Меню

Катушка зажигания сколько напряжение

Принцип работы катушки зажигания, разновидность и устройство

Катушка зажигания, или же трансформатор- это основополагающая часть системы зажигания автомобиля. Ее значение в этой системе достаточно велико. Она подает высокое напряжение на свечи, что способствует появлению искры. Если катушка сломана или в ней имеется какой-либо дефект, то это станет причиной существенного снижения мощности мотора машины. В худшем случае, она вообще перестанет функционировать.

  1. Как работают катушки зажигания
  2. Виды катушек зажигания
  3. Классическая конструкция катушки зажигания
  4. Конструктивные отличия индивидуальных катушек
  5. Двухвыводные катушки зажигания
  6. Сухие и маслозаполненные катушки
  7. Срок службы и неисправности катушек зажигания

Как работают катушки зажигания

Основная задача катушки- преобразовать низкое напряжение, подаваемое аккумулятором автомобиля (примерно 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).

схема работы зажигания

Проще говоря, строение типовой катушки зажигания по факту можно назвать аналогом импульсного повышающего трансформатора. Он работает по тому же принципу. Поворот ключа зажигания замыкает сеть. А низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Ей свойственно минимальное количество витков. А сделана она из толстого провода. Причиной появления магнитного поля является проходимость тока по ней. Магнитное поле- это накопитель энергии. Если каким-либо образом прервать работу цепи первичной обмотки, то оно создаст высокое напряжение уже во вторичной обмотке. Она имеет максимальное количество витков. Сделана из тонкого провода.

Высокое напряжение превращается в импульс и в таком виде доходит до распределителя. Его задача- разделить это напряжение и подать к электродам свечей зажигания. Между ними формируется искра, которая помогает воспламенить топливовоздушную смесь.

То, где будет находиться катушка зажигания, напрямую зависит от того, какого она типа и структуры моторного отсека. Автомобили, построенные в более новое время, предусматривают наличие индивидуальной катушки. От того и такое название, что она работает только для одной свечи зажигания. Ее надевают на саму свечу и крепят к клапанной крышке двигателя. Место сбоку от верхней части мотора принадлежит общим или двухвыводным катушкам. Основная идея- сокращение длины высоковольтных проводов.

Виды катушек зажигания

Основные параметры катушек зажигания:

  1. Индуктивность первичной обмотки – способность накапливать энергию;
  2. Коэффициент трансформации – во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
  3. 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.
  4. Энергия образующейся искры.
  5. Напряжение пробоя – величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.

Только 3 вида строения катушек зажигания получили наибольшее распространение: общая, индивидуальная и двухвыводная.

Классическая конструкция катушки зажигания

Наипростейшие катушки зажигания имеют две медные обмотки, которые насчитывают до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Они обе являются изолированными. Цель изоляции — предотвращение возникновения короткого замыкания. Их корпус очень похож на стакан с крышкой. На нее выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка находится внутри первичной. Один ее конец соединен с обмоткой низшего напряжения. Второй конец тоже выведен на крышку бобины. Его задача- подключение цепи, которая соединяет трансформатор со свечой. Внутри обмоток прячется железный сердечник. Его цель — увеличение силы, которая возникает внутри магнитного поля.

устройство классической катушки зажигания

Такого рода конструкции являются редкостью в настоящее время. Они уже не используются для автомобилестроения. Но есть вероятность их встретить при ремонте старых машин.

Конструктивные отличия индивидуальных катушек

Данный вид катушек применяется в электронных системах. Работают они так же, как и классические. В ее структуре тоже есть обмотки высокого и низкого напряжения. Но есть и отличия: в индивидуальной катушке, первичная обмотка находится внутри вторичной; наличие двух сердечников- внутреннего и внешнего.

устройство индивидуальной катушки зажигания

Первый размещен внутри первичной обмотки. Второй же- вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащена специальным диодом. Его цель- отсекать токи высоких напряжений.

Индивидуальные катушки делят на 2 типа: компактные и стержневые. Они отличаются строением сердечника. Последние имеют возможность объединения по 4 штуки. Результат деятельности катушки- формирование одной искры за один полный цикл. Это объясняет необходимость синхронизации всех катушек, относительно распредвала двигателя.

Читайте также:  Динамическое напряжение для расслабления мышц

Двухвыводные катушки зажигания

Строение двухвыводной катушки зажигания очень похоже на классическое. Единственное отличие- присутствие двух выводов от обмотки высшего напряжения. Ее преимущество- возможность формирования искры на двух свечах в одно и то же время. В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси. Во втором же– на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).

устройство двухвыводной катушки зажигания

Такой тип конструкций используется при условии наличия четного числа цилиндров в двигателе. Их цель- упростить систему зажигания путем исключения распределителя из этого процесса. Двухвыводные трансформаторы можно подключить только 2 способами:

  1. Оба контакта соединить со свечами высоковольтной проводкой;
  2. Один контакт соединить наконечником (напрямую со свечой), а второй – высоковольтной проводкой.

Для двигателей, которые имеют 4 цилиндра, применяются четырехвыводные катушки. Можно сказать, что это система из пары двухвыводных.

Сухие и маслозаполненные катушки

Классическое строение катушки зажигания предполагает заполнение внутреннего пространства трансформаторным маслом. Цель этого- защита обмотки от перегрева под действием тока. Сам корпус изготовлен из металла. Это не всегда играет на руку. Поэтому большинство современных автомобилей созданы на другой конструкции- «сухой» трансформатор. Эта система является безкорпусной. Она покрыта слоем эпоксидного компаунда. Его роль- замена корпуса, защита от загрязнений, система охлаждения.

В некоторых иномарках использована комбинированная модель. Она объединяет контактный коммутатор и сухую катушку. Также может предполагать интеграцию катушки в распределитель.

Срок службы и неисправности катушек зажигания

В теории, катушка зажигания может использоваться до того момента, как автомобиль наберет пробег в 60-80 тысяч километров. Однако показатели в реальной жизни зависят напрямую от того, как она эксплуатировалась. Причины неисправностей в работе катушки:

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

Современные автомобили оснащены функцией предупреждения при неисправности катушки. Это производится путем загорания на приборной панели индикатора Check Engine.

Признаки некорректной работы катушек:

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

Отремонтировать катушки невозможно в силу особенностей конструкции. При обнаружении проблем в их работе, они просто заменяются на новые. Узнать, в каком состоянии катушки и заменять их следует только в сервисных центрах. Это важно, так как от качества их работы, будет зависеть и деятельность всего авто.

Источник



Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания

Катушка зажигания – «потомственный немец». В 1851 году механик из Германии Генрих Румкорф (проживавший, правда, в Париже) изобрел катушку с прерывателем, вырабатывающую импульсы высокого напряжения, а в 1925 году компания Роберта Боша начала массово применять её как элемент батарейной системы зажигания бензинового автомобильного мотора. Давайте посмотрим, в каком виде катушка зажигания дошла до наших дней, и каковы особенности ее работы.

Маслонаполненная бобина

Более чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.

Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.

Классическая маслонаполненная катушка зажигания — «бобина» (что по-французски и означало «катушка») — была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…

Читайте также:  Остающиеся напряжение зарядного устройства

Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.

Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!

И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.

Сухие катушки

Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.

Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.

Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.

Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…

Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.

Модуль зажигания – отказ от трамблера

Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».

Читайте также:  Давит голову от нервного напряжения

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.

Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.

Каждому цилиндру – по катушке!

Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.

Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.

Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…

К чему мы пришли?

Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.

Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их «потрохов», а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.

В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.

Источник