Применение катушек зажигания автомобилей

Как работает катушка зажигания в автомобиле?

Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.

Зачем нужна катушка?

Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:

За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.

Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:

Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.

Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.

Конструкция и принцип действия

Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:

Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.

К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.

Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:

После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.

Виды высоковольтных элементов

Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.

В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:

Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.

На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.

Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.

Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:

Количество индивидуальных трансформаторов зависит от числа цилиндров силового агрегата – на каждую свечу ставится отдельная катушка. Преимущество данного устройства – отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до свечных электродов, то бишь, – на бронепроводе. Второе достоинство – снижение стоимости ремонта: заменить один малый трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.

Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.

О неисправностях и способах устранения

Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.

В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:

За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.

Источник

Катушка зажигания описание,принцип работы,виды,устройство,фото,видео.

Не нужно иметь какое-то специальное автомобильное образование, чтобы понимать, что каждый элемент, входящий в структуру наиболее распространенного средства передвижения – автомобиля – даже самый маленький, является очень важным, и при его отсутствии дело может дойти вплоть до катастрофы. Не попадает в категорию исключений и система зажигания, а особенно ее поистине сердце – катушка. Поэтому так важно иметь представление об устройстве катушки зажигания и о ее принципе работы. Об этом и пойдет речь далее.

КОНСТРУКЦИЯ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ

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

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

Как работает

Принцип работы катушки зажигания основывается на базовых физических законах, которым учили еще в школе. Его можно охарактеризовать следующим образом: напряжение низковольтного типа отправляется в первичную обмотку. Все это создает магнитное поле. Иногда это напряжение может быть отсечено прерывателем, что становится причиной резкого сокращения магнитного поля вместе с образованием электродвижущей силы в витках катушки.

Если верить физическому закону касательно электромагнитной индукции, то величина электродвижущей силы, которая возникает таким образом, является пропорциональной количеству витков в обмотке контура. Этим можно объяснить то, что во вторичной катушке образуется высокого напряжения импульс, ведь там находится большое количество витков. Этот импульс подается к свече зажигания. Причем данный процесс не характерен для индивидуального типа, так как такой устанавливается непосредственно на свечу.

Именно благодаря этому импульсу, передаваемый при помощи катушки, между электродами свечи возникает искра, что становится причиной воспламенения топливно-воздушной смеси. А в тот момент, когда возникновение этой искры уже просто необходимо, контакты в распределителе-прерывателе размыкаются. В этот же момент происходит разрыв цепи первичной обмотки. Ток высоковольтного характера появляется на центральном контакте катушки, после чего вновь отправляется – на тот контакт, напротив которого в этот конкретный момент находится электрод бегунка. После всего этого происходит замыкание цепи, а импульс проходит на свечу зажигания, принадлежащей одному из цилиндров.

Небольшая рекомендация: катушка не особо приветствует длительные нагрузки, поэтому лучше включать на длительное время зажигание при факте отсутствия запуска двигателя. Это — проверенный факт, исполнение которого поможет максимально продлиться время действия описываемого механизма.

Устаревшие модели автомобилей располагали такими катушками, напряжение от которых приходило сразу ко всем свечам при помощи распределителя зажигания. Последний механизм оказался недостаточно надежным, в связи с чем в современных авто начали активно применять системы с катушками индивидуального типа, принадлежащий каждой отдельной свече. В связи с этим энергия искрообразования увеличилась, а уровень радиопомех, что создавала система зажигания, наоборот уменьшился. Также применение данной системы позволило распрощаться с необходимостью использовать высоковольтные провода, которые часто оказываются ненадежными.

Катушка, как важнейший элемент общей системы зажигания, нуждается в особенном внимании и уходе. Поэтому таким не стоит пренебрегать и ожидать до последнего, пока из строя выйдет на только данный механизм, но и вся система зажигания, а позже и автомобиль. Так что я рекомендую всегда находить время для осуществления хотя бы элементарной диагностики авто и системы зажигания в частности, тем более если о принципе ее работы теперь известно. И пусть автомобиль никогда не подводит.

ДВУХВЫВОДНАЯ КАТУШКА

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

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

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

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

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

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ КАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ

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

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

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

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

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

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

Как можно проверить исправность катушки зажигания

Несмотря на то, что конструкция бобины, на первый взгляд, проста, все же возможна и неисправность катушки зажигания. Симптомы дефектов при этом схожие. Двигатель начинает работать неустойчиво, «троить», возникают провалы в работе. Двигатель может просто не завестись.На новых автомобилях о неисправности сообщит лампочка «CHECK ENGINE».

Раньше катушку частенько проверяли старым «дедовским» способом. Проворачивая двигатель, проверяли наличие искры между свечей и «массой» автомобиля. В современных двигателях такие опыты могут привести к печальным последствиям. Вы можете повредить не только катушку зажигания, но и другую сложную электронику автомобиля.
Рассмотрим наиболее частые неисправности катушки зажигания, симптомы и методы их диагностики. Например, греется катушка зажигания. В принципе катушка и должна греться, но не запредельно. При длительной эксплуатации, хотим мы или нет, происходит «старение» изоляции. И этот процесс характерен не только для бобин. В результате ухудшения изоляционных свойств диэлектриков в катушке растет риск внутреннего короткого замыкания и, как следствие, перегрева. Если температура поднимается выше 150 градусов, то, скорее всего, катушка подлежит замене.

Как сделать проверку катушки зажигания мультиметром

Возникает вопрос: «Как проверить катушку зажигания?». Мультиметром… Это, наверное, самый доступный способ.
Давайте рассмотрим, как прозвонить катушку зажигания мультиметром. Нужно поочередно проверить сопротивление первичной и вторичной обмоток. Не помешает проверить сопротивление и между выводами обмоток и корпусом. Сопротивление первичной обмотки должно попадать в диапазон от 0,3 до 2 Ом, вторичной – от 6 до 15 кОм. Сопротивление между выводами обмоток и корпусом должно стремиться к бесконечности. При отклонении значений измеренных сопротивлений обмоток от описанных диапазонов возможно межвитковое замыкание, если же сопротивление обмотки стремится к бесконечности – это верный признак обрыва провода в витке.

Что делать, если нет искры с катушки зажигания?

Вы сели в машину, привычным движением повернули ключ зажигания в замке, стартер усердно крутит маховик двигателя и… И двигатель не заводится. Что же делать? Изначально предположим, что с подачей топлива все нормально. Тогда причина банальна – нет искры. Прежде чем бежать за мультиметром, давайте определимся, а в катушке ли дело.

Для начала нужно проверить все разъемные контакты, связанные с образованием и передачей импульса напряжения, в случае необходимости почистить их. Проверить свечи зажигания. Они должны быть чистыми и сухими.

Если все в порядке, можно попробовать заменить катушку на заведомо исправную. Колдовство с осциллографом, я думаю, можно оставить автосервису.
Вы спросите: «Как выполнить ремонт катушки зажигания своими руками?». Отвечу – никак. Ее нужно заменить. Ремонту катушка не подлежит.
Сколько стоит катушка зажигания? По-разному… В зависимости от марки автомобиля. Например, для ВАЗ-1118 можно купить за 900 рублей. Цена на катушку для CHEVROLET Aveo начинается с 6 тысяч рублей. Редкие модели, например, катушка зажигания wf72 для Porsche, могут стоить до 300 долларов США и доставляться только под заказ.

Неисправности

Катушка зажигания – это деталь с продолжительным сроком функционирования. Несмотря на это, все же существует вероятность утрачивания токопроводящих характеристик и выхода из строя данного устройства.

В некоторых случаях катушка зажигания поддается ремонту. Но в домашних условиях достаточно сложно оценить степень повреждения и процент вероятности возврата ее рабочих характеристик. Поэтому рекомендуется не экономить и заменить старое устройство на новое.

Прежде чем устанавливать новую деталь, важно проверить все контакты и, особенно, высоковольтный провод; убедиться в отсутствии ржавчины, коррозии и других повреждений на месте установки трансформатора автомобиля.

Источник

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

Катушки зажигания систем зажигания автомобилей являются повышающим автотрансформатором напряжения и служат для преобразования прерывистого тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (11-25 кВ), для пробоя воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Катушки зажигания контактных, контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания автомобилей, типы, конструкция, устройство, принцип работы.

По конструкции магнитной цепи катушки зажигания разделяются на два типа:

— С разомкнутой магнитной цепью.
— С замкнутой магнитной цепью.

В катушках с разомкнутой магнитной цепью значительную часть пути магнитный поток проходит по воздуху, поэтому в воздушном пространстве сосредотачивается основная часть электромагнитной энергии. В катушках с замкнутой магнитной цепью основную часть пути магнитный поток проходит через стальной магнитопровод и только лишь незначительную часть пути — через воздушные зазоры величиной порядка нескольких десятых миллиметра каждый.

Общее устройство катушки зажигания.

Электромагнитная энергия запасается как в воздушных зазорах, так и в стали. В катушках с замкнутой магнитной цепью затраты меди меньше, чем в катушках с разомкнутой цепью. В отношении затрат стали имеет место обратное явление.

По выполнению обмоток катушки зажигания с разомкнутой магнитной цепью разделяются на два типа: с внутренней и наружной первичной обмоткой. Последние имеют ряд преимуществ:

— Лучшие условия охлаждения.
— Масса привода вторичной обмотки меньше, что удешевляет их изготовление.
— Меньше сопротивление вторичной обмотки.

Поэтому многие катушки зажигания выполняются с наружной первичной обмоткой. По типу изоляции катушки зажигания делятся на маслонаполненные и “сухие”. Трансформаторное масло нужно в катушке для изоляции проводов обмоток и теплоотвода. В “сухих” катушках зажигания роль изолятора выполняет компаунд.

Катушки зажигания контактных систем зажигания, устройство.

Типовая автомобильная катушка зажигания представляет собой электрический автотрансформатор с разомкнутой магнитной цепью. Сердечник катушки зажигания набран из пластин трансформаторной стали, толщиной 0,35 мм, изолированных друг от друга окалиной для снижения вихревых токов Фуко. На сердечник надета изолирующая трубка, на которую намотана вторичная обмотка.

Каждый слой этой обмотки изолирован конденсаторной бумагой, а последние слои намотаны с зазором между витками 2-3 мм, чтобы уменьшить опасность пробоя изоляции. Первичная обмотка намотана поверх вторичной обмотки, что облегчает отвод от нее тепла. Корпус катушки зажигания штампован из листовой стали. Внутри корпуса установлен наружный магнитоотвод из трансформаторной стали.

Фарфоровый изолятор (снизу) и карболитовая крышка (сверху) предотвращают возможность пробоя между сердечником и корпусом катушки. Крышка имеет четыре выходные клеммы: центральную — высоковольтную и три низковольтных — безымянную и клеммы “ВК” (включение) и “ВК-Б” (включение от батареи). Один конец вторичной обмотки выводится к клемме высокого напряжения через контактную пластину и пружину.

Высоковольтная клемма с помощью наконечника соединяется через высоковольтный провод с центральным электродом крышки распределителя. Другой конец вторичной обмотки и конец первичной обмотки соединены между собой (автотрансформаторная связь обмоток) и подведены к безымянной клемме на крышке. Эта клемма соединяется с клеммой “Р” распределителя. Другой конец первичной обмотки соединен с клеммой “ВК”.

Общее устройство катушки зажигания с четырьмя выводными клеммами.

Число витков обмоток катушки зажигания зависит от ее типа и находится в пределах 180-330 — для первичной и 18 000-22 000 — для вторичной. Соответственно, диаметр провода первичной обмотки 0,52-0,86 мм, а вторичной обмотки 0,07-0,09 мм. Коэффициент трансформации (Ктр) равен отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки — W2/W1.

Пространство между обмотками и корпусом катушки зажигания заполнено изолирующим наполнителем — трансформаторным маслом. Герметичность карболитовой крышки в кожухе обеспечивается прокладкой.

К клеммам “ВК-Б” подсоединен добавочный резистор, установленный в керамическом изоляторе. Добавочный резистор может крепиться как на самой катушке, так и отдельно от нее. Сопротивление резистора в зависимости от типа катушки 1,0-1,9 Ом. При пуске двигателя катушка зажигания питается от аккумуляторной батареи, напряжение которой понижено (до 6-8 В) из-за потребления стартером большего тока, что приводит к снижению тока в первичной обмотке и развитию катушкой вторичного напряжения.

С учетом этого обстоятельства первичная обмотка катушки зажигания рассчитывается на напряжение 6-8 В, а остальное напряжение источника гасится в добавочном резисторе. Последний, при пуске двигателя закорачивается, и первичный ток возрастает, что обеспечивает достаточную величину вторичного напряжения для пробоя искрового промежутка свечи зажигания.

Общее устройство катушки зажигания с тремя выводными клеммами.

Дополнительное сопротивление является также вариатором, то есть в зависимости от нагрева изменяет сопротивление. При малых оборотах двигателя, ток, протекающий через первичную обмотку катушки зажигания, достигает большой величины, что нежелательно, т. к. начинают усиленно обгорать контакты прерывателя и возрастает возможное вторичное напряжение, которое при увеличении (например, с увеличением зазора между электродами свечи) может привести к пробою бегунка или в другом “слабом месте”.

С нагревом же, вариатор увеличивает сопротивление и уменьшает первичный ток. В некоторых системах зажигания (например автомобилей ВАЗ) добавочный резистор отсутствует, что обусловлено высокими характеристиками электропусковой системы. Благодаря чему напряжение аккумуляторной батареи при пуске снижается незначительно.

Характеристики и параметры катушек зажигания контактных, контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания автомобилей.

Особенности катушек зажигания Б117, Б117-А и Б115-В.

Особенностью катушек зажигания Б117 (А) и Б115-В, имеющих большое сопротивление первичной обмотки, является то, что, если случайно оставить включенным зажигание, катушка не выйдет из строя, а произойдет полный разряд аккумуляторной батареи.

Вместо катушки зажигания Б115-В, которую устанавливают на автомобили Москвич и ИЖ, можно применять катушку Б117-А без добавочного резистора. Причем эта замена не только возможна, но и желательна.

Катушки зажигания контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания.

Конструкция катушек зажигания для контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания аналогична конструкции катушки зажигания классической батарейной системы зажигания. Различие в основном состоит в намоточных данных. Катушки зажигания Б114 и Б118 — маслонаполненные.

Особенности устройства катушек зажигания Б114 и Б118 с тремя выводными клеммами.

Один конец вторичной обмотки соединен с высоковольтным выводом, а второй с корпусом катушки зажигания, на массу. При таком выводе вторичной обмотки исключается воздействие высокого напряжения на выходной (силовой) транзистор коммутатора. При установке на автомобиль корпус этих катушек зажигания должен быть хорошо соединен с массой.

Катушка зажигания Б118 применяется с коммутатором ТК-200, использование других катушек с этим коммутатором невозможно. Маслонаполненная катушка Б116 взаимозаменяема с “сухой” 31.3705. Однако Б116 обладает более высокой живучестью при перегревах и прочих неприятностях.

По материалам книги «Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей».
Ходасевич А. Г., Ходасевич Т. И.

Источник