนตัวหนึ่งจะจุดระเบิดในช่วงท้ายของจังหวะคายขณะที่อีกหัวหนึ่งจะจุดระเบิดในเวลาปกติ เป็นการจัดเรียงที่เรียกว่า "ประกายไฟเสีย" (wasted spark) ซึ่งไม่มีข้อเสียใด ๆ นอกจากการสึกหรอของหัวเทียนที่เร็วขึ้นเท่านั้น กระบอกสูบคู่กันคือ 1/4 และ 2/3 ในเครื่องยนต์สี่สูบ 1/4, 6/3, 2/5 ในเครื่องยนต์หกสูบ และ 6/7, 4/1, 8/3 และ 2/5 ในเครื่องยนต์ V8northstarperformance.com, fixya.com, i.fixya.net  ระบบอื่น ๆ จะไม่มีจานจ่ายเป็นอุปกรณ์ตั้งจังหวะและใช้ตัวตรวจจับมุมข้อเหวี่ยงแบบแม่เหล็กที่ติดตั้งอยู่บนเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อกระตุ้นการจุดระเบิดในเวลาที่เหมาะสม 

 หน่วยควบคุมเครื่องยนต์ 
ในเครื่องยนต์ยานยนต์สมัยใหม่จะใช้หน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ตัวเดียวที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานต่าง ๆ ของเครื่องยนต์รวมถึงระบบจุดระเบิดและระบบฉีดเชื้อเพลิง สิ่งนี้ต่างจากเครื่องยนต์รุ่นก่อน ๆ ที่ระบบฉีดเชื้อเพลิงและระบบจุดระเบิดจะทำงานแยกกัน

 เครื่องยนต์กังหันแก๊สและจรวด 
เครื่องยนต์กังหันแก๊ส (รวมถึงเครื่องยนต์ไอพ่น) ใช้ระบบจุดระเบิดด้วยการปล่อยประจุตัวเก็บประจุ อย่างไรก็ตาม ระบบจุดระเบิดจะถูกใช้เมื่อสตาร์ตเครื่องยนต์หรือเมื่อเปลวไฟในเครื่องเผาไหม้ดับลงเท่านั้น

ระบบจุดระเบิดในเครื่องยนต์จรวดมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเลี่ยงการสตาร์ตที่รุนแรงหรือการระเบิด จรวดมักใช้อุปกรณ์ดอกไม้ไฟที่วางเปลวไฟข้ามหน้าแผ่นหัวฉีด หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือใช้เชื้อเพลิงที่ติดไฟเองเมื่อสัมผัสกัน

 ดูเพิ่ม 

 แม่เหล็กไฟฟ้า
 กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์
 ประวัติศาสตร์เครื่องยนต์สันดาปภายใน

 อ้างอิง 


หมวดหมู่:ชิ้นส่วนยานยนต์
หมวดหมู่:การประยุกต์ใช้งานวิศวกรรมควบคุม
หมวดหมู่:ส่วนประกอบเครื่องยนต์