Назначение катушки зажигания: Катушки и модули зажигания.

Катушки и модули зажигания.

Катушки зажигания и модули зажигания



Назначение и устройство катушки зажигания

Бортовая электрическая сеть современных автомобилей питается источниками тока напряжением 12 В. Однако, для пробоя искрового промежутка (зазора) между контактами свечи зажигания требуется напряжение в несколько тысяч вольт, поскольку воздух и смеси газов, составляющие рабочую смесь, имеют значительное электрическое сопротивление. По этой причине в системах зажигания двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси используют специальные трансформаторы – катушки зажигания, которые преобразуют низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтное напряжение, подаваемое к свечам зажигания для искрообразования.

Как и любой трансформатор, катушка зажигания способна преобразовывать напряжение только при переменном токе, изменяющемся по величине или (и) направлению. Такой ток (изменяющийся по величине) возникает в низковольтной цепи катушки зажигания в моменты разрыва и смыкания цепи с помощью контакторов прерывателя-распределителя, или импульса, поступающего от электронного блока управления (в двигателях с ЭСУД).

Современные катушки зажигания изготовляются на номинальное напряжение 12 В. Все катушки зажигания, используемые в системах зажигания автомобильных двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси, имеют аналогичную конструкцию, отличаясь лишь обмоточными данными, конструкцией отдельных узлов и деталей, а также наличием дополнительных устройств, габаритными и установочными размерами.

Основными частями катушки зажигания (рис. 1) являются: сердечник 6 первичной 4 и вторичной 3 обмотками, крышка 12 с выводами 1, 11, 14 низкого и 13 высокого напряжения.

Обычно применяются катушки зажигания, оснащенные добавочным резистором 8, смонтированным в керамическом изоляторе

9. Сердечник 6 катушки зажигания, как правило, набирают из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга окалиной. Тем самым уменьшаются вихревые токи, образующиеся при пульсациях магнитного потока. Сверху сердечника расположена трубка 10 из электротехнического картона, на которую в несколько слоев намотана вторичная обмотка 3. Она выполняется из эмалированного провода марки ПЭЛ диаметром 0,06…0,1 мм и имеет большое число витков (17500…26000).
Для улучшения изоляции слои вторичной обмотки отделены друг от друга конденсаторной бумагой. Первые и последние восемь рядов, где возникают потенциалы наибольшей величины, изолируются четырьмя-шестью слоями бумаги, остальные – двумя слоями. Для уменьшения напряжения между слоями витки первых и последних четырех рядов наматываются с интервалом 1…2 мм.

Поверхность вторичной обмотки изолируют лакотканью и кабельной бумагой. Фарфоровый изолятор 5 предотвращает возможность пробоя вторичной обмотки на кожух 7. Поверх вторичной обмотки намотана первичная обмотка 4 (провод марки ПЭЛ диаметром 0,57…0,77 мм), состоящая из небольшого числа витков (250…300). Межслойная изоляция первичной обмотки представляет собой кабельную бумагу. Размещается первичная обмотка ближе к кожуху 7 для лучшего охлаждения катушки. Вокруг первичной обмотки расположен магнитопровод 2, состоящий из двух разрезанных по оси тонкостенных цилиндров, выполненных из трансформаторной стали.

Все элементы конструкции катушки зажигания находятся в металлическом кожухе 7. Герметичность обеспечивается прокладкой между кожухом 7 и карболитовой крышкой 12. Внутренняя полость большинства катушек заполнена трансформаторным маслом.

Рис. 1. Катушки зажигания: 1 — низковольтный вывод; 2 — наружный магнитопровод; 3 — вторичная обмотка; 4 — первичная обмотка; 5, 9 — изоляторы; 6 — сердечник; 7 — кожух; 8 — добавочный резистор; 10 — контактная пластина высокого напряжения; 11, 14 — низковольтные выводы «ВК» и «ВК-Б»; 12 — крышка; 13 — наконечник высоковольтного вывода; 15 — шинки

Добавочный резистор 8 служит для предотвращения падения напряжения в низковольтной цепи зажигания при пуске двигателя стартером. Он выполняется в виде спирали из нихромовой или никелевой проволоки и крепится в двух половинах керамического изолятора 9. Концы спирали приварены к двум шинкам 15 посредством которых резистор присоединяют к низковольтным выводам

11 и 14 катушки зажигания.

Все катушки зажигания располагаются на карболитовой крышке 12. Вторичная обмотка присоединяется к высоковольтному выводу 13 катушки зажигания. Общий конец первичной и вторичной обмоток соединен с выводом 1. Первичная обмотка соединена с выводом 11. К выводу 14 присоединена только шинка добавочного резистора.

Выводы 1 и 13 не маркируются. Маркировка вывода 11 – «ВК», вывода 14 – «ВК-Б».

На крышке катушки зажигания Б-117 (рис. 1, а), не имеющей добавочного резистора 8, расположены выводы 1, 13 и вывод «+», к которому присоединен конец первичной обмотки.

Катушка зажигания 27.3705, применяемая в системах бесконтактного зажигания, аналогична по конструкции катушке зажигания контактной системы зажигания. Соединение обмоток выполнено по автотрансформаторной схеме.

Особенностью конструкции является относительно низкое сопротивление первичной обмотки (0,5 Ом), что позволяет получать стабильные выходные характеристики при уменьшении напряжения питания до 6 В. В конструкции предусмотрена защита катушки зажигания от взрыва при выходе из строя электронного коммутатора.

***



Модули зажигания инжекторных двигателей

Существенно отличаются от традиционных конструкция и технология изготовления катушек зажигания для систем с низковольтным распределением. Например, двухвыводная катушка зажигания 29.3705, применяемая в составе микропроцессорной системе управления двигателем ВАЗ-21083 (рис. 1, б), выполнена по специальной технологии, включающей пропитку обмоток эпоксидными компаундами и последующую опрессовку обмоток морозостойким полипропиленом, образующим собственно корпус катушки.

Поскольку такие катушки оснащаются встроенными коммутаторами, их называют модулями зажигания.

Модуль зажигания состоит из корпуса, внутри которого находятся две двухвыводные катушки зажигания и двухканальный коммутатор (два высоковольтных электронных коммутирующих блока). Коммутатор служит для включения и выключения тока в первичной обмотке катушки зажигания. На корпусе выполнены четыре высоковольтных вывода катушек зажигания, которые соединяются со свечами зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
К двум выводам одной обмотки присоединяются провода на первый и четвертый цилиндр, к двум выводам другой обмотки провода на второй и третий цилиндр. Искра проскакивает за рабочий цикл дважды в каждом цилиндре — во время такта сжатия — рабочая искра, поджигающая рабочую смесь, на такте выпуска – холостая искра.

Токоподающий и управляющие провода от блока управления присоединены к модулю через соединительную колодку.

Модуль зажигания работает по следующему принципу.
Контроллер рассчитывает необходимое время включенного состояния в зависимости от текущих оборотов коленчатого вала и напряжения бортовой сети и подает на коммутатор управляющий сигнал. В течение времени включенного состояния (времени накопления) ток в первичной обмотке катушки зажигания возрастает до заданного оптимального значения, при котором величина запасаемой энергии достигает максимума. Если время накопления слишком велико, то катушка зажигания будет работать с насыщением, что приведет к ее перегреву и снижению КПД.

Таким образом, обработав сигналы датчиков (ДПКВ, ДМРВ, температуры, детонации и др.), блок управления рассчитывает оптимальный угол опережения зажигания и подает команду на модуль зажигания о срабатывании первой или второй пары катушек. Модуль зажигания формирует импульсы высокого напряжения и через высоковольтные провода подает их на соответствующие свечи зажигания.

Неисправный модуль зажигания приводит к затрудненному запуску холодного двигателя, рывкам и провалам при разгоне особенно на непрогретом двигателе (рывки могут исчезнуть после прогрева двигателя, а вместе с ним и модуля зажигания), неустойчивой работе двигателя на холостом ходу (особенно при прогреве), повышенному расходу топлива. Пропуски искрообразования ведут к выбросу богатой смеси в нейтрализатор, что приводит к выходу его из строя.

При появления подозрения на неисправность модуля зажигания следует вначале проверить высоковольтные провода, свечи зажигания, электрическую цепь модуля.

Дальнейшее улучшение характеристик катушек зажигания направлено на совершенствование конструкции и технологии производства катушек зажигания с замкнутой магнитной системой, обладающих большими коэффициентами передачи энергии и длительностью искрового разряда по сравнению с катушками с разомкнутой системой и одинаковой запасаемой энергией в первичной цепи.

***

Прерыватели-распределители



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Катушка зажигания | Устройство автомобиля

 

Как устроена катушка зажигания?

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (15-24 тыс. В). Она состоит (рис.96) из железного корпуса, в котором на фарфоровом изоляторе 9 установлен сердечник 5, набранный из отдельных пластин, изготовленных из электротехнической стали, изолированных друг от друга окалиной. На сердечник одета картонная трубка 7, поверх которой намотана вторичная обмотка 6, состоящая из 18-24 тыс. витков медного эмалированного провода диаметром 0,07-0,1 мм. Поверх вторичной обмотки намотана первичная обмотка 8, состоящая из 270-330 витков медного эмалированного провода диаметром 0,72-0,86 мм. Между витками и обмотками имеется изоляционная бумага. Концы первичной обмотки выведены на выводные клеммы 1 и 2. Вторичная обмотка одним концом соединена с первичной непосредственно в катушке, второй конец выведен на центральную клемму 3. Поверх обмоток установлены два полукольца 10, изготовленных из мягкой стали и представляющих собой магнитопроводы, по которым замыкаются магнитные силовые потоки. Внутренняя полость корпуса заполнена трансформаторным маслом, улучшающим изоляцию обмоток.

Сверху корпус закрывается изоляционной крышкой с отверстиями для выводных клемм. Последовательно в цепь первичной обмотки включен резистор 4, сопротивление которого колеблется от 0,7 до 40 Ом. Один конец резистора соединен шиной с клеммой «ВК», а другой – с «ВКБ».

Рис.96. Катушка зажигания.

Какое назначение дополнительного резистора?

Дополнительный резистор предназначен для автоматического регулирования силы тока в первичной цепи в зависимости от времени замкнутого состояния контактов прерывателя. При работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала время замкнутого состояния контактов прерывателя велико и сила тока в цепи возрастает, резистор нагревается и препятствует увеличению силы тока в первичной обмотке, предохраняя ее от перегрева. С увеличением частоты вращения коленчатого вала время нахождения контактов прерывателя в замкнутом состоянии уменьшается, через резистор проходит меньшей силы ток, он охлаждается и не оказывает сопротивления прохождению тока, чем повышается надежность работы системы зажигания. Во время пуска двигателя стартером резистор автоматически закорачивается, что ведет к увеличению силы тока в первичной цепи тока низкого напряжения, следовательно, увеличивается напряжение во вторичной обмотке катушки зажигания.

Как устроена катушка зажигания при транзисторной системе зажигания?

Особенностью катушки зажигания, применяемой при контактно-транзисторной или бесконтактной транзисторной системе зажигания, является то, что она выполнена по трансформаторной схеме, т. е. ее первичная и вторичная обмотки не соединены между собой. Концы первичной обмотки выведены к двум клеммам, расположенным на карболитовой крышке. Одна клемма обозначена буквой К, другая не имеет обозначения. Один конец вторичной обмотки присоединен к корпусу катушки, а другой соединен с проводом высокого напряжения, укрепленном в центральной клемме катушки. При таком выводе вторичной обмотки ток высокого напряжения не проходит через транзистор, что предотвращает его пропой. Вторичная обмотка имеет 43475 витков медного провода диаметром 0,06 мм, первичная – 180 витков медного провода диаметром 1,25 мм с сопротивлением 0,4 Ом. Малая величина сопротивления обмотки позволяет увеличить силу тока в первичной цепи до 7-8 А, что при меньшем количестве витков создает сильный магнитный поток, способствующий получению во вторичной обмотке напряжения 30 тыс. В. Катушка на автомобиле должна надежно соединяться с «массой».

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Система электрического зажигания»

катушка зажигания, обмотки, ток

Смотрите также:

Катушка зажигания

Катушка зажигания: назначение, устройство, неисправности

Катушка зажигания – один из основных элементов системы зажигания. Она создает высоковольтное напряжение, необходимое для создания искры, поджигающей горючую топливную смесь.

Устройство

Катушка зажигания представляет собой трансформатор с сердечником и обмотками – первичной и вторичной. Ток от аккумулятора создается магнитное поле в первичной обмотке. В результате самоиндукции высоковольтное напряжение от вторичной обмотки, подается на свечи.

Разновидности

Различают следующие типы катушек:

·         Корпусные. Устанавливаются в системе зажигания с распределителем, подающим высоковольтное напряжение на свечи. Такая коммутация в современных автомобилях не используется ввиду невысокой надежности и небольшого срока службы.

·         Двухискровые катушки генерируют высоковольтное напряжение для свечей пары цилиндров. Такие катушки зажигания устанавливаются в двигатели с четным количеством цилиндров.

·         Интеллектуальные одноискровые катушки используются на каждую свечу. Это позволяет сэкономить подкапотное пространство, отказаться от высоковольтной электропроводки.

Неисправности

При несоблюдении простых правил эксплуатации из строя может выйти даже простая надежная катушка зажигания. Признаки неисправности:

·         мотор на холостом ходу стал работать неустойчиво;

·         если быстро нажать на «газ», наблюдаются провалы двигателя;

·         на панели управления появился сигнал «Чек»;

·         нет искры.

Диагностика

Перечисленные выше признаки неисправности – повод осмотреть катушку зажигания на предмет трещин на корпусе, влажности, температуры, следов обугленности. Если все с виду в порядке – проверьте целостность отмоток мультиметром. Пришедшая в нерабочее состояние катушка ремонту не подлежит

КАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ

Энергетика КАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ

просмотров — 2290

ПРИБОРЫ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

Катушка зажигания предназначена для формирования тока высокого напряжения (порядка 20…35 кВ) с целью образования искры между электродами свечи зажигания и воспламенения рабочей смеси в двигателœе внутреннего сгорания.

Устройство катушки зажигания

Катушка зажигания представляет собой повышающий трансформатор, который имеет магнитопровод (сердечник) и две обмотки. По конструкции магнитной цепи катушки зажигания разделяются на два типа: с разомкнутым и замкнутым магнитопроводом. В катушках с разомкнутой магнитной цепью магнитный поток большую часть пути проходит по воздуху, а в катушках с замкнутой магнитной цепью основную часть пути магнитный поток проходит по стальному сердечнику и только несколько десятых долей миллиметра – по воздуху. Конструкции катушек с разомкнутым и замкнутым магнитопроводами существенно различаются.

Обмотки катушки зажигания могут иметь как автотрансформаторную (с общей точкой), так и трансформаторную связь. Примеры схем соединœений первичной I и вторичной II обмоток приведены на рисунке 6.3, а-в.

Рисунок 6.3 – Электрические схемы катушек зажигания.

Автотрансформаторная связь упрощает конструкцию и технологию изготовления катушки, а также незначительно увеличивает вторичное напряжение. Трансформаторная связь обычно применяется в катушках электронных систем зажигания во избежание опасных воздействий всплесков напряжения на электронные элементы.

Устройство типовой катушки зажигания с разомкнутым магнитопроводом приведено на рисунке 6.4, где 1 – керамический изолятор; 2 – корпус; 3 – изоляционная конденсаторная бумага обмоток; 4 – первичная обмотка; 5 – вторичная обмотка; 6 – изоляция между обмотками; 7 – клемма вывода первичной обмотки; 8 – контактный винт; 9 – центральная клемма для провода высокого напряжения; 10 – крышка; 11 – клемма подвода питания; 12 – контактная пружина; 13 – каркас вторичной обмотки; 14 – наружная изоляция первичной обмотки; 15 – скоба крепления; 16 – наружный магнитопровод; 17 – сердечник. Такую или аналогичную конструкцию имеют катушки Б114, Б115, Б117, 27.3705.

Сердечник катушки зажигания состоит из пакета пластин электротехнической стали. На нем расположены две обмотки: низковольтная первичная I и высоковольтная вторичная II (рисунок 6.5). Вторичная обмотка намотана на изоляционную втулку проводом 0,06…0,09 мм. Число ее витков лежит в пределах 14-40 тысяч. Поверх вторичной через изоляционную прокладку намотана первичная обмотка. Обмотка имеет несколько сотен витков провода диаметром 0,5…0,9 мм. Отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки принято называть коэффициентом трансформации катушки зажигания. Его значение лежит обычно в пределах от 70 до 230.

Рисунок 6.4 – Конструкция катушки зажигания с разомкнутым магнитопроводом	Рисунок 6.5 – Электромагнитная система катушки зажигания

Обмотки с сердечником помещены в кожух (корпус), от которого сердечник изолирован керамическим изолятором. Рядом с кожухом располагается витой наружный магнитопровод, увеличивающий индуктивность катушки. Крышка катушки зажигания имеет две низковольтных клеммы и вывод для подключения высоковольтного провода (в виде латунной вставки). На низковольтные клеммы выведены концы первичной обмотки. Οʜᴎ могут обозначаться следующим образом: первый (совместный) вывод: «Б», «+» или «15», а второй: «К», «–» или «1». К высоковольтной клемме через пружину подключен один из выводов вторичной обмотки.

В ряде конструкций катушек зажигания вывод вторичной обмотки соединœен с центральной для провода высокого напряжения через центральный стержень магнитопровода. Чтобы данный сердечник не имел электрического контакта с корпусом и был жестко зафиксирован в корпусе, снизу установлен изолятор (керамическая опора).

Соединœение крышки с корпусом выполнено завальцовкой, что делает конструкцию герметичной и неразборной, причем внутренняя полость катушки для улучшения охлаждения заполнена трансформаторным маслом. В связи с этим катушки такого типа называются маслонаполненными.

В некоторых системах зажигания с катушкой зажигания используется добавочный резистор. В этом случае катушки рассчитаны на рабочее напряжение 6…8 В. При пуске двигателя, когда напряжение аккумуляторов батареи подсаживается нагрузкой, резистор закорачивается вспомогательными контактами тягового релœе стартера или контактами дополнительного релœе включения стартера. Во время работы двигателя он включен последовательно с первичной обмоткой и гасит избыточное напряжение. Добавочный резистор может крепиться как на самой катушке, так и отдельно от нее.

На рисунке 6.6 показана конструкция сухой катушки зажигания 29.3705, где 1 – изоляционная пластмасса; 2 – вторичная обмотка; 3 – первичная обмотка; 4 – выводы первичной обмотки; 5 – сердечник; 6 – выводы вторичной обмотки. В данной катушке обмотки пропитаны эпоксидным компаундом и вместе с сердечником опрессованы морозостойким полипропиленом, который собственно и образует корпус. Катушка 29.3705 является двухвыводной (схема соединœений ее обмоток показана на рисунке 6.3, в) и предназначена для бесконтактного распределœения высокого напряжения.

Рисунок 6.6 – Конструкция катушки зажигания 29.3705	Рисунок 6.7 – Конструкция катушки зажигания 3112.3705

Катушки с замкнутым магнитопроводом получают в последнее время всœе большее распространение. Наличие замкнутого магнитопровода позволяет накопить необходимую для воспламенения рабочей смеси энергию в значительно меньшем объеме катушки, снизить расход обмоточной меди и трудоемкость изготовления. Кроме этого магнитные силовые линии замыкаются практически только по сердечнику и не излучаются в пространство, благодаря этому уменьшаются радиопомехи. Но данный магнитопровод только условно можно назвать замкнутым, так как в нем имеется воздушный зазор 0,3…0,5 мм. Он препятствует насыщению сердечника, сдерживающего изменение магнитного потока.

На рисунке 6.7 приведена конструкция одновыводной катушки зажигания 3112.3705. Ее сердечник образован Ш-образными пластинами электротехнической стали. На среднем стержне расположен пластмассовый корпус с обмотками. При этом вторичная обмотка намотана на многосœекционный каркас (что уменьшает ее емкость и снижает вероятность межвиткового пробоя), а первичная размещена внутри каркаса. Обе обмотки залиты эпоксидным компаундом.

Катушка в сборе с обмотками и выводами представляет собой магнитную конструкцию с высокой стойкостью к механическим, электрическим и климатическим воздействиям.

Аналогичную, но двухвыводную конструкцию имеет катушка зажигания 3009.3705.

В микропроцессорных системах зажигания применяются четырехвыводные катушки зажигания. Конструкция катушки зажигания, электрическая схема которой приведена на рисунке 6.8, а, состоит из двухвыводных катушек, собранных на общем Ш-образном магнитопроводе (на крайних стержнях). В ней общим элементом является средний стержень магнитопровода, а взаимное влияние двух катушек друг на друга исключается с помощью воздушных зазоров (1…2 мм) на крайних стержнях, чем увеличивается магнитное сопротивление в магнитопроводе и достигается развязка каналов. В четырехвыводных катушках, имеющих первичную обмотку, разделœенную на две части, работающие попеременно, в катушку вставляются высоковольтные разделительные диоды (рис. 6.8, б).

Рисунок 6.8 – Схема четырехвыводных катушек зажигания

Принцип работы катушки зажигания

Для принудительного воспламенения рабочей смеси в камере сгорания бензинового двигателя требуется электрическая искра между электродами свечи зажигания. Искра образуется в результате подачи импульса тока высокого напряжения на электроды свечи от катушки зажигания.

Пример подключения катушки зажигания в классической системе зажигания показан на рисунке 6.9, где 1 – выключатель зажигания, 2 – катушка зажигания, 3 – распределитель напряжения, 4 – высоковольтные провода, 5 – свечи зажигания, 6 – конденсатор, 7 – аккумуляторная батарея, 8 – генераторная установка.

Рисунок 6.9 – Схема контактной системы зажигания

Первичная обмотка катушки зажигания через контакты прерывателя (или силовой транзистор коммутатора в электронной системе зажигания) соединœена с аккумуляторной батареей. Для уменьшения обгорания контактов прерывателя из-за возможного искрообразования, а также для повышения скорости нарастания вторичного напряжения параллельно контактам прерывателя включается конденсатор . Емкость данного конденсатора лежит в пределах 0,17…0,35 мкФ (для автомобилей ВАЗ – 0,20…0,25 мкФ). В ряде систем зажигания в этой цепи еще присутствует добавочный резистор, предназначенный для ограничения тока в первичной обмотке катушки зажигания после пуска двигателя. Вторичная обмотка через ротор распределителя и высоковольтные провода соединœена со свечами зажигания.

Рабочий процесс, протекающий в классической системе зажигания, можно разбить на три этапа: замыкание контактов прерывателя, размыкание контактов прерывателя и искровой разряд между электродами свечи.

При замыкании контактов прерывателя первичный ток катушки нарастает в соответствии с формулой:

.

где	–напряжение бортовой сети автомобиля; –активное сопротивле­ние первичной цепи; –индуктивность первичной цепи.

За время замкнутого состояния контактов первичный ток достигает значения, называемого током разрыва , а энергия, запасенная в магнитном поле катушки зажигания, определяется как:

,

При размыкании цепи первичной обмотки прерывателœем магнитное поле исчезает, при этом его силовые линии пересекают витки обмоток и в них индуцируются ЭДС: в первичной обмотке – до 300 В, а во вторичной – до 15…25 кВ. Значения ЭДС зависят от скорости изменения магнитного потока , где – число витков обмотки.

График вторичного напряжения (при отсутствии искрового разряда между электродами свечи) показан на рисунке 6.10, кривая 1.

Рисунок 6.10 – Зависимость вторичного напряжения от времени

Для оценки возможного максимального значения вторичного напряжения служит уравнение баланса энергий в колебательном контуре. В момент, когда первичный ток после размыкания контактов уменьшается до нуля, практически вся энергия, запасенная в катушке, перейдет в емкости первичной и вторичной цепей и , а часть энергии выделится в виде тепла:

.

В случае если учесть тепловые потери в активных сопротивлениях первичной и верхней цепей, в сопротивлении нагара , шунтирующий искровой промежуток, а также в сердечнике катушки при перемагничивании , то:

,

На практике для учета потерь вводят дополнительный сомножитель – коэффициент затухания (для контактных систем зажигания 0,75. ..0,85).

Из формулы видно, что максимальное значение вторичного напряжения зависит как от параметров катушки зажигания, так и других факторов: напряжения питания первичной цепи , емкости конденсатора , распределœенной емкости вторичной цепи и частоты вращения коленчатого вала, определяющего время замкнутого состояния контактов .

Уменьшение сопротивления увеличивает , но при этом возрастает ток разрыва . В классической системе зажигания ток разрыва не должен превышать 3,5-5 А, в противном случае работа контактов будет ненадежной (хотя и уменьшение тока меньше 1 А недопустимо, т.к. перестанут самоочищаться контакты прерывателя). Вторичное напряжение пропорционально индуктивности , но и здесь есть ограничение – с ее увеличением уменьшается скорость тока в первичной обмотке и сила тока разрыва. Обычно не превышает 10…11 мГн. Уменьшение емкости конденсатора до некоторого значения приводит к увеличению , но дальнейшее изменение вызывает усиление искрения контактов прерывателя. Наиболее эффективное значение находится в пределах 0,2-0,35 мкФ. Уменьшение емкости ограничено конструкцией и технологией изготовления высоковольтных элементов.

Время замкнутого состояния контактов прерывателя зависит от частоты вращения коленчатого вала. С ее увеличением значение вторичного напряжения снижается. Для примера на рис. 6.11 показана зависимость от частоты вращения коленчатого вала двигателя для катушки зажигания Б117-А при шунтирующей нагрузке 1 МОм.

Рисунок 6.11 – Зависимость напряжения от частоты вращения коленчатого вала двигателя

В случае если катушка нагружена на свечу зажигания, то при достижении некоторого напряжения между электродами свечи начинается ударная ионизация и проскакивает искра. Искра нагревает обволакивающую ее горючую смесь до температуры воспламенения, и пламя распространяется по всœему объему камеры сгорания. В этом случае сопротивление нагрузки катушки зажигания резко уменьшается и вторичное напряжение падает. Зависимость вторичного напряжения от времени при пробое искрового промежутка в свече зажигания показана на рисунке 6.10, кривая 2.

В установившемся режиме для воспламенения смеси требуется весьма незначительная энергия 10…15 мДж и пробивное напряжение не более 10…14 кВ. В целях же получения более надежного зажигания смеси при любых условиях применяют системы зажигания с напряжением более 25 кВ и энергией более 40 мДж.

При работе свечи зажигания на ее изоляторе от нагара образуются токопроводящие мостики, шунтирующие искровой промежуток. Это приводит к уменьшению сопротивления нагрузки катушки зажигания и снижению ее вторичного напряжения. На рисунке 6.10 показана зависимость вторичного напряжения от времени при шунтирующем сопротивлении порядка 0,2 МОм (кривая 3).

Обозначение катушек зажигания

Ранее катушки зажигания обозначались буквой «Б», номером модели и ее модификацией. К примеру, Б117-А. Теперь используется цифровое обозначение вида ХХХХ.3705, где первые две цифры соответствуют номеру модели, третья цифра – модификации, а четвертая – исполнению (в ряде случаев третья и четвертая цифры могут отсутствовать). Так 3112.3705 — ϶ᴛᴏ катушка зажигания 31 модели, первой модификации и общеклиматического исполнения.

Технические конструкторские данные катушек зажигания

К основным техническим параметрам катушек зажигания относятся:

Особенности работы катушек зажигания

Параметры и характеристики катушек зажигания, предназначенных для работы в классической (КСЗ) и электронной (ЭСЗ) системах зажигания различаются. Это накладывает определœенные ограничения по их замене. Так, к примеру, сравнив значения сопротивлений первичных обмоток катушек зажигания 27.3705, 29.3705 (ЭСЗ) и Б117-А (КСЗ), можно отметить, что у последней сопротивление в несколько раз больше. Следовательно, при использовании в классической системе зажигания, где ток 3…5 А, катушки от ЭСЗ получится, что ток в первичной обмотке будет около 25…30 А. А так как катушка зажигания для систем высокой энергии рассчитана обычно на работу до 10 А, то она через неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время выйдет из строя. В электронных системах зажигания возможно применение катушки от КСЗ, но высокого напряжения энергии зажигания получить не удастся. Замена одной катушки на другую при существенном различии их параметров (более 10…15%) недопустима.

Ряд катушек зажигания (к примеру, Б114, Б115 и Б116) из-за невысоких характеристик электростартерной системы используют добавочный резистор никелœевой или константановой проволоки. Их первичная обмотка подключается (клемма «ВК») к аккумуляторной батарее через выключатель стартера. При пуске двигателя (из-за значительного потребления стартером тока АКБ) напряжение питания понижено, но меньшее сопротивление первичной обмотки катушки обеспечивает требуемый ток в первичной обмотке и напряжение на вторичной. После запуска питание к катушке поступает от выключателя зажигания через дополнительный резистор (клемма «ВКБ»). Дополнительный резистор из никелœевой проволоки не только ограничивает ток в первичной обмотке, но также является вариатором (ᴛ.ᴇ. в зависимости от нагрева изменяет свое сопротивление). При малых оборотах двигателя ток успевает достичь большой величины, что нежелательно, так как начинают усиленно обгорать контакты прерывателя и чрезмерно возрастает вторичное напряжение. С нагревом же вариатор увеличивает сопротивление и уменьшает ток. К примеру, добавочный резистор для катушки Б115-В изменяет свое сопротивление от 1,7 до 4,5 Ом, что ограничивает ток в обмотке около 3 А.

Катушки зажигания при работе нагреваются и при неправильной эксплуатации (к примеру, при длительной работе катушки с закороченным дополнительным резистором, несоответствии типа катушки типу системы зажигания, неполном вводе наконечников высоковольтных проводов в отверстия выводов крышки распределителя и др.) возможен ее перегрев. При перегреве катушки возможен пробой изоляции вторичной обмотки. В этом случае при каждом размыкании контактов прерывателя внутри катушки будет происходить искровой разряд, вызывающий перебои в работе свечей. Тепловое разрушение изоляции витков первичной обмотки часто может привести к межвитковому замыканию проводов. Это уменьшит сопротивление цепи и приведет к увеличению силы тока первичной обмотки и еще большему перегреву катушки.

На работоспособность катушки в системе зажигания влияют, не только ее параметры, но и внешнее состояние. Почерневшая латунная клемма в отверстии катушки зажигания приведет к увеличению проходного сопротивления, а значит – к понижению вторичного напряжения. Кроме этого из-за плохого контакта центральной клеммы и наконечника провода высокого напряжения может начаться стекание тока (по пути: латунная часть вывода – пластмассовая стенка отверстия – наружная часть крышки – клемма “К” – провод низкого напряжения – подвижный контакт прерывателя). В этом случае край отверстия в пластмассовой крышке катушки зажигания постепенно будет «обугливаться», сопротивление пластмассы понижаться, а путь для стекания тока становиться короче. В итоге в крышке катушки от края отверстия к клемме “К” может образоваться прожог или поверхностная трещина, что приведет к снижению надежности всœей системы зажигания (при повышенной влажности двигатель может не только не запускаться, но и заглохнуть на ходу).

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение катушки зажигания?

2. Как устроена катушка зажигания?

3. Какими параметрами характеризуется катушка зажигания?

4. Каковы достоинства и недостатки катушек с разомкнутым и замкнутым магнитопроводом?

5. Каков принцип работы катушки зажигания? Что влияет на значение вторичного напряжения катушки зажигания?

6. Какие факторы обуславливают выбор катушки зажигания для конкретного двигателя?

7. Как маркируются катушки зажигания?

8. Как провести проверку пригодности катушки зажигания перед установкой на двигатель?

9. Можно ли использовать катушки от систем зажигания высокой энергии в классической системе зажигания?

10. Можно ли использовать катушки, применяемые в классической системе зажигания для систем зажигания высокой энергии?

11. Какую энергию запасет катушка зажигания с = 10 мГн, =3 Ом, =0,85 при =12 В, = 1000 об/мин в классической системе зажигания четырехцилиндрового двигателя?

12. Какую энергию запасет катушка зажигания с = 6 мГн, =0,4 Ом, =0,9 при =12 В, = 1000 об/мин в электронной системе зажигания четырехцилиндрового двигателя?

Читайте также

— Катушка зажигания

Прерыватель (блок CDI) Проверка генератора 1. Проверьте сопротивление обмоток генератора. Номинальное сопротивление: обмотка зарядки…………..0,2-1,0 Ом обмотка освещения………0,1-0,8 Ом 2. Измерьте сопротивление резистора. Номинальное сопротивление: 6,7 0м,… [читать подробенее]

— Катушка зажигания

Группа CDI Разберите узел CDI и проверьте надежность соединений. Осматриваемая деталь Вывод Стандартное значение &… [читать подробенее]

— Катушка зажигания

Добавочный резистор Причиной остановки двигателя после выключения стартера является выход из строя или ненадежность соединений дополнительного резистора катушки зажигания. Для временного восстановления нормальной работы системы зажигания необходимо: — в… [читать подробенее]

— КАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ

ПРИБОРЫ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ Катушка зажигания предназначена для формирования тока высокого напряжения (порядка 20…35 кВ) с целью образования искры между электродами свечи зажигания и воспламенения рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания. Устройство катушки… [читать подробенее]

проблем, когда заменять, ремонт стоит

Обновлено: 17 июля 2021 г.

Катушка зажигания в двигателе Ford EcoBoost в разрезе. Катушка зажигания является частью системы зажигания автомобиля. Он преобразует мощность аккумулятора 12 В в высокое напряжение, чтобы создать искру на свече зажигания. Искра воспламеняет топливно-воздушную смесь в цилиндрах двигателя.

Большинство современных автомобилей имеют по одной катушке зажигания на цилиндр. Обычно катушка устанавливается прямо над свечой зажигания, как в этом двигателе Ford на фото.Эта установка называется катушка на вилке .

В некоторых автомобилях катушки зажигания для всех цилиндров объединены в один блок катушек. В старых автомобилях с трамблером для всех цилиндров используется одна змеевик. Посмотрите на этот пример одиночной катушки зажигания в двигателе Volkswagen с воздушным охлаждением.

Проблемы с катушкой зажигания

Катушки зажигания часто выходят из строя во многих автомобилях. Симптомы неисправной катушки зажигания включают тряску двигателя, разбрызгивание и отсутствие мощности (пропуски зажигания).Индикатор Check Engine будет постоянно мигать или постоянно гореть на приборной панели. В автомобилях с одной катушкой зажигания или блоком катушек неисправная катушка (или блок катушек) может привести к тому, что двигатель не запустится. Катушка зажигания с большей вероятностью выйдет из строя, если свечи зажигания не заменялись долгое время. Это связано с тем, что старая свеча зажигания имеет больший зазор между электродами и, как следствие, более высокое электрическое сопротивление. Это увеличивает нагрузку на катушку зажигания.

Можно ли водить машину с неисправной катушкой зажигания?

Плохая катушка зажигания часто приводит к пропускам зажигания в двигателе.В некоторых автомобилях движение с перебоями в зажигании двигателя может привести к перегреву и расплавлению каталитического нейтрализатора. Замена каталитического нейтрализатора стоит дорого. Также известны случаи, когда короткое замыкание катушки зажигания приводило к повреждению ЭБУ двигателя (PCM). Некоторые автопроизводители советуют не садиться за руль в случае перебоев в зажигании двигателя; другие рекомендуют водить только очень умеренно и как можно скорее проверить свой автомобиль. Подробную информацию см. В руководстве по эксплуатации автомобиля.

Меры предосторожности для компонентов системы зажигания

Катушка зажигания вырабатывает чрезвычайно высокое напряжение, опасное для вашего здоровья.При работе с компонентами системы зажигания соблюдайте меры предосторожности, указанные в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля. В этой статье мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ по подписке к заводскому руководству по обслуживанию. Первым шагом при осмотре или замене катушки зажигания является отсоединение отрицательного провода аккумуляторной батареи.

Как диагностируется вышедшая из строя катушка зажигания

Сначала ваш механик просканирует компьютер двигателя на наличие кодов неисправностей. Код неисправности может указывать на то, в каком цилиндре произошел пропуск зажигания или даже какая катушка вышла из строя.Например, код P0301 означает пропуск зажигания в цилиндре номер один. Код P0351 считывает неисправность первичной / вторичной цепи катушки зажигания «A» (цилиндр 1). После этого необходимо проверить катушку зажигания в соответствии с процедурой руководства по обслуживанию. Мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ по подписке к руководству по обслуживанию в нижней части этого сообщения.

Обычно проверка катушки зажигания включает измерение сопротивления между определенными клеммами катушки зажигания.Если сопротивление вне спецификации, катушку зажигания необходимо заменить.

Иногда, чтобы идентифицировать неисправную катушку зажигания, механики меняют подозрительную неисправную катушку на заведомо исправную из другого цилиндра, чтобы увидеть, перемещаются ли пропуски зажигания вместе с катушкой или остаются в том же цилиндре. Например, с кодом P0302 (пропуск зажигания в цилиндре 2) механик может поменять местами катушки зажигания цилиндра 2 и цилиндра 3 и запустить двигатель на короткое время. Если код неисправности изменяется с P0302 на P0303 (пропуски зажигания в цилиндре 3), катушка зажигания, которая изначально находилась в цилиндре № 2, неисправна.

Катушки зажигания также рекомендуется заменять, если на них видны трещины, следы искрения или другие повреждения, которые могут вызвать короткое замыкание.

Замена катушки зажигания

Катушка зажигания на свече Неисправная катушка зажигания не подлежит ремонту; его необходимо заменить. В большинстве автомобилей с 4-цилиндровым или рядным 6-цилиндровым двигателем замена катушки зажигания — простая и не очень дорогая работа (180–380 долларов за одну катушку).

В некоторых двигателях V6, чтобы получить доступ к задним катушкам зажигания, необходимо снять впускной коллектор (например,г., Ford Edge, Ford Escape V6, Nissan Murano, Toyota Camry V6). Это требует больше труда и стоит больше (280-500 долларов за одну заднюю катушку). В таких случаях ваш механик может порекомендовать заменить все три задние катушки зажигания в качестве профилактической меры.

При выходе из строя одной из катушек зажигания также рекомендуется заменить все свечи зажигания, если они не заменялись какое-то время. Новые свечи зажигания продлят срок службы катушек зажигания.

Катушки зажигания

— Что нужно знать каждому техническому специалисту | 2011-06-16

Процесс сжигания топлива и воздуха приводит в действие большинство транспортных средств в США.С. и во всем мире. На самом базовом уровне это горение представляет собой химический процесс. Сжигание топлива и воздуха требует сначала смешивания, сжатия и воспламенения двух газов за счет добавления тепла.

Требуемое тепло может поступать из нескольких источников. В дизельном двигателе реакция горения запускается теплом, возникающим при нагревании смеси за счет очень сильного сжатия. В бензиновом двигателе зажигание обычно достигается за счет электрической искры, которая вызывает дугу или перескакивает через выводы свечи зажигания.Это ток искры, протекающий через сопротивление зазора, который вызывает тепло, необходимое для начала горения.

Необходимое тепло можно подавать другими способами; Форд, например, экспериментировал с двигателем, который использует энергию лазерного луча для запуска процесса сгорания. В очень ранних двигателях, построенных до изобретения катушки зажигания, для начала сгорания использовались горячие трубы или даже пламя. Дело в том, что это тепло необходимо добавлять в нужное время и в нужном месте для достижения максимальной эффективности двигателя.Каждый техник должен знать, как это работает.

Рабочий конец свечи зажигания

Понимание систем зажигания и того, как они на самом деле работают, начинается с рассмотрения деловой части свечи зажигания. Типичные свечи зажигания состоят из одного центрального электрода и заземляющего электрода J-образной формы. В зависимости от полярности приложенного напряжения дуга может проходить от центрального электрода к земле или наоборот. Обычно отрицательным делают центральный электрод.Таким образом, искра от заземляющего электрода попадает в центральный электрод.

Обычно нет токопроводящего пути между центральным и заземляющим электродами. Задача системы зажигания — создать этот проводящий путь через воздух или что-то еще между электродами. Молекулы воздуха обычно не могут поддерживать проводимость, потому что внешние слои их атомов / молекул не имеют свободных электронов. Чтобы воздух проводился, требуется достаточно высокое напряжение, чтобы буквально оторвать электроны от удерживающих их атомных сил.Этот процесс называется ионизацией.

Для ионизации требуется не только высокое напряжение, но и концентрированное высокое напряжение. Здесь важна конструкция свечи зажигания и ее электродов. Чтобы сконцентрировать высокое напряжение, должны быть острые края. Когда свеча новая, центральный электрод представляет собой идеальный цилиндр с плоской вершиной. Верхний край этого центрального электрода острый и помогает концентрировать напряжение.

Современные технологии позволяют улучшить характеристики свечей зажигания двумя способами.Во-первых, переход на более мелкие и заостренные электроды за счет использования очень жаропрочных металлов, таких как иридий. Эти свечи зажигания, которые иногда называют свечами с тонкой проволокой, имеют центральные электроды, которые в два раза меньше и диаметра обычных свечей

.

[PAGEBREAK]

Во-вторых, на концы электродов нужно добавить платиновые наконечники или подушечки. Платина инертна при давлениях и температурах камеры сгорания. Этот металл практически исключает износ электродов.Единственная причина для замены свечи — если она загрязнена или засорена (обычно из-за очень богатого топлива) и больше не может гореть должным образом.

Существует ряд факторов, которые вам необходимо знать с точки зрения того, какое напряжение потребуется для переключения свечи зажигания. Первое — это форма электродов, как указано выше. Изношенные закругленные электроды свечи зажигания не могут эффективно фокусировать высокое напряжение. В результате для зажигания изношенных свечей требуется большее напряжение.

Другие факторы включают характер материалов между электродами свечи.Это может быть сложнее, чем вы думаете. Типичная свеча зажигания представляет собой керамический конус, который поддерживает центральный электрод и служит для разделения центрального и заземляющего электродов. Эта керамика может быть загрязнена топливом, остатками топлива или маслом, проникающим через кольца или уплотнения штока клапана, а также побочными продуктами сгорания. Хотя шунтирующие отложения не являются проблемой для исправного двигателя, они представляют собой альтернативный путь для высокого напряжения, которое может вызвать пропуски зажигания.

Одной из конструктивных особенностей свечи зажигания является то, что эта керамика предназначена для достижения заданной рабочей температуры или «нагрева» во время нормальной работы двигателя.Причина в том, чтобы сжечь остатки загрязнений на керамике.

Одним из преимуществ современных систем зажигания является скорость, с которой катушка переходит от 0 до требуемого напряжения зажигания. Чем быстрее это произойдет, тем больше вероятность возникновения дуги на электродах, а не через отложения свечей зажигания. Переход на топливо, не содержащее свинца, также помог за счет значительного уменьшения отложений на свечах зажигания. Двигатель, который находится в достаточно плохом состоянии, поэтому загрязнение свечей зажигания является проблемой, следует рассмотреть для восстановления или замены.

Можно ожидать, что основными газами в свече зажигания и вокруг нее будут топливо и воздух. Хотя это по большей части верно, в некоторых случаях это неверно. Когда газы в этой области загрязнены, это может повлиять на напряжение, необходимое для скачка искрового промежутка. Основными источниками загрязнения являются поток клапана рециркуляции ОГ и низкий объемный КПД.

Термин «объемный КПД» относится к тому, насколько хорошо цилиндр заполняется в каждом цикле впуска.Цилиндр имеет известный рабочий объем, зависящий от размера исходной конструкции двигателя. Газы, поступающие в двигатель и выходящие из него, имеют инерцию. Они не начинают движение, как только открывается впускной клапан, и не хотят останавливаться в момент закрытия клапана. В некоторых конструкциях двигателей существует период перекрытия между открытием впускного клапана и окончательным закрытием выпускного клапана. Эффект наиболее заметен на холостом ходу. Результатом для системы зажигания является то, что иногда то, что действительно течет внутри электродов свечи зажигания и вокруг них, представляет собой смесь свежего воздуха, свежеиспаренного бензина, неиспарившихся капель топлива и, возможно, выхлопных газов.Также возможны загрязнения, такие как вода, водяной пар, антифриз и даже несвежий нелетучий бензин.

Решение для этого — иметь срок службы или срок службы искры. В большинстве систем зажигания после проскока искры электроды продолжают гореть не менее 1000 микросекунд, а может и больше. Идея состоит в том, чтобы зазор оставался освещенным достаточно долго, чтобы обеспечить возгорание летучего топлива и воздуха.

Требуемое напряжение зажигания свечи зажигания также зависит от давления внутри цилиндра.Давление возникает из-за сжатия, а также из-за большой нагрузки двигателя. Наибольшие напряжения зажигания обычно возникают при резком ускорении дроссельной заслонки. Изменение числа оборотов двигателя, изменение топливной смеси и нагрузка на двигатель способствуют повышению требуемого напряжения.

[PAGEBREAK]

Типы катушек зажигания

Катушки современной технологии бывают нескольких основных типов. Катушки с карандашом обычно имеют диаметр от одного дюйма до четырех дюймов в длину.Эти катушки предназначены для установки между кулачками двигателей DOHC и SOHC. Обычной практикой для карандашных катушек является включение переключающей электроники, необходимой для управления катушкой, в небольшой карман рядом с внешним концом пакета катушек.

Карандашные катушки имеют то преимущество, что они сделаны таким образом, чтобы уместиться в пределах небольшой площади, доступной между кулачками. Несмотря на то, что они очень хорошо упаковываются в двигатель, карандашные катушки имеют недостаток в том, что они расположены. Эта часть двигателя обычно работает при очень высокой температуре.Металл, окружающий катушку, может мешать магнитному действию катушки, уменьшая ее мощность. Это главное соображение в двигателях с прямым впрыском. Катушки с карандашом также более дороги в производстве и, возможно, менее надежны при практическом использовании, чем обычные катушки.

В приложениях

Coil Near Plug (CNP) используется короткая палка с пластиковой изоляцией или резиновый колпачок свечи зажигания для проникновения в двигатель и свечу зажигания. Это удерживает трансформаторную часть катушки вверх и подальше от металла головки цилиндров.Хотя CNP не упаковываются так аккуратно, как катушки с карандашом, их рабочая температура ниже и, следовательно, их надежность выше. CNP, возможно, на треть дешевле в производстве, чем сопоставимые катушки. Некоторые CNP включают интегрированные электронные пакеты, а другие нет.

В некоторых двигателях до сих пор используются катушки зажигания катушечного типа. Внутри пакетов змеевиков находятся двухсторонние змеевики, которые могут быть подключены для одновременного зажигания свечи для одного цилиндра при сжатии, а также для второго цилиндра на его такте выпуска.Искра, которая возникает в цилиндре при «выхлопе», является бесполезной искрой, не имеющей никакого смысла. Тем не менее, такое расположение позволяет одному блоку катушек обслуживать пару цилиндров. При следующем обороте двигателя то, что было потраченной впустую искрой, станет полезной искрой, когда этот цилиндр находится под сжатием.

Недостатком систем катушечного типа является то, что они по-прежнему используют провода свечей зажигания и башмаки для отвода искры от катушки к свечам зажигания. Провода и пыльники свечей зажигания уже давно имеют проблемы, связанные с гарантией, и исключаются из конструкции двигателей с самыми современными технологиями.Блоки катушек также сравнительно большие и тяжелые по сравнению с CNP.

По-прежнему существуют миллионы дорожных транспортных средств и сельскохозяйственных машин, в которых до сих пор используются распределитель, крышка распределителя, ротор и провода свечей зажигания. В системе этого типа могут использоваться цилиндрические маслонаполненные змеевики. В системе этого типа катушка предназначена для подачи искры на восемь цилиндров. Колпачок и ротор действуют как переключатель высокого напряжения, который распределяет выходной сигнал катушки на требуемую свечу зажигания.Колпачок, ротор и провода свечи зажигания подвержены износу и загрязнению. Кроме того, змеевик в этой системе с оригинальным оборудованием не успевает накапливать полный объем искровой энергии при каждом событии возгорания. В конечном итоге эти системы имеют более низкое выходное напряжение и более низкую надежность, чем более новые системы, которые их заменили.

Конструкция катушки зажигания

Основная конструкция катушки зажигания начинается с двух витков провода.Первичная обмотка состоит примерно из 100 витков так называемого магнитного провода. На самом деле, в «магнитном» проводе нет ничего особенного, кроме того, что он предназначен для изготовления электромагнитных узлов, таких как трансформаторы или катушки. Для типичной катушки зажигания первичная обмотка представляет собой одножильный медный провод калибра 22. Провод изолирован тонким слоем полиэфирной изоляции.

Эта изоляция позволяет намотать первичную обмотку (для увеличения индуктивности) без замыкания отдельных витков на соседние.Намотка катушки круглой трубчатой ​​формы помогает сконцентрировать индуктивность.
Вторичная обмотка катушки обычно наматывается на пластиковую бобину, которая разделена на секции или отсеки. Провод, используемый во вторичной обмотке, намного тоньше, чем первичный. Это тоже магнитная проволока. Обычно этот тип провода представляет собой одножильную проволоку сечением от 42 до 44, покрытую дюжиной или более очень тонкими слоями изоляции. Для сравнения, эта проволока меньше в диаметре, чем средний человеческий волос.Это зависит от типа изготавливаемой катушки, но на вторичную катушку наматывается до 10 000 витков тонкой проволоки. Вторичная катушка будет иметь сопротивление от 6000 до 10 000 Ом. Первичная катушка устанавливается внутри вторичной катушки. В растянутом состоянии на вторичную катушку может быть намотано до полумили проволоки.

Внутри первичной и вторичной обмоток находится пакет ламинирования. Стопка ламп может состоять из 20-30 слоев тонкой электротехнической стали, уложенных по прямоугольной траектории.Часто две детали в форме буквы «C» или «U» изготавливаются таким образом, чтобы их можно было собрать лицом к лицу, при этом одна сторона проходит через первичную и вторичную катушки. Две буквы C не составляют полный путь. На прямоугольной траектории остается зазор примерно 1 мм (0,039 дюйма). Этот зазор важен для хранения магнитной энергии в первичной обмотке катушки.

[PAGEBREAK] Изготовление пакета из такого количества слоев стали имеет целью уменьшить потери на вихревые токи, которые в противном случае ограничили бы мощность катушки.В некоторых катушках используется особый металлический порошок, частицы которого изолированы пластиком, образующим магнитный сердечник катушки.

После изготовления пакета змеевиков необходимо полностью пропитать змеевик эпоксидной смолой. Смола подается под давлением во все уголки и щели змеевика. Смола служит для изоляции и улавливания высокого напряжения внутри рабочей катушки. Эпоксидная смола также служит для предотвращения попадания влаги в змеевик и для распределения тепла, выделяемого при нормальной работе змеевика.Обратной стороной эпоксидной смолы является то, что она относительно хрупкая и может треснуть во время сильного термоциклирования змеевика.

Как работает катушка

При фактическом использовании одна сторона первичной обмотки подключена к положительной стороне аккумуляторной батареи автомобиля. Противоположный конец катушки подключен через транзистор драйвера катушки зажигания к земле. Когда драйвер включен, в первичной катушке начнет течь ток.

С батарейным питанием 14.0 вольт и сопротивление первичной обмотки 0,5 Ом, по закону Ома казалось бы, что будет течь ток в 28 ампер. Это не так по нескольким причинам. Первая причина заключается в том, что первичный ток ограничен индуктивностью первичной катушки и ему противодействует. Если смотреть на осциллограф, ток возрастает примерно под углом 45 градусов до примерно 7 ампер. Ток, работая с индуктивностью первичной катушки, накапливает энергию в магнитном поле, окружающем первичную катушку. Он варьируется, но время ожидания, необходимое для накопления энергии в первичной обмотке, обычно составляет от двух до четырех миллисекунд.

Компьютер двигателя заранее знает, когда ему нужна искра из катушки. Цель состоит в том, чтобы начать период выдержки достаточно до возникновения искры, чтобы ток первичной обмотки достиг полного накопления энергии. Это время в некоторой степени зависит от напряжения аккумулятора и больше от точной внутренней температуры катушки зажигания. Это может быть труднее предсказать. По этой причине большая часть электроники катушки включает функцию ограничения тока катушки. Когда достигается целевой уровень тока, транзистор драйвера катушки частично выключается, ограничивая дальнейшее повышение тока.Цель состоит в том, чтобы максимально сократить время ограничения тока катушки, чтобы избежать чрезмерного нагрева драйвера катушки. Время ограничения катушки можно рассматривать как плоский участок, который наступает после 45-градусного наклона кривой заряда и непосредственно перед событием искры.

Включение и выдержка катушки контролируется прямоугольным импульсом от управляющего компьютера двигателя. Нарастающий фронт прямоугольной волны включает драйвер катушки, начиная период задержки. Время, в течение которого импульс остается включенным, представляет команду компьютера для включения катушки или периода задержки.Когда импульс компьютера падает до нуля, драйвер выключается, и ток перестает течь в первичной катушке.

Когда первичный ток катушки отключен, энергия, запасенная в магнитном поле вокруг первичной катушки, схлопывается обратно в катушку, которая ее создала. Именно это коллапсирующее магнитное поле индуцирует в обмотках первичной катушки обратное напряжение приблизительно 400 вольт. Разница в скорости обрушения. Чем быстрее движутся магнитные силовые линии, тем большее напряжение создается в первичной катушке.Коллапсирующее магнитное поле создает импульс 400 вольт в первичной катушке.

Этот первичный импульс преобразуется между первичным и вторичным. Соотношение витков приблизительно 100: 1 (вторичная обмотка к первичной) означает, что напряжение на выходе вторичной обмотки будет повышено до 100x 400 или приблизительно 40 000 вольт.

Конечно, здесь есть компромисс. В то время как напряжение повышалось с первичной обмотки на вторичную, ток понижается.Типичные вторичные токи находятся в миллиамперном диапазоне. Однако этого достаточно, чтобы создать тепло, которое запустит реакцию горения.

В некоторых катушках используется редкоземельный магнит, встроенный в пластинки, чтобы улучшить характеристики катушки и уменьшить ее размер. Магнит смещает пластину стали в одном направлении.

Магнитное поле первичной катушки притягивает магнитное поле в направлении, противоположном полю магнита. Когда первичный ток отключается, поле схлопывается.Поскольку сталь была смещена магнитом, результирующее изменение магнитного потока намного больше. Повышенное изменение магнитного потока приводит к более высокой выходной мощности катушки для данного размера.

[PAGEBREAK]

Эксплуатация змеевика на автомобиле

Несмотря на то, что катушка может выдавать выходное напряжение 40 000 вольт, в реальной жизни этого почти никогда не бывает. Что произойдет, так это то, что напряжение вырастет настолько, насколько это необходимо для ионизации зазора свечи зажигания.Основываясь на переменных, обсужденных ранее, необходимое напряжение может составлять от 3000 вольт до 30 000 вольт.

Более низкого напряжения может быть достаточно для ионизации зазора в условиях высокой скорости и небольшой нагрузки. Максимально необходимое напряжение достигается при сильном ускорении, когда нагрузка высока, а топливная смесь богатая.

Типичное напряжение зажигания составляет от 8 кВ до 22 кВ. Наличие более высокого напряжения на катушке не может быть преимуществом. Провода свечей зажигания, чехлы, крышки и роторы могут быть повреждены перенапряжением.Если вилка не сработала на 30 кВ, соединение могло быть потеряно как внутри, так и снаружи.

По мере того, как напряжение растет дальше, и ему некуда деваться, оно может выскочить из стороны чехла, провода свечи зажигания или даже самого пакета катушек.

Слишком высокое повышение напряжения на катушке часто приводит к повреждению системы.

Типичные формы сигналов катушки зажигания

Безусловно, лучший инструмент для диагностики неисправностей катушек зажигания — это осциллограф.На некоторых конструкциях катушек можно измерить сопротивление первичной и вторичной катушек снаружи катушки. Сопротивление первичной обмотки имеет низкое значение (обычно 0,5 Ом), и его трудно точно измерить даже с помощью цифрового омметра. Хотя вторичное сопротивление можно измерить, ответ, который вы получите, может не сказать вам очень много. Сопротивление катушки весьма чувствительно к фактической температуре внутри катушки. Изменение, связанное с температурой, может эффективно «скрыть» изменение сопротивления, вызванное коротким замыканием витков во вторичной обмотке.Даже небольшой процент закороченных витков может значительно снизить доступное выходное напряжение катушки.

Есть три различных формы волны катушки, которые определяют рабочие характеристики катушки. Первый — это форма волны первичного тока катушки (см. Рисунок 1). Правильно работающая катушка будет иметь плавное линейное изменение от 0 ампер в начале периода выдержки до любого значения, которое, по определению автопроизводителя, требуется для искры с полной энергией. Пожалуйста, помните, что некоторые катушки будут иметь плоскую область в верхней части пандуса, которая представляет собой ограничение тока катушки.

[PAGEBREAK]

Первичное напряжение катушки (Рисунок 4) — это всплеск обратного напряжения 400 В, который возникает при отключении тока катушки. Амплитуда и форма волны указывают не только на величину выброса, но и на способность катушки колебаться после первоначальной искры. В нормально работающей катушке энергия колеблется взад и вперед, создавая затухающие синусоидальные волны.

Эти синусоидальные волны являются хорошим показателем «добротности» или качества катушки и ее способности свободно обмениваться энергией.Короткое замыкание витков и другие проблемы с качеством катушки более очевидны на осциллографе.

Ключевым моментом здесь является то, что первичная обмотка и вторичная обмотка окружают один и тот же пакет ламинирования. Это означает, что то, что видно на первичных осциллограммах, является показателем того, что может происходить во вторичных или наоборот. Закороченные витки вторичной обмотки часто видны на осциллограмме тока первичной обмотки. Когда у вас есть такая ситуация, форма волны поднимется по вертикали, может быть, на один или два ампера, прежде чем взлетит под обычным углом в 45 градусов.

У большинства технических специалистов нет необходимого пробника высокого напряжения для непосредственного просмотра вторичных сигналов. Хорошая новость заключается в том, что обычно в таком измерении нет необходимости. Неисправности, которые могут возникать во вторичной обмотке, часто видны на первичной форме волны.

[PAGEBREAK]

Виды отказа катушки зажигания

Как уже отмечалось, существует несколько различных типов или стилей катушек зажигания. У каждого свои строительные сложности и возможные виды отказов.Наиболее частый сбой при установке MIL или кода неисправности указывает на пропуск зажигания в конкретном цилиндре (что указывает на то, что событие сгорания не произошло). Это может происходить на очень низких уровнях в нормально работающем двигателе. Код неисправности устанавливается, когда процент пропусков зажигания превышает стандарты, установленные производителем. Это может быть примерно 0,1% случаев возгорания.

Недостаточное сгорание может быть вызвано дефектом свечи зажигания, дефектом катушки или дефектом башмаков или проводов, связанных с этим цилиндром.Очень распространенная проблема связана со свечами зажигания. Когда соединение со свечой зажигания размыкается или свеча становится невоспламеняемой, напряжение на катушке повышается. Часто это приводит к пробою изоляции корпуса свечи зажигания или проводов. Это приводит к возникновению дуги, которая проходит через боковую часть ботинка и прибивает ближайшую точку с потенциалом земли. После возникновения дуги точечное отверстие, созданное дугой, представляет собой необратимое повреждение этого башмака.

Следующий импульс высокого напряжения легче пройдет через отверстие под штифт, что приведет к дальнейшему повреждению чехла.Когда ситуация становится достаточно плохой, сначала возникает дуга, даже если свеча зажигания была восстановлена ​​до нормального состояния зажигания. Решение — заменить поврежденный пыльник и поврежденную свечу зажигания. Катушка действительно не вышла из строя.

Как отмечалось выше, катушки изготавливаются из различных материалов, включая медь, сталь, пластик и, возможно, латунь или алюминий. Каждый из этих материалов имеет свой коэффициент теплового расширения. Поскольку при нормальной работе змеевик нагревается и охлаждается, эти коэффициенты работают друг против друга.Эти силы эффективно пытаются разорвать катушку. Визуальные повреждения часто проявляются в трещинах на эпоксидной смоле или корпусе.

Отказ катушки также может быть результатом короткого замыкания обмоток первичной или вторичной обмотки. Если драйвер катушки выйдет из строя, он не сможет ограничить первичный ток катушки до безопасных уровней.

Первичная обмотка не рассчитана на токи выше 28 ампер. Тепло, которое вызовет такое количество тока, обязательно расплавит и разрушит первичную обмотку, если это произойдет.

Другие возможные виды отказа включают механическое повреждение самой катушки или электрических соединений с жгутом проводов автомобиля. Катушки с явными механическими повреждениями, такими как сломанные или треснувшие разъемы или опоры высокого напряжения, следует заменить.

В самой катушке нет никакого фактора износа, кроме термоциклирования и повреждений, которые это может вызвать. Башмаки и провода стареют, что со временем приводит к снижению изоляционных свойств. Ключом к правильной диагностике системы зажигания является понимание деталей того, как система, с которой вы работаете, действительно работает.

Катушка зажигания — проверка, измерение, неисправности

Конструкция обычной катушки зажигания в основном аналогична конструкции трансформатора. Катушка зажигания предназначена для создания высокого напряжения из низкого напряжения. Наряду с железным сердечником основными компонентами являются первичная обмотка, вторичная обмотка и электрические соединения.

Ламинированный железный сердечник предназначен для усиления магнитного поля. На этот стальной сердечник помещена тонкая вторичная обмотка.Он изготовлен из изолированного медного провода толщиной около 0,05-0,1 мм, намотанного до 50 000 раз. Первичная обмотка изготовлена ​​из медного провода с покрытием толщиной около 0,6-0,9 мм и намотана поверх вторичной обмотки. Омическое сопротивление катушки составляет около 0,2–3,0 Ом на первичной стороне и около 5–20 кОм на вторичной стороне. Соотношение первичной и вторичной обмоток составляет 1: 100. Техническая конструкция может отличаться в зависимости от области применения катушки зажигания. В случае обычной катушки зажигания цилиндра электрические соединения обозначаются как клемма 15 (подача напряжения), клемма 1 (контактный выключатель) и клемма 4 (высоковольтное соединение).

Первичная обмотка подключается к вторичной обмотке через соединение общей обмотки с клеммой 1. Это общее соединение известно как «экономичная схема» и используется для упрощения производства катушек. Первичный ток, протекающий через первичную обмотку, включается и выключается через контактный выключатель. Величина протекающего тока определяется сопротивлением катушки и напряжением, приложенным к клемме 15. Очень быстрое направление тока, вызванное контактным выключателем, изменяет магнитное поле в катушке и индуцирует импульс напряжения, который преобразуется в высоковольтный. импульс вторичной обмотки.Он проходит через кабель зажигания к искровому промежутку свечи зажигания и воспламеняет топливно-воздушную смесь в бензиновом двигателе.

Количество индуцированного высокого напряжения зависит от скорости изменения магнитного поля, количества обмоток вторичной катушки и силы магнитного поля. Напряжение индукции открытия первичной обмотки составляет от 300 до 400 В. Высокое напряжение на вторичной обмотке может достигать 40 кВ, в зависимости от катушки зажигания.

Минутку …

Пожалуйста, включите куки и перезагрузите страницу.

Это автоматический процесс. Ваш браузер в ближайшее время перенаправит вас на запрошенный контент.

Подождите до 5 секунд…

Перенаправление…

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! [ ]) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] +! ! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! [ ]) — []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [ ] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] ) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + ( !! []) + !! [])) / + ((+ !! [] + []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + ( !! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + ( !! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + ( ! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! [] ) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (+ !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] ) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! []) ) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [ ] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] +! ! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []))

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] —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

+ ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! [] ) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) +! ! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []))

Как работает катушка зажигания и какие факторы влияют на ее работу?

Выход катушки — это фактор ее отношения витков, сопротивления первичной обмотки и входного напряжения — при условии, что у нее есть достаточно времени для полной «перезарядки» между импульсами зажигания.

Листая каталог системы зажигания, можно увидеть всевозможные катушки зажигания для обычных систем зажигания распределительного типа. Сказать, что это немного сбивает с толку — значит ничего не сказать! Как работает катушка зажигания? увеличивает напряжение батареи с 12 вольт (даже меньше с балластным резистором) до десятков тысяч вольт, необходимых для зажигания свечей зажигания?

Извилистая дорога: Все начинается с понятий индуктивности и электромагнетизма.Внутри катушки зажигания есть два набора проволочных обмоток (также называемые катушками, поэтому они называются «катушками», понимаете?). Две обмотки, известные как первичная и вторичная обмотки, окружают железный сердечник. Когда ток батареи течет в первичную обмотку, она создает магнитное поле. Когда выключатель — размыкающий элемент распределителя или электронный спусковой механизм — прерывает прохождение тока батареи, магнитное поле разрушается во вторичных обмотках.

Просмотреть все 6 фотографий

При замкнутой цепи переключения (точки или электронный триггер) ток течет от батареи в первичные обмотки катушки.
Фото: Стив Амос

Просмотреть все 6 фотографий

Размыкание цепи переключения останавливает ток, вызывая схлопывание магнитного поля на вторичных обмотках катушки. Это вызывает высокое напряжение во вторичных обмотках, которое вытекает из вторичного вывода и зажигает свечу зажигания.
Фото: Стив Амос

Магнитное притяжение: Сам факт открытия точек или разрыва цепи электронного сигнала (прерывание магнитного поля) вызывает мгновенный всплеск напряжения.Поскольку магнитное поле продолжает разрушаться, электромагнитное явление индуктивности заставляет другой ток течь во вторичных обмотках. Поскольку количество вторичных обмоток намного больше, чем количество первичных обмоток, в результате получается огромный множитель напряжения. Итак: разрыв цепи, начальный скачок напряжения, коллапс магнитного поля, индуктивность приводит к созданию сильно увеличенного тока во вторичной обмотке с.

Число витков к лучшему: Взаимосвязь между первичной и вторичной обмотками катушки, отвечающими за повышение напряжения, называется «отношением витков».«T Чем больше коэффициент витков, тем больше скачок напряжения. Соотношение витков 100: 1 (типичное для многих катушек на рынке) означает, что на каждый первичный виток приходится 100 вторичных обмоток. 1 отношение витков и, например, начальный всплеск прерывания тока 250 вольт, теоретически будет выход искры 25000 вольт (при условии отсутствия потерь на сопротивление). Регулировка передаточного числа, очевидно, изменяет величину выхода, но больше не всегда лучше.Идеальное передаточное число может варьироваться в зависимости от общих проектных характеристик всей группы системы зажигания.В какой-то момент более высокий коэффициент оборотов становится контрпродуктивным. Слишком высокое отношение приводит к тому, что вторичное напряжение начинает уменьшаться. Также обратите внимание, что по мере увеличения выходного напряжения выходной ток уменьшается. Все более высокие отношения витков влияют на другие электронные свойства, такие как сопротивление, реактивное сопротивление и импеданс.

Просмотреть все 6 фотографий

MSD имеет целую серию катушек зажигания Blaster 2 и 3 канистрового типа, которые могут заменить стандартные катушки, используемые в различных системах зажигания оригинальных производителей. Они также являются хорошим дополнением к системам зажигания MSD 6-й серии.При соотношении витков 100: 1 и относительно низком сопротивлении выходная мощность составляет около 45000 вольт. Бластеры запрещены к смогу для автомобилей 2003 года и ранее, и теперь они бывают разных цветов, помимо традиционного красного MSD.
Фото: MSD

Сопротивление бесполезно: Катушки даже с одинаковым соотношением витков могут иметь разное сопротивление. При одинаковом соотношении витков чем ниже сопротивление первичной обмотки, тем сильнее магнитное поле и выше выходное напряжение. Однако, если сопротивление слишком низкое, более высокий ток может повредить точки распределителя или электронный спусковой механизм.

Время не ждет ни смертного … ни катушки зажигания. Хотя для нас, простых людей, коллапс магнитного поля и скачок напряжения происходят мгновенно, магнитному полю катушки требуется некоторое время, чтобы сгенерировать ее полный потенциальный ток и напряжение: время для того, чтобы катушка стала полностью насыщенной; время для того, чтобы катушка разрядила накопленную энергию, чтобы зажечь свечу зажигания. Инженеры называют коэффициент заряда катушки «выдержкой», который выражается в градусах коленчатого вала. Продолжительность задержки может варьироваться в зависимости от типа системы зажигания — 30 градусов для большинства традиционных точечных систем, но различные электронные триггеры могут иметь (в зависимости от конструкции) меньшую задержку, большую задержку или даже переменную задержку.

Жить не вздут. При низких оборотах 30 градусов времени выдержки катушки может быть в 2 или 3 раза больше, чем необходимо, что приводит к избыточному тепловыделению системы зажигания и ненужному потреблению энергии генератора.Это сокращает срок службы компонентов. Но на высоких оборотах 30 градусов недостаточно: чем быстрее вращается кривошип (чем выше частота вращения двигателя), тем меньше времени доступно для перезарядки катушки. При определенных оборотах двигателя катушка не может полностью перезарядиться, пока не наступит время зажигания следующей свечи зажигания в порядке зажигания двигателя. При недостаточной энергии для проскока зазора свечи зажигания и ионизации топливовоздушной смеси происходит пропуск воспламенения.

Просмотреть все 6 фотографий

Промышленный распределитель HEI с большой крышкой производства GM является ярким примером индуктивного распределителя с электронным запуском и изменяемой выдержкой.Модуль OE GM / Delco имеет схему прогнозирования задержки, которая сокращает время задержки на низких оборотах до 15 градусов и удлиняет его до 40 градусов при высоких оборотах.
Фото: Марлан Дэвис

Зарядка вперед с CD: Одним из способов решения этой проблемы является система зажигания емкостным разрядом (CD). Как следует из названия, система «емкостного разряда» использует отдельный конденсатор для хранения энергии на пороге высокого напряжения (например, 580 первичных и 50 000 вторичных вольт в MSD 8-Plus), которая затем разряжается через систему зажигания. катушка.Конденсаторы заряжаются намного быстрее, чем катушка, и лучшие из этих систем могут полностью заряжаться до 15 000 об / мин двигателя. Катушка, предназначенная для использования с системой CD, неизменно имеет другую частоту витков, внутреннее сопротивление и время нарастания по сравнению с катушкой, используемой в традиционной индуктивной системе. (Для обсуждения емкостного разряда и традиционных чисто индуктивных систем зажигания см .: «Индуктивные и емкостные системы зажигания».)

Best Bros: Также часто упускается из виду изменение поведения катушки при использовании с CD-система. В сочетании с конденсатором катушка становится настраивающим устройством для системы зажигания. Меняя местами разные катушки с разными уровнями индуктивности, можно улучшить мощность и производительность на треке (см. «Настройка катушек» для подробного объяснения того, как это сделать).

«Горячий» змеевик работает … горячее: По мере увеличения мощности змеевика увеличивается и его потребность в излучении тепла. Больше тепла, больше сопротивления. Чтобы охладить их, традиционные змеевики в форме канистры заполнены маслом.Если масло начнет вытекать, это знак того, что дни змеевика сочтены. Современные катушки нестандартной формы и гоночные катушки обычно отводят тепло с помощью эпоксидной заливки. И в новых конструкциях железный сердечник больше не представляет собой круглую трубу. Например, катушки MSD с E-сердечником и U-образным сердечником оказались более эффективными, чем традиционные конфигурации контейнеров, для излучения тепла при повышении напряжения между обмотками из-за их меньшей и более закрытой области, где поле схлопывается. Более эффективная катушка, которая лучше отводит тепло, будет выдавать большее количество вольт и тока (обычно выражается в миллиамперах; 1 миллиампер = 1/1000 ампер).

Просмотреть все 6 фотографий

Высокотехнологичные катушки MSD: компактный E-core Blaster SS — доступный высокопроизводительный блок для индуктивного зажигания и зажигания от компакт-дисков. Катушки с большим U-образным сердечником, такие как HVC II, предназначены для длительного использования с высокими эксплуатационными характеристиками при зажигании компакт-дисков, когда стоимость не является главной проблемой. Пластины железного сердечника содержат намного больше тонких металлических слоев, чтобы получить катушку с более высокой частотой с меньшими потерями энергии.
Фото: MSD

Требуется деревня (зажигание): В сумме для достижения максимальной производительности, катушка должна быть оптимизирована для типа используемой системы зажигания (индуктивный или емкостной разряд) и переключения распределителя механизм (точечный или электронный), ожидаемый диапазон рабочих оборотов двигателя и рабочий цикл (уличные, краткосрочные гонки или гонки на выносливость).Катушка с правильным соотношением витков для правильной работы с одним типом системы зажигания может быть не лучшим решением для другого типа системы. Время нарастания или выдержки катушки и выходная мощность должны быть совместимы с остальной системой зажигания. Некоторые катушки с чрезвычайно высокой выходной мощностью могут использоваться только в краткосрочных дрэг-рейсингах, по сравнению с другими, оптимизированными для длительной овальной трассы или увеличенного срока службы на улице. Это прекрасный баланс, объединяющий все эти факторы, чтобы найти катушку, подходящую для конкретного применения.Но именно поэтому их так много! В случае применения с критически важными характеристиками стоит проконсультироваться с производителем вашей системы зажигания, чтобы создать команду, которая будет работать вместе слаженно.

Факторы, влияющие на работу катушки зажигания

• Первичное сопротивление: Более низкое внутреннее сопротивление увеличивает мощность, но становится слишком низким, и вы можете повредить систему зажигания.
• Передаточное число: До определенного момента более высокое передаточное число — разница между количеством первичных и вторичных проводов — увеличивает выходную мощность.
• Входное напряжение: Чем выше входное напряжение, тем выше выходное напряжение.
• Отвод тепла: При прочих равных, охлаждающая катушка имеет меньшее сопротивление и, следовательно, выдает большее напряжение.
• Время выдержки в зависимости от частоты вращения двигателя: Чем выше частота вращения двигателя, тем меньше времени доступно для полной перезарядки змеевика.
• Совместимость системы зажигания : Катушка и тип системы зажигания должны работать вместе как оптимизированная команда.
• Система зажигания емкостного разряда : Более быстрое время перезарядки и более высокое начальное напряжение, подаваемое на катушку, увеличивает выходную мощность катушки, сводя к минимуму проблемы с задержкой.
• Рабочий цикл : Как долго змеевик должен работать без повреждений; например, дрэг-рейсинг против расширенного уличного вождения.

Источник

Посмотреть все 6 фото

Диагностика катушки зажигания — знай свои детали

Катушки зажигания эволюционировали много раз за последнее столетие.Как бы ни выглядела катушка зажигания, она всегда выполняет одну и ту же функцию, создавая искру путем преобразования силы тока в напряжение. Резко изменилась и эффективность работы катушки зажигания. Катушка зажигания всегда состоит из трех частей: первичной цепи, вторичной цепи и железного сердечника. Магнитное поле создается вокруг сердечника из мягкого железа, когда электрический ток течет через первичную цепь или обмотку. Когда ток, протекающий через несколько сотен витков первичной обмотки, прерывается, возникающее магнитное поле коллапсирует на многие тысячи витков вторичной обмотки.«Обрезая» магнитное поле во много тысяч раз, вторичная обмотка умножает или преобразует низкое напряжение батареи в напряжения, необходимые для создания искры зажигания. Фактическое выходное напряжение меняется.

Первичный контур

Первичная цепь включает клемму напряжения аккумуляторной батареи (B +), подключенную к источнику тока 12 В, и клемму заземления (B-), подключенную к силовому транзистору, который управляет первичным током. Чтобы создать искру, PCM дает команду транзистору сформировать магнитное поле, заземляя первичную катушку.Затем PCM дает команду транзистору прервать первичную цепь, разрушая магнитное поле и создавая искру зажигания. Некоторые импортные модели присоединяют транзистор к катушке напрямую, но обычно он находится на отдельном модуле управления зажиганием. (ICM) Большинство систем также включают транзистор в PMC. Внутренняя температура регулируется путем изменения продолжительности включения / рабочего цикла при высоких и низких оборотах двигателя.

Вторичный контур

Вторичный контур состоит из обмоток вторичной катушки зажигания, крышки распределителя, ротора распределителя, кабеля свечи зажигания и свечи зажигания.Системы без распределителя не имеют крышки распределителя или ротора распределителя. Вторичный контур передает искру на свечи зажигания.

Диагностика катушки зажигания

Прерывистые отказы катушек зажигания трудно диагностировать, поскольку обмотки чувствительны к нагреву. Это может привести к тому, что катушка пройдет заводские испытания, но выйдет из строя под нагрузкой. Измерение сопротивления катушки может показать, неисправна она или нет. Другой тест — увидеть, насколько хорошо искра проскакивает по воздуху, но искра будет только в том случае, если на аккумуляторе есть заряд 10 В или более.Также воздушный зазор должен быть постоянным. Большинство технических специалистов, работающих с катушками зажигания, используют цифровой осциллограф на базе компьютера для измерения формы сигнала.

Нарастание тока

В современных системах зажигания COP проверка формы вторичного сигнала практически невозможна, поэтому большинство технических специалистов используют лабораторный осциллограф и индуктивный датчик тока с малым током. В зависимости от того, как выглядит форма волны, с плоской вершиной или заостренной, определяется, являются ли схемы ограничивающими или неограничивающими соответственно. Доступ к первичной цепи можно получить через предохранитель зажигания в блоке предохранителей.В системах COP без другого доступа можно использовать пару перемычек для подключения индуктивного токового пробника. Если драйвер катушки в PCM или ICM поврежден, проверьте катушку зажигания на короткое замыкание. Если катушка закорочена, это может испортить новый PCM или замененный ICM, что может оказаться дорогостоящей заменой.

Обучающиеся системы зажигания | Technical Focus

В нашей последней статье Technical Focus рассматриваются системы зажигания. Дэмиен Коулман начинает с тематического исследования Fiat Punto с пропуском зажигания, а затем рассматривает технологию, лежащую в основе систем зажигания в современных автомобилях…

Автомобиль для этого сценария — бензиновый Fiat Punto 2003 года выпуска с двигателем объемом 1,2 л и двигателем 188.A4.000. На автомобиле горит световой индикатор управления двигателем, и в двух цилиндрах возникают перебои в работе.

В модуле управления двигателем сохранен код неисправности, относящийся к первичной цепи управления катушкой зажигания: P0351 — Первичная цепь управления катушки зажигания «A» / обрыв.

Осциллограф — идеальный инструмент для диагностики этой конкретной неисправности. Используя осциллограф, техник может проверить схему, отслеживая управляющее напряжение на стороне заземления катушки зажигания и ток, протекающий через первичную обмотку.

В этом автомобиле используется система зажигания с «отработанной искрой». На автомобиле установлены две отдельные катушки зажигания, каждая из которых при необходимости подает искру высокого напряжения на два цилиндра.

После срабатывания триггера искра присутствует на вспомогательных цилиндрах во время тактов сжатия и выпуска. Наличие искры зажигания во время такта выпуска является причиной того, что систему называют «потраченной впустую искрой».

По моему опыту, на этих конкретных автомобилях с этим конкретным кодом неисправности диагностика обычно связана с неисправностью цепи заземления в модуле управления двигателем.

Та же самая диагностика применима к P0352 — Первичная цепь управления катушки зажигания «B» / обрыв, который иногда может быть кодом неисправности, сохраненным в ECM, а не P0351.

Модуль управления двигателем был снят с автомобиля и испытан на стенде. Испытания проводились на установке для приведения в действие катушек зажигания, а для контроля цепи используется осциллограф.

Форма волны ниже показывает испытание напряжения цепи заземления:

Обведенный участок дорожки следует «притянуть» к земле и удерживать под потенциалом земли в течение требуемого времени, в течение которого катушка зажигания должна заряжаться.

Это называется периодом ожидания. Высокое сопротивление или плохое соединение в цепи заземления может ограничивать ток, протекающий в первичной обмотке.

Форма волны ниже показывает тест на потребление тока:

Из этой кривой видно, что ток значительно уменьшается, а характеристики формы волны отличаются от формы волны, записанной с исправного транспортного средства.

На диаграмме ниже показан двухканальный тест с управляющим напряжением заземления и потребляемым током:

Эти простые тесты подтвердили, что неисправность связана с заземлением в модуле управления двигателем.По результатам этих испытаний на автомобиль был установлен новый модуль.

Для подтверждения диагноза также была протестирована первичная цепь управления катушкой зажигания для второй катушки зажигания.

Форма волны ниже показывает испытание напряжения цепи заземления в работающей цепи:

Обведенный участок кривой показывает, как система должна работать. Первичная обмотка катушки зажигания заземляется примерно на 2 миллисекунды.

Хотя этот сигнал показывает, что соединение для этой схемы тоже не идеальное.Это могло быть признаком будущей неудачи.

Форма волны ниже показывает тест на потребление тока в работающей цепи:

Из этой кривой видно, что ток в четыре раза больше, чем в цепи с отказом. Однако ток, протекающий через эту цепь, немного ниже ожидаемого, но характеристики формы волны правильные.

На приведенной ниже форме сигнала показан двухканальный тест с контрольным напряжением заземления и потребляемым током в работающей цепи:

Используя эти простые тесты, можно легко и быстро поставить точный диагноз.И самое главное, имея дело с дорогими компонентами, техник уверен, что замененная деталь исправит автомобиль и вернет его в нормальное состояние.

*****

Система зажигания двигателя внутреннего сгорания в основном не менялась в течение последних нескольких десятилетий. Назначение и принцип работы идентичны, однако контроль над системой и обнаружение неисправностей в последние годы улучшились.

Назначение системы зажигания — подавать высоковольтную искру на свечу зажигания для воспламенения воздушно-топливной смеси.

Эта искра должна иметь достаточную энергию / интенсивность для создания искры в сложных условиях, таких как высокое давление (сжатие) внутри цилиндра, высокая скорость турбулентности воздуха и сравнительно бедные воздушные и топливные смеси, характерные для современных транспортных средств.

Искра должна иметь достаточную продолжительность для поддержания горения. Это приводит к устойчивому фронту пламени, распространяющемуся от свечи зажигания контролируемым и предсказуемым образом.

Время зажигания искры также имеет решающее значение.Как только в цилиндре начинается горение, создается волна давления.

Это давление действует на поршень, толкая его вниз по цилиндру с высокой скоростью и, таким образом, увеличивает вращающую силу на коленчатом валу двигателя.

Оптимальное время зажигания рассчитывается модулем управления двигателем, чтобы гарантировать, что это повышение давления происходит в правильное время в цикле.

Катушка зажигания работает по принципу взаимной индукции. Катушка зажигания состоит из двух обмоток, называемых первичной и вторичной обмотками.

Вторичная обмотка содержит намного больше витков по сравнению с первичной обмоткой. Это позволяет катушке работать как «повышающее» устройство.

Напряжение в первичной обмотке низкое (напряжение системы), а индуцированное напряжение во вторичной обмотке — высокое.

Первичная обмотка питается током, и его ток регулируется путем «замыкания и размыкания» заземления катушки зажигания. В упрощенной форме переключение последнего каскада управляется электронным переключателем, называемым транзистором.

Переключение конечной ступени первичной обмотки может быть встроено в узел катушки зажигания или может быть расположено в модуле управления двигателем.

Из-за электрических характеристик обмотки создается сильное магнитное поле, когда в цепи протекает ток.

Однако из-за индуктивности обмотки первоначальное нарастание магнитного поля происходит сравнительно медленно, поэтому возникает высоковольтная искра, когда цепь заземления первичной обмотки отключена, а цепь обмотки изначально разомкнута.

Внезапное изменение этого магнитного поля вызовет наведение напряжения во вторичной обмотке. В результате на свече зажигания возникает искра высокого напряжения.

Из этой информации мы можем выделить три основных критерия создания высокого напряжения во вторичной цепи:

• Величина тока, протекающего в первичной обмотке (обычно от 6 до 10 А)
• Соотношение витков первичной и вторичной обмоток (обычно 1:50)
• Скорость изменения магнитного потока (схлопывание магнитного поля, когда цепь заземления изначально разомкнута)

A) Аккумулятор автомобиля
Б) Первичная обмотка катушки зажигания
C) Модуль управления двигателем
D) Вторичная обмотка катушки зажигания
E) Активационный диод для подавления дуги (подавляет непреднамеренное искрение во вторичной обмотке)
F) Свеча зажигания
G) Искра высокого напряжения

15) Зажигание при напряжении (назначение клемм)

1) Провод управления первичной цепью катушки зажигания (назначение клемм)

Дата публикации: 16 ноября 2015

.