Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Катушка зажигания в автомобиле — небольшой электротрансформатор, преобразующий 12 В бортовой сети в более высокое напряжение.

Задача состоит в создании искры между электродами свечи и воспламенение горючего для обеспечения работы двигателя. Ниже рассмотрим, для чего нужен этот узел, как он работает. Разберемся с характеристиками, типами и основными неисправностями.

Назначение и принцип работы катушки зажигания

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Задача катушки зажигания — создать условия, обеспечивающие появление искры между электродами свечей зажигания. Для этого должна быть выполнено три требования:

  1. напряжение на выводах — 20 000 В;
  2. передача импульса при достижении ВМТ с 2-градусным опережением коленвала;
  3. сохранение зазора между электродами на уровне 0.8-1 мм.

Принцип действия:

  • Водитель включает зажигание.
  • К катушке подходит 12 В, что вызывает электромагнитное поле. Последнее усиливается металлическим сердечником.
  • Коленвал и определенный поршень доходит до ВМТ. 
  • Завершение такта сжатия. 
  • Передача информации ЭБУ от ДПКВ на образование искры.
  • Отправление сигнала размыкающему реле.
  • Размыкание цепи после соответствующего сигнала контроллера.
  • Прекращение питания обмотки реле.
  • Выработка импульса высокого напряжения и его отправка по проводам к необходимой свече.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Для создания дугового разряда необходимо создание определенного потенциала. Его размер зависит от материала, диаметра свечи, состав горючего, температуры, созданного давления и иных параметров. Для эффективной работы свечи созданное катушкой напряжение должно быть в 1.5 раза больше, чем напряжение пробоя.

Рабочие характеристики

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

У магнитной катушки зажигания в автомобильном двигателе предусмотрено несколько параметров, которым стоит уделить внимание:

  • Индукционность, Гн. Показывает способность катушки копить энергию. Последняя накапливается во внешней обмотке и пропорциональна индуктивности. Чем выше этот показатель, тем лучше работает устройство.
  • Сопротивление. Обязательная работа — проверка параметра сопротивления в первичной / вторичной обмотке. Он составляет 0.25-0.55 Ом или от 2 до 25 кОм соответственно. Мощность выходящей искры напрямую зависит от сопротивления. Чем оно больше, тем меньше энергия и мощность пробоя.
  • Коэффициент трансформации. По этому параметру можно видеть кратность увеличения напряжения. В грузовиках, как правило, на катушку зажигания приходит 24 В. После разрыва цепи ток падает с 6-20 А до нуля. Корректировка тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и появлению напряжения в первичной цепи на уровне 400 В. Рассматриваемый параметр показывает кратность увеличения этого, а не бортовых 12 или 24 В. 
  • Напряжение пробоя. В момент появления максимального потенциала между электродами свечи появляется искра. Значение напряжения пробоя зависит от расстояния между контактами, между которыми происходит искрение. При первом пуске мотора уровень напряжения должен быть больше для пробоя и появления искры. Причиной является холодное горючее и воздух внутри камеры.
  • Количество искр в минуту. Этот параметр показывает, сколько пробоев происходит между электродами в течение 60 секунд. Для расчета необходимо количество оборотов в минуту умножить на число цилиндров и поделить на два. К примеру, для 4-цилиндрового мотора при скорости вращения 6000 об/мин количество искр в минуту составит 12 000. 
  • Энергия искры. Для воспламенения искрового промежутка необходима энергия, которая тратится в течение 1.2 мс. Этого периода достаточно для сжигания подготовленной горючей смеси. Оптимальный параметр энергии искры составляет от 0.05 до 0.1 Джоуля. 

Указанные выше параметры необходимо знать и учитывать при намерении купить катушку зажигания для своего автомобиля. Дополнительные требования можно найти в инструкции по эксплуатации производителя катушки. 

Типы катушек зажигания

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Конструктивно такие устройства состоят из металлического сердечника, соединенного с электродом свечей зажигания, и вторичной обметки с большим количеством медных проводов. 

Несмотря на ряд общих черт, на автомобилях могут устанавливаться разные виды катушек зажигания. Они могут отличаться конструктивно, по принципу действия, характеристикам и эффективности. Рассмотрим каждый из вариантов подробнее.

Катушки классической конструкции

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Простейшая версия устройств, имеющих две обмотки с разным количеством витков. У первичной обмотки их 150, а у вторичной — 30 000. Каждая из них изолирована, что защищает от появления КЗ в системе.

Устройство имеет вид стакана, на крышку которого выведена контактная группа первичной обмотки. Вторичная находится во внутренней части и соединяется одним краем с низковольтной частью. Другой край также выходит на крышку и используется для соединения цепочки, объединяющей свечу и трансформатор.

Сердечник с двумя обмотками находится внутри кожуха и заполняется маслом. Обмотки объединены последовательно, а два края выводятся на внешнюю клемму.Сверху имеется диэлектрический слой с минимальным числом витков из толстой проволоки.

Конструкция простая, но почти не используется при изготовлении автомобилей. Причина в низкой эффективности и частых поломках. Классические катушки зажигания встречаются в старых авто, поэтому нужно знать особенности обслуживания и ремонта.

Индивидуальные катушки

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Такие модели устанавливаются в электронных системах, обеспечивающих прямое зажигание. В состав узла также входит две обмотки. Разница в том, что первичная размещена внутри, а не снаружи. Также в индивидуальных катушках имеется два сердечника. Первый (внутренний) стоит в первичной, а наружный — во вторичной обмотке. Дополнительным элементом являются электронные воспламенители.

Большое напряжение, которое появляется во вторичной обмотке, передается напрямую к свечам зажигания с применением наконечника. Последний включает в себя высоковольтный стержень, пружинку и изолятор. Для быстрого «отрезания» тока на вторичной обмотке установлен диод.

Двухвыводные катушки зажигания

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Особенность таких катушек зажигания двигателя— сдвоенная конструкция, предусматривающая наличие двух выводов. Такие устройства используются во многих современных авто электронным зажиганием. Особенность 2-выводных модификаций состоит в образовании искры в 2-х цилиндрах сразу. Один находится в нужной точке ВМТ, а во втором пробой происходит без воспламенения на выпускном такте.

Объединение со свечами может быть 2-х видов:

  1. с применением высоковольтных проводов;
  2. параллельно — через наконечник или с помощью высоковольтного провода.

2-выводные катушки могут объединяться в общий блок, получающий название 4-выводоного.

Сухие и маслозаполненные катушки

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Конструктивно катушки зажигания бывают трех видов:

  1. Маслонаполненные. Внутри таких устройств используется трансформаторного масло. Его задачей является отвод тепла и защита от перегрева. Кожух такого материала имеет металлическую конструкцию, что не всегда логично.
  2. Сухие. Во многих современных машинах устанавливаются катушки, в которых нет масла. Такие устройства не имеют кожуха, а верхняя часть покрывается слоем компаунда. Последний имеет эпоксидную структуру, обеспечивающую защиту от влаги и оптимальное охлаждение.
  3. Комбинированные. В некоторых авто встречаются универсальные катушки зажигания, где комбинируется масляный и сухой принцип.

Характерные неисправности

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Во время эксплуатации автомобиля на катушку действует много негативных факторов. К таковым можно отнести КЗ между обмотками, перегрев, работу в условиях вибраций или недостаточное напряжение от аккумулятора. Эти и другие факторы могут привести к следующим неисправностям:

  • Повреждение корпуса. Может быть обусловлено механическими воздействиями.
  • Ошибки распиновки при замене и обслуживании катушки зажигания.
  • Перегрев устройства. Часто возникает из-за короткого замыкания в системе. Проблема проявляет себя появлением подергивания на 60-70 км/час и неустойчивой работой силового агрегата.
  • Повреждение первичной / вторичной обмотки. Результатом может быть короткое замыкание, о котором упоминалось выше.
  • Отсутствие импульса, из-за которого на свечах не появляется искра. В результате мотор не запускается.

Сбои в работе катушки зажигания могут проявить себя следующим образом:

  • зажигание индикатора, свидетельствующего по появлении ошибки двигателя;
  • остановка мотора из-за отсутствия тока к свечам, невозможность запуска;
  • увеличение потребления топлива и снижение эффективности мотора;
  • «простреливание» в выхлопной системе;
  • остановка ДВС и прекращение подачи тока на свечи зажигания;
  • пропуски в работе свечей, что чаще всего проявляется при наборе скорости;
  • невозможность завести двигатель и т. д.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

В рассмотренных выше случаях нужно знать, как проверить катушку зажигания. Общий алгоритм действий имеет следующий вид:

  • Подключение сканера к ЭБУ для считывания ошибок.
  • Сравнение полученной информации с официальными данными по катушке зажигания.
  • Осмотр изделия на факт механических повреждений.
  • Контроль целостности проводки и разъемов.
  • Изъятие свечи зажигания, проверка зазора и питающего высоковольтного провода.
  • Включение зажигания и проверка напряжения, которое поступает на катушку. Оно не должно быть больше 10.5 В.
  • Проверка сопротивления обмотки с помощью мультиметра. У первичной должно быть от 0.4 до 2 Ом, а у вторичной — от 5 до 20 кОм.
  • Контроль свечей на факт появления искры.

В случае повреждений или отклонения заявленных параметров катушку важно заменить. Наличие нуля при проверке сопротивления обмотки свидетельствует о коротком замыкании, а параметр бесконечности — об обрыве. Если к устройству подходит много проводов, важно быть внимательным и работать по схеме, чтобы не ошибиться с подключением.

Итог

Катушка зажигания —важный элемент двигателя, преобразующий напряжение бортовой сети в потенциал, который необходим для появления искры. От правильности ее работы зависит мощность и динамика силового узла, а также возможность его пуска в целом. Автовладелец должен следить за его состоянием, а при необходимости делать проверку.

Принципы работы катушки зажигания

Поиск запроса «катушки зажигания в автомобильном двигателе» по информационным материалам и форуму

Катушка зажигания: устройство, принцип работы и признаки неисправности

Катушка зажигания – второй элемент в последовательности системы зажигания двигателя автомобиля.

Работа катушки зажигания схожа с функциями трансформатора и основана на преобразовании низковольтного напряжения от аккумуляторной (стартерной) батареи автомобиля, в высоковольтное напряжение, генерируемое для свечей зажигания, вследствие чего происходит воспламенение воздушно-топливной смеси.

Устройство катушки зажигания

Состоит катушка из первичной и вторичной обмоток, железного сердечника и корпуса с изоляцией. На сердечнике, набранном из тонких металлических пластин, намотаны две обмотки из толстой и тонкой медной проволоки.

Читайте также:  Особенности двигателей briggs stratton

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Принцип работы катушки зажигания аналогичен работе трансформатора. При подаче напряжения на цепь первичной обмотки в катушке создается магнитное поле.

Вторичная обмотка катушки зажигания самоиндуцируется и генерирует напряжение.

Трансформированное напряжение подается на свечи зажигания через распределительное устройство, а высоковольтный разряд продолжается, пока созданная катушкой энергия не будет истрачена.

Разновидности катушек

На сегодняшний день существует достаточное количество типов катушек зажигания, которые можно устанавливать как на старые отечественные автомобили с карбюраторными двигателями, так и на более современные автомобили с непосредственным впрыском топлива.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Корпусные катушки зажигания устанавливаются на автомобили с механическим распределением зажигания, где распределитель, вращаясь, подает высоковольтное напряжение на каждую свечу зажигания в определенной последовательности. Такой способ коммутации и распределения напряжения не применяется в современном автомобилестроении из-за малых сроков службы и низкой надежности.

Катушка с электронным распределением зажигания, или распределяющая катушка, не требует для своей работы дополнительно контактного каскадного прерывателя, ведь с развитием технологий в микроэлектронике стала возможной интеграция такого прерывателя зажигания в саму катушку. Такая катушка подойдет для автомобилей с механическим распределением зажигания.

Двухискровая катушка зажигания позволяет генерировать напряжение для свечей одновременно в двух цилиндрах двигателя за один оборот коленчатого вала, при этом согласование между системой зажигания и распределительным валом не требуется. Такие катушки целесообразно применять только в двигателях с четным количеством цилиндров, например, для двигателя с четырьмя цилиндрами понадобится две катушки, с шестью — три, соответственно, с восьмью — четыре.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы Двухискровая катушка зажигания

«Интеллектуальная» штекерная катушка зажигания является одноискровой и устанавливается прямо на каждую свечу зажигания.

Конструкция и функциональные характеристики такой катушки позволяют отказаться от применения в системе высоковольтных проводов, но при этом необходимы соединительные зажимы (клеммы), рассчитанные на высокое напряжение.

За счет своей компактности эти катушки применяют в автомобилях с малым объемом свободного подкапотного пространства, но компактный — не значит малоэффективный. Штекерная катушка может запросто конкурировать со своими собратьями.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы Устройство штекерной катушки зажигания

Достоинствами катушки являются:

  1. Наиболее широкий диапазон настройки угла опережения зажигания.
  2. Диагностика пропусков зажигания с первичной и вторичной обмоток.
  3. Искрогашение во вторичной цепи с помощью высоковольтного диода.

Применяются такие устройства для двигателей с любым числом цилиндров, однако здесь строго требуется синхронизация с положением распределительного вала с помощью соответствующего датчика.

Неисправности катушек и их диагностика

Катушка зажигания – довольно-таки надежный элемент системы, но и её не обходят стороной всяческие неисправности, зачастую связанные с несоблюдением правил эксплуатации. Рассмотрим часто встречающиеся признаки неисправности катушки зажигания:

  • Неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу.
  • Провалы двигателя при резком открытии дроссельной заслонки.
  • Загорелся «Чек».
  • Отсутствует искра.

В первую очередь, при возникновении поломки системы зажигания, следует визуально осмотреть катушку и найти трещины, обугленности, а так же проверить её температуру и влажность.

Если греется катушка зажигания, то это может свидетельствовать о том, что произошло межвитковое замыкание и устройство подлежит замене. Повышенная влажность в месте, где находится катушка зажигания, так же может сказаться на работе двигателя.

Если катушка сухая, без трещин, копоти и не горячая, но неисправность в системе все же присутствует, необходимо провести её диагностику.

Если автомобиль не заводится, то есть прокручивается стартер, но двигатель не подхватывает зажигание, это может означать, что нет искры с катушки зажигания.

  1. Как проверить катушку зажигания на работоспособность для бесконтактной системы распределения зажигания? Необходимо отсоединить высоковольтный провод, расположенный по центру распределителя зажигания и расположить этот провод на расстоянии примерно 5 миллиметров от металлического корпуса двигателя. Затем прокручиваем стартером коленчатый вал двигателя и наблюдаем за наличием искры в зазоре между контактной частью высоковольтного провода, который отсоединили от распределителя, и корпусом двигателя (масса).
  2. В контактной системе зажигания из этой процедуры исключается прокручивание коленчатого вала стартером, а именно: снимаем крышку распределителя зажигания и устанавливаем контакты прерывателя напряжения в замкнутое состояние. Затем включаем зажигание рычажком прерывателя, размыкаем и замыкаем контакты. Наличие при этом искры в зазоре между проводом и массой говорит нам об исправной работе катушки зажигания.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Если диагностика катушки зажигания выявила отсутствие искры, то нужно проверить сопротивление катушки зажигания. Для этого потребуется обычный мультиметр, или омметр и технический паспорт на катушку, где можно посмотреть её параметры, включая сопротивление обмоток.

Перед тем, как проверить катушку зажигания, отсоединяем все провода и поочередно замеряем сопротивление обеих обмоток, при этом сопротивление первичной обмотки должно быть меньше, чем у вторичной.

Если в ходе измерений выяснилось, что сопротивление обеих обмоток соответствует заводским параметрам, а при проверке «на искру» этой самой искры не было, то можно сделать вывод, что произошел пробой изоляции между витками и корпусом.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы 

Замена катушки зажигания

В случае неисправности катушки и невозможности её восстановления, она подлежит замене.

Можно купить точно такую же оригинальную, а можно подобрать аналогичную, при этом их характеристики не должны отличаться более чем на 20-30 процентов, а так же иметь одинаковое крепление и конструктивное исполнение.

Например, для отечественных автомобилей ВАЗ-2108 — 2109 с электронными катушками 27.3705 от отечественного производителя, подойдут не сильно отличающееся по параметрам катушки 0.221.122.022 фирмы «Bosch». В этом случае разброс параметров составит от 10 до 15%.

Подводя итог можно отметить, что при написании статьи использовалась реальная информация о проблемах, с которыми сталкивался каждый водитель. Все катушки практически не отличаются друг от друга по принципу действия, но не все из них взаимозаменяемы, например, катушки с механическим распределением зажигания не сможет работать с бесконтактным распределением и наоборот.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в х под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Виды, устройство и принцип работы катушки зажигания

Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор.

С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры.

Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.

Принцип работы катушки зажигания

Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).

Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы Схема работы катушки зажигания в автомобиле

При повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода.

Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке.

Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.

Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.

https://www.youtube.com/watch?v=Rp3z_sygxBc\u0026pp=ygWLAdCn0YLQviDRgtCw0LrQvtC1INC60LDRgtGD0YjQutCwINC30LDQttC40LPQsNC90LjRjzog0YHRhdC10LzQsCDRg9GB0YLRgNC-0LnRgdGC0LLQsCwg0L3QsNC30L3QsNGH0LXQvdC40LUg0Lgg0L_RgNC40L3RhtC40L8g0YDQsNCx0L7RgtGLwqA%3D

Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная.

Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора.

Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.

Виды катушек зажигания

Основными параметрами катушек зажигания являются следующие характеристики:

  • Индуктивность первичной обмотки – способность накапливать энергию.
  • Коэффициент трансформации – во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
  • Сопротивление обмоток. Для каждой модели есть свой диапазон, так для обмотки низкого напряжения сопротивление может быть 3-3,5 Ом, а для обмотки высокого – 5000-9000 Ом.
  • Энергия образующейся искры.
  • Напряжение пробоя – величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.

Наибольшее распространение получили три вида конструкций катушек зажигания: общая, индивидуальная и двухвыводная.

Классическая конструкция катушки зажигания

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы Общее устройство катушки зажигания

Самые простые катушки имеют две медные обмотки до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Обе обмотки изолированы, что предотвращает возникновение короткого замыкания.

Корпус представляет собой стакан с крышкой, на которую выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка расположена внутри первичной и соединена одним концом с обмоткой низкого напряжения.

Второй конец также выведен на крышку бобины и предназначен для подключения цепи, соединяющей трансформатор со свечой. Внутри обмоток находится железный сердечник, увеличивающий силу формирующегося внутри магнитного поля.

Такие конструкции на сегодняшний день практически не применяются в автомобилестроении. Однако их еще можно встретить при ремонте старых авто и других транспортных средств.

Конструктивные отличия индивидуальных катушек

Этот тип используется преимущественно в электронных системах. Принцип работы индивидуальной катушки зажигания аналогичен классической. Конструктивно она также имеет обмотки высокого и низкого напряжения, но в отличие от классической схемы, первичная находится внутри вторичной. Также, вместо одного сердечника, их два – внешний и внутренний.

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы Индивидуальные катушки зажигания. Компактная (слева) и стержневая (справа)

Первый находится внутри первичной обмотки, а второй – вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащается специальным диодом. Он отсекает токи высоких напряжений.

Читайте также:  Смазка клемм аккумулятора автомобиля: для чего нужна и как правильно смазать клеммы АКБ

Индивидуальные катушки разделяют на два типа, которые отличаются конструкцией сердечника: компактные и стержневые. Последние могут объединяться в модули по четыре штуки. За один цикл индивидуальная катушка формирует одну искру, что обуславливает необходимость синхронизации всех катушек относительно распредвала двигателя.

Двухвыводные катушки зажигания

Конструкция сдвоенной (двухвыводной) катушки зажигания аналогична классической схеме, но единственным отличием является наличие двух выводов от обмотки высокого напряжения.

Такая конструкция позволяет формировать искру одновременно на двух свечах (на два цилиндра двигателя).

В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси, а во втором – на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).

Что такое катушка зажигания: схема устройства, назначение и принцип работы Двухвыводная катушка зажигания

Такие конструкции используются в двигателях с четным числом цилиндров. Они позволяют упростить систему зажигания, а также исключить из схемы распределитель. Подключаются сдвоенные трансформаторы двумя способами:

  • оба контакта соединяются со свечами высоковольтной проводкой;
  • один контакт соединен наконечником (напрямую со свечой), а второй – высоковольтной проводкой.

Для четырехцилиндровых двигателей могут применяться четырехвыводные катушки, которые фактически являются системой из пары двухвыводных.

Сухие и маслозаполненные катушки

В классической конструкции катушки системы зажигания внутреннее пространство заполнено трансформаторным маслом. Это необходимо для того, чтобы под действием тока ее обмотки не перегревались. Сам корпус такой бобины изготавливается из металла, что не всегда рационально.

Поэтому в большинстве современных автомобилей используется альтернативная конструкция – «сухой» трансформатор. Она не имеет корпуса, а покрыта слоем эпоксидного компаунда, который служит одновременно и корпусом, защищающим от загрязнений и влаги, и системой охлаждения.

Помимо этого, в ряде импортных автомобилей используются комбинированные модели, объединяющие контактный коммутатор и сухую катушку или же предполагающие интеграцию катушки в распределитель.

Срок службы и неисправности катушек зажигания

Теоретически современные катушки зажигания имеют срок эксплуатации 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако реальные показатели во многом зависят от условий эксплуатации. Причин возникновения неисправностей может быть множество:

  • Короткое замыкание на обмотках.
  • Перегрев катушки.
  • Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации.
  • Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения.
  • Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
  • Повреждение корпуса.

В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о неисправности катушки включением на приборной панели индикатора Check Engine. Помимо этого, признаками нарушения работы являются:

  • Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
  • Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
  • Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
  • Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
  • Слабый разгон автомобиля.

Из-за особенностей конструкции ремонт катушек зажигания невозможен, и при обнаружении неполадок они просто меняются на новые. Проводить диагностику состояния и их замену лучше в сервисных центрах, поскольку от точности работы этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.

(1

25. Устройство и принцип работы катушек зажигания

Катушка
зажигания представляет из себя
автотрансформатор с разомкнутой
магнитной цепью. Сердечник катушки
набран из пластин трансформаторной
стали , изолированных друг от друга
окалиной. На сердечник надета изолирующая
трубка на которую намотана вторичная
обмотка.

Каждый слой вторичной обмотки
изолирован кабельной бумагой. Первичная
обмотка намотана поверх вторичной, что
облегчает отвод теплоты. Внутри корпуса
установлен наружный магнитопровод из
трансформаторной стали. Фарфоровый
изолятор и карболитовая крышка
предотвращают возможность пробоя между
сердечником и корпусом катушки.

Один
конец вторичной обмотки выводится к
зажиму высокого напряжения через
контактную пластину, сердечник и пружину.
Другой конец вторичной обмотки и конец
первичной обмотки соединены между собой
и подведены к зажиму, соединяемому с
прерывателем- распределителем.

Пространство между обмотками и корпусом
катушки заполнено изолирующим наполнителем
— рубраксом, или трансформаторным маслом.

Первичная
обмотка которого имеет небольшое
количество витков и рассчитана на
импульсы низкого напряжения, например
12(24) вольт, вторичная обмотка выполнена
из тончайшего провода с огромным
количеством витков, благодаря чему во
вторичной обмотке создаётся высокое
выходное напряжение до 25 000 — 35 000
вольт по формуле: напряжение = индукция
в витке х количество витков. Раньше
катушки зажигания делали с незамкнутым
магнитопроводом, в настоящее время
появились трансформаторы зажигания с
замкнутым магнитопроводом.

Принцип действия

Принцип
действия любой катушки зажигания
следующий. На первичной обмотке катушки
зажигания присутствует постоянное
напряжение.

В момент, когда нужна искра
(момент зажигания), с первичной катушки
постоянное напряжение (12В) снимается
размыканием контактов, механически
связанных с валом, или с помощью
электронных ключей, в которых управляющий
импульс формируется схемой, содержащей
датчик Холла. Согласно закону взаимной
индукции, э.д.с., индуцируемая изменением
силы тока в соседнем контуре, равна

учитывая
мгновенное изменение силы тока
(одномоментное размыкание), следовательно,
большое значение производной, а также
взаимную индукцию обмоток

png» width=»101″>
,
где N2
очень большое число (десятки тысяч
витков), во вторичной обмотке наводится
импульс э.д.с. амплитудой в десятки
киловольт.

Высокий потенциал от катушки
передаётся на свечи с помощью высоковольтных
проводов, и обеспечивает искру пробоя
между электродами свечи зажигания.

Катушки
зажигания на одну и две свечи применяются
как альтернатива общепринятым системам
с распределителем зажигания; эти катушки
используются в системах без распределителя
зажигания.

Когда
катушка работает на одну свечу зажигания,
изменяющийся ток в первичной обмотке
позволяет получить импульс зажигания
на отдельной свече в точно установленный
момент времени. Дополнительные разрядники
или высоковольтные диоды применяются
для предотвращения положительных
высоковольтных импульсов тока (1…2 кВ),
которые могут привести к преждевременному
искровому разряду.

На
катушке, обслуживающей две свечи
зажигания, вторичная обмотка электрически
изолирована от первичной обмотки.

Каждый
из двух выводов высокого напряжения
соединен со свечой зажигания для
выработки электродуговых разрядов на
обеих свечах при отсечке тока в первичной
обмотке.

Как в случае обычного распределения
высокого напряжения по отдельным свечам
зажигания, данная система обычно не
требует применения специальных мер для
предотвращения появления разряда во
время выключения зажигания.

Подсоединение
и установка таких катушек зажигания
облегчается за счет комбинации нескольких
катушек и размещения их в одном общем
корпусе.

Однако и при этом отдельные
катушки продолжают работать как
независимые приборы.

Сочетание катушек
зажигания и задающих каскадов дает
возможность использовать укороченные
проводники, ведущие к первичной обмотке
(т.е. обеспечивается небольшое падение
напряжения).

Катушки
зажигания (схема): а — катушка зажигания
для одной свечи (система без распределителя
зажигания): b
— катушка зажигания одноискрового типа;
с — катушка зажигания для двух свечей.

Катушка зажигания: что это, зачем нужна. Схема и устройство катушки зажигания автомобиля

В общей схеме системы зажигания катушка располагается между АКБ и распределителем зажигания, за которым дальше стоят свечи. Параллельно с катушкой подсоединен прерыватель (в старых автомобилях) или ЭБУ для регулировки подачи заряда – в новых. Постоянный низковольтный ток от батареи (или генератора) поступает на катушку.

Прерыватель отрабатывает периодические разрывы в цепи (об этом чуть дальше, в описании принципа работы). Катушка генерирует высоковольтный ток, который через трамблер поступает на нужную свечу.

Независимо от того, какая система управления используется в автомобиле (механическая или электронная), схема зажигания не меняется по принципу, а только совершенствуется по форме.

Схема работы системы зажигания с катушкой

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

Назначение катушки зажигания

Воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания бензинового двигателя производится с помощью электрической искры, генерируемой свечой зажигания.

Однако создать искру достаточной силы довольно трудно, ведь бензин в смеси с воздухом — это неплохой диэлектрик, и даже короткому искровому пробою в нем возникнуть нелегко.

Решить задачу можно только подачей на свечу мощного электрического импульса с напряжением в десятки тысяч вольт. А где в автомобиле взять такое напряжение, пусть даже и на короткие доли секунды?

Эта проблема решается с помощью специального устройства — катушки зажигания, или бобины.

Катушка зажигания — это компонент системы зажигания автомобиля, преобразующий постоянный ток низкого напряжения (6, 12 или 24 вольта в зависимости от типа транспортного средства) от аккумулятора или генератора в короткий электрический импульс с напряжением до 35 000 вольт. Импульс от катушки подается на свечу зажигания, в ее искровом промежутке возникает искра, чем достигается поставленная цель — воспламенение топливно-воздушной смеси.

На сегодняшний день катушки зажигания применяются практически на всех автомобилях с бензиновыми двигателями или с моторами, работающими на газе.

Бобины с одинаковым успехом используются как в системах зажигания традиционных схем (контактных с трамблёром, бесконтактных на тиристорах), так и в современных электронных системах зажигания.

Потому что более простого, надежного и эффективного способа создать высоковольтный электрический импульс не существует.

Устройство катушки зажигания

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

Устройство простейшей катушки зажигания

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

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

Видео: Индивидуальная катушка зажигания ВАЗ

Ещё кое-что полезное для Вас:

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

Входное и выходное напряжение катушки не являются главными характеристиками, при помощи которой можно проверить исправность ее. Проверку работоспособности катушки производят по сопротивлению ее витком.

При этом у каждой из катушек сопротивление может быть разным. К примеру, катушка может обладать сопротивлением первой обмотки на уровне 3,0 Ом, а вторичной – 7000-9000 Ом. Отклонение при замере от данных значений будет указывать на неисправность катушки.

А поскольку она неремонтируемая, то она попросту заменяется.

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

Разновидности катушек

На сегодняшний день существует достаточное количество типов катушек зажигания, которые можно устанавливать как на старые отечественные автомобили с карбюраторными двигателями, так и на более современные автомобили с непосредственным впрыском топлива.

Корпусные катушки зажигания устанавливаются на автомобили с механическим распределением зажигания, где распределитель, вращаясь, подает высоковольтное напряжение на каждую свечу зажигания в определенной последовательности. Такой способ коммутации и распределения напряжения не применяется в современном автомобилестроении из-за малых сроков службы и низкой надежности.

Катушка с электронным распределением зажигания, или распределяющая катушка, не требует для своей работы дополнительно контактного каскадного прерывателя, ведь с развитием технологий в микроэлектронике стала возможной интеграция такого прерывателя зажигания в саму катушку. Такая катушка подойдет для автомобилей с механическим распределением зажигания.

Двухискровая катушка зажигания позволяет генерировать напряжение для свечей одновременно в двух цилиндрах двигателя за один оборот коленчатого вала, при этом согласование между системой зажигания и распределительным валом не требуется. Такие катушки целесообразно применять только в двигателях с четным количеством цилиндров, например, для двигателя с четырьмя цилиндрами понадобится две катушки, с шестью — три, соответственно, с восьмью — четыре.

Двухискровая катушка зажигания

«Интеллектуальная» штекерная катушка зажигания является одноискровой и устанавливается прямо на каждую свечу зажигания.

Конструкция и функциональные характеристики такой катушки позволяют отказаться от применения в системе высоковольтных проводов, но при этом необходимы соединительные зажимы (клеммы), рассчитанные на высокое напряжение.

За счет своей компактности эти катушки применяют в автомобилях с малым объемом свободного подкапотного пространства, но компактный — не значит малоэффективный. Штекерная катушка может запросто конкурировать со своими собратьями.

Устройство штекерной катушки зажигания

Достоинствами катушки являются:

  1. Наиболее широкий диапазон настройки угла опережения зажигания.
  2. Диагностика пропусков зажигания с первичной и вторичной обмоток.
  3. Искрогашение во вторичной цепи с помощью высоковольтного диода.

Применяются такие устройства для двигателей с любым числом цилиндров, однако здесь строго требуется синхронизация с положением распределительного вала с помощью соответствующего датчика.

Требования к современным катушкам зажигания

Требования, которые предъявляются ко всем современным КЗ:

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

Технические характеристики катушек зажигания

Основные характеристики устройств приведены в таблице.

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

Срок службы и неисправности катушек зажигания

Теоретически современные катушки зажигания имеют срок эксплуатации 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако реальные показатели во многом зависят от условий эксплуатации. Причин возникновения неисправностей может быть множество:

  • Короткое замыкание на обмотках.
  • Перегрев катушки.
  • Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации.
  • Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения.
  • Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
  • Повреждение корпуса.

В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о неисправности катушки включением на приборной панели индикатора Check Engine. Помимо этого, признаками нарушения работы являются:

  • Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
  • Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
  • Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
  • Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
  • Слабый разгон автомобиля.

Из-за особенностей конструкции ремонт катушек зажигания невозможен, и при обнаружении неполадок они просто меняются на новые. Проводить диагностику состояния и их замену лучше в сервисных центрах, поскольку от точности работы этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.

Видео «Самостоятельная диагностика работы КЗ»

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

Замена катушки зажигания

В случае неисправности катушки и невозможности её восстановления, она подлежит замене.

Можно купить точно такую же оригинальную, а можно подобрать аналогичную, при этом их характеристики не должны отличаться более чем на 20-30 процентов, а так же иметь одинаковое крепление и конструктивное исполнение.

Например, для отечественных автомобилей ВАЗ-2108 — 2109 с электронными катушками 27.3705 от отечественного производителя, подойдут не сильно отличающееся по параметрам катушки 0.221.122.022 фирмы «Bosch». В этом случае разброс параметров составит от 10 до 15%.

Подводя итог можно отметить, что при написании статьи использовалась реальная информация о проблемах, с которыми сталкивался каждый водитель. Все катушки практически не отличаются друг от друга по принципу действия, но не все из них взаимозаменяемы, например, катушки с механическим распределением зажигания не сможет работать с бесконтактным распределением и наоборот.

Вывод

Одним из важных узлов в автомобиле является бобина, создающая высокое напряжение для образования искры. Если в работе двигателя появляются провалы, он начинает троить и просто нестабильно работать – причиной может быть в ней. Поэтому важно знать, как проверить катушку зажигания правильно, а при необходимости и дедовским методом, в полевых условиях.

  • https://VazNeTaz.ru/katushka-zazhiganiya
  • https://www.avtoall.ru/article/4555827/
  • http://AvtoMotoProf.ru/obsluzhivanie-i-uhod-za-avtomobilem/chto-iz-sebya-predstavlyaet-katushka-zazhiganiya-avtomobilya/
  • https://SwapMotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/katushka-zazhiganiya.html
  • https://avtozam.com/elektronika/pusk/printsip-raboty-katushki-zazhiganiya/
  • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/sistema-zazhiganiya/katushka-zazhiganiya.html
  • https://ZnanieAvto.ru/fire/katushka-zazhiganiya-sxema-ustrojstvo-i-podklyuchenie.html
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector