Układ zapłonowy CDI – co to takiego i jakie ma zalety? Czy warto?

Zapłon CDI, czyli kondensatorowy układ zapłonowy (Capacitor Discharge Ignition), to urządzenie, które na swój sposób zrewolucjonizowało obsługę silników motocyklowych, sprawiając, że konieczność dłubania przy przerywaczu odeszła do lamusa. Czy warto montować CDI, a przede wszystkim jak działa taki układ zapłonowy?

Klasyczny zapłon oparty o przerywacz, czyli tzw. platynę jest tak naprawdę prosty i bezawaryjny. Oczywiście, wymaga odpowiednich, a przede wszystkim cyklicznych zabiegów, polegających na czyszczeniu czy ustawieniu przerwy. Jednakże jego budowa jest prosta jak konstrukcja cepa, a odpowiednio przeszkolone ręce są w stanie utrzymać ten układ zapłonowy przy życiu przez wiele lat. Zresztą, nawet dzisiaj, w czasach, gdy na rynku dostępne są układy CDI niemalże do wszystkich motocykli, znajduje się spora grupa ludzi, która nie wyobraża sobie montażu zapłonu CDI w swoim oldtimerze. Powodów jest kilka, ale dzisiaj nie o tym. Dzisiaj opowiemy o tym jak działa zapłon CDI.

Podobno próby wykorzystania zmagazynowanej energii elektrycznej do powstawania zapłonu prowadzono już w XIX wieku. Jednak w tamtych czasach ciężko było o wystarczająco stabilne i precyzyjne sterowanie wyzwalaniem przeskakującej na świecy zapłonowej iskry. Wraz z rozwojem technologii i parametrów oraz możliwości wykorzystywanych materiałów wzrastała możliwość odpowiedniego sterowania momentem oraz energią zapłonu. Proces przechodzenia z mechanicznego zapłonu wykorzystującego przerywacz, rozpoczął się gdzieś w latach 50. ubiegłego wieku. Wtedy to zaczęły się pojawiać pierwsze elektroniczne układy zapłonowe. Wśród nich właśnie omawiany układ CDI, który obecnie jest najbardziej powszechnym rozwiązaniem używanym do wyzwalaniu zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w silnikach spalinowych jednośladów na całym świecie.

W układzie zapłonowym CDI, ładunek elektryczny gromadzony jest w wysokonapięciowym kondensatorze, którego potencjał zostaje rozładowywany w odpowiednim momencie przez cewkę zapłonową. W najbardziej popularnym wydaniu zapłonu CDI w układzie znajduje się niewielki transformator, prostownik, wysokonapięciowy kondensator oraz obwód wyzwalający z tyrystorem. Zadaniem transformatora jest podniesienie napięcia generowanego przez prądnice do wartości pomiędzy 200-600 V, przy czym z reguły jest to napięcie w granicach 300-400 Voltów.

Jak działa zapłon CDI?

Prąd płynie dalej do obwodu ładującego, w który wpięty jest kondensator. Jednopołówkowy prostownik ma z kolei za zadanie zapobiegać rozładowaniu kondensatora, gdy napięcie zasilania ulegnie spadkowi. W momencie gdy kondensator nie jest ładowany, impuls podany przez układ wyzwalający na odpowiednią bramkę tyrystora zamyka obwód kondensatora i cewki zapłonowej. Wówczas kondensator zostaje momentalnie rozładowany przez pierwotne uzwojenie cewki, co z kolei indukuje wysokie napięcie rzędu 40 kV w jej uzwojeniu wtórnym. Napięcie z uzwojenie wtórnego jest podawane na świecę zapłonową i następuje przeskok iskry. W układzie występuje jeszcze specjalna dioda umożliwiająca zwrotny przepływ prądu w cewce, gdyż spadek natężenie na zwoju pierwotnym powoduje indukcję napięcie od kierunku przeciwnym do pierwotnego. W zależności od miejsca zastosowania diody, można w ten sposób także sterować czasem trwania wyładowania elektrycznego na świecy. Dzięki elektronice, która z powodzeniem zastąpiła mechanikę, można było wyzwalać przeskok iskry o większej energii oraz znacznie bardziej precyzyjnie sterować momentem jej przeskoku.

Zapłon CDI: rodzaje

Układy zapłonowe CDI można podzielić na dwie główne grupy. Pierwszą z nich jest AC-CDI, w której moduł zapłonowy pobiera prąd zmienny (AC) bezpośrednio z osobnego uzwojenia alternatora. Zaletą tego układu jest jego prostota oraz brak konieczności stosowania dodatkowego akumulatora. Druga i bardziej popularną grupą je DC-CDI, czyli układ oparty o prąd stały (DC) pobierany z akumulatora. Układ CDI jest wówczas zasilany bezpośrednio z baterii, musi więc posiadać dodatkowe inwerter DC/AC. Dodatkowy element, to także większe wymiary układu, ale wartością dodaną jest w tym wypadku bardziej precyzyjne sterowanie momentem zapłonu i stabilizacja energii wyzwalanej na świecy iskry. Pojazdy posiadające rozrusznik elektryczny i tak muszą być wyposażone w akumulator, dlatego m.in. to układy DC-CDI są obecnie bardziej popularną grupą układów kondensatorowych układów zapłonowych.

Zapłon CDI w motocyklu WSK 175 i motorowerze Simson S51: Czy to rozwiązanie ma sens?

Kolejną z zalet układu DCI jest brak zużywającego się mechanicznego przerywacza zapłonu. jego miejsce zajął bezstykowy czujnik indukcyjny, który zawiaduje proces zapłonu. Istnieją jednak systemy CDI, w których ów czujnik nie jest wymagany. Fakt, że energia potrzebna do generowania zapłonu gromadzona jest w zewnętrznym kondensatorze, umożliwia stosowanie znacznie mniejszych i tańszych w produkcji cewek zapłonowych o mniejszej indukcyjności, co z kolei wpływa na zmniejszenie poziomu generowanych zakłóceń elektromagnetycznych.

Odkąd zaczęto stosować w jednośladach na szeroką skalę układy CDI, skończyły się niemal całkowicie problemy ze słabą iskrą i rozregulowanym zapłonem. Czasem zdarzy się że czujnik Halla odmówi posłuszeństwa, ale w ogólnym rozrachunku kondensatorowe układy zapłonowe można uznać za długowieczne i praktycznie bezawaryjne.