Что такое катушка зажигания автомобиля

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.

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.

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

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.

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.

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).

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.

Источник статьи: http://techautoport.ru/dvigatel/sistema-zazhiganiya/katushka-zazhiganiya.html

Катушка зажигания в автомобиле: назначение, принцип действия, конструктивные особенности

В топливной системе любого автомобиля имеется катушка зажигания (КЗ или бобина). Этот механизм отвечает за работу всей системы и является её «сердцем». Если в работе КЗ имеются сбои, то и автомобиль не сможет нормально функционировать.

Каждому автомобилисту стоит познакомиться с этим механизмом, выяснить причины её неисправности, также нужно обязательно знать, как проверить катушку зажигания.

Для чего нужна катушка зажигания в автотранспортном средстве

Для начала стоит разобраться зачем нужна катушка зажигания и почему она так важна для работы автомобиля. Бензиновые двигатели устроены таким образом, что топливо должно поджигаться. Для этой цели используются свечи зажигания, которые знакомы практически каждому автомобилисту. Процесс создания искры требует большого количества энергии (от 10 до 50 тыс. вольт). В этом случае разряд на электродах свечей зажигания будет обладать достаточной мощностью.

Современная катушка зажигания автомобиля

Бортовая сеть машины не способна создавать столь высокое напряжение, ведь портативный источник питания с такими показателями пока никому не удалось создать. Для генерирования такого высокого напряжения как раз и нужны катушки зажигания. Это устройство способно из тока с аккумулятора в 12 Вольт создать высоковольтную энергию.

Конструктивные особенности КЗ

Теперь самое время изучить устройство катушки зажигания. Его особенностью является наличие нескольких обмоток:

1. Первичная обмотка или низковольтная принимает на себя напряжение, которое генерирует аккумулятор/генератор. Эта обмотка состоит из крупной проволоки, которая образует не более 150 витков. Сверху проволока покрыта изоляцией, которая предупреждает скачки напряжения и короткое замыкание. Концы с первичной обмотки выводятся на крышку механизма, где соединяются с проводкой, для которой характерно напряжение 12 В.
2. Вторичная обмотка располагается внутри низковольтной. Для неё используется проволока с мелким сечением, потому количество витков возрастает до 30 тыс. К одному концу присоединяется минус с первичной обмотки. Второй вывод соединяется с центральным выводом и является положительным. С него напряжение подаётся дальше по топливной системе.

Из чего состоит катушка зажигания мы выяснили, а вот где располагается этот механизм пока не рассказали.

Расположение катушки зажигания в автомобиле

Мы не можем однозначно сказать где находится катушка зажигания, поскольку её расположение зависит от конструкции автомобиля и типа самой бобины.

1. Механизм общего типа обычно располагается один, используется для генерации напряжения с высоким показателем, в электрической схеме располагается перед ЭБУ или прерывателем/распределителем. Такие бобины используются в системах батарейного типа.
2. Индивидуальный элемент используется для отдельного цилиндра, находится перед свечой. Устанавливаются индивидуальные катушки зажигания в системах с транзисторным и электронным типом зажигания.

Чтобы узнать точное расположение КЗ в авто, необходимо изучить инструкцию к нему. В этом документе производитель всегда указывает информацию о типе катушке и её расположение.

Принцип действия катушки зажигания

Не менее интересным будет изучить принцип работы катушки зажигания, чем мы сейчас и займёмся. Работа КЗ основана на следующих принципах:

1. Напряжение от аккумулятора направляется на первичную обмотку катушки, что способствует образованию магнитного поля.
2. Вторичная обмотка испытывает воздействие магнитного поля, которое отображается в виде импульса напряжения с высоким значением.
3. Импульс напряжения получается высоким из-за большого числа витков вторичной обмотки. Ведь индукция магнитного поля умножается именно на количество витков. Потому и получается на выходе высокое напряжение.
4. Для увеличения магнитного поля внутрь катушки помещается специальный железный сердечник.

Вот мы и разобрались с тем, как работает катушка зажигания. На самом деле всё просто, впрочем, как и всё гениальное.

Причины выхода из строя катушки зажигания

Никому ещё не удалось создать вечную КЗ. Даже самые современные и совершенные катушки зажигания имеют ограниченный срок службы. Существует два главных «врага» этих механизмов:

• воздействие влаги;
• перегрев приводит к разрушению внутренней изоляции, образованию пробоев и дальнейшему перегоранию всей детали.

Нет искры в катушке зажигания

Проблемы в работе механизма проявляются в виде ряда признаков:

• пропуски зажигания, при которых двигатель троит, может наблюдаться постоянно или возникать периодически;
• снижение мощности двигателя во время разгона автомобиля;
• работа мотора в режиме safe-mode, в который он переходит самостоятельно;
• активизация «check engine»;
• автомобиль отказывается запускаться.

При выявлении одного из этих признаков необходимо незамедлительно проводить диагностику всей топливной системы. Можно смело начинать с КЗ. Почему она выходит из строя нам известно, осталось разобраться с методами диагностики её состояния.

Проверка работоспособности катушки

Одной из причин выхода из строя механизма является его перегрев. Внутри корпуса имеется трансформаторное масло, которое снимает избыток температуры. Крышка полости, в которой находится охлаждающая жидкость, очень плотно прилегает к корпусу, создавая герметичность. Из-за этой особенности катушка не подлежит разборке, следовательно, проведение ремонтных работ не представляется возможным.

Диагностика работоспособности катушки зажигания

Признаки неисправности катушки зажигания автомобиля были разобраны выше. При их выявлении необходимо проводить диагностику, которая позволит подтвердить/опровергнуть догадки. Проверка основана на измерении показателей сопротивления. В этом случае показатели напряжения (входного и выходного) не принимаются за основные. Для измерения сопротивления необходимо знать, как проверить катушку зажигания мультиметром. Этот способ является простым и результативным.

Для проверки работоспособности механизма необходимо знать какое сопротивление должно быть на катушке зажигания, которая исправно работает. Для первой обмотки характерно сопротивление на уровне 0,3 Ом. Вторичная обмотка характеризуется сопротивлением на уровне 7-9 тыс. Ом. При выявлении отклонений в этих показателях можно с уверенностью говорить про сбои в работе этого элемента. Ремонт, как мы уже знаем, не производится, потому остаётся только выполнять замену.

Не всегда можно проверить катушку зажигания тестером в виде мультиметра. В этих случаях можно воспользоваться другими методами. Например, проверить искру. Эта диагностика популярна среди владельцев старых автомобилей. Для проверки искры необходимо центральный высоковольтный провод расположить от корпуса мотора на расстоянии около 6 мм. Пробуем завести автомобиль и смотрим на проскакивающую искру. Синяя или фиолетовая искра будет свидетельствовать о нормальной работе бобины. Желтая искра или её отсутствие является прямым доказательством наличия проблем в работе КЗ.

Система с индивидуальными бобинами должна проверяться поочередно. Для этого с каждой катушки отсоединяется питание при заведённом автомобиле. В случае нормальной работы бобины при отключении разъёма будет меняться звук работы мотора. Если таких изменений не происходит, значит диагностируемая катушка работает не так, как полагается.

Такими нехитрыми способами можно проверить катушку зажигания в домашних условиях. С этой работой справится любой автомобилист. Не стоит затягивать с диагностикой топливной системы, если были замечены признаки неисправности бобины. Такая осмотрительность и сознательность оградит от внезапной остановки автомобиля посреди пути.

Источник статьи: http://drivertip.ru/osnovy/katushka-zazhiganiya-zachem-ona-nuzhna.html