Как работает катушка зажигания


Катушка зажигания – устройство и принцип работы — Торенс (Torens) на DRIVE2

Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Высокое напряжение, возникающее в катушке зажигания, вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Устройство катушки зажиганияКатушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.

Катушка зажигания автомобиля масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.

Принцип действия катушки зажиганияВ первичную обмотку катушки подается низковольтное напряжение, которое создает магнитное поле. Время от времени это напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (ЭДС).Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом ЭДС прямо пропорциональна количеству витков обмотки контура. Поэтому во вторичной катушке с большим количеством витков образуется импульс высокого напряжения, который по высоковольтным проводам (не применимо к индивидуальной катушке зажигания, установленной прямо на свечу) подается к свече зажигания. Благодаря импульсу, передаваемому катушкой, между электродами свечи зажигания образуется искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.

В устаревших моделях автомобилей напряжение от катушки зажигания подавалось ко всем свечам с помощью распределителя зажигания. Такая схема оказалась недостаточно надежной, поэтому катушки зажигания (их ещё называют свечными) современного автомобиля объединены в систему и распределены по одной на каждую свечу.

Виды катушек зажигания автомобиля• Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.

Общая катушка зажигания

• Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.

Индивидуальная катушка зажигания

Рекомендации по эксплуатации модулей зажигания1. Не оставляйте включенным зажигание без запуска двигателя на долгое время. Это существенно сокращает срок службы катушек зажигания.2. Найдите время для очистки и проверки состояния катушки. Убедитесь в том, что крепления проводов в порядке, особенно важно проверить высоковольтный провод. Убедитесь также, что на корпус или внутрь его не попадает вода.

3. Не отсоединяйте высоковольтный провод от катушки голыми руками при включенном зажигании.

Наша страница на DRIVE2:

Катушки зажигания - виды, устройство и принцип работы

           

(Примечание: данная статья является общепознавательной и не привязана к какой либо марке автомобиля)

Задачи катушки зажигания

Катушка зажигания накапливает энергию и вырабатывает высокое напряжение для образования искрового разряда на электроде свечи зажигания.

Функция катушки зажигания основывается на законе индукции: катушка зажигания состоит из магнитомягкого железного сердечника, первичной обмотки из медной проволоки с малым количеством витков (сечением примерно 0,75 мм2) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм2). Соотношение витков составляет примерно 1:200.

Поставляемая от аккумулятора энергия в требуемый момент зажигания отключается от конечной ступени управления. Магнитное поле первичной обмотки переносится на вторичную обмотку. Возникающее во вторичной обмотке напряжение зависят от количества витков. Это высокое напряжение используется для искрообразования на электроде свечи.

Энергия зажигания

При оптимальном составе смеси энергия зажигания должна составлять примерно 0,2 мДж, при более бедной или богатой смеси - примерно 3 мДж. Однако в практике расход энергии гораздо выше.

Вырабатываемая энергия в современных системах зажигания достигает от 60 до 200 мДж. Это означает, что при контакте с проводящими высокое напряжение частями может возникнуть угроза жизни!

Термины в системе зажигания

Распределение

Аккумулирование энергии: во время цикла заряда катушка накапливает энергию в магнитопроводе. Ток подается - катушка заряжается (цепь первичной обмотки закрыта, цепь вторичной обмотки открыта). В заданный момент зажигания первичная цепь размыкается.

Индуцированное напряжение: любое изменение тока в индуктивности (катушке) изменяет напряжение. Вторично генерируется высокое напряжение.

Вторичное напряжение

Высокое напряжение: так же как и в трансформаторе вырабатываемое высокое напряжение зависит от числа витков катушки первично/вто-рично. После достижения необходимого напряжения пробоя происходит разряд катушки с образованием искры (пробой).

Вторичный ток

Искра зажигания: после поступления высокого напряжения на свечу зажигания накопленная энергия разряжается в искровой канал (цепь первичного тока открыта, вторичного-закрыта).

Время замыкания (заряда катушки)

В контактно-распределительной системе зажигания определяется продолжительность времени, в период которого контакт прерывателя замкнут.

В электронной системе зажигания предписывается продолжительность времени, в период которого первичный ток протекает. Первичная обмотка катушки подключена.

Система зажигания с контактным прерывателем

Электронная система зажигания

РАЗНОВИДНОСТИ КАТУШЕК

На практике в основном встречаются 3 вида: система зажигания с вращающимся распределителем, двухискровая катушка зажигания и одноискровая катушка зажигания.

Стандартная катушка зажигания для двигателей с вращающимся распределением высокого напряжения (ROV)

Управление током заряда через контакт прерывателя. Тут высокое напряжение генерируется центрально от одной катушки зажигания и распределителем зажигания механически распределяется на отдельные свечи зажигания. В современных системах управления двигателем этот вид распределения напряжения уже не актуален.

Двухискровая катушка зажигания (в двигателях с четным числом цилиндров)

Оба соединения высокого напряжения последовательно подключены к двум свечам зажигания, порядок зажигания которых на 360° оборота коленчатого вала смещены друг от друга. Катушка зажигания генерирует искру зажигания одновременно на две свечи зажигания: одна находится в цилиндре, в котором как раз и сжимается воздушно-топливная смесь, а вторая - в цилиндре, который в это время находится в такте выпуска. В цилиндре с высоким давлением (с тактом сжатия) возникает рабочая основная искра зажигания, в менее сжатом (с тактом продувки) - холостая искра зажигания. После 360° оборота коленчатого вала все становится наоборот. В другой паре цилиндров импульс зажигания происходит точно так же, только смещен на 180° оборота коленвала.

Благодаря последовательному включению одна из обеих свечей работает с положительным высоким напряжением пробоя, а другая - с отрицательным напряжением. Из-за разного направления напряжения электроды свечей зажигания показывают неодинаковые картины обгорания.

На каждый оборот коленвала -2 искры зажигания (основная/ рабочая искра и поддерживаю-щая/холостая искра)

1.    Помехоподавляющий штекер 2.    Кабели зажигания 3.    Соединительный штекер 4.    Двухискровая катушка зажигания 2x2

Статическое распределение высокого напряжения с двух-искровой катушкой зажигания

Одноискровая катушка зажигания в полностью электронной системе зажигания

В этом исполнении каждая свеча зажигания приписана к конкретной катушке зажигания, которая «сидит» прямо на изоляторе свечи зажигания. Конструкция делает возможным более филигранное исполнение и размеры. Одноискровые катушки зажигания устанавливаются как на четное, так и на нечетное количество цилиндров: система зажигания все равно синхронизируется сенсором распредвала.

Схема включения одноискровой катушки зажигания

Устройство одноискровой катушки

Одноискровая катушка зажигания вырабатывает в каждый такт по искре зажигания, потому необходима синхронизация с распределительным валом.

Преимущества одноискровой катушки зажигания в полностью электронной системе зажигания

Благодаря прямой передаче напряжения от катушки зажигания на свечу зажигания одноискровая катушка зажигания имеет меньшие потери напряжения и позволяет использовать самый широкий из возможных диапазонов углов опережения зажигания. Кроме того, в такой системе возможен контроль первичной и вторичной цепей системы зажигания и определение перебоев в искрообразовании.

Одноискровая катушка

1    Замок зажигания 2    Катушки зажигания 3.    Свечи зажигания 4.    Блок управления

Статическое распределение зажигания с одноискровыми катушками зажигания

Диоды в цепи высокого напряжения для подавления искры при включении. Вторичная обмотка не может быть проверена омметром.

 

Видео

Катушка зажигания: что это, зачем нужна, признаки неисправности

Вероятно, все знают, что в тепловых двигателях есть свечи, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь. А что делает катушка зажигания? Для чего она нужна?

Известно, что для того чтобы выработать искру, через свечу проходит мощный электрический разряд, для которого требуется напряжение более 15 000 вольт. Его как раз и обеспечивает катушка зажигания, или просто катушка.

Принцип ее действия изобрел в XIX веке немецкий инженер Генрих Румкорф. Исторически это одна из самых старых деталей в двигателе. В начале ХХ века ею заменили магнето.

Как это работает

 

Катушка зажигания работает как обратный трансформатор. Ее функционал – преобразовать низкое напряжение, поступающее от аккумуляторной батареи или генератора, в высокое.

Смотрите такжеЧто делать если автомобиль не заводится?

Конструктивно устройство состоит из двух катушек и железного сердечника. Катушка представляет собой обмотку из медной проволоки. Обе катушки вложены друг в друга, внутри находится железное ядро. Одна катушка называется первичной, она имеет относительно мало витков. При включении зажигания напряжение составляет 12 вольт, что соответствует напряжению бортовой сети автомобиля. Ток проходит через катушку, образуется магнитное поле. Для запуска искры происходит следующее: ток резко отключается, что вызывает разрушение магнитного поля. Это вызывает напряжение во второй, или вторичной бобине. Она имеет значительно большее количество витков, чем первичная, и напряжение колеблется от 15000 до 30000 вольт.

За включение и выключение первичного тока первоначально отвечал механический контакт, контакт прерывания. Его настройка была сложной, необходимо было найти оптимальное расстояние до контакта, чтобы время создания магнитного поля – и значит, время зажигания – не было слишком коротким. К тому же срок службы такого контакта был сравнительно небольшим – не более 15 000 километров.

Начиная с середины 1970-х годов, производители начали использовать электронику. В середине 1980-х инженеры связали воспламенитель с системой впрыска и контролировали процесс через «цифру». Однако микроэлектроника работает только с небольшими потоками, а катушка зажигания нуждается в 5 амперах. Так появился новый компонент: усилитель мощности. Он функционирует примерно так же, как усилитель в стереосистеме.

 

Через несколько лет стал лишним распределитель зажигания, и каждая свеча получила свою собственную катушку зажигания. В этом был ряд преимуществ. Напряжение зажигания генерируется там, где необходимо, отсутствует высоковольтный кабель. Кроме того, увеличилось время зарядки и, несмотря на меньший размер, искра получалась более сильной. Такие одиночные катушки зажигания обычно также включают усилитель мощности. Для двигателей с тремя или четырьмя цилиндрами они часто объединяются в один корпус, в противном случае они устанавливаются отдельно над свечой зажигания.

Отчего они ломаются

Прежде всего из-за жары и/или вибрации. Кроме того, в старых автомобилях с одной катушкой достаточно было забыть выключить зажигание. В то же время, когда контакт прерывания был закрыт, ток постоянно протекал через первичную катушку и вызывал нагревание. Настолько, что могло случиться возгорание. Нынешние одиночные катушки установлены непосредственно на свечах зажигания, то есть на двигателе. Это означает, что они также постоянно нагреваются и подвергаются сильной вибрации.

Поначалу разработчики в недостаточной степени оценили негативные возможности этой нагрузки. И в ряде моделей автомобилей дефектной оказалась вся система зажигания. Проблемы вызывали выгоревшие концевые выключатели, а также моторное масло. Плохие уплотнители оставляют масло в колодце свечи зажигания, где оно разрушает изоляцию катушки. Еще одной проблемой может стать вода, во время мойки например. Попав под высоким давлением на катушку, она может вызвать короткое замыкание.

Как определить, что катушка неисправна?

 

Верный симптом неисправности – неравномерная работа двигателя, или «троение». Во время работы двигателя в темное время проявляются «дорожки пробоя» на кузове. К другим негативным признакам относятся перегрев конструкции, появление трещин или сколов. В старых автомобилях с одной катушкой двигатель может просто встать. На современных моделях с одиночными катушками этого практически не случается, двигатель может работать с перебоями. Но все же работать.

Словом, если вы чувствуете, что двигателю совсем худо, он «заикается», работает рывками, не искушайте судьбу. Ездить с такой проблемой нельзя! Необходима квалифицированная диагностика. Тем более необходимо выяснить, «виновата» ли катушка зажигания, а не, допустим, свеча. В этом случае многие симптомы совпадают.

Можно ли починить катушку зажигания?

 

В принципе, можно. Раньше существовали даже специальные мастерские, где бобины заново перематывались. Однако сегодня это скорее экзотика. Проще и надежнее купить и поставить новую. Это не слишком дорого.

Если вы не сильны в электротехнике, вернее всего доверить установку новой катушки специалисту сервисного центра. Особенно если вы владелец нового авто с индивидуальной системой зажигания. Пусть это стоит денег, но зато вы будете уверены в том, что все сделано правильно и с гарантией.

Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания

Катушка зажигания – «потомственный немец». В 1851 году механик из Германии Генрих Румкорф (проживавший, правда, в Париже) изобрел катушку с прерывателем, вырабатывающую импульсы высокого напряжения, а в 1925 году компания Роберта Боша начала массово применять её как элемент батарейной системы зажигания бензинового автомобильного мотора. Давайте посмотрим, в каком виде катушка зажигания дошла до наших дней, и каковы особенности ее работы.

Маслонаполненная бобина

Более чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.

Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.

Классическая маслонаполненная катушка зажигания — «бобина» (что по-французски и означало «катушка») — была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…

Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.

Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!

И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.

Сухие катушки

Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.

Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.

Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.

Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…

Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.

Модуль зажигания – отказ от трамблера

Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.

Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.

Каждому цилиндру – по катушке!

Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.

Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.

Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…

К чему мы пришли?

Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.

Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их «потрохов», а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.

В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.

Источник

Игорь созерцатель
  • Активность: 63k
  • Пол: Мужчина
Игорь созерцатель

Каковы принципы работы катушки зажигания? Основные технические характеристики устройства

Катушка считается основной деталью системы зажигания, при ее неработоспособности пуск мотора машины невозможен. Это связано с тем, что принцип работы катушки зажигания позволяет произвести появление искры, необходимой для запуска силового агрегата.

Такое устройство предназначено для накапливания энергии и выработки напряжения. Оно требуется для появления разряда, подающегося на электрод свечки. Наличие искры способствует эффективному запуску силового агрегата. Основная опция устройства основана на работе закона индукции. Ток, поставляемый АКБ, в нужный момент зажигания перестает подаваться на устройство.

Конструктивные особенности КЗ

КЗ для машины устроена следующим образом:

  1. Изоляторный элемент. Применяется в качестве изоляционной детали.
  2. Корпус устройства. В него заключены остальные компоненты КЗ. Обычно выполняется из металла, может производиться из высокопрочного пластика.
  3. Изоляционная бумага.
  4. Первичная обмотка. Независимо от типа системы, эта деталь состоит из основного проводника. Кабель должен быть заизолирован. В зависимости от модели КЗ он может насчитывать от 100 о 150 витков. Первичная обмотка оборудуется выходами, каждый из которых рассчитан на 12 вольт.
  5. Вторичная обмотка. Ее монтаж обычно выполняется снаружи устройства, а количество витков в детали может состоять от 15 до 30 тысяч. Подобные механизмы устанавливаются в модули зажигания, двухвыводные, а также сдвоенные катушки, их наличие могут включать в себя индивидуальные системы. Внутри вторичного элемента формируется напряжение, составляющее около 35 тысяч вольт, оно в дальнейшем подается на свечи. Для качественной изоляции контактных элементов в КЗ используются наконечники.
  6. Клеммный контакт первичной детали. Он может обозначаться на КЗ символом К.
  7. Контактный болт. Применяется для фиксации устройства и передачи контакта.
  8. Центральный выход, по которому передается высоковольтное напряжение. Оно подается на свечи.
  9. Защитная крышка устройства.
  10. Клеммный элемент питания. Предназначается для подключения катушки к бортовой сети.
  11. Контактная пружинка устройства.
  12. Скоба.
  13. Внешний кабель для подключения устройства.
  14. Сердечник. Конструкция элемента препятствует образованию вихревых токов.
Конструктивная схема устройства КЗ в авто

Расположение катушки зажигания в автомобиле

Чтобы узнать, где находится КЗ в конкретном автомобиле, рекомендуем обратиться к сервисному руководству по эксплуатации. Обычно устройство располагается в моторном отсеке. Его можно увидеть на крыле либо на разделительной перегородке, которая отделяет салон машины от моторного отсека. В некоторых случаях устройство может находиться непосредственно на силовом агрегате.

Принцип действия катушки зажигания

В целом принцип работы катушки зажигания можно разделить на четыре этапа:

  1. Ток подается на первичное устройство трансформаторного узла и образует в нем магнитное поле.
  2. В результате прекращения подачи тока поле образует ток высокого напряжения на вторичном устройстве.
  3. От вторичного компонента напряжение подается на основную клемму узла.
  4. С клеммного элемента напряжение поступает на распределительный узел. Оттуда оно подается на свечи, где происходит искровой разряд.

Автомобильная КЗ работает по принципу трансформаторного устройства. Сначала наматывается вторичная обмотка, она оснащена тонким проводником, а затем — первичная. Количество витков последней меньше, но проводник значительно толще. Когда происходит соединение контактных частей, величина первичного тока возрастает до наибольшего значения. Она определяется параметром напряжения АКБ, а также значением омического сопротивления первичного устройства.

Ток, нарастающий в системе, встречает сопротивление самоиндукции, которое направлено встречно на напряжение АКБ. При замыкании контактных элементов по первичному устройству проходит ток и создает магнитное поле, пересекающее в том числе и вторичную обмотку. В результате в последней образуется ток высокого напряжения. В тот момент, когда происходит размыкание контактных элементов прерывательного устройства, в обеих обмотках появляется ЭДС самоиндукции. Чем величина вторичного напряжения выше, тем быстрее пропадает магнитный поток, образованный первичным устройства.

На ферромагнитный сердечник может подаваться первичный ток, что способствует снижению энергии, которая собирается в магнитном поле. Чтобы понизить насыщение, в конструкцию может добавляться разомкнутый магнитопровод. Это дает возможность создавать КЗ, в которых величина индуктивности первичного устройства составит до 10 мГн, а параметр первичного тока — 3-4 ампера. Не допускается использование более высокой величины тока, поскольку это приведет к обгоранию контактных элементов прерывательного устройства.

Принцип работы катушки зажигания в авто подробно представлено в видеоролике канала NGKNTK EMEA.

В результате увеличения силы тока на вторичном участке электроцепи напряжение резко снижается до так называемого напряжения дуги. Последняя величина остается неизменной до момента, пока запас энергии не упадет до минимального параметра. В среднем длительность батарейного зажигания в автомобилях составляет около 1,4 мс. Как правило, этого хватает для возгорания горючей смеси. Когда напряжение дуги из системы пропадает, остаточная энергия используется для поддержки затухающих колебаний тока и напряжения.

Длительность дугового заряда зависит от:

  • значения запасенной энергии;
  • соотношения топлива и воздуха в горючей смеси;
  • частоты, с которой вращается коленчатый вал двигателя;
  • степени сжатия и т. д.

Если частота вращения коленчатого вала ДВС возрастает, то время, при котором контактные элементы прерывательного устройства остаются замкнутыми, снижается. А первичный ток за этот промежуток не успевает увеличиться до максимального значения. Это приводит к уменьшению запаса энергии, которая собирается в магнитной системе КЗ, в результате чего падает вторичная величина напряжения.

Отрицательные характеристики систем, в которых используются механические контактные элементы, проявляются при слишком низких либо высоких обротах двигателя. Если частота вращения небольшая, то между контактными компонентами прерывательного узла появляется дуговой заряд, который забирает часть энергии. При слишком высоких оборотах падает параметр вторичного напряжения, что связано с вибрацией контактов прерывательного узла. В зависимости от типа КЗ может оснащаться добавочным резисторным элементом, такие устройства работают по другому принципу.

Канал Soldering подробно рассказал о проверке такой характеристики КЗ, как сопротивление, с использованием мультиметра.

При пусковом режиме, когда напряжение от АКБ снижается, резисторное устройство замыкается посредством дополнительных контактов, расположенных на тяговом реле. Для этого могут применяться контактные элементы дополнительного реле активации стартерного устройства. Это позволяет первичному механизму выработать напряжение, составляющее 7-8 вольт. При рабочем режиме функционирования силового агрегата параметр напряжения, необходимого для питания электрооборудования, составляет 12-14 вольт.

Для намотки добавочного резисторного устройства обычно применяется никелевая либо константовая проволока. Если используется первый вариант, то сопротивление считается вариаторным, поскольку оно изменяется в соответствии с величиной проходящего тока. При работе ДВС на повышенных оборотах величина первичного тока снижается, а параметр сопротивления падает.

Требования к современным катушкам зажигания

Требования, которые предъявляются ко всем современным КЗ:

  1. Простота конструкции. Чем проще устроена КЗ, тем легче ее установить и обслужить в дальнейшем. При более простом устройстве потребитель сможет самостоятельно провести диагностику в случае появления неполадок.
  2. Небольшие габариты и масса.
  3. Высокий ресурс эксплуатации. Надежность устройства позволит обеспечить долгий срок службы.
  4. Надежная защита от воздействия влажности и повышенных температур. Важно, чтобы конструкция катушки, а также материалы, которые применялись для ее производства, были устойчивы к повышенным температурам и влаге. Это позволит обеспечить эффективную работу КЗ при изменении погодных условий и воздействии агрессивной среды, характерной для моторного отсека. Пары, которые исходят от топлива и моторной жидкости, не должны нанести вред устройству и его корпусу. Если будет поврежден корпус конструкции, это приведет к ухудшению функционирования КЗ в целом.
  5. Точность посадки устройства, а также устойчивость к появлению короткого замыкания. Конструкция КЗ должна быть выполнена так, чтобы ее размеров хватало для отвода тепла и обеспечения температурной стабильности.

Технические характеристики катушек зажигания

Основные характеристики устройств приведены в таблице.

ХарактеристикаОписание
ИндуктивностьЭтот параметр определяет способность КЗ накапливать электроэнергию и измеряется в Гн. Энергия, собирающаяся внутри первичного элемента устройства, является пропорциональной показателю индуктивности. Чем выше значение индуктивности, тем больше энергии сможет накопить механизм
Параметр трансформацииОпределяет, как сильно КЗ может увеличить величину первичного напряжения. На первичный элемент поступает 12-вольтное напряжение от АКБ, а когда цепь размыкается, ток снизится от 6-20 ампер до 0. В результате изменения тока появляется напряжение на первичной составляющей, а параметр трансформации определяет, как сильно выросла эта величина. Данное значение определяется соотношением количества витков во вторичном и первичном устройствах
Величина сопротивления КЗПервичное устройство катушки обладает сопротивлением, составляющим около 0,25-0,55 Ом, а вторичное — от 2 до 25 кОм. Величина мощности образования искры, а также ее энергии обратно пропорциональны параметру сопротивления в первичной составляющей. Чем больше это значение, тем меньше величина энергии и мощности, которая образуется при подаче искры
Энергия искрыДанный параметр составляет около 0,1 джоуля и расходуется на протяжении 1,2 мс. В самой свече энергия появляется в результате образования дугового заряда при появлении пробоя между электродными элементами. Значение напряжения на деталях определяется диаметром свечи, а также зазора между электродными компонентами и материала, из которого он изготовлен. Также на эту величину влияет температура и давление в камерах сгорания ДВС, состав горючей смеси. Для эффективной работы свечей величина напряжения, образующегося в КЗ, будет в полтора раза больше напряжения, необходимого для обеспечения пробоя
Параметр напряжения пробояСам пробой образуется между электродными компонентами свечи, если величина напряжения на них и пробое соответствует друг другу. Рабочий параметр определяется зазором между электродами, параметром давления в камерах сгорания, а также температурой горючего состава. При пуске ДВС на холодную данная величина должна быть больше, это позволит появиться пробою и появлению искрового разряда. Это важно, поскольку горючее, а также воздух в двигателе еще холодные
Число искр, появляющихся в минутуДля расчета количества искр за одну минуту надо знать показатель оборотов коленчатого вала, а также число цилиндров в ДВС. Значение искр можно вычислить путем разделения количества оборотов, умноженных на число цилиндров. А полученный показатель поделить на число тактов мотора

Виды катушек зажигания автомобиля

Существует несколько разновидностей КЗ, использующихся в автомобилях. Каждый тип имеет свою схему и особенности.

Общая катушка зажигания

Такой тип устройств применяется в системах с распределительным устройством либо без него. Эта разновидность катушек является самой простой по устройству и наиболее распространенной.

Ранее общие катушки зажигания повсеместно устанавливались на все авто.

Схема общей катушки зажигания
Схема подключения общей автомобильной КЗ
Особенности общей катушки

Особенности, характерные для общего типа устройств:

  1. Максимальная величина рабочего вторичного напряжения варьируется в диапазоне от 18 до 20 кВ.
  2. Сердечник устройства выполняется из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Толщина каждой из них составляет от 0,35 до 0,5 мм. Все пластины изолированы относительно друг друга, в качестве изоляционного слоя используется лак либо окалина.
  3. На сердечник устройства монтируется изоляционная трубка, сверху которой устанавливается вторичный элемент.
  4. Корпус устройства изготовляется из листовой стали либо алюминия. Внутри него по стенке располагается магнитопровод. Последний сделан в виде свертка широкой ленты из электротехнической стали.
  5. Величина скорости, при которой в общей КЗ нарастает вторичное напряжение, составляет от 200 до 250 В/мкс.
  6. Общая продолжительность фаз, при которых происходит разряд искры — до полутора секунд.
  7. Рабочее значение энергии, при которой происходит разряд искры, составляет от 15 до 20 мДж.

Индивидуальная катушка зажигания

Индивидуальный тип устройств появился позже. Такие катушки применяются в системах электронного зажигания и считаются более надежными.

Схема индивидуальной катушки зажигания
Схема конструкции и подключения индивидуальной КЗ
Особенности индивидуальной катушки

Особенности, характерные для устройств индивидуального типа:

  1. Такие КЗ также оснащаются двумя обмотками — первичной и вторичной. Но в них первичный элемент устанавливается внутри вторичного.
  2. Один сердечник монтируется внутри первичного устройства, а второй — вокруг вторичного.
  3. Сама КЗ монтируется на свечу. Благодаря этому передача высоковольтного сигнала производится без потери энергии.
  4. Устройства индивидуального типа могут включать в себя электронные элементы воспламенительного механизма.
  5. Подача высоковольтного сигнала, который образуется во вторичном устройстве, осуществляется непосредственно на свечку. Передача производится благодаря наличию наконечника, который состоит из пружинного элемента, высоковольтного стержня, а также изоляционного слоя.
  6. Основной особенностью данного типа КЗ является наличие диода. Он используется для оперативного отсекания высоковольтного тока на вторичном устройстве.

Сдвоенная катушка зажигания

Сдвоенный вариант КЗ — усовершенствованная версия общего типа устройства. Используется во многих электронных системах зажигания.

Схема сдвоенной катушки зажигания
Схема устройства КЗ сдвоенного типа
Особенности сдвоенной катушки

Особенности, характерные для сдвоенного типа устройств:

  1. Такой тип оборудования оснащается двумя высоковольтными контактами. Каждый из них предназначен для синхронного образования искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. Причем только один из них будет располагаться в конце такта сжатия. На втором цилиндре искра будет проходить вхолостую.
  2. Подключение к свечкам может быть выполнено двумя методами. Либо посредством высоковольтных кабелей, либо одна из них соединяется напрямую с помощью наконечника, а вторая — с помощью кабеля.
  3. По конструкции сдвоенные устройства устанавливаются в одном блоке по две штуки. Тогда КЗ будет считаться четырехвыводной.
  4. В конструкции устройства может не использоваться распределительный узел, но тогда подача искры будет осуществляться на два цилиндра ДВС.

Рекомендации по эксплуатации катушек зажигания

Длительность срока службы катушек зажигания в первую очередь зависит от правильности их использования.

Поэтому автовладельцу надо знать о техническом обслуживании и нюансах эксплуатации устройств. Разумеется, дешевые и низкокачественные КЗ не могут похвастаться высоким ресурсом эксплуатации.

Правила технического обслуживания катушек

Правила обслуживания устройств:

  1. Нельзя оставлять машину на долгое время с активированным зажиганием, если силовой агрегат не заведен. При включенном зажигании не только быстрее разряжается аккумулятор, но и падает ресурс эксплуатации КЗ.
  2. Периодически катушка нуждается в техническом обслуживании. Устройство надо очищать от пыли и загрязнений. Требуется диагностика качества фиксации высоковольтных кабелей. Они должны быть надежно зафиксированы как на свечах, так и на самой катушке. При проверке надо убедиться, что на корпус устройства и внутрь не попадает вода, в противном случае возможен скорый выход из строя КЗ.
  3. Не допускается отключение «высоковольтника» от устройства голыми руками, когда выполняется техобслуживание системы. Нельзя этого делать и при активированном зажигании.
  4. Неполадки в работе КЗ можно выявить посредством визуальной диагностики или проверить устройство на наличие искры. Визуальная проверка позволит определить трещины и прочие дефекты на корпусе устройства. О проблемах в работе КЗ сообщат электрические прожиги, которые имеются на крышке рядом с разъемом для «высоковольтника».

Неисправности КЗ

Неполадки, которые могут произойти при длительной эксплуатации или неправильном использовании:

  1. При долгом использовании есть вероятность появления замыкания в обмотках устройства. Если это произойдет, то трансформаторный узел будет перегреваться и не сможет выполнять свои функции.
  2. Длительное использование КЗ при температуре более 150 градусов станет причиной выхода из строя устройства.
  3. Поломка устройства может произойти при некорректной работе АКБ. Если батарея не в состоянии выдать необходимое напряжение, то катушка будет функционировать неправильно. Важно, чтобы АКБ могла выдавать как минимум 11,5 вольт напряжения.
  4. Нарушения в работе устройства могут быть спровоцированы повреждением высоковольтного кабеля.
  5. Повреждение изоляционного слоя внутри механизма приведет к тому, что устройство не сможет генерировать необходимое напряжение. Подобные проблемы обычно проявляются в результате попадания жидкости или смазочного вещества внутрь через поврежденный уплотнитель. Это приводит к увеличению величины сопротивления.
  6. Индивидуальные катушки особенно чувствительны к повышенным вибрациям, которые издает ГБЦ. Это приводит к быстрой поломке устройств.

Фотогалерея

Фото разных типов устройств представлены в этом разделе.

Классическая машинная КЗ Индивидуальные КЗ для каждой свечи Устройство сдвоенного типа

Видео «Самостоятельная диагностика работы КЗ»

Канал MotoDalnoBoy рассказал о причинах неисправностей, а также показал способы проверки катушки с использованием тестера.

 Загрузка ...


Смотрите также


Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...