ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Катушки зажигания - виды, устройство, 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.

Первичный ток

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

Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания

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.

Катушка зажигания: устройство и принцип работы

Любые двигатели внутреннего сгорания предполагают сжигание топлива в специальных камерах. Воспламенение воздушно - бензиновой смеси происходит за счет высоковольтной искры, возникающей между электродами автомобильных свечей. Высоковольтный импульс, который является причиной возникновения искры, генерируется катушкой зажигания (КЗ) с устройством подобным обычному трансформатору.

Принцип работы катушки зажигания

Изучение электромагнитной индукции дало значимый скачок в развитии электромеханики и, как следствие, цивилизации в целом. Именно благодаря данному физическому явлению появилась возможность преобразовывать в КЗ низковольтный ток аккумулятора или генератора в высоковольтный.

Классическая катушка зажигания, как и обычный трансформатор, устроена с двумя обмотками. Внутри находится стальной сердечник, а снаружи – корпус с изоляцией.

На контакты первичной обмотки подается ток в 12 Вольт. Эта часть состоит из 100-150 витков толстого медного провода. После подачи напряжения в обмотке возникает магнитное поле. Периодически контакт размыкается прерывателем. В эти моменты и возникает электродвижущая сила – результат скачка показателей магнитного поля. При этом во вторичной обмотке (с 15-30 тысячами тонких витков) возникает высоковольтный импульс.

Тем, кто запутался в физических терминах достаточно запомнить: принцип работы катушки зажигания в том, что поданный ток в 12 вольт на выходе превращается в импульс в 35 тысяч (!) вольт, который, через трамблер и провода подается на свечи.

Разновидности КЗ

Все КЗ подразделяют на две большие группы по предназначению:

  • общие, обслуживают все СЗ;
  • индивидуальные, устанавливающиеся непосредственно на конкретную свечу зажигания.

Также существуют сдвоенные КЗ, обеспечивающие работу двух цилиндров. В одном из них искра образуется во время выпуска газов, в другом, как обычно, - при рабочем такте. Схема соединения такой катушки зажигания несложна: к одной свече – через наконечник, к другой – через провод. Если объединить две таких катушки, получится общая четырехвыводная КЗ.

Как увеличить срок работы КЗ

Большинство выходов КЗ из строя связано с их неправильной эксплуатацией. Для того, чтобы ключевой элемент системы зажигания надежно работал в течение долгого времени, нужно соблюдать нехитрые правила:

  • не оставлять включенным зажигание на длительное время при неработающем двигателе;
  • периодически проверять контакты и очищать КЗ от пыли и грязи;
  • надежно защитить КЗ от попадания влаги.

Подобрать качественную катушку для любого авто можно в нашем каталоге - http://fortunaavto.com.ua/

Катушка зажигания: устройство, принцип действия, разновидности

И снова здравствуйте, друзья! В продолжение темы об столь сложной системе автомобиля, как электронное зажигание, предлагаю разобрать неотъемлемый и без сомнения главный ее элемент под названием катушка зажигания! Ведь именно она гарантирует появления нужного напряжения на электродах свечи, которое обеспечивает воспламенение горючей смеси и соответственно движение самого транспортного средства. Другими словами, механизм увеличивает стандартные 12 вольт в огромное количество раз, до 35 тысяч вольт. За счет чего и собственно, как это происходит я и попытаюсь сегодня вам растолковать.

Содержание

Конструктивные особенности

Итак, что такое катушка зажигания? По большему счету это обычный автомобильный трансформатор с незатейливым строением! Его устройство заключается в двухслойной изолированной обмотке и стальном сердечники. Первый такой слой, рассчитан на низковольтные импульсы (6-12 В), он выполненный из медной проволоки большего диаметра с количеством витков от 100, до 150.

Второй слой, уже создается из проводов малого сечения и располагается под первичной обмоткой, контактируя одним концом с минусовым ее выводом. За счет огромного количества витков (до 30 тыс.) и положению медной проволоки, образуется импульсное напряжение высокого значения. Подается ток из положительного конца вторичной обмотки через центральный вывод катушки. В свою очередь металлический сердечник, размещенный ровно по середине катушки зажигания, существенно повышая магнитное поле обмоток.

Все описанные выше элементы закупорены в специальном корпусе, который каждый автолюбитель может наблюдать под капотом своего автомобиля, хоть на инжекторе он, хоть на карбюраторе. Особую роль в подобном строении, да и в целом электрике, играет изоляция. Ее обеспечивает специальная крышка корпуса, на которой кстати присутствуют клеммы первичной и вторичной обмотки (подробней на схеме), а также трансформаторное масло. Жидкость к тому же, выполняет еще одну важнейшую функцию – охлаждение.

Какими бывают катушки зажигания?

На данный момент друзья, ваш покорный слуга насчитал целых три типа катушки зажигания. Все они играют одну и ту же роль, но несмотря на это, имеют разную конструкцию, а иногда даже принцип действия. Сейчас, предлагаю уделить достаточно времени каждой из них!

Общий тип – классический

Катушка зажигания общего типа работает в паре со специальным распределителем (трамблером), который проводит импульс к нужному цилиндру. Используется она на автомобилях с любой системой зажигания. Весь процесс создания искры, выглядит следующим образом:

  • Напряжение от аккумулятора поступающее на прибор, следует по виткам первого слоя проволоки.
  • Таким образом, создается магнитное поле, за счет которого, на вторичной обмотке зарождается импульс высокого напряжения.

На заметку: для расчета выходного напряжения, следует количество витков второго слоя проволоки умножить на индукцию поля первичной обмотки. Это означает, что чем больше витков на вторичной обмотке, тем соответственно выше ток на выходе.

  • Железный сердечник одним своим нахождением в корпусе, увеличивает магнитное поле, а с ним и напряжение.
  • Сбросить температуру от возможного токового нагрева помогает трансформаторное масло.

В связи с тем, что крышка такой катушки зажигания герметично прилегает к корпусу, ремонту прибор практически не подлежит. Чтобы наверняка убедиться в ее неисправности, требуется замерить сопротивление ее витков. Этот показатель у каждой катушки свой и вам нужно его знать, возможные отклонения при замере будут означать выход из строя агрегата.

Двухвыводная или сдвоенная катушка

Работа катушки зажигания такого типа не требует наличия в системе распределителя и может быть подключена к свечам двумя способами:

  1. Импульсы подаются посредством нескольких проводов высокого напряжения.
  2. С помощью одного провода высокого напряжения и наконечника.

Несмотря на то, что корпус существенно отличается от общего типа катушек, внутреннее строение практически идентично им. Единственное отличие – пара выводов для подачи импульсов. Да вы не ослышались, два выхода и соответственно искра поступает на две свечи сразу. Вы ведь в курсе, что одновременный конец такта сжатия сразу в двух цилиндрах нереален? Если нет, теперь точно знаете.

Так вот, в момент искрозажигания, конец такта будет только в одном цилиндре, где успешно топливовоздушная смесь будет воспламенена. Во втором же, искра будет абсолютно бестолковая, иными словами – холостая. Однако спустя некоторое время все изменится с точностью до наоборот.

Наверное, вы обратили внимание, что речь шла всего о двух цилиндрах, но как же спаренная катушка справляется с 4? Да никак, такие агрегаты используются в основном в мотоциклах с электронным зажиганием, а вот для машины существует четырехвыводная катушка или говоря простым языком – модуль зажигания. Его мы разбирали в прошлой статье, помните?

Индивидуальная катушка зажигания

Данная разновидность катушки зажигания носит такое имя неспроста. Каждая свеча накала силового агрегата получает собственную, индивидуальную катушку зажигания, отсюда собственно и название. Выглядит все достаточно просто, прибор устанавливается непосредственно на саму свечу. Таким образом, отпадает потребность применения в цепи бронепроводов, но несмотря даже на то, что устройство имеет совершенно другой корпус, принцип его работы остается прежним. Между собой индивидуальная катушка отличается устройством сердечника, отсюда два ее типа:

  1. Стержневая.
  2. Компактная.

Как работает такой механизм в общем? Суть в принципе та же, но вот чтобы воссоздать ту оказывается уже устаревшую советскую катушку в более компактных габаритах и при этом сделать ее на порядок эффективнее, пришлось кое-что изменить.

  • Сердечник – теперь их два, внутренний остается в середине, а внешний выносится за обмотку.
  • Обмотка – выполняется, как и ранее в два слоя, но с той лишь разницей, что поверх первичной располагается вторичная.
  • Диод – крепится ко вторичной обмотки и предохраняет оба слоя от высоких нагрузок.

В завершение

Ну что сказать друзья, данный вид катушки зажигания определенно легче своего предшественника как в прямом, так и в переносных смыслах! Он компактен, требует меньше энергозатрат и более надежен. По-моему, лидер в этой гонке очевиден.

Повторюсь: практически все элементы зажигания сложно поддаются ремонту, не исключение и катушка зажигание. Замена, в большинстве случаев, только замена.

Саму по себе катушку зажигания мы разобрали вдоль и поперек. Строение, принцип работы, разновидности – мы говорили казалось обо всем. Но почему-то мне хочется говорить о ней и говорить! Поэтому уже в будущей статье, я расскажу вам как идентифицировать вышедший из строя агрегат, как сделать все аккуратно и правильно! Признаки неисправности катушки зажигания, собственноручная ее диагностика и многое другое уже в следующей публикации! На этом ставлю жирное троеточие и жду новых встреч на страницах нашего блога! До скорого…

Катушка зажигания: устройство, принцип работы, виды

Система зажигания используется в бензиновых и газовых двигателях, так что свечи, катушки и высоковольтные провода стали неотъемлемой частью современного автопрома. Как и многие другие системы, зажигание претерпело множество перемен в ходе своей эволюции, но принцип его работы остался тем же (еще бы, ведь законы физики пока никто не отменял). И, пожалуй, сильней всего изменилась именно катушка зажигания, пройдя путь от массивного устройства до небольшого девайса, почти не занимающего места, но добросовестно выполняющего свою работу. В этой статье мы с Вами вскроем несколько тайн по поводу этого устройства.

Что такое катушка зажигания и для чего она нужна?

Чтобы получить заветную искорку, нужно довольно большое напряжение, ведь разряд на свече должен «пробить» расстояние между электродами и дать мощную искру. Дать такое напряжение ни генератор, ни аккумулятор автомобиля даже теоретически не в состоянии: при номинальном показателе 12 вольт на АКБ для зажигания требуется 10-50 тысяч вольт. Вот для получения такого напряжения и используется катушка зажигания. По сути, она преобразовывает низковольтный ток в высоковольтный.

От того, насколько стабильно работает катушка, зависит и работа двигателя, ведь без «заветной искры» никто никуда не поедет.

Схема системы зажигания

В общей схеме системы зажигания катушка располагается между АКБ и распределителем зажигания, за которым дальше стоят свечи. Параллельно с катушкой подсоединен прерыватель (в старых автомобилях) или ЭБУ для регулировки подачи заряда – в новых. Постоянный низковольтный ток от батареи (или генератора) поступает на катушку. Прерыватель отрабатывает периодические разрывы в цепи (об этом чуть дальше, в описании принципа работы). Катушка генерирует высоковольтный ток, который через трамблер поступает на нужную свечу. Независимо от того, какая система управления используется в автомобиле (механическая или электронная), схема зажигания не меняется по принципу, а только совершенствуется по форме.

Схема работы системы зажигания с катушкой

Если любой из элементов системы дает сбой, это сразу отражается на режиме работы двигателя. Поэтому катушка так важна.

Устройство катушки зажигания

Принципиальная схема устройства катушки остается одинаковой на все модификации и конструктивные особенности.

Устройство простейшей катушки зажигания
  • Внутренний центральный сердечник, сделанный из стальных пластин, изолированных между собой для уменьшения вихревых токов.
  • Первичная обмотка из толстой (примерно 0,8 мм в сечении) проволоки, намотанной в 250-400 витков.
  • Вторичная обмотка, состоящая из тонкой проволоки (примерно 0,1 мм в сечении), намотанной в 20-25 тысяч витков. В среднем, соотношение количества витков между первичной и вторичной обмоткой составляет примерно от 1:150 до 1:200.
  • Наружный кольцевой сердечник, он же магнитопровод.
  • Клеммы: две для тока низкого напряжения (от АКБ и на «массу») и одна высоковольтная.
  • Корпус, наполнитель (заливка трансформаторным маслом или эпоксидным составом).

Первичная и вторичная обмотка изолированы друг от друга, а в дорогих моделях изоляция есть и между слоями витков. Это сделано для того, чтобы избежать «пробоев» напряжения.

Виды и устройство катушек зажигания

В процессе своего развития катушка зажигания серьезно преобразилась внешне, хоть и не изменилась принципиально. Конструктивно выделяют четыре типа катушек.

  1. Классическая или общая – самый старый тип конструкции, который, тем не менее, еще можно встретить в автомобилях. Конструктивно это одна катушка, которая подает разряд на каждую свечу по очереди. Очередность подачи тока определяет трамблер.

    Устройство общей катушки зажигания

  2. Сдвоенная, она же «сдвоенная искра», она же модуль зажигания или DIS (Double Ignition System) – героическое избавление от распределителя зажигания, который был слабым звеном во всей цепочке. В ней два высоковольтных вывода, каждый из которых подает напряжение одновременно на два цилиндра, в которых поршни движутся синхронно вверх. Устройство сдвоенной катушки зажигания

    При этом если один из цилиндров требует поджига (то есть идет такт сжатия) и искра действительно нужна, то второй цилиндр работает на выпуск, и искра отрабатывает вхолостую. Трамблера в системе нет, поскольку каждый модуль состоит из двух высоковольтных выводов, работающих одновременно. Соответственно, два модуля ставятся на 4-цилиндровый двигатель, три модуля – на 6-цилиндровый. Прерывателем тока работает праобраз современных ЭБУ – блок управления двигателем (первые блоки были транзисторными, что не мешало им справляться со своей работой).

  3. Индивидуальная, она же «катушка на свече», она же COP (Coil on Plug) – еще один шаг навстречу рациональности. Установка на каждую свечу индивидуальной катушки зажигания дала возможность убрать из цепочки высоковольтные провода, а значит, дополнительно повысить общую надежность системы. Теперь каждая катушка подключается к ЭБУ, работающем по принципу прерывателя. Но никаких трамблеров, никаких проводов – высоковольтный вывод катушки подсоединен к главному контакту свечи. В современных двигателях используются индивидуальные катушки компактного типа, в которых основная часть с обмотками и сердечником располагается в верхнем отдельном секторе корпуса.

    Устройство индивидуальной катушки зажигания

  4. Рейка зажигания (секционные) – конструкция, объединяющая несколько катушек для лучшей и более простой синхронизации их работы. В рейку устанавливаются индивидуальные катушки стержневого типа, в которых внутренний сердечник проходит параллельно основной оси катушки. Основной их недостаток то, что если выходит из строя одна катушка, то нужно менять весь модуль в сборе. А это удовольствие не из дешевых.
Катушки зажигания реечного (секционного) типа

Помимо основного типа конструкции катушки имеют разный теплопроводный наполнитель. Во время работы она может довольно сильно нагреться, поэтому внутреннюю часть заполняют веществом, отводящим лишнее тепло от медной обмотки. По типу этого вещества катушки делятся на «сухие» и маслозаполненные.

  1. «Сухие» – современные устройства, залитые смесью на эпоксидной основе. Она одновременно выполняет функцию отвода тепла, изолятора и даже корпуса.
  2. Маслозаполненные – старые модели, которые заливались трансформаторным маслом. Не самая рациональная система, но тоже справляется со своей задачей.

Принцип работы катушек зажигания

Принцип работы катушки зажигания основан на физическом законе самоиндукции. Ниже, на видео наглядно показан принцип работы.

  1. Постоянный, низковольтный ток поступает на первичную обмотку.
  2. Когда срабатывает прерыватель, напряжение начинает падать, образовывая вокруг первичной обмотки переменное магнитное поле.
  3. Далее электромагнитное поле, пересекая стальной сердечник, усиливается, и пересекает вторичную обмотку.
  4. При пересечении вторичной обмотки магнитным полем, в ней индуктируется ток с электродвижущей силой гораздо большей, чем в первичной обмотке. Происходит это как раз иза разности количества витков в катушках.
  5. Этого напряжения уже достаточно чтобы на свече образовалась искра, и произошло воспламенения топливной смеси.
Работа катушки зажигания

Частые неисправности

Время от времени катушки зажигания выходят из строя, иногда отработав свои законные тысячи километров, а иногда вскоре после покупки. Регламентного срока замены у них нет, так что чем выше качество этой детали, тем дольше не придется о ней вспоминать. Частые причины поломок катушки разные.

  1. Перегрев. Катушка может пострадать от сбоя в системе охлаждения двигателя, от «закипания» мотора, от нарушения отвода тепла.
  2. Короткое замыкание. Встречается нередко, особенно в дешевых моделях, которые используют на сложных дорогах. От вибрации изоляционный материал постепенно приходит в негодность и происходит замыкание на обмотках.
  3. Неисправность смежных элементов электросети. В частности, недостаточный заряд АКБ приводит к слишком продолжительной зарядке катушки.
  4. Повреждение корпуса от ударов, вибрации, перепадов температур и т.д.
  5. Попадание влаги внутрь.
  6. Естественный износ. Да, катушка тоже имеет свой ресурс, и рано или поздно ее приходится менять.

Любая неисправность моментально сказывается на работе двигателя: он либо вообще не запускается (если проблема с образцом старого типа, одной на все цилиндры), либо работает с перебоями: троит, теряет динамику. В довершение ко всему загорается значок Check Engine, и приходится ехать в сервис на диагностику.

Катушки зажигания не ремонтируются, только меняются на новую. Это относится и новейшим индивидуальным устройствам с компьютерным управлением, и к старым классическим.

Советы по эксплуатации и проверке

Чтобы катушки зажигания проработали как можно дольше, рекомендуем такие несложные правила эксплуатации.

  1. Следите за состоянием электросети и всех ее элементов. «Убить» катушку может и старый аккумулятор, и некачественные высоковольтные провода, и даже программный сбой ЭБУ.
  2. Не экономьте на свечах зажигания. В конструкции «катушка на свече» есть риск прорыва выхлопных газов через свечной колодец. В дешевых свечах уплотнение менее качественное, а значит, есть риск получить раскаленные выхлопные газы прямо внутрь катушки зажигания.
  3. Проверить работоспособность ее можно с помощью мультиметра. Для этого нужно сначала замерить сопротивление первичной обмотки, подключив щупы к низковольтным клеммам. Стандартное сопротивление 0,4-3 Ом. Если больше или стремится к бесконечности – в обмотке обрыв, если меньше (стремится к нулю) – короткое замыкание.
  4. Для проверки вторичной обмотки тестер нужно выставить на измерение до 2 тыс. кОм, щупы установить на высоковольтную и плюсовую клеммы и замерить сопротивление. Показатели должны быть 5-10 кОм, возможно больше или меньше, но в разумных пределах. Так же, как и в предыдущем случае, бесконечность означает обрыв провода в обмотке, ноль – короткое замыкание.
  5. При подозрении на пробой изоляции (есть утечки тока, которые чувствуются как удары током от кузова автомобиля) можно измерить сопротивление на корпусе. Один щуп мультиметра на высоковольтную клемму, второй на корпус. Вот тут как раз должно быть сопротивление, стремящееся к бесконечности. Другой показатель четко говорит о повреждении оболочки катушки.

Покупая катушку зажигания, многие автовладельцы недоумевают: цены на оригинальные (ОЕМ), неоригинальные от качественных брендов и бюджетные катушки могут отличаться в десятки раз. И это не «доплата за бренд», как обычно думают покупатели. По итогу, устройство от качественного бренда будет надежно работать и не беспокоить лишний раз. А от образца бюджетного уровня сложно ожидать долгих лет службы. Как правило, самые дешевые образцы ставят на автомобиль перед продажей, чтобы он некоторое время поездил (хотя бы до ближайшего нотариуса).

Заключение

Нормальная качественная катушка зажигания служит долго, если ей не мешать. Но ее поломка – всегда неожиданность, расходы и переживания. Поэтому лучше позаботиться о том, чтобы поддерживать электрику автомобиля в порядке, не перегревать двигатель, не заливать его водой, а при замене свечей зажигания аккуратно обращаться с катушками. Конечно, никакие предосторожности не сделают ее вечной, но помогут снизить затраты на диагностику, поиск и покупку новых, а еще сэкономить время и нервы.

Система зажигания - принцип работы и виды систем зажигания Лада Калина / Lada Kalina (ВАЗ 1118, 117, 1119)

Данная статья описательная и универсальна для всех марок автомобилей

В состав системы зажигания входят узлы и соединительные провода, необходимые для формирования и подачи высокого напряжения на свечи зажигания в заданной последовательности.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

В состав системы зажигания входят узлы и провода, необходимые для формирования высокого напряжения (до 40 000 В и выше). Во всех системах зажигания на плюсовой вывод катушки зажигания подается напряжение бортовой сети, а ее минусовой вывод через коммутатор подключается на "массу" автомобиля. Когда минусовой вывод катушки зажигания подключен на "массу", через первичную, низковольтную обмотку катушки зажигания течет ток, возбуждающий магнитное поле. При разрыве цепи магнитное поле исчезает, индуцируя во вторичной (высоковольтной) обмотке катушки зажигания высоковольтный импульс. В системах зажигания классической схемы замыкание и размыкание контакта катушки зажигания на "массу" осуществляется механическим прерывателем. В электронных системах зажигания это делает электронный модуль по сигналу магнитоэлектрического датчика, или триггера.

Катушки зажигания

Катушка зажигания — это "сердце" любой системы зажигания. В этой катушке создается высоковольтный импульс за счет электромагнитной индукции. Многие конструкции катушек зажигания состоят из двух отдельных, но электрически соединенных друг с другом, медных обмоток. Другие представляют собой классические трансформаторы — в них первичная и вторичная обмотки полностью изолированы друг от друга (рис. 5.1).

Сердечник (магнитопровод) катушки зажигания набирается из пластин трансформаторного железа (тонких листов магнитомягкого железа). Сердечник увеличивает индуктивную связь между катушками. На наборном сердечнике намотана обмотка, состоящая приблизительно из 20 ООО витков тонкого провода (калибра, примерно, 42-AWG). Эта обмотка

Рис. 5.1. Конструкция катушки зажигания с масляным охлаждением. Обратите внимание на то, что первичная и вторичная обмотки электрически соединены друг с другом. Полярность выводов катушки определяется направлением ее намотки

называется вторичной (повышающей) обмоткой катушки зажигания. Поверх нее намотана обмотка, состоящая приблизительно из 150 витков толстого провода (калибра, примерно, 21-AWG). Эта обмотка называется первичной обмоткой катушки зажигания. Во многих конструкциях катушек зажигания эти обмотки окружены тонким металлическим экраном, изолированы электроизоляционной бумагой и помещены в металлический корпус. Корпус катушки зажигания обычно заполняется трансформаторным маслом с целью лучшего охлаждения. В HEI-системах зажигания компании GM (high-energy ignition — система зажигания с искрой повышенной мощности) используются так называемые Е-катушки, которые по конструкции представляют собой катушку зажигания, намотанную на наборном железном сердечнике Е-образной формы и залитую эпоксидной смолой. Охлаждение Е-катушки — воздушное (рис. 5.2 и 5.3).

Рис. 5.2. Пример Е-катушки зажигания с эпоксидной заливкой и воздушным охлаждением

Как в катушке зажигания создается напряжение 40 киловольт

Напряжение на плюсовой контакт первичной обмотки катушки зажигания поступает с плюсовой клеммы аккумуляторной батареи через замкнутые контакты замка зажигания. Минусовой контакт первичной обмотки замывается на "массу" через электронный модуль управления зажиганием.

Когда эта цепь замкнута, через первичную обмотку катушки зажигания течет ток величиной, примерно, от 3 А до 8 А. Этот ток создает в катушке зажигания мощное магнитное поле. Когда контакт первичной обмотки катушки зажигания на "массу" разрывается, магнитное поле резко убывает, наводя во вторичной обмотке катушки высоковольтный импульс — напряжением от 20 000 В до 40 000 В и током небольшой (от 20 мА до 80 мА) силы. Этот высоковольтный импульс через контакты распределителя зажигания поступает по высоковольтным проводам на свечи зажигания. Чтобы проскочила искра, катушка зажигания должна "зарядиться" от низковольтной первичной сети и снова разрядиться.

 

Рис. 5.4. Схема типичной системы зажигания с электронным прерывателем, в которой используется добавочное сопротивление и механический распределитель зажигания. С целью защиты катушки зажигания от перегрева на пониженных оборотах двигателя во многих электронных системах зажигания вместо добавочного сопротивления используются специальные электронные схемы, которые работают в составе электронного модуля управления зажиганием

Схема, управляющая током первичной обмотки катушки зажигания — подключающая ее к источнику питания и отключающая ее от него, называется первичной цепью системы зажигания. Схема, обеспечивающая формирование и распределение высокого напряжения, создаваемого в высоковольтной обмотке катушки зажигания, называется вторичной цепью системы зажигания (рис. 5.4 и 5.5).

Рис. 5.5. Пример типичной катушки зажигания НЕ1-системы зажигания компании General Motors, установленной в крышке распределителя. При замене катушки зажигания и/или распределителя зажигания обязательно проверьте, чтобы клемма массы была переставлена со старой крышки распределителя на новую. Отсутствие надлежащего контакта с массой может привести к повреждению катушки зажигания. В HEI-системах зажигания используются два варианта катушек зажигания. Первый вариант отличается тем, что выводы первичной обмотки имеют изоляцию красного и белого цвета — он показан на фотографии. Во втором варианте катушка включена в обратной полярности, изоляция выводов — красного и желтого цвета

Работа первичной цепи

Для формирования импульса высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания необходимо замкнуть и разомкнуть цепь первичной обмотки. Замыкание и размыкание первичной цепи зажигания осуществляется силовым транзистором (электронным прерывателем), установленным в электронном модуле управления зажиганием, управление которым, в свою очередь, осуществляется по сигналам различных датчиков:

• Магнитоэлектрический датчик положения ротора распределителя зажигания (импульсный генератор). Этот датчик, установленный в корпусе распределителя зажигания, создает сигнал переменного напряжения, по которому производится переключение транзисторного прерывателя в модуле управления зажиганием (рис. 5.6 и 5.7).

Рис. 5.6. Принцип работы магнитоэлектрического датчика (генератора импульсов). На приведенном внизу рисунке показана типичная осциллограмма выходного напряжения этого магнитоэлектрического датчика. Импульсный сигнал с выхода датчика поступает в электронный модуль управления зажиганием, который разрывает контакт первичной обмотки на "массу" в тот момент, когда напряжение импульса достигает максимума и начинает снижаться (это происходит в тот момент, когда зубец стального зубчатого диска начинает удаляться от катушки датчика)

Рис. 5.7. Импульсный сигнал, поступающий с выхода магнитоэлектрического датчика, управляет работой электронного модуля, который замыкает вывод первичной обмотки катушки зажигания на "массу" и размыкает его, генерируя высоковольтный импульс во вторичной цепи

• Датчик Холла. Установленные в корпусе распределителя зажигания или рядом с коленчатым валом интегральные датчики Холла формируют прямоугольный импульсный сигнал. Импульсный сигнал с выхода датчика, содержащий информацию о положении поршней и скорости вращения двигателя, поступает в модуль управления зажиганием и бортовой компьютер (рис. 5.8 и 5.9).

Рис. 5.8. В интегральном датчике Холла используются металлические дисковые обтюраторы, шунтирующие силовые линии магнитного поля, экранируя от него датчик Холла, изготовленный по микроэлектронной технологии вместе со схемой усиления. Все интегральные датчики Холла формируют прямоугольные импульсы, обеспечивающие очень точную синхронизацию работы модуля управления зажиганием

Рис. 5.9. Зубец обтюратора на вращающемся роторе проходит в зазоре между интегральным датчиком Холла и постоянным магнитом

• Магнитоэлектрические датчики углового положения коленчатого вала. В этих датчиках сигнал формируется за счет изменения напряженности магнитного поля, окружающего катушку датчика. Этот сигнал, содержащий информацию о положении поршней и скорости вращения двигателя, поступает в модуль управления зажиганием и бортовой компьютер (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Датчик переменного магнитного сопротивления (VRS) представляет собой катушку индуктивности, намотанную на постоянном магните. Зубцы магнитного обтюратора, закрепленного на коленчатом валу (или распределительном валу), проходя мимо катушки датчика, вызывают изменение напряженности магнитного поля, окружающего ее. Когда выступ обтюратора приближается к катушке, напряженность магнитного поля возрастает, потому что в металле концентрация силовых линий магнитного поля выше, чем в воздухе

• Оптические датчики. Эти датчики бортовой компьютерной системы управления двигателем изготавливаются на основе светодиода и фототранзистора. Вращающийся диск с прорезями (обтюратор) модулирует поток излучения светодиода, в результате чего на выходе фотоприемника появляется импульсный сигнал. В оптических датчиках (обычно устанавливаемых в корпусе распределителя зажигания), как правило, предусматривается два ряда прорезей, что обеспечивает формирование отдельных сигналов для опознавания цилиндров (сигнал низкого разрешения) и прецизионного измерения угла поворота ротора распределителя зажигания (сигнал высокого разрешения) (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Оптический датчик-распределитель на шестицилиндровом V-образном двигателе Nissan объемом 3 литра со снятым оптическим экраном (а). Перед установкой ротора датчик закрывают оптическим экраном (6)

Бесконтактные системы зажигания

В системе зажигания с непосредственным подключением катушки зажигания к свечам зажигания — называемой также бесконтактной системой зажигания (DIS) или просто электронной системой зажигания (IE) — распределитель зажигания отсутствует. В этой системе зажигания оба вывода катушки подключены каждый к своему цилиндру, причем цилиндры выбраны так, что их рабочие циклы находятся в про-тивофазе друг с другом (рис. 5.12). Это означает, что искра возникает одновременно в обеих свечах зажигания! Когда в одном из цилиндров (например, №6) идет такт сжатия, в другом цилиндре (№3) — в то же самое время — идет такт выпуска отработанных газов.

Рис. 5.12. В бесконтактной системе зажигания искра возникает одновременно в двух цилиндрах — рабочем, в котором идет такт сжатия, и парном, или оппозитном, в котором в это же самое время идет такт выпуска отработанных газов. В типичном двигателе для возникновения холостой искры в цилиндре, в котором идет такт выпуска, обычно достаточно напряжения от 2 до 3 кВ. Остальная энергия, накопленная катушкой зажигания, расходуется в том цилиндре, в котором идет такт сжатия (типичное напряжение составляет от 8 до 12 кВ)

Оптический датчик-распределитель не любит внешней засветки

Принцип работы оптического датчика-распределителя системы зажигания заключается в импульсном освещении фототранзистора датчика излучением, создаваемом свето-диодом. В конструкции оптического датчика-распределителя зажигания, как правило, между ротором распределителя зажигания и кольцевым оптическим обтюратором, модулирующим поток излучения светодиода, устанавливается оптический экран. Искра, проскакивающая между контактом ротора и контактами высоковольтных проводов в крышке распределителя зажигания в процессе работы распределителя, создает паразитную засветку. Оптический экран защищает оптический датчик от внешней засветки, создаваемой искрением контактов распределителя зажигания.

Если выполняя техническое обслуживание, вы забудете установить оптический экран на место, оптический сигнал датчика из-за внешней засветки будет ослаблен, что может привести к нарушению нормальной работы двигателя. Такую неисправность трудно выявить из-за отсутствия внешних признаков. Не забывайте, что в оптическом датчике-распре-делителе между кольцевым оптическим обтюратором и ротором обязательно должен стоять оптический экран.

Искра, возникающая в такте выпуска, называется холостой искрой, потому что она не выполняет полезной работы, а обеспечивает только замыкание на "массу" вывода вторичной обмотки катушки зажигания. Напряжение, необходимое для пробоя разрядного промежутка свечи зажигания цилиндра №3 (в такте выпуска), находится в пределах всего лишь от 2 кВ до 3 кВ и обеспечивает соединение на землю вторичной цепи зажигания. Остальная энергия, накопленная катушкой зажигания, расходуется в том цилиндре, в котором идет такт сжатия. В каждой паре свечей зажигания одна свеча включена в прямой полярности, а другая — в обратной полярности. Обратная полярность включения не сильно отражается на ресурсе свечи. Но выход из строя одного из высоковольтных проводов или одной из свеч зажигания может привести к неработоспособности сразу двух цилиндров.

ПРИМЕЧАНИЕ

В системе зажигания с механическим распределителем зажигания существуют два разрыва во вторичной цепи зажигания: первый — между контактами ротора и клеммами, установленными в крышке распределителя (находится под атмосферным давлением), и второй — разрядный промежуток между электродами свечи зажигания (находится под повышенным давлением в такте сжатия). В бесконтактной системе зажигания во вторичной цепи также имеются два промежутка: один — разрядный промежуток между электродами свечи зажигания цилиндра, в котором идет такт сжатия, и второй — разрядный промежуток между электродами свечи зажигания цилиндра, в котором идет такт выпуска.

Для управления работой бесконтактной системы зажигания необходим датчик (обычно датчик углового положения коленчатого вала), по сигналу которого осуществляется синхронизация электронного коммутатора высоковольтного напряжения (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Функциональная схема типичной бесконтактной (EDIS) системы зажигания четырехцилиндрового двигателя, которой оснащаются автомобили компании Ford. Датчик угла поворота коленчатого вала, называемый датчиком переменного магнитного сопротивления (VRS), передает информацию об угловом положении коленчатого вала и скорости его вращения в модуль управления зажиганием (EDIS). В бортовой компьютер передается преобразованный сигнал — сигнал PIP, по которому осуществляется слежение за синхронизацией системы зажигания. По сигналу PIP компьютер рассчитывает временные параметры синхронизации системы зажигания и передает в модуль управления зажиганием EDIS команду о том, когда подавать высокое напряжение на свечу зажигания. Этот сигнал управления называется командой установки угла опережения зажигания — сигнал SAW

Скорректировать угол опережения зажигания путем перемещения датчика углового положения коленчатого вала невозможно, поскольку он делается нерегулируемым.

 СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ТИПА "КАТУШКА НА СВЕЧЕ"

В системе зажигания типа "катушка на свече" для каждой свечи зажигания предусмотрена отдельная катушка зажигания (рис. 5.14). В системе зажигания с отдельными для каждой свечи катушками зажигания отсутствуют высоковольтные провода, которые часто являются источниками электромагнитных помех, нарушающих работу бортовой компьютерной системы управления. Бортовой компьютер замыкает минусовой вывод каждой катушки в надлежащий момент.

Рис. 5.14. Система зажигания типа "катушка на свече"


Катушка зажигания - RacePortal.ru

Основные сведения о катушках зажигания – принципы работы: Трансформация

Компания NGK объясняет принципы работы катушки зажигания – т.е., как посредством электромагнитной индукции напряжение аккумулятора в 12 Вольт трансформируется в высокое напряжение.

Лежащий в основе принцип одинаков для всех катушек зажигания: низкое напряжение аккумулятора в 12 вольт должно быть преобразовано в напряжение в несколько Киловольт, в современных автомобилях до 45.000 Вольт. Таким образом, напряжение трансформируется и многократно увеличивается.

Описываемые здесь принципы действительны как для традиционных корпусных катушек зажигания, так и для современных модулей зажигания или индивидуальных катушек зажигания.

СТРОЕНИЕ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ

Пример катушки зажигания

Строение катушек зажигания для бензиновых двигателей идентично, при схематичном рассмотрении, для всех типов. Внутри каждой катушки зажигания находятся две обмотки: так называемая первичная обмотка, образованная из сравнительно толстой медной проволоки, и вторичная обмотка, которая значительно длиннее и изготавливается из сравнительно тонкой медной проволоки.

Катушки зажигания имеют многослойный железный сердечник, который обмотан первичной и вторичной обмотками. Медная проволока этих обмоток изолирована, чтобы предотвратить перескакивание напряжения с витка на виток, что может привести к короткому замыканию.

Катушки зажигания и электромагнитная индукция

Импульс высокого напряжения возникает во вторичной обмотке с помощью электромагнитной индукции. Для этого сначала на первичную обмотку через подключение низкого напряжения катушки зажигания подается ток от аккумулятора. Одновременно вокруг первичной обмотки образуется магнитное поле. Когда этот поток тока прерывается, магнитное поле разрушается. И только это разрушение вызывает во вторичной катушке импульс напряжения.

Трансформация: решает обмотка

Импульс напряжения, который возникает во вторичной обмотке, значительно больше, чем напряжение аккумулятора в 12 Вольт, которое перед этим протекало через первичную обмотку. Причина: вторичная обмотка выполнена из значительно более тонкой проволоки и поэтому имеет гораздо большее число витков, чем первичная обмотка. Так называемое соотношение числа витков в зависимости от катушки зажигания варьируется между 1:150 и 1:200.

Другие факторы, оказывающие влияние

Наряду с соотношением числа витков существуют и другие факторы, которые оказывают влияние на действительную величину отдаваемого импульса высокого напряжения. Так, например, напряжённость возникающего в первичной обмотке магнитного поля, играет такую же важную роль, как и скорость, с которой оно спадает. Кроме того, сильное влияние на результат оказывают толщина вторичной обмотки, а также время, которое остается ей для зарядки.

СТРОЕНИЕ КОРПУСНОЙ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ NGK

Соотношение числа витков в обмотках катушек зажигания: от 1:150 до 1:200

Первичная обмотка: из медной проволоки, которая толще по сравнению с вторичной обмоткой. Сама обмотка как таковая короче, чем вторичная. Иными словами: она имеет меньшее количество витков, чем вторичная обмотка.

Вторичная обмотка: также состоит из медной проволоки, которая тоньше чем на первичной обмотке. Еще одним важным признаком данной детали является число витков, которое значительно больше по сравнению с первичной обмоткой.

Поперечный разрез корпусной катушки зажигания

Чтобы исключить электрическую разрядку и пробои внутри катушки или наружу, первичная и вторичная обмотки должны быть изолированы.

Этим целям, с одной стороны, служит качество обмотки с другой стороны, масса для заливки.

Высококачественную обмотку катушки можно распознать при поперечном разрезе по тому, что проволока расположена точно друг над другом, так что между ними невозможно увидеть зазоры.

Масса для заливки: Во всех катушках, кроме корпусных, для этого используется эпоксидная смола. Корпусные катушки зажигания, как правило, заполнены маслом. Так как благодаря своим свойствам смола становится жидкой при очень высоких температурах, заполнению (англ. Potting) катушки зажигания придается особое значение, так как в массе для заливки не должны образовываться пузырьки воздуха, а детали подвергаются высокой термической нагрузке.

Железный сердечник: Железный сердечник является решающей деталью катушки зажигания. Он многослойный, что предполагает, что он в большинстве случаев состоит из большого числа слоистых ферромагнитных металлических листов. Существенная польза железного сердечника состоит в том, что он при подаче напряжения усиливает магнитное поле, которое образуется в катушке зажигания. В магнитном поле сохраняется энергия. До тех пор, пока подача первичного тока не будет прекращена, принято говорить о том, что катушка заряжается.

Разрез корпусной катушки зажигания

Подключение высокого напряжения: В зависимости от угла зрения это контакт вторичной обмотки или точка подключения к распределителю и/или свече зажигания. Через него напряжение зажигания подается на свечу зажигания, где проскакивает искра.

В случае распределительных катушек зажигания и модулей зажигания напряжение на свечи зажигания подается с помощью высоковольтных проводов. Как следует из термина "распределительная катушка зажигания", для этого дополнительно требуется распределитель. Индивидуальные катушки зажигания, напротив, располагаются непосредственно на свечах зажигания. В этом случае провода зажигания необходимы только тогда, когда катушка генерирует напряжение и для второй свечи зажигания.

Клеммы 1 и 15: Подключения низкого напряжения/ полюсы минус (1) и плюс (15). Через них на катушку зажигания подается электрический ток.

Строение катушки зажигания NGK с двойной искрой

Соотношение числа витков в обмотках катушек зажигания: от 1:150 до 1:200

Первичная обмотка: из медной проволоки, которая толще по сравнению с вторичной обмоткой. Сама обмотка как таковая короче, чем вторичная. Иными словами: она имеет меньшее количество витков, чем вторичная обмотка.

Вторичная обмотка: также состоит из медной проволоки, которая тоньше, чем на первичной обмотке. Еще одним важным признаком данной детали является число витков, которое значительно больше по сравнению с первичной обмоткой.

Поперечный разрез катушки зажигания с двойной искрой

Чтобы исключить электрическую разрядку и пробои внутри катушки или наружу, первичная и вторичная обмотки должны быть изолированы.

Этим целям, с одной стороны, служит качество обмотки, с другой стороны, масса для заливки.

Высококачественную обмотку катушки можно распознать при поперечном разрезе по тому, что проволока расположена точно друг над другом, так что между ними невозможно увидеть зазоры.

Масса для заливки: Во всех катушках, кроме корпусных, для этого используется эпоксидная смола. Корпусные катушки зажигания, как правило, заполнены маслом. Так как благодаря своим свойствам смола становится жидкой при очень высоких температурах, заполнению (англ. Potting) катушки зажигания придается особое значение, так как в массе для заливки на должны образовываться пузырьки воздуха, а детали подвергаются высокой термической нагрузке.

Железный сердечник: Железный сердечник является решающей деталью катушки зажигания. Он многослойный, что предполагает, что он в большинстве случаев состоит из большого числа слоистых ферромагнитных металлических листов. Основное назначение железного сердечника состоит в том, что он при подаче напряжения усиливает магнитное поле, которое образуется в катушке зажигания. В магнитном поле сохраняется энергия. До тех пор, пока подача первичного тока не будет прекращена, принято говорить о том, что катушка заряжается.

Разрез катушки зажигания с двойной искрой

Подключение высокого напряжения: В зависимости от угла зрения это контакт вторичной обмотки или точка подключения к распределителю и/или свече зажигания. Через него напряжение зажигания подается на свечу зажигания, где проскакивает искра.

В случае распределительных катушек зажигания и модулей зажигания напряжение на свечи зажигания подается с помощью высоковольтных проводов. Как следует из термина "распределительная катушка зажигания", для этого дополнительно требуется распределитель. Индивидуальные катушки зажигания, напротив, располагаются непосредственно на свечах зажигания. В этом случае провода зажигания необходимы только тогда, когда катушка генерирует напряжение и для второй свечи зажигания.

Клеммы 1 и 15: Подключения низкого напряжения/ полюсы минус (1) и плюс (15). Через них на катушку зажигания подается электрический ток.

Строение индивидуальной катушки зажигания / катушки зажигания с отдельной искрой / штекерной катушки

Соотношение числа витков в обмотках катушек зажигания: от 1:150 до 1:200

Первичная обмотка: из медной проволоки, которая толще по сравнению с вторичной катушкой обмоткой. Сама обмотка как таковая короче, чем вторичная. Иными словами: она имеет меньшее количество витков, чем вторичная обмотка.

Вторичная обмотка: также состоит из медной проволоки, которая тоньше, чем на первичной обмотке. Еще одним важным признаком данной детали является число витков, которое значительно больше по сравнению с первичной обмоткой.

Поперечный разрез индивидуальной катушки зажигания, катушки с отдельной искрой или штекерной катушки

Чтобы исключить электрическую разрядку и пробои внутри катушки или наружу, первичная и вторичная обмотки должны быть изолированы. Этим целям, с одной стороны, служит качество обмотки, с другой стороны, масса для заливки.

Высококачественную обмотку катушки можно распознать при поперечном разрезе по тому, что проволока расположена точно друг над другом, так что между ними невозможно увидеть зазоры.

Масса для заливки: Во всех катушках, кроме корпусных, для этого используется эпоксидная смола. Корпусные катушки зажигания, как правило, заполнены маслом. Так как благодаря своим свойствам смола становится жидкой при очень высоких температурах, заполнению (англ. Potting) катушки зажигания придается особое значение, так как в массе для заливки на должны образовываться пузырьки воздуха, а детали подвергаются высокой термической нагрузке.

Железный сердечник: Железный сердечник является решающей деталью катушки зажигания. Он многослойный, что предполагает, что он в большинстве случаев состоит из большого числа слоистых ферромагнитных металлических листов. Основное назначение железного сердечника состоит в том, что он при подаче напряжения усиливает магнитное поле, которое образуется в катушке зажигания. В магнитном поле сохраняется энергия. До тех пор, пока подача первичного тока не будет прекращена, принято говорить о том, что катушка заряжается. 

Разрез индивидуальной катушки зажигания, катушки с отдельной искрой или штекерной катушки

Подключение высокого напряжения: В зависимости от угла зрения это контакт вторичной обмотки или точка подключения к распределителю и/или свече зажигания. Через него напряжение зажигания подается на свечу зажигания, где проскакивает искра.

В случае распределительных катушек зажигания и модулей зажигания напряжение на свечи зажигания подается с помощью высоковольтных проводов. Как следует из термина "распределительная катушка зажигания", для этого дополнительно требуется распределитель. Индивидуальные катушки зажигания, напротив, располагаются непосредственно на свечах зажигания. В этом случае провода зажигания необходимы только тогда, когда катушка генерирует напряжение и для второй свечи зажигания.

Клеммы 1 и 15: Подключения низкого напряжения/ полюсы минус (1) и плюс (15). Через них на катушку зажигания подается электрический ток.

УДОБНЫЕ АРТИКУЛЬНЫЕ НОМЕРА ИЗДЕЛИЯ

Программа катушек зажигания NGK разделена на шесть категорий. Они информируют о типе катушки, а также о дополнительно предлагаемом количестве необходимых катушек зажигания и проводов высокого напряжения на один автомобиль.

Каждый артикульный номер складывается следующим образом:

U = катушка зажигания NGK

1 = Категория

000 = Порядковый номер

U1: Распределительные катушки зажигания

Одна катушка на автомобиль. Число высоковольтных проводов соответствует количеству свечей зажигания. Дополнительно требуется провод к распределителю. Катушки зажигания NGK типа U1 подают высокое напряжение на свечи зажигания посредством механического распределителя зажигания.

U2: Модули зажигания

Число высоковольтных проводов соответствует количеству свечей зажигания. Катушки зажигания NGK типа U2 представляют собой модули зажигания, которые через высоковольтные провода подают высокое напряжение на несколько свечей зажигания. Как правило, одна катушка зажигания требуется на каждую головку блока цилиндров.

U3: Модули зажигания с двумя отводами высокого напряжения

Число высоковольтных проводов соответствует количеству свечей зажигания. Катушки зажигания NGK типа U3 представляют собой модули зажигания с двумя отводами высокого напряжения. Они подают высокое напряжение через соответствующий высоковольтный провод одновременно на две свечи зажигания ("Технология двойной искры")

U4: Индивидуальные катушки зажигания с системой двойной искры

На каждую катушку зажигания требуется одни высоковольтный провод. Катушки зажигания NGK типа U4 – это индивидуальные катушки зажигания с технологией двойной искры. Выполненные в виде штекерной или стержневой катушки зажигания они подают высокое напряжение на две свечи зажигания.

U5: Индивидуальные катушки зажигания с технологией отдельной искры

Провода зажигания не требуются. Катушки зажигания NGK типа U5 – это индивидуальные катушки зажигания с технологией одиночной искры. Такая катушка зажигания надевается на каждый цилиндр.

U6: Индивидуальные для каждого цилиндра катушки зажигания в комплексной системе (рейки зажигания)

Как правило, провода зажигания не требуются. Катушки зажигания NGK типа U6 представляют собой рейки зажигания, в которых в комплексную систему собраны несколько индивидуальных для цилиндров катушек зажигания.

ДИАГНОСТИКА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ КАТУШЕК ЗАЖИГАНИЯ

NGK предлагает полезные советы для распознавания неисправностей катушек зажигания: визуальный осмотр, техническое обслуживание, диагностика, практические советы

Если автомобиль не заводится, слышны пропуски зажигания в двигателе или автомобиль ускоряется гораздо хуже, это может указывать на неисправности катушки зажигания. Это верно и в тех случаях, когда загорается лампочка контроля работы двигателя, система управления двигателем переключается на работу в аварийном режиме или появляется код ошибки.

Здесь Вы найдете полезные советы о том, как распознать возможные неисправности катушки зажигания, локализовать ошибку и поверить работу.

При проверке всегда учитывайте рекомендации автопроизводителя, так как на отдельных моделях автомобилей возможна своя специфика.

Визуальный осмотр катушек зажигания

Визуальный осмотр системы зажигания даст сведения о возможных причинах проблем с зажиганием.

Прежде чем Вы подвергнете катушку зажигания точной проверке работоспособности, рекомендуется каждый раз производить визуальный осмотр. Причина: сообщение в накопителе сбоев, указывающее на проблемы в системе зажигания, может быть вызвано не только катушкой зажигания, но и другими деталями. Также могут иметь место проблемы за пределами системы.

Поэтому Вы сначала должны проверить:

  • имеются ли механические повреждения или микротрещины.
  • не повреждены ли электрическая проводка и штекеры. Отсутствуют ли на них следы коррозии и перегибов.
  • подает ли аккумулятор достаточное напряжение.
  • в каком состоянии уплотнения клапанов.

После того, как Вы подобным образом исключили внешние причины неисправности, катушки зажигания необходимо подвергнуть точному тестированию.

Диагностика катушек зажигания посредством измерения сопротивления

Для диагностирования катушки зажигания с помощью мультиметра измеряется электрическое сопротивление катушек зажигания.

С учетом электрического сопротивления можно проверить работоспособность традиционных катушек зажигания для транзисторных и электронных систем зажигания с программным управлением.

Проверка осуществляется в разобранном состоянии с помощью мультиметра, при этом измеряется электрическое сопротивление в первичной и вторичной обмотках.

Измерение сопротивления первичной обмотки

Сопротивление первичной обмотки катушки зажигания Вы можете определить, подсоединив, например, мультиметр к клеммам 15 и 1.

Следующие значения верны для большинства работоспособных катушек зажигания:

  • Транзисторные системы зажигания: 0,5 – 2,0 Ω.
  • Электронные системы зажигания с программным управлением: 0,5 – 2,0 Ω.
  • Полностью электронные системы зажигания (технология отдельной и двойной искры): 0,3 – 1,0 Ω.

Измерение сопротивления вторичной обмотки

Сопротивление вторичной обмотки измеряется непосредственно на выходе высокого напряжения.

Здесь верны следующие значения:

  • Транзисторные системы зажигания: 8,0 – 19,0 kΩ.
  • Электронные системы зажигания с программным управлением: 8,0 – 19,0 kΩ.
  • Полностью электронные системы зажигания (технология отдельной и двойной искры): 8,0 – 15,0 kΩ.

Катушки зажигания: практические советы для сервисов

 

Неблагоприятные условия эксплуатации могут привести к повышенному износу катушек зажигания, который сокращает срок службы катушки зажигания и вызывает ее повреждения.

Как и многие другие детали автомобиля, катушки зажигания подвержены определенному износу. Их срок службы, как правило, составляет 60.000 – 80.000 км, однако, целый ряд факторов может привести к более раннему выходу катушек зажигания из строя. Перед заменой катушки зажигания необходимо проверить данные факторы.

Внутреннее короткое замыкание ведет к перегреву

По мере старения катушки зажигания возрастает риск перегрева вследствие внутренних коротких замыканий. При температурах свыше 150 °C катушки зажигания необратимо повреждаются. Однако: большое количество повреждений из-за перегрева вызывается поврежденным модулем зажигания или неисправной последней ступенью в блоке управления.

Дефектная подача напряжения

Если повреждены провода или уменьшается мощность аккумулятора, это приводит к недостаточной подаче напряжения и более продолжительному времени загрузки катушки зажигания. Из-за этого может быть повреждено распределительное устройство или последняя ступень в блоке управления – что, в конечном итоге, может привести к неисправностям катушки зажигания.

Механические повреждения

Катушки зажигания могут быть повреждены грызунами. Другим примером механического повреждения являются повреждения изоляции, вызванные попаданием масла, например, при негерметичности уплотнений клапанов.

Неисправный контакт

Если поврежден корпус катушки зажигания и влажность попадает в область первичной и вторичной обмоток, это может вызвать переходное сопротивление. Данная ошибка может возникать при дефектной конструкции форсунок омывателя, при сильном дожде или при мойке двигателя. Зимой причиной также может стать антискользящий реагент для улиц.

Термические проблемы

Особенно индивидуальные катушки зажигания подвержены сильному воздействию экстремальных температур. По этой причине также сокращается срок службы катушек зажигания.

Вибрация

В первую очередь индивидуальные катушки зажигания вследствие высоких вибраций в подкапотном пространстве подвержены поломке.

 

Назад к основам: Как работает катушка зажигания

16 февраля 2021 г. | Статья

.

Во всех системах зажигания современных бензиновых двигателей катушки зажигания используются для одной и той же основной функции: для создания высокого напряжения, необходимого для возникновения искры на свече зажигания. Профессионалы послепродажного обслуживания будут знакомы с их назначением и основными характеристиками, но они могут не знать о глубоких научных принципах, на которые они опираются.Здесь мы объясняем, как электромагнетизм лежит в основе важной роли катушки зажигания…

История катушек зажигания

Хотя системы зажигания, безусловно, развивались с течением времени - в частности, включали все больше и больше электроники - они все еще несут отличительные черты оригинальных катушечных систем зажигания, которые были введены более 100 лет назад.

Первая катушечная система зажигания приписана американскому изобретателю Чарльзу Кеттерингу, который разработал катушечную систему зажигания для крупного производителя транспортных средств примерно в 1910/1911 годах.Впервые он разработал электрическую систему, которая питала стартер и зажигание одновременно. Аккумулятор, генератор и более полная электрическая система транспортного средства обеспечивали относительно стабильное электрическое питание катушки зажигания.

Система Кеттеринга (Рисунок 1) использовала одну катушку зажигания для создания высокого напряжения, которое передавалось на рычаг ротора, который эффективно направлял напряжение на серию электрических контактов, расположенных в узле распределителя (по одному контакту на каждый цилиндр). ).Эти контакты затем соединялись проводами свечей зажигания со свечами зажигания в такой последовательности, которая позволяла распределять высокое напряжение на свечи зажигания в правильном порядке зажигания цилиндров.

Рисунок 1: Основные компоненты системы зажигания Кеттеринга


Система зажигания Kettering стала практически единственным типом системы зажигания для массовых бензиновых автомобилей и оставалась таковой до тех пор, пока в 1970-х и 1980-х годах системы зажигания с электронным переключением и управлением не начали заменять механические системы зажигания.

Основной принцип катушки зажигания

Для создания необходимого высокого напряжения в катушках зажигания используются отношения, существующие между электричеством и магнетизмом.

Когда электрический ток протекает через электрический проводник, такой как катушка с проволокой, он создает магнитное поле вокруг катушки (Рисунок 2). Магнитное поле (или, точнее, магнитный поток) фактически является накопителем энергии, которая затем может быть преобразована обратно в электричество.

Рисунок 2: Создание магнитного поля путем пропускания электрического тока через катушку


При первоначальном включении электрического тока ток быстро увеличивается до максимального значения. Одновременно магнитное поле или магнитный поток будут постепенно расти до максимальной силы и станут стабильными, когда электрический ток станет стабильным. Когда электрический ток затем отключается, магнитное поле возвращается обратно в катушку с проволокой.

На силу магнитного поля влияют два основных фактора:

1) Увеличение тока, подаваемого на катушку с проволокой, усиливает магнитное поле

2) Чем больше витков в катушке, тем сильнее магнитное поле.

Использование изменяющегося магнитного поля для индукции электрического тока

Если катушка с проволокой подвергается воздействию магнитного поля, а затем магнитное поле изменяется (или перемещается), это создает электрический ток в катушке с проволокой.Этот процесс известен как «индуктивность».

Это можно продемонстрировать, просто перемещая постоянный магнит по катушке. Движение или изменение магнитного поля или магнитного потока индуцирует электрический ток в проводе катушки (Рисунок 3).

Рисунок 3: Изменяющееся или движущееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке

Есть два основных фактора, которые влияют на то, сколько напряжения индуцируется в катушке:

  1. Чем быстрее изменяется (или скорость движения) магнитного поля и чем больше изменение силы магнитного поля, тем больше индуцированное напряжение.
  2. Чем больше количество витков в катушке, тем больше индуцированное напряжение.

Использование коллапсирующего магнитного поля для индукции электрического тока

Когда магнитное поле создается путем приложения электрического тока к катушке с проволокой, любое изменение электрического тока (увеличение или уменьшение тока) вызывает такое же изменение магнитного поля. Если электрический ток выключен, магнитное поле схлопнется.Коллапсирующее магнитное поле будет индуцировать электрический ток в катушке (рис. 4). Рисунок 4: Если электрический ток, используемый для создания магнитного поля, отключен, магнитное поле схлопывается, что индуцирует другой электрический ток в катушке

.

Точно так же, как увеличение скорости движения магнитного поля по катушке с проволокой увеличивает напряжение, индуцированное в катушке, если коллапсирующее магнитное поле может сжиматься быстрее, это вызовет более высокое напряжение.Кроме того, в катушке может быть индуцировано более высокое напряжение, если количество обмоток в катушке увеличивается.

Взаимная индуктивность и действие трансформатора

Если две катушки с проволокой размещены рядом или вокруг друг друга и электрический ток используется для создания магнитного поля вокруг одной катушки (которую мы называем первичной обмоткой), магнитное поле также будет окружать вторую катушку (или вторичную обмотку). ). Когда электрический ток отключается, а затем магнитное поле коллапсирует, оно индуцирует напряжение как в первичной, так и во вторичной обмотках.Это известно как «взаимная индуктивность» (рис. 5).


Рис. 5: Магнитное поле в первичной обмотке также окружает вторичную обмотку. Коллапс поля индуцирует электрические токи в обеих обмотках


Для катушек зажигания (и многих типов электрических трансформаторов) вторичная обмотка состоит из большего числа обмоток, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле схлопывается, оно вызывает более высокое напряжение во вторичной обмотке, чем в первичной обмотке (рис. 6).

Рис. 6. Здесь вторичная обмотка имеет больше катушек, чем первичная. Когда магнитное поле схлопывается, напряжение во вторичной обмотке будет больше, чем напряжение, индуцированное в первичной обмотке

Первичная обмотка катушки зажигания обычно содержит от 150 до 300 витков провода; вторичная обмотка обычно содержит от 15 000 до 30 000 витков провода, что примерно в 100 раз больше, чем первичная обмотка.

Магнитное поле изначально создается, когда электрическая система транспортного средства подает примерно 12 вольт на первичную обмотку катушки зажигания.Когда в свече зажигания требуется искра, система зажигания отключает ток в первичной обмотке, что вызывает коллапс магнитного поля. Коллапсирующее магнитное поле вызовет в первичной обмотке напряжение порядка 200 вольт; но наведенное на вторичную обмотку напряжение будет примерно в 100 раз больше, около 20 000 вольт.

Таким образом, используя эффекты взаимной индуктивности и вторичную обмотку, которая имеет в 100 раз больше обмоток, чем первичная, можно преобразовать исходное 12-вольтовое питание в очень высокое напряжение.Этот процесс преобразования низкого напряжения в высокое называется «действием трансформатора».

В катушке зажигания первичная и вторичная обмотки намотаны вокруг железного сердечника, что помогает концентрировать и усиливать магнитное поле и поток, тем самым делая катушку зажигания более эффективной.

DENSO является давним лидером в области технологий прямого зажигания, а катушки зажигания DENSO доступны на вторичном рынке. Узнайте больше о типах катушек зажигания DENSO и их преимуществах.

Вернуться к обзору

Что такое катушка зажигания - принцип работы и применение

Вот полное руководство по катушке зажигания. Здесь вы можете ознакомиться с принципом работы катушки зажигания, основными деталями и приложениями и т. Д.

Катушка зажигания (также называемая искровой катушкой ) - это индукционная катушка в автомобильной системе зажигания , которая преобразует напряжение аккумулятора в тысячи вольт, необходимых для создания электрической искры в свечах зажигания для воспламенения. топливо.

Катушка зажигания

Катушка зажигания (также называемая искровой катушкой) - это индукционная катушка в системе зажигания автомобиля, которая преобразует напряжение аккумулятора в тысячи вольт, необходимых для создания электрической искры в свечах зажигания для воспламенения топлива. Некоторые катушки имеют внутренний резистор, в то время как другие полагаются на провод резистора или внешний резистор для ограничения тока, протекающего в катушку от 12-вольтового источника питания автомобиля. Т

Провода, идущие от катушки зажигания к распределителю, и провода высокого напряжения, идущие от распределителя к каждой из свечей зажигания, называются проводами свечей зажигания или выводами высокого напряжения.Первоначально для каждой системы катушек зажигания требовались точки механического размыкания контактов и конденсатор (конденсатор). В более современных электронных системах зажигания для подачи импульсов на катушку зажигания используется силовой транзистор. В современном легковом автомобиле может использоваться одна катушка зажигания для каждого цилиндра двигателя (или пары цилиндров), что устраняет неисправные кабели свечей зажигания и распределитель для направления импульсов высокого напряжения.

Системы зажигания не требуются для дизельных двигателей, в которых сжатие используется для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Принцип работы

Катушка зажигания в основном состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки и стального сердечника. Когда в современных условиях первичная обмотка снова и снова размыкается через контактный прерыватель, это вызывает полностью избыточное напряжение во вторичной обмотке (примерно 50000 В). Это высокое напряжение от вторичной обмотки передается на свечу зажигания через распределитель зажигания, вызывая искру в цилиндре.

Основные части

Различные основные части start curl:

  1. Первичная обмотка
  2. Вторичная обмотка
  3. Железный сердечник

Состоит из толстой медной проволоки с защищенными друг от друга от 200 до 300 отводов

Состоит из тонкой медной проволоки, имеющей огромное количество витков - около 21000 витков.Провода вспомогательной обмотки защищены друг от друга эмалированным проводом.

Состоит из крытого железного центра. Он используется для сохранения жизнеспособности как привлекательного поля.

Строительство

В катушке зажигания железный центр находится в центре, а первичная и вторичная обмотки окружают его. Обмотка номер один состоит из толстого медного провода, имеющего от 200 до 300 перемычек, изолированных друг от друга. С другой стороны, вторичная обмотка состоит из тонкого медного провода, имеющего 2100 витков и изолированных друг от друга сквозных зубцов на проводах и слоев промасленной бумажной изоляции.

Работа катушки зажигания

  1. Когда ключ зажигания включен, ток через первичную обмотку начинает течь, это создает магнитное поле в железном сердечнике и вокруг него.
  2. При размыкании контакта в автоматическом выключателе первичный ток падает. Это также разрушает магнитное поле в сердечнике. Это внезапное нарушение магнитного поля вызывает очень высокое напряжение на вторичной обмотке. Величина наведенного напряжения составляет около 50000 вольт.
  3. Это высокое напряжение затем передается на свечу зажигания через распределитель зажигания, чтобы произвести искру для зажигания.

Приложения

Обычно используется в системе запуска автомобилей и в тех транспортных средствах, которые управляются масляными двигателями, например, мотоциклы, круизеры, автомобили и так далее.

Не используется в дизельном двигателе ходовой части автомобиля.

Связанные

Как работает катушка зажигания? Давайте обсудим

Почему в системе зажигания есть катушка зажигания? какова его функция и как она работает? Все пояснения мы написали ниже.

Катушка зажигания - один из основных компонентов системы зажигания. Катушка предназначена для изменения напряжения батареи с 12 В до 25 кВ.

Некоторые люди предполагают, что катушка зажигания встречается только в традиционных системах зажигания, таких как системы зажигания от батарей или системы зажигания от магнето.

Катушки зажигания можно встретить и на автомобилях, выпускаемых сегодня. Однако катушка зажигания сильно изменилась.

Раньше для всех свечей зажигания использовалась только одна трубчатая катушка.Но теперь существует система с одной или двумя катушками, в которой двигатель не только имеет одну катушку для всех, но и по одной катушке для каждой свечи зажигания.

Какова функция катушки зажигания?

Его функция заключается только в увеличении напряжения зажигания.

Почему нужно увеличить напряжение зажигания?

Причина в том, что для создания скачка зажигания на свече зажигания необходимо увеличить напряжение аккумулятора в тысячи раз. Если напряжение составляет всего 12 В, то на электроде свечи зажигания не будет ступенчатого пламени, потому что для того, чтобы совершать скачки электронов в воздушном зазоре, необходимо большое напряжение.

Как работает катушка зажигания?

Чтобы понять принцип работы катушки зажигания, вам необходимо изучить приведенную ниже схему катушки зажигания.


Компонент основной катушки зажигания
  • Первичная обмотка
  • Вторичная обмотка
  • Железный сердечник

В целом катушка зажигания работает так же, как повышающий трансформатор. Повышающий трансформатор с использованием метода электромагнитной индукции для увеличения входного напряжения.

Как работает, там две катушки.Первичная и вторичная катушки, первичные катушки расположены внутри, а вторичные катушки расположены на внешней стороне, поэтому магнитное поле первичных катушек будет воздействовать на вторичные катушки.

Если количество витков вторичной катушки меньше, выходное напряжение будет уменьшаться, но если количество витков вторичной катушки больше, то выходное напряжение увеличится.

Вот что происходит при индукции.

А вот с катушкой зажигания небольшая разница. В катушке зажигания вторичная катушка расположена внутри первичной катушки, как показано выше.

Тогда как же происходит индукция?

Получается, что индукция катушки зажигания возникает не при прохождении тока через катушку зажигания, а при отключении тока в катушке зажигания.

Первичная катушка будет создавать магнитное поле при электризации, это магнитное поле будет возникать во внешней области из-за положения первичной катушки во внешней области. Когда электрический ток отключен, ранее сформированное магнитное поле будет очень быстро перемещаться внутрь, прежде чем окончательно исчезнет.

Быстрое и одновременное движение магнитного поля вызовет вторичные катушки с более сильными результатами.

В результате вторичное напряжение увеличилось в сотни раз с 12 В до примерно 25 кВ.

Тогда какова функция железного сердечника в катушке зажигания?

Его функция заключается в том, чтобы отводить магнитное поле от первичной катушки, так что движение описанного выше магнитного поля будет очень быстро сфокусировано.

Хороший проводник, такой как железо, будет очень эффективным для увеличения индукции в катушке.Без этого железного сердечника результаты индукции не могут достичь 25 кВ.

Структура и принцип работы автомобильной катушки зажигания

Состав катушки зажигания №

Обычная катушка зажигания содержит два набора катушек: первичную и вторичную. в первичных обмотках используется более толстый эмалированный провод, обычно около 200-500 витков с эмалированным проводом 0,5-1 мм; вторичные катушки используют более тонкий эмалированный провод, обычно около 15000-25000 витков с около 0.Эмалированный провод 1 мм. Первичная катушка () подключена к низковольтному источнику питания автомобиля на одном конце и выключателю (выключателю) на другом конце. Один конец вторичной катушки соединен с первичной катушкой, другой конец соединен с выходным концом линии высокого напряжения для вывода электроэнергии высокого напряжения.

Принцип работы катушки зажигания :

Катушка зажигания может преобразовывать низкое напряжение в высокое. По форме он такой же, как и у обычного трансформатора.Первичная катушка имеет больше витков, чем вторичная. Однако режим работы катушки зажигания отличается от режима работы обычного трансформатора. Рабочая частота обычного трансформатора составляет 50 Гц, также называемого трансформатором промышленной частоты, в то время как катушка зажигания работает в виде импульса, который можно рассматривать как импульсный трансформатор, который многократно выполняет накопление энергии и разряд на разных частотах в соответствии с разная скорость двигателя.

, когда первичная катушка подключена к источнику питания, вокруг увеличения тока создается сильное магнитное поле, и сердечник накапливает энергию магнитного поля; когда переключающее устройство отключает цепь первичной катушки, магнитное поле первичной катушки быстро затухает, и вторичная катушка индуцирует очень высокое напряжение.Чем быстрее исчезает магнитное поле первичной катушки, тем больше ток в момент отключения тока, и чем больше отношение витков двух катушек, тем выше напряжение, индуцируемое вторичной катушкой.

Функция катушки зажигания

- информация о детали

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный (слаботочный) трансформатор, который преобразует 12-вольтовый источник питания автомобиля в 25-30 000 вольт, необходимые для преодоления зазора свечи зажигания, тем самым вызывая возгорание.

Как работают катушки зажигания

С развитием системы управления двигателем катушки зажигания подверглись полной переработке. Ушли в прошлое традиционные бочкообразные змеевики, заполненные маслом / асфальтом, теперь практически все производители используют заполненные смолой пластиковые змеевики всех форм и размеров. Они меньше, легче и эффективнее, но, к сожалению, не всегда надежнее.

Хотя они кажутся совершенно разными, они по-прежнему полагаются на законы электромагнетизма Фарадея для генерации этого высокого напряжения.

Когда напряжение проходит через первичные обмотки (от аккумуляторной батареи (+ ve) через переключатель зажигания до земли (–ve)), вокруг обмоток создается магнитное поле (поток). Если напряжение прерывается (выключается), магнитное поле коллапсирует, это создает напряжение во вторичных обмотках. Это генерируемое или индуцированное напряжение зависит от соотношения обмоток (первичной и вторичной), конструкции катушки и скорости включения и выключения напряжения.

Выключателем, который использовался много лет, были контакты зажигания. Они механически приводились в действие двигателем и синхронизировались с запуском зажигания непосредственно перед тем, как поршень достиг верхней мертвой точки. В конце 70-х - начале 80-х годов электронное зажигание заменило механические контакты. Это обеспечило более высокую скорость переключения (следовательно, более высокое выходное напряжение) и более точную настройку момента зажигания (отсутствие механического переключателя для износа / ухудшения). В электронном зажигании использовался бесконтактный датчик (датчик Холла или индуктивного типа), который был предшественником современных датчиков кулачка / кривошипа.

В связи с тем, что государственное законодательство диктует необходимость постоянно снижать концентрацию смесей, а производители двигателей разрабатывают все более и более мощные двигатели, возникла необходимость в системах зажигания с более высоким напряжением. Высокое давление в цилиндре, температура в камере сгорания и концентрация бедной смеси затрудняют проскакивание искры через зазор свечи, поэтому требуется искра более высокого напряжения. К наиболее требовательным приложениям относятся приложения с турбонаддувом / наддувом, обедненной смесью или прямым впрыском бензина.После появления электронного зажигания конструкторы обратились к разработке катушки зажигания.

К этому моменту традиционная система зажигания достигла своего предела. Он становился «насыщенным» при более высоких требуемых напряжениях, и искались альтернативы. Более высокие напряжения, необходимые для зажигания искры, также вызвали проблемы под капотом с изоляцией выводов высокого напряжения (HT), как по напряжению, так и по излучению. Требовалась новая конструкция системы зажигания, что привело к разработке пластиковых катушек, наполненных смолой, и снижению популярности распределителей и выводов HT.

Разработка этих «пакетов» катушек стала возможной только с появлением пакетов автоматизированного проектирования (САПР). Катушки проектируются и тестируются перед производством. Узел катушки теперь точно согласован с другими компонентами системы зажигания (свечи, ступень привода ЭБУ и т. Д.), Которые являются неотъемлемой частью системы управления двигателем.

Вторичная цепь катушки теперь полностью изолирована от первичной (см. Схему ниже), это позволяет использовать «двусторонние» катушки с двумя выходами HT, они также включены в многоцилиндровые «блоки», состоящие из сборки двойных концевые катушки для обеспечения возможности настройки «катушка на цилиндр».Кроме того, поскольку катушки из смолы могут быть меньше и любой формы, их можно даже устанавливать непосредственно на свечи зажигания (катушки с карандашом).

Блоки катушки на штекере уменьшают электрическую емкость цепи HT и уменьшают количество компонентов HT, удаляя «слабое звено» - вывод HT. Это также увеличивает надежность системы зажигания.

Эти типы катушек бывают всех форм и размеров - карандашные катушки, блочные катушки, кассетные катушки.

Консультации по тестированию

При проверке катушек зажигания начните с основ:

  1. Выполните внешние проверки на наличие признаков утечек HT (отслеживание), проверьте изоляционный материал на наличие трещин, проверьте клеммы на предмет коррозии.

  1. Затем перейдите к проверке внутренних сопротивлений, проверьте первичную и вторичную обмотки, проверьте сопротивление (если есть) между двумя цепями. Сравните показания с соответствующими руководствами по данным.

Вышеупомянутые испытания выявят множество неисправностей, однако полное испытание очень затруднено, поскольку наиболее частые отказы происходят с нарушением внутренней изоляции. В смоле, изолирующей первичную обмотку от вторичной, образуются трещины.Это вызывает утечку напряжения HT через первичные обмотки. Без специального оборудования проверить это невозможно. Проверка сопротивления между катушками с помощью обычного омметра просто покажет обрыв цепи, неисправности обнаруживаются только при 30 000 вольт, пытающихся выбраться наружу. Таким образом, проверка сопротивления первичной и вторичной обмоток не гарантирует исправности катушки зажигания.

Внимание: поскольку теперь катушка управляется ЭБУ, любое повреждение внутренней изоляции катушек может привести к отказу ЭБУ.

Катушки зажигания всегда следует заменять комплектами. Все катушки на транспортном средстве проделали одинаковую работу, поэтому, если одна из них вышла из строя, другие будут уходить - при замене отдельных блоков значительно увеличиваются риски повторной неисправности зажигания. При установке сменной катушки важно использовать высококачественный блок, чтобы избежать дальнейшего преждевременного выхода из строя. Катушки зажигания между двигателями проходят тщательные испытания, чтобы гарантировать, что они соответствуют спецификации оригинального оборудования и дают установщикам уверенность в том, что они устанавливают качественный продукт, обеспечивающий высокий уровень производительности и оптимальный срок службы.

Источник: СМПЭ

Закон Фарадея и самовоспламенение

Как получить 40 000 вольт на свече зажигания в автомобиле, если для начала у вас всего 12 вольт постоянного тока? Основная задача зажигания свечей зажигания для воспламенения газо-воздушной смеси выполняется с помощью процесса, основанного на законе Фарадея.

Первичная обмотка катушки зажигания намотана с малым количеством витков и имеет небольшое сопротивление.Применение батареи к этой катушке вызывает протекание значительного постоянного тока. Вторичная обмотка имеет гораздо большее количество витков и поэтому действует как повышающий трансформатор. Но вместо того, чтобы работать от переменного напряжения, эта катушка спроектирована так, чтобы производить большой скачок напряжения, когда ток в первичной катушке прерывается. Поскольку индуцированное вторичное напряжение пропорционально скорости изменения магнитного поля через него, быстрое размыкание переключателя в первичной цепи для падения тока до нуля вызовет большое напряжение во вторичной катушке в соответствии с законом Фарадея.Высокое напряжение вызывает искру в зазоре свечи зажигания, которая воспламеняет топливную смесь. В течение многих лет это прерывание первичного тока осуществлялось путем механического размыкания контакта, называемого «точками», в синхронизированной последовательности для отправки импульсов высокого напряжения через поворотный переключатель, называемый «распределителем», к свечам зажигания. Одним из недостатков этого процесса было то, что прерывание тока в первичной катушке генерировало индуктивное обратное напряжение в этой катушке, которое, как правило, приводило к возникновению искры на точках.Система была улучшена путем размещения конденсатора большого размера на контактах, так что скачок напряжения имел тенденцию заряжать конденсатор, а не вызывать деструктивное искрение на контактах. Используя старое название конденсаторов, этот конкретный конденсатор был назван «конденсаторный».

Более современные системы зажигания используют транзисторный ключ вместо точек для прерывания первичного тока.

Транзисторные переключатели находятся в твердотельном модуле управления зажиганием.Современные конструкции катушек вырабатывают импульсы напряжения порядка 40 000 вольт при прерывании подачи 12-вольтного питания от батареи.

Некоторые современные двигатели имеют несколько катушек зажигания, установленных непосредственно на свечах зажигания. Вместо одиночных импульсов напряжения они могут в некоторых условиях двигателя генерировать три импульса напряжения. Показанное расположение катушек относится к двигателю Dodge.

Детали, работа, преимущества и недостатки [PDF]

В этой системе узел контактных прерывателей (в системе зажигания аккумулятора) заменен якорем.Этот якорь представляет собой генератор импульсов или сигналов, запускающий модуль зажигания, также называемый электронным блоком управления зажиганием или электронным модулем зажигания.

Этот блок управления в основном содержит схему транзистора, базовый ток которой отключается и включается якорем, что приводит к запуску и остановке первичного тока.

Как известно, существует 3 типа систем зажигания. Это система зажигания от батареи, система электронного зажигания, система зажигания от магнето. Итак, в этой статье я подробно расскажу об электронной системе зажигания.

Детали электронной системы зажигания:

Составные части электронной системы зажигания :

  1. Батарея
  2. Выключатель зажигания
  3. Электронный модуль зажигания
  4. Катушка зажигания
  5. Якорь
  6. Распределитель
  7. Свеча зажигания

Электронная система зажигания объясняется следующим образом.

Батарея:

Перезаряжаемая свинцово-кислотная батарея используется для обеспечения электрической энергией зажигания в цилиндре.

Эта батарея заряжается динамо, которое приводится в движение двигателем.

Замок зажигания:

Один конец батареи заземлен, а другой конец (положительная клемма) подключен к первичной обмотке катушки зажигания с помощью переключателя зажигания.

Этот переключатель (ключ) используется для включения / выключения системы зажигания.

Электронный модуль зажигания:

Электронный модуль воспринимает сигнал, производимый катушкой датчика, и останавливает ток от первичной цепи.Цепь синхронизации внутри модуля зажигания включается, и, таким образом, ток снова течет в цепь, когда напряжение не генерируется.

Катушка зажигания:

Катушка зажигания является источником энергии зажигания. Его функция заключается в повышении низкого напряжения до высокого, чтобы вызвать электрическую искру в свече зажигания.

Катушка зажигания состоит из магнитного сердечника из мягкого железа и двух изолированных проводящих катушек, известных как первичная и вторичная обмотки.Первичная обмотка состоит из 200-300 витков, оба конца которой подключены к внешним клеммам.

Вторичная обмотка состоит из 21000 витков, один конец которой подключен к проводу высокого напряжения, идущему к распределителю, а другой конец - к первичной катушке.

Арматура:

Контактные выключатели системы зажигания аккумуляторной батареи заменены на якорь. Когда зуб якоря оказывается перед катушкой датчика, генерируется сигнал напряжения.Электронный модуль воспринимает сигнал, производимый катушкой датчика, и останавливает ток от первичной цепи.

Дистрибьютор:

Распределитель предназначен для распределения импульсов зажигания на отдельные свечи зажигания в правильной последовательности относительно порядка зажигания.

Он состоит из ротора посередине и металлического электрода на периферии. Эти металлические электроды напрямую соединены со свечами зажигания и также известны как жгут зажигания

.

Вторичная обмотка катушки зажигания подключена к ротору этого распределителя, который приводится в действие распределительным валом.Когда ротор вращается, он передает ток высокого напряжения на провод зажигания, который затем переносит эти токи высокого напряжения на свечи зажигания.

Свеча зажигания:

Это выходная часть всей системы зажигания, которая отвечает за образование искры в цилиндре двигателя.

Он состоит из 2 электродов, один из которых прикреплен к токоведущим проводам высокого напряжения, а другой заземлен. Разность потенциалов между этими электродами ионизирует зазор между ними, и, таким образом, возникает искра, воспламеняющая горючую смесь.

Работа электронной системы зажигания:

Когда ключ зажигания включен, ток течет от аккумуляторной батареи через ключ зажигания к первичным обмоткам катушки.

Когда отражатель или зуб якоря оказывается перед катушкой датчика, генерируется сигнал напряжения. Электронный модуль воспринимает сигнал, производимый катушкой датчика, и останавливает ток от первичной цепи.

Когда зуб якоря отодвигается от приемной катушки, сигнал напряжения не генерируется, и из-за этого включается синхронизирующая схема внутри модуля зажигания, и, таким образом, ток снова течет в цепь.

Из-за непрерывного включения и выключения тока в катушке зажигания создается магнитное поле. Из-за магнитного поля во вторичной обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), в результате чего напряжение увеличивается до 50 000 вольт.

Это высокое напряжение затем передается на распределитель. Ротор внутри распределителя вращается в соответствии с моментом зажигания. Когда ротор подходит точно перед точкой распределителя, напряжение подскакивает из-за воздушного зазора от ротора к точке.

Затем высокое напряжение передается от распределителя к выводу свечи зажигания через кабель высокого напряжения. Между центральным электродом и заземляющим электродом возникает разность напряжений. Напряжение продолжает передаваться через центральный электрод, который изолирован изолятором.

Когда напряжение между этими электродами превышает диэлектрическую прочность газов, газы ионизируются. Благодаря ионизации газ становится проводником и позволяет току течь через зазор, и, таким образом, в конечном итоге возникает искра.

Это подробное объяснение электронной системы зажигания, если у вас есть какие-либо сомнения, не стесняйтесь спрашивать в разделе комментариев.

Преимущества электронной системы зажигания:

Вот некоторые из преимуществ.

  • В этой системе нет движущихся частей, поскольку она находится под управлением электронного модуля зажигания или электронного блока управления (ЭБУ).
  • За счет этого повышается точность w.r.t. распределение искры.
  • Это увеличивает надежность и долгий срок службы остальных компонентов схемы.
  • Это снижает требования к техническому обслуживанию.

Недостатки электронной системы зажигания:

Недостаток электронной системы зажигания:

  • Стоимость всей системы очень высока.

Итак, это все об электронной системе зажигания. Надеюсь, вы получили общее представление об электронной системе зажигания.Если у вас есть сомнения, не забудьте спросить меня в разделе комментариев и не забудьте поделиться этой статьей на своих любимых социальных платформах.

Подробнее о системе зажигания

Аккумуляторная система зажигания
Магнитная система зажигания
Источники [Внешние ссылки]:

Кредиты СМИ:

  • Изображение батареи: Автор Автор не указан в машиночитаемом формате. Предполагается, что Шаддак (на основании заявлений об авторских правах).- Машиночитаемый источник не предоставлен. Предполагается собственная работа (на основании заявлений об авторских правах)., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=401224
  • Изображение катушки зажигания : Автор Sonett72 в английской Википедии - Перенесено с en .wikipedia в Commons., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=672379
  • Изображение дистрибьютора : Риккардо Никола - собственная работа, общественное достояние, https: // commons .wikimedia.org / w / index.php? curid = 6214163
  • Изображение свечи зажигания: Пользователь: Industry shill - собственная работа автора, загрузившего файл, Public Domain, https: // commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=60305532
  • Изображение арматуры: Автор (Лукас Ричардсон) - собственная работа, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid= 1511733
  • Изображение функции : Изменено автором, источник IGNOU
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *