Kraniauto.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает катушка зажигания в автомобиле

Что из себя представляет катушка зажигания автомобиля

Чтобы обеспечить воспламенение горючей смеси в цилиндрах бензиновой силовой установки, используется внешний источник — электрическая искра, проскакивающая между электродами свечи накаливания. Но между этими электродами имеется определенный зазор, который электрическое напряжение должно пробить. Потому на свечу должно подаваться напряжение большого значения, составляющего десятки тысяч вольт.

Классическая катушка зажигания

Естественно, бортовая сеть авто не то что не рассчитана, она даже не способна выдать такое напряжение, поскольку не существует портативного источника питания с такими выходными параметрами.

Данная проблема была решена путем включения в систему зажигания специальной катушки, генерирующей высокое напряжение. По сути, катушка зажигания – это устройство преобразующее напряжение низкого значения (6-12 В) в большие значения (до 35 000 В).

Это и является основной функцией данного элемента – генерация импульса высокого вольтажа, подающегося на свечи накаливания.

Достигается генерация напряжения значительных показаний конструкцией самой катушки. Устроена катушка зажигания просто, она состоит она из двух видов обмоток.

Конструкция катушки зажигания

Устройство катушки зажигания

Первичная обмотка, она же низковольтная, принимает напряжение, подающееся от аккумулятора или генератора. Она состоит из витков проволоки крупного сечения, изготовленной из меди. Из-за этого количество витков данной обмотки незначительное – до 150 витков. Чтобы предупредить возможные скачки напряжения и возникновение короткого замыкания, данная проволока сверху покрыта изоляционным слоем. Концы этой обмотки выведены на крышку катушки, к ним и подсоединяется проводка с напряжением в 12 В.

Вторичная обмотка помещена внутри первичной. Она состоит из проволоки мелкого сечения, что обеспечивает большое количество витков – до 30000. Один из концов данной обмотки соединен с минусовым выводом первой обмотки. Второй вывод, являющийся положительным, подсоединен к центральному выводу катушки. От этого вывода высокое напряжение подается дальше.

Принцип работы катушки зажигания

Работает катушка зажигания по такому принципу: напряжение, подающееся от источника питания, проходит по виткам первичной обмотки, из-за чего образуется магнитное поле, которое воздействует на вторичную обмотку. Благодаря этому полю в ней формируется импульс напряжения высокого значения. На это значение сказывается большое количество витков данной обмотки, поскольку индукция магнитного поля первой обмотки умножается на количество витков вторичной обмотки. Отсюда и высокое выходное напряжение.

Чтобы увеличить магнитное поле внутри катушки, тем самым обеспечив более высокое выходное напряжение, внутрь катушки помещен железный сердечник.

Видео: Индивидуальная катушка зажигания ВАЗ

Ещё кое-что полезное для Вас:

Поскольку во время работы катушки возможен токовый нагрев обмоток, для охлаждения используется трансформаторное масло, которым заполняется полость корпуса. Крышка ее прилегает к корпусу герметично, поэтому катушка является неразборной. В случае неисправности ремонту она так же не подлежит.

Входное и выходное напряжение катушки не являются главными характеристиками, при помощи которой можно проверить исправность ее. Проверку работоспособности катушки производят по сопротивлению ее витком. При этом у каждой из катушек сопротивление может быть разным. К примеру, катушка может обладать сопротивлением первой обмотки на уровне 3,0 Ом, а вторичной – 7000-9000 Ом. Отклонение при замере от данных значений будет указывать на неисправность катушки. А поскольку она неремонтируемая, то она попросту заменяется.

Выше была описана конструкция катушки общего типа. Устанавливается она на все автомобили имеющие батарейную, бесконтактную и электронную систему зажигания, и оснащаются распределителем, который импульс от катушки направляет на нужный цилиндр.

Двухвыводная катушка

Существует еще два типа катушек – двухвыводные и индивидуальные. Двухвыводные катушки применяются в электронной системе зажигания с прямой подачей искры на свечу.

Двухвыводная катушка. Очень часто применяется на мотоциклах с электронной системой зажигания. Особенностью является наличие двух высоковольтных выводов. Они могут синхронно получать искру от двух цилиндров.

Внутренняя конструкция ее практически не отличается от катушки общего типа. Но выводов для подачи импульса у такой катушки – два. То есть, при работе катушки импульс подается сразу на две свечи. Поскольку при работе силовой установки одновременно конец такта сжатия в двух цилиндрах не может быть, а только в одном цилиндре, то во втором искровой разряд, который проскочит между электродами свечи не будет нести никакой полезной функции – холостая искра. Но при дальнейшей работе мотора ситуация поменяется – во втором цилиндре будет конец такта сжатия и искра необходима, а в первом цилиндре она будет холостой.

Двухвыводная катушка может иметь разные способы подключения к свечам накаливания. Один из способов – подача импульсов посредством двух высоковольтных проводов. Второй – использование одного наконечника и одного высоковольтного провода.

Такая катушка позволяет обойтись без распределителя, но подавать искру она может только на два цилиндра. А обычно у авто используется по 4 цилиндра. Для таких авто используется четырехвыводная катушка, которая сама по себе представляет две двухвыводные катушки, объединенные в один блок.

Индивидуальная катушка зажигания

Последний тип используемых на авто катушек – индивидуальные. Такие катушки работают только с одной свечей, но при их использовании из передающей искру цепи исключен один из элементов – высоковольтный провод, поскольку катушка размещается непосредственно на свече.

Она имеет несколько иную конструкцию, но при этом принцип работы остался неизменным.

В ней имеется два сердечника. Поверх внутреннего располагаются две обмотки. Но в этой катушке вторичная обмотка располагается поверх первичной. Внешний сердечник располагается поверх обмоток.

Выходы вторичной обмотки подсоединены к наконечнику, который одевается на свечу. Этот наконечник состоит из стержня, рассчитанного на работу с высоким напряжением, пружины и изолятора.

Чтобы предохранить обмотки от значительных нагрузок, ко вторичной подсоединен диод, рассчитанный на работу со значительным напряжением.

Такая конструкция катушки очень компактна, что дает возможность использовать по одному элементу на каждый цилиндр. А отсутствие ряда других элементов, использующихся в системах, которые оснащаются первыми двумя типами катушек позволяет значительно снизить потери напряжения в цепи.

Читать еще:  Как разобрать плафон освещения салона шевроле нива

Это и все выпускающиеся на данный момент катушки зажигания, которыми оснащаются автомобили.

Всё про автомобильную катушку зажигания


В системе зажигания катушка выполняет функцию источника высоковольтного напряжения, используемого для поджига топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя. Можно сказать, что катушка – центральный элемент всей системы зажигания, независимо от ее конструкции и типа.

Назначение

В бензиновых двигателях топливо в цилиндре требует поджига, для чего используются искровые свечи зажигания. Для создания заветной искорки требуется много энергии: порядка 10-50 тыс. вольт, чтобы разряд на электродах свечи был достаточно мощным. Источником такого напряжения и является катушка зажигания, преобразовывающая 12-вольтный ток от автомобильного аккумулятора в высоковольтный. От стабильности работы катушки зависит и работа двигателя: не будет искры – не будет и движения.

Устройство, принцип работы

Принципиальное устройство катушки зажигания одинаково для всех модификаций, независимо от разницы в конструкции:

  • Первичная обмотка (наружный слой) из 250-400 витков толстой (Ø 0,8 мм) медной проволоки;
  • Вторичная обмотка (внутренний слой) из 19-25 тыс. витков тонкой (Ø 0,1 мм) медной проволоки, изолированной от первичной обмотки;
  • Внутренний металлический сердечник из слоистой трансформаторной стали;
  • Наружный кольцевой сердечник (магнитопровод);
  • Клеммы низкого напряжения для тока от аккумулятора (генератора) и на «массу»;
  • Контактная клемма высокого напряжения.

Во всей системе зажигания катушка является промежуточным звеном между источником тока и свечами зажигания.

Принципиальная (классическая) схема системы зажигания:
1. Источник питания. 2. Катушка зажигания.
3. Прерыватель. 4. Распределитель. 5. Свечи.

Принцип действия основан на законе самоиндукции. Ток низкого напряжения от источника питания (аккумулятора или генератора) поступает на первичную обмотку, в результате чего вокруг нее возникает электромагнитное поле. Затем контакт размыкается, и ток в первичной обмотке исчезает. Магнитный поток исчезает тоже, но перед этим проходит сквозь первичную и вторичную обмотки, в которых возникает электродвижущая сила (ЭДС). Показатель ЭДС тем выше, чем больше количество витков во вторичной обмотке и чем короче время убывания напряжения в первичной (в идеале размыкание контакта должно быть одномоментным). За счет того, что в современных катушках вторичная обмотка насчитывает 25 тыс. витков и больше, на ней индуцируется высокое напряжение до 40 тыс. В, которое и необходимо для системы зажигания.

Для оптимизации работы катушки принимаются дополнительные меры: установка конденсатора параллельно прерывателю для уменьшения искрообразования на контактах, использование дополнительного резистора для предохранения первичной обмотки от перегрева при низких нагрузках, изоляция между слоями обмотки и т.д.

Виды катушек и систем зажигания

Систему зажигания можно и нужно улучшать, что и делают современные автопроизводители. С началом эры электронного управления автомобили постепенно избавляются от ненадежных механических деталей, а самые новые – и от высоковольтных проводов.

Катушка с распределителем и модуль зажигания

В первых автомобилях использовался распределитель зажигания: от катушки заряд подавался на свечу в зависимости от положения контактов трамблера. Таким образом использовалась одна катушка зажигания для всех цилиндров двигателя.

Схема общей катушки зажигания

Следующая ступень эволюции системы зажигания – технология «сдвоенной искры», когда одна катушка подает напряжение сразу на две свечи в тех цилиндрах, в которых поршни движутся синхронно (пары первый-четвертый и второй-третий), но на разных тактах. При этом в одном из двух цилиндров, находящемся на такте компрессии, искра поджигает топливную смесь, а во втором, на такте выпуска, срабатывает «вхолостую». Такая система называется DIS (Double Ignition System).

Система двойной искры. Сдвоенные катушки с разными
вариантами подключения: DIS (слева) и DIS-COP (справа)

Эта технология дала возможность избавиться от одного из ненадежных узлов – распределителя.

Схема сдвоенной катушки зажигания

И, наконец, самый современный вариант – индивидуальные катушки зажигания, устанавливаемые непосредственно на свечу. В этой системе не нужны уже и высоковольтные провода – еще одно «слабое место» системы, подверженное поломкам. Катушки устанавливаются на каждую свечу отдельно или монтируются в общей рейке.

Индивидуальные катушки по отдельности
и в единой рейке зажигания

Эта система называется COP (Coil on Plug) или «катушка на свече».

Схема индивидуальной катушки
(без использования высоковольтных проводов)

Дополнительные конструктивные особенности

Все катушки во время работы нагреваются, и для предотвращения перегрева используется наполнитель (заливка): трансформаторное масло или эпоксидная смола. Основное требование к заливке – отсутствие пузырьков воздуха при нагреве до высоких температур.

Внутренняя изоляция первичной и вторичной обмоток необходима для предотвращения короткого замыкания и «пробоев» высокого напряжения. Некоторые производители устанавливают изоляционный слой (тонкий картон с пропиткой) между каждым витком проволоки. В результате высокое напряжение, возникающее на контактах, не пробивает слои изоляции.

Однако чаще изолируют только вторичную обмотку, соблюдая соотношение количества витков между первичной и вторичной как 1:150-1:200.

Слои обмотки в изоляции

Системы батарейного зажигания (с одной катушкой на все цилиндры) имеют техническую особенность: чем медленней едет автомобиль (меньше нагрузка на двигатель), тем длительней то время, пока цепь низкого напряжения (источник питания → первичная обмотка) замкнут, что вызывает нежелательный перегрев катушки. Для предотвращения перегрева, и в конечном итоге перегорания обмотки, используется дополнительный резистор с термоактивным сопротивлением: при нагреве металла резистора показатель его сопротивления возрастает и пропускная способность уменьшается. В системах с электронным управлением в этой детали уже нет необходимости, продолжительность и очередность подачи тока на первичную обмотку регулируется компьютером.

При работе катушки в сердечнике индуцируются вихревые токи, вызывающие нагрев самого сердечника и всей катушки, а также снижающие мощность ЭДС в обмотке. Для уменьшения вихревых токов сердечник делается из изолированных друг от друга слоев трансформаторной стали (с добавлением кремниевых лигатур для увеличения сопротивления). На сегодняшний день методику слоистого сердечника используют все производители.

Признаки, причины и следствия неисправностей

Даже самые лучшие суперсовременные катушки рано или поздно выходят из строя. Признаки поломки могут проявляться по-разному, но обязательно отразятся на работе двигателя:

  • пропуски зажигания (мотор троит) постоянно или время от времени,
  • потеря мощности при разгоне,
  • переход двигателя на режим safe-mode,
  • загорается «check engine» на приборной панели,
  • двигатель не заводится.
Читать еще:  Лидер продаж автомобилей 2020 в россии

Это типичные проблемы системы зажигания, требующие диагностики для точного определения причины сбоя. Аналогичные симптомы могут выдавать и неисправные провода, форсунки, свечи или распределитель.

Основных причин поломки катушки зажигания две: влага и перегрев. Даже самые прочные материалы «стареют» от времени и теряют свои свойства. Это относится и к корпусу катушки, и к изоляции обмоток. При перегреве катушки изоляция внутри нарушается и возникают пробои и короткое замыкание – катушка сгорает.

Попадание влаги на разогретый корпус может вызвать появление коррозии и микротрещин, через которые происходят утречки тока, ощутимые при касании к металлическим деталям кузова.

Иногда причиной поломки катушки становятся некачественные свечи зажигания: пробой изоляции свечи ведет к перегоранию катушки, а проникновение раскаленных газов из камеры сгорания портит наконечники. Даже самые дорогие свечи дешевле новых катушек, так что на них лучше не экономить.

Следствием поломки катушки будет повышенный расход бензина, нестабильная работа двигателя и выход из строя катализатора.

Эксплуатация и проверка

Чтобы как можно реже менять катушки зажигания, необходимо соблюдать стандартные правила эксплуатации: поддерживать электрооборудование автомобиля (особенно высоковольтное) в чистоте, периодически проверять исправность и подключение проводов (как высоковольтных, так и низковольтных), вовремя менять свечи зажигания и следить за их состоянием.

Одной из проблем может быть плохой контакт между катушкой и высоковольтным проводом, когда на клеммах появляется грязь и окислы. Из-за этого разъемы перегреваются и клеммы с колпачками выходят из строя.

Проверить работоспособность катушки можно с помощью тестера: замерить сопротивление на обмотках, и если оно не соответствует номинальным параметрам – катушка не работает.

Катушка имеет две низковольтных клеммы (плюс и минус от аккумулятора), один высоковольтный выход (у двухискровых катушек – два), а также может иметь один (у двухискровых – два) контакт «массы» от вторичной обмотки (на фото внизу это контакт №2).

1. Отсоединить низковольтные и высоковольтные провода от катушки.

2. Осмотреть катушку: она должна быть абсолютно целой, без коррозии, трещин, потеков масла, расплавленных участков, нагара.

3. Замерить собственную погрешность мультиметра: установить измерение до 200 Ом и замкнуть щупы. Идеальный аппарат покажет 0,0 Ом, другие показатели и являются погрешностью, которую затем нужно будет вычитать из результатов измерений.

4. Замерить сопротивление первичной обмотки: тестер подключить к низковольтным клеммам (1 и 3), полярность не важна. Значение сопротивления должно быть 0,4-3 Ом (или другое, в зависимости от типа катушки). Сопротивление ниже (стремящееся к 0) – короткое замыкание в обмотках, бесконечность – обрыв провода.

5. Проверка вторичной обмотки: установить тестер на измерение до 2000 кОм, один щуп на высоковольтный выход, второй щуп на клемму №2 или на плюсовую клемму. Сопротивление вторичной обмотки должно составлять 5-10 кОм (возможны и другие значения в зависимости от технических параметров катушки). Так же, как и в предыдущем случае, не 0 и не бесконечность.

6. В двухискровых катушках для диагностики вторичной обмотки замеряется сопротивление на сдвоенных контактах: 1-4 и 2-3.

7. И, наконец, можно проверить катушку на пробой изоляции: один щуп мультиметра на высоковольтную клемму, другой на металлическую деталь корпуса катушки. Сопротивление в этом случае должно составлять бесконечность. Способ не слишком надежный, но явные нарушения изоляции покажет.

Старый способ, которым проверялись катушки на советских автомобилях – оценить образование искры на свече – для современных систем зажигания может закончиться серьезной поломкой: даже абсолютно рабочая катушка зажигания не выдерживает такого обращения и сгорает. При сомнениях в качестве работы зажигания лучше обратиться за профессиональной диагностикой: на хороших СТО есть возможность протестировать всю систему высокоточным оборудованием.

Катушка зажигания – устройство неремонтопригодное, ее можно только заменить новой. Ресурс качественной катушки составляет 60-80 тыс. км, но из-за неблагоприятных условий эксплуатации она может выйти из строя раньше срока.

Катушка зажигания: что это, зачем нужна, признаки неисправности

Как работает и отчего ломается катушка зажигания

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.

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.

Читать еще:  Лада калина универсал размер салона

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.

Катушка зажигания

Катушка зажигания является сердцем системы зажигания, т.к. обеспечивает в ней создание высокого напряжения. Катушка зажигания применяется во всех системах зажигания: контактной, бесконтактной, электронной. По своей сути катушка зажигания это трансформатор с двумя обмотками.

Различают следующие типы катушек зажигания: общая, индивидуальная и сдвоенная.

Общая катушка зажигания применяется в контактной, бесконтактной системах зажигания и электронной системе зажигания с распределителем.

Катушка зажигания имеет следующее устройство. Катушка объединяет две обмотки – первичную и вторичную. Первичная обмотка содержит от 100 до 150 витков толстой медной проволоки. Для предупреждения скачков напряжения и короткого замыкания проволока изолирована. Первичная обмотка имеет два низковольтных вывода на крышке катушки зажигания.

Вторичная обмотка имеет от 15000 до 30000 витков тонкой медной проволоки. Вторичная обмотка находится внутри первичной обмотки. Один конец вторичной обмотки соединен с отрицательной клеммой первичной обмотки, другой – с центральной клеммой на крышке, обеспечивающей вывод высокого напряжения.

Для повышения силы магнитного поля обмотки располагаются вокруг железного сердечника. Обмотки вместе с сердечником помещены в корпус с изолирующей крышкой. Для предотвращения токового нагрева катушка заполнена трансформаторным маслом.

Основными характеристиками катушки зажигания являются сопротивление обмоток, которое для каждой модели индивидуальное. Для примера, сопротивление первичной обмотки составляет порядка 3-3,5 Ом, вторичной обмотки – 5000-9000 Ом. Отклонение величины сопротивления обмотки от нормативного значения свидетельствует о неисправности катушки.

Работа катушки зажигания основана на возникновении во вторичной обмотке высокого напряжения при прохождении по первичной обмотке импульса тока низкого напряжения. При прохождении через первичную обмотку тока создается магнитное поле. При отсечке тока магнитное поле наводит во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который выводится через центральную клемму катушки и с помощью распределителя подается к свечам зажигания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector