Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng,
kap all covers 6/9/03 9:49 am Page 17 Student Workbook LV09 Ignition Systems (1) LV09/SWB Student Workbook for Technical Certificates Light Vehicle Maintenance and Repair MODULE LV09 IGNITION SYSTEMS (1) Contents Page Ignition systems: Contact breaker type ignition system Transistorised type Transistorised type with electronic spark advance Distributor-less and direct ignition systems 4 5 Page Contact Breaker Points: Condenser 20 22 Dwell Periods: Dwell period - correct Dwell period - too small Dwell period - too large 23 23 23 24 25 26 System Components: Battery Progress check Ignition coil Self induction effect Mutual induction effect Progress check Ballast resistor Exercise 6 9 10 12 14 15 Ignition Timing: Governor advancer Mechanical advance system components Mechanical advance - using centrifugal force Vacuum advancer 27 Spark Plugs 31 Distributor: Distributor cap, rotor arm and ignition leads Progress check 16 Combustion Process: Heat flow Spark plug heat range 33 34 34 17 19 28 29 -1Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue -2Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Ignition systems The ignition system is needed to deliver a high voltage spark that will ignite the air/fuel mixture within the combustion chamber For the engine to run effectively, three elements are needed: • good air/fuel mixture • high compression pressure • high voltage spark and correct ignition timing Due to the high compression pressure that is generated within the combustion chamber, the spark that is delivered needs to ignite the air/fuel mixture For this reason the ignition system must deliver an appropriate voltage to the spark plug to allow this process to take place The point at which the spark is delivered must also be adjusted to take into account engine speed and load This means the relationship between crankshaft angle and the spark plug firing is constantly changing In order for the engine to run, the spark must be delivered at the correct time in the compression stroke for each of the pistons For this reason the ignition system needs to be reliable and able to operate under all engine conditions Various types of ignition systems have been used During this phase, we will focus on the contact breaker type ignition system and its components, as it assists in the understanding of modern ignition systems We will also give an overview of the ignition systems that will be covered in subsequent phases -3Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Contact breaker type ignition system A mechanically operated system, which uses contact breaker points to intermittently disrupt the current flow through the primary circuit of the ignition coil Transistorised type With this type, the current flowing in the primary circuit of the ignition coil is intermittently disrupted electronically, removing the need for contact breaker points -4Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Transistorised type with electronic spark advance The major difference between this type and the standard transistorised ignition system is that the engine’s electronic control unit replaces the vacuum and governor centrifugal advancers Distributor-less and direct ignition systems This system eliminates the need for a distributor by delivering high voltage directly to the spark plugs This is achieved by using multiple ignition coils, one for each spark plug -5Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue System Components Battery The battery is used to supply electrical current to the ignition system It stores the electricity in the form of chemical energy and is constantly charged and discharged as the vehicle is used The battery consists of positive and negative electrodes, which take the form of plates The plates are constructed from either lead or lead-derived material, and are submersed in diluted sulphuric acid (electrolyte) Internally, the battery is then split into six separate cells, each consisting of several positive and negative plates The positive and negative plates are then placed alternately in the cell The positive plates are then connected together with plate straps, as are the negative plates Fibreglass matting is placed between the negative and positive plates to act as an insulator Each cell generates electromotive force equivalent to approximately 2.1 volts, as these cells are connected in series approximately 12v is generated from a normal automotive battery -6Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue The battery case is designed to withstand the corrosive nature of the electrolyte It is divided into six compartments, and these compartments then form the six cells In the top of the battery case vent plugs are fitted to allow hydrogen gas to be vented, while preventing the escape of sulphuric acid mist from the battery Both hydrogen gas and sulphuric acid mist is generated when the battery is charging This is due to the heat generated by the chemical reaction in the battery As the battery is constantly charged and discharged, small amounts of electrolyte will be lost A look at the level indicators on the side of the battery will enable the electrolyte level to be checked If the battery case does not have level indicators, the vent plugs must be removed and a visual inspection of the electrolyte level will need to be carried out -7Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Progress check Answer the following questions: What two substances are mixed together to form electrolyte? What is the purpose of a capacitor within an ignition system? What three elements are required to make an engine run effectively? Battery cells are linked together a) in series b) in parallel -8Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Ignition coil Ignition coils can take many forms, depending on the ignition system used Within this phase, we will look at the types of coil used with the contact breaker type ignition system, but a brief overview of the other types will be given Explanations will be given with regard to construction and operation Self induction effect A magnetic field is generated when current flows through a coil As a result, an electromotive force is generated, which creates a magnetic flux in a direction that impedes the generation of magnetic flux in the coil When electrical current is introduced into the coil, it does not flow immediately Instead, it takes a certain period of time for the current within the coil to rise The higher the counter electromotive force, the longer the delay will be for full current flow When the current within the coil is suddenly cut off, an electromotive force is generated in the direction the current is flowing In this way when current starts to flow in a coil, or when current is cut off, the coil generates electromotive force, but in differing directions -9Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Contact Breaker Points The contact breaker points consist of two tungsten contacts These are a fixed earth contact and an insulated movable contact - with a breaker arm return spring to return the breaker point to the closed position These are then placed on the breaker plate The points are opened and closed by the lobes on the centre cam The engine camshaft drives the cam of the distributor and as explained previously, the cam of the distributor turns at half engine speed The number of cylinders in the engine governs the number of lobes on the distributor cam (i.e four cylinder engine four cam lobes, six cylinder engine six cam lobes) For each revolution of the distributor cam, high voltage will be sent to each of the spark plugs once This means that on a four-cylinder engine, the primary windings of the coil will be interrupted four times for every one revolution of the distributor cam - 20 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue The contact breaker points are one of the serviceable items that need to be checked during periodic maintenance of the vehicle Over a period of time, the tungsten contacts become pitted or oxidised due to the high-tension sparks arcing across the contacts as they open and close This will cause an increase in contact resistance, which will result in a decrease of current flow in the primary coil Incorrect alignment of the points will accelerate the oxidisation process therefore care must be taken not to damage the points as they are being fitted As the points are fitted care must be taken not to contaminate the contact surfaces with oil or grease, as this will also cause arcing, reducing the voltage across the contact breaker points and reducing the serviceable life of the points Wear of the rubbing block can also cause a reduction in current flow As the rubbing block wears, the point’s gap will reduce, causing constant arcing when the points are open The result of this is that the primary current will not be interrupted instantaneously and spark plug performance will be reduced Therefore, keeping the gap at the correct setting between the contacts will increase ignition performance, and prolong the life of the contact breaker points When checking the gap between the points, it has long been accepted that placing the correct feeler gauge between the contacts when they are open is an acceptable method of adjustment Recently, many manufacturers have adapted a different method Adjusting the rubbing block gap when the points are closed reduces the possibility of contaminating the contact surfaces with either oil or grease - 21 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Condenser The condenser or capacitor is mounted either inside the distributor or on the outer casing It is connected in parallel with the breaker points and reduces the arcing at the contacts As the points interrupt the primary current quickly, a very high voltage is generated in the primary coil due to self-induction This voltage is approximately 500 volts This high voltage generated causes arcing across the contacts as the points open, delaying the interruption of the primary current, and thus reducing ignition performance The condenser reduces the arcing by storing the excess voltage, and allowing the primary current to be shut off quickly - 22 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Dwell Periods Dwell period - correct • dwell is the period in which current flows through the primary circuit • compromise between engine at low speed and engine operating at high speeds • timing correct Dwell period - too small • points gap too large • heel of points too near cam (rubbing gap too small) • points open earlier and close later • coil charge time too short • insufficient time to charge the ignition coil resulting in engine misfire at higher engine speed • timing advanced - 23 - Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Dwell period - too large • points gap too small • heel of points too far from cam (rubbing gap too large) • points open later and close earlier • coil charge time too long • over saturation of the ignition coil leading to overheating / failure of the ignition coil • timing retarded - 24 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Ignition timing To generate maximum torque and therefore maximum power, we must ensure that the pressure generated during combustion pushes down on the piston crown with maximum force when the connecting rod is at the most advantageous angle to transfer this to the crank On most engines this is 10 degrees after top dead centre When the spark is created, it take time for the flame to propagate and for the pressure to rise To compensate for this delay, we must create the spark early (well in advance of 10 degrees after top dead centre) The amount of advance required alters in accordance with engine speed If the engine speed is increased, a given amount of advance will no longer be sufficient as the piston speed is much higher (the piston will be beyond the ideal position by the time maximum pressure is created which will reduce the power) The centrifugal advance mechanism (governor advancer) ensures that the timing of the spark is altered correctly in accordance to any changes in engine speed If our vehicle is cruising with the engine under light load (flat road, 50 mph partial throttle) the fuelling system will often lean off the mixture to generate good fuel economy A lean mixture burns slowly and therefore logic would suggest that we will need to create the spark earlier This is the purpose of the vacuum advance mechanism If both the centrifugal advance and the vacuum advance are doing there respective jobs correctly, maximum combustion pressure will always coincide with an engine position of 10 degrees after top dead centre regardless of engine speed and load - 25 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Ignition timing is checked using a timing light (strobe light) In order to check ignition timing the engine must be running at a given speed (check manufacturers specifications), usually deemed to be idling at approximately 500-800 rpm When the engine is idling, neither the governor advancer nor the vacuum advancer affects ignition timing The top dead centre mark on the crankshaft pulley should then be marked, as should the appropriate timing mark on the timing cover A timing light is then used to check that the two lines match up If the lines not match up, timing should be adjusted Loosen the distributor retaining bolts and adjust its position relative to the engine Care must be taken when adjusting the ignition timing, as incorrect adjustment will cause engine-running problems If the ignition timing is over advanced then spontaneous combustion of the air/fuel mixture will take place early This will cause the combustion pressure to be abnormally high, leading to excessive engine knock Excessive engine knock will cause component failure of valves and spark plugs for example, due to excessive heat generation inside the combustion chamber If the ignition is over retarded, the consequences are less damaging to the engine Spontaneous combustion will take place late into the combustion stroke, causing the engine to lose power As there is not an excessive rise in pressure or heat within the combustion chamber, component failure should not occur Governor advancer - 26 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue As the engine speed increases, the amount of time from delivery of the spark to when spontaneous combustion needs to take place decreases As the time taken for the flame to propagate through the combustion chamber remains relatively constant regardless of engine speed, the point at which the spark is delivered needs to be advanced If the spark is not advanced, spontaneous combustion will take place late into the combustion stroke, causing problems as outlined above To enable the distributor to adjust the ignition timing relative to engine speed, a governor advancer is fitted The governor advancer is constructed to allow it to adjust the relative position of the distributor cam The flyweights are connected to the cam plate and the distributor shaft by pins (weight support pins), which allow them to move about the pin axis The cam plate is then connected to the distributor shaft via a screw at the top of the cam plate This allows the cam plate to change its position relative to the distributor shaft Mechanical advance system components The distributor shaft rotates the cam plate, but as engine speed increases, centrifugal force acts on the flyweights advancing the point at which the contact breaker points are opened - 27 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Mechanical advance – using centrifugal force To enable this to happen, one end of the governor spring is connected to the spring support pin and the other is connected to the weight support pin During low engine speed, this enables the governor advancer to stop any movement of the flyweights As engine speed increases, the fly weights are thrown out by centrifugal force and rotate around the weight support pins - 28 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue This causes the cam plate to rotate and change its position relative to the distributor shaft The cam plate will stop rotating when a balance is reached between the centrifugal force acting on the flyweights, and the spring force being exerted by the governor spring Maximum advance angle is also controlled by the guide pin, which contacts the cam plate stopping it from rotating any further Through this process, the contact breaker points are opened earlier, thus advancing the ignition timing At very high engine speed, advancement of the ignition timing is not needed This is because high turbulence within the cylinder reduces the flame propagation time Vacuum advancer The vacuum advancer, like the governor advancer, adjusts the ignition timing relative to the engine condition Where the vacuum advancer differs from the governor advancer is that it adjusts the ignition timing relative to engine load and not engine speed When the load on the engine is small, the vacuum generated within the inlet manifold increases because the throttle valve is only partially open Under this condition, the compression pressure within the combustion chamber is low, thus the time taken for the flame propagation is increased If the load on the engine increases then the opposite is true The vacuum within the inlet manifold decreases, as the throttle valve is now fully open More air fuel mixture is drawn into the combustion chamber, raising the pressure within the combustion chamber, causing the time taken for flame propagation to decrease - 29 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Vacuum advancer The vacuum advancer uses the vacuum from the inlet manifold to adjust the ignition timing, so as to ensure that spontaneous ignition of the air/fuel mixture happens at 10° after top dead centre, causing maximum pressure to be acting on the piston at this time This must happen regardless of the differing flame propagation times associated with varying engine loads The vacuum advancer consists of vacuum chamber, diaphragm spring, diaphragm, advancer rod and hook This unit is then connected to the breaker plate assembly by a pin One side of the vacuum chamber is filled with atmospheric pressure, and the other side has a vacuum applied to it from the inlet manifold When vacuum from the inlet manifold is applied to the diaphragm, it pulls the advancer rod in As the advancer rod hook is connected to the breaker plate pin, the breaker plate is turned in the opposite direction to the rotation of the distributor cam, thus advancing the ignition timing The amount the ignition system is advanced is relative to the amount of vacuum that is applied to the diaphragm within the vacuum advancer - 30 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Spark Plugs The spark plugs are screwed into the cylinder head and protrude into the combustion chamber They receive high voltage from the secondary windings of the ignition coil through the high-tension cords The voltage travels down the centre electrode and then jumps the air gap to the ground electrode As the high voltage jumps the air gap, a spark is created It is this spark that is used to ignite the air/fuel mixture The spark that is generated by the spark plug needs to be strong enough to ignite the air/fuel mixture, under all engine conditions There are various engine and component conditions that can make it hard for this to be achieved Increasing the spark plug air gap above its normal setting will make it difficult for a strong enough spark to be generated This will occur as the spark plug wears, so maintenance of the spark plug is essential As the compression pressure rises within the combustion chamber, the voltage needed to generate an adequate sparks increases This is normally because the engine has been placed under high load Cold air/fuel mixture will also require a higher voltage to be generated The centre electrode also has a bearing on the voltage generation needed Electrode temperature will increase as engine speed increases As electrode temperature increases, the amount of voltage required decreases - 31 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Electrode shape discharge performance Electrode shape can also affect the voltage discharge performance of the spark plug If it is either square or pointed, discharge performance is good When the spark plug becomes rounded due to wear, the discharge performance of the spark plug reduces Although a pointed electrode has the most effective discharge performance, its serviceable life is shortened due to quick wearing characteristics - 32 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Combustion Process In order for the combustion process to take place, an ignition source must be given to the air/fuel mixture It is the role of the spark plug to use the high voltage generated by the ignition coil to deliver an ignition source to the combustion chamber This achieved by the generation of a spark between the centre and ground electrodes As a spark travels between the two electrodes igniting the air/fuel mixture in its path, this small ball of burning gas is called the flame nucleus The creation of the spark also creates a shock wave that causes the heat generated by the flame nucleus to radiate outwards from the spark plug This is called flame propagation Flame propagation ignites the rest of the air/fuel mixture present in the combustion chamber If the electrode temperature is low then outward propagation of the flame nucleus may not take place This is because the electrode absorbs heat generated by the flame nucleus and extinguishes it Electrode quenching is the term given to this phenomenon If electrode quenching happens, the engine will misfire To eliminate this, a strong spark must be delivered to create a larger flame nucleus - 33 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Heat flow For a spark plug to operate effectively within the combustion chamber it needs to reach operating temperatures of between 450°C and 950°C Below 450°C, the plug is unable to self-clean Carbon that is generated in the combustion chamber will adhere to the electrodes This will cause the spark to earth against the casing and not jump between the two electrodes, causing engine misfire Above 950°C, the heat radiated from the electrodes will cause the air/ fuel mixture to ignite without the spark This is known as pre-ignition Preignition will cause incorrect ignition timing with consequences as discussed in ignition section The temperature of the electrode is controlled by the amount of heat radiated by the spark plug High heat radiation means low electrode temperature, and low heat radiation means high electrode temperature Spark plug heat range Cool Standard Hot Spark plug heat range The operating temperature of the spark plug depends on its heat range; spark plugs are normally referred to as a cool type or a hot type A cool plug radiates more heat allowing the centre electrode to remain cooler whilst the hot plug retains its heat The heat range is dictated by the insulator nose The shorter the nose, the colder the spark plug The longer the nose the hotter the spark plugs - 34 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue ... All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue -2Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Ignition systems The ignition system is needed... Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Ignition coil Ignition coils can take many forms, depending on the ignition system used Within this phase, we will... 11 Copyright © Automotive Skills Limited 2003 All Rights Reserved LV09: Ignition Systems (1) Issue Progress check Answer the following questions: Secondary coil Primary coil S N Low voltage 12 v