Катушка системы зажигания двигателя — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Содержание

Устройство [ править | править код ]

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор (упрощённая катушка Румкорфа) системы зажигания ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения, например 12 вольт (6 вольт на старых автомобилях и мотоциклах), вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков, благодаря чему во вторичной обмотке создаётся высокое импульсное выходное напряжение до 25 000 — 35 000 вольт по формуле: напряжение = индукция в витке × количество витков. Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подаётся на распределитель (трамблер), от него с помощью высоковольтных кабелей напряжение распределяется по свечам зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.

Раньше катушки зажигания делали с незамкнутым магнитопроводом, в настоящее время появились трансформаторы зажигания с замкнутым магнитопроводом.

Принцип действия [ править | править код ]

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E = − L 12 d I d t <displaystyle <mathcal >=-L_<12><frac

>> ,

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L 12 ∝ N 1 N 2 <displaystyle L_<12>propto N_<1>N_<2>> , где N 2 <displaystyle N_<2>> 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 (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление [ править | править код ]

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

Рабочие характеристики [ править | править код ]

К рабочим характеристикам катушки зажигания относят:

  • Индуктивность первичной обмотки;
  • Сопротивление первичной и вторичной обмотки;
  • Коэффициент трансформации;
  • Энергия искры;
  • Напряжение пробоя;
  • Количество образующихся искр в минуту.

Индуктивность [ править | править код ]

Индуктивность характеризует способность катушки накапливать энергию. Измеряется в Гн – генри, единицах измерения, названных в честь американского ученого Дж. Генри. Энергия, которая накапливается в первичной обмотке, пропорциональна индуктивности. Чем выше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка.

Коэффициент трансформации [ править | править код ]

Коэффициент трансформации показывает, во сколько раз катушка зажигания увеличивает первичное напряжение. На первичную катушку подается напряжение от аккумулятора в 12 В. Когда первичная цепь разрывается, ток в цепи изменяется — от 6-20 ампер, до 0. Изменение тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и образованию напряжения в первичной катушке в 300-400 В. Коэффициент трансформации катушки показывает, во сколько раз увеличивается именно это напряжение. Определяется отношением числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки, или отношением пробивного напряжения свечи к разнице максимально допустимого напряжение между коллектором и эмиттером транзистора и напряжения бортовой сети питания, которые известны из производственных характеристик катушки зажигания и автомобиля.

Читайте также:  Чернитель шин с силиконом

Сопротивление [ править | править код ]

В первичной обмотке – 0,25-0,55 Ом. Во вторичной обмотке – 2-25 кОм. Мощность и энергия искры обратно пропорциональны сопротивлению первичной обмотки катушки: чем оно выше, тем ниже мощность и энергия искры.

Энергия искры [ править | править код ]

Полезная энергия искры расходуется в течение 1,2 мс [1] – время, за которое сгорает воздушно-топливная смесь. Энергия искрового разряда составляет 0,05-0,1 Дж. В свече зажигания искра образуется вследствие явления дугового разряда, когда между двумя электродами, находящимися в газе, происходит электрический пробой. Напряжение на электродах зависит от размера диаметра свечи и его материала, зазора между электродами и от состава воздушно-топливной смеси, давления в камере сгорания и температуры. Во время старта двигателя и разгона автомобиля напряжение на электродах – максимальное, так как свеча не разогрета. При постоянной скорости – напряжение минимально. Чтобы свеча работала эффективно и не давала пропусков, напряжение, генерируемое катушкой, должно быть в 1,5 больше, чем напряжение, необходимое для пробоя зазора.

Напряжение пробоя [ править | править код ]

В зазоре между электродами свечи зажигания происходит пробой, когда напряжение на электродах становится равным напряжению пробоя. Значение напряжения пробоя зависит от величины зазора между электродами, давления и температуры воздушно-топливной смеси. При первом запуске двигателя напряжение должно быть выше, чтобы произошел пробой и образовалась искра, так как топливо и воздух в камере сгорания холодные.

Расчет числа искрообразований в системе зажигания [ править | править код ]

Чтобы рассчитать, сколько раз образуется искра в минуту в системе зажигания, нужно знать число оборотов в минуту двигателя и количества цилиндров. N – столько раз образуется искра в минуту. N= (Обороты/мин*число цилиндров) / (количество тактов двигателя 2 или 4). Для 6-цилиндрового двигателя при скорости вращения в 4000 об/мин число искрообразований равно: N=6*4000/4=6 000 раз в минуту.

Трудно спорить с тем, что современные двигатели благодаря быстрому развитию технологий с каждым годом становятся все сложнее. Но при этом многие забывают, что отдельные компоненты и системы остаются неизменными уже многие десятилетия — просто потому, что они доказали свою высокую эффективность и надежность.

Например, системы зажигания автомобилей не особенно изменились за последние 50 лет. Большинству из них и сегодня для генерации электрического импульса для поджига сжатой смеси воздуха и топлива в бензиновом двигателе нужны распределительный элемент и катушка зажигания (в простонародье — бобина). Катушка — это достаточно простое устройство. Но, как и многое в жизни, простое часто оказывается сестрой гениальности. В нашем случае — эффективности. Давайте просто представим. Чтобы зажечь воздушную смесь, необходим электрический импульс напряжением примерно 15 000–30 000 вольт. Откуда взять такой заряд, если аккумулятор дает лишь 12 вольт? На помощь приходит та самая бобина, генерирующая высоковольтный импульс.

Но мало просто «зарядить», необходимо сделать это так, чтобы точный импульс действительно привел к поджигу и полному сгоранию смеси в любых условиях работы двигателя. Именно поэтому катушка зажигания работает «на пару» с электронным блоком управления, который служит для контроля времени импульса. Он может быть встроенным в катушку, размещаться отдельно или находиться внутри блока управления двигателем. Несмотря на свою простоту, катушка зажигания, как и другие автокомпоненты, подвержена износу и выходу из строя. Особенно вследствие перепадов температуры, что так типично для российских условий эксплуатации с морозными зимами и жарким летом. Если бобину вовремя не поменять, она может «увлечь» за собой и модуль управления двигателем ECM, что уже гораздо серьезнее в плане затрат на ремонт.

Все больше квалифицированных автослесарей и мастеров во всем мире сегодня выбирают катушки зажигания Delphi благодаря надежности этой марки и производительности продукции. Оригинальное качество ведет к уменьшению случаев выхода из строя и повышению удовлетворенности клиентов.

Катушки зажигания Delphi обеспечивают выработку точного количества электричества для создания напряжения на свече зажигания, благодаря чему достигаются превосходные рабочие характеристики двигателя с адаптацией к дорожным и окружающим условиям. Помимо этого, аналогично другим узлам системы зажигания Delphi, бобины позволяют системам управления работой двигателя более жестко контролировать объемы вредных выбросов, экономичность и производительность. Более того, в зависимости от специфики применения одна катушка Delphi способна обслуживать одну, две, шесть или восемь свечей зажигания, благодаря чему оптимизируется управление материально-техническими запасами. Delphi отлично подходит для российского авторынка, так как обеспечивает широкий охват отечественных и импортных систем.

Читайте также:  Как сделать цепной ключ

Катушки, несмотря на свою простоту, требуют бережного обращения. Вот что советуют специалисты Delphi тем, кто решил произвести замену или ремонт бобины:

  • Катушки не должны иметь видимых повреждений и плотно надеваться на свечи. Поврежденная деталь может привести к раннему выходу из строя, а плохо установленная катушка — к пропускам зажигания.
  • Никогда не разбирайте и не снимайте колодку с катушки.
  • Не царапайте корпус катушки или ее кожух, не ударяйте по катушке.
  • Не используйте молоток и другие ударные инструменты для установки катушек. Устанавливайте их исключительно руками.
  • Не применяйте никаких недопустимых материалов при работе клеммой высокого напряжения, которая соединяется с обмоткой высокого напряжения.
  • Не распыляйте краски и другие аэрозоли на электрические коннекторы.
  • Всегда прикладывайте допустимое усилие при установке проводов и самой катушки.
  • Не подвешивайте систему зажигания за провода.
  • Не прикладывайте силу при подсоединении проводов и катушки зажигания.

Несоблюдение этих правил может привести к пропускам зажигания, снижению срока службы катушки, утечкам напряжения, отложениям на катушке, короткому замыканию, трещинам и т. д.

Наибольшую эффективность и надежность системы зажигания обеспечивает работа катушки вместе с другими элементами системы от компании Delphi, которая поставляет надежные комплектующие детали систем контроля выбросов, зажигания и датчиков для обеспечения точности параметров потока воздуха и выхлопных газов, предсказуемости производительности двигателя и мощности, устраняя вероятность сбоев, сопровождающихся сигналами «Проверьте контрольную лампу индикации неисправностей двигателя», а также обеспечивает поступление связной информации на блок управления двигателем и соблюдение жестких нормативов по выбросам.

Для системы зажигания Delphi предлагает такие продукты, как крышки и роторы распределителей зажигания, клапаны рециркуляции ОГ, клапаны регулировки подачи воздуха на холостом ходу и клапаны добавочного воздуха, катушки зажигания, блоки зажигания, комплекты проводов зажигания. Delphi также является мировым лидером по производству и ремонту форсунок, которые разработаны с учетом строгих требований к оригинальному оборудованию, отвечают федеральным стандартам по выбросам и экономии топлива и обеспечивают присущее оригинальному оборудованию удобство в установке.

Для бензинового ДВС система зажигания является одной из определяющих, хотя в машине сложно выделить какой-то главный узел. Без мотора не поедешь, но и без колеса это тоже невозможно.

Катушка зажигания создает высокое напряжение, без которого невозможно образование искры и воспламенение топливо-воздушной смеси в цилиндрах бензинового двигателя.

Коротко о зажигании

Чтобы понять зачем в автомобиле бобина (это народное название), и какое участие она принимает в обеспечении движения, надо хотя бы обобщенно понять устройство систем зажигания.

Упрощенная схема работы бобины приведена ниже.

Плюсовой вывод катушки подключен к положительной клемме аккумулятора, а другим выводом она соединяется с распределителем напряжения. Такая схема подключения является классической и широко применяется на машинах семейства ВАЗ. Для полноты картины необходимо сделать ряд уточнений:

  1. Распределитель напряжения является неким диспетчером, подающим напряжение на тот цилиндр, в котором произошла фаза сжатия и должны воспламениться пары бензина.
  2. Работой катушки зажигания управляет коммутатор напряжения, его исполнение может быть механическим или электронным (бесконтактным).

Механические устройства использовались в старых автомобилях: на ВАЗ 2106 и подобных, но сейчас они практически полностью вытеснены электронными.

Устройство и работа бобины

Современная бобина является упрощенной версией индукционной катушки Румкорфа. Она была названа в честь изобретателя немецкого происхождения – Генриха Румкорфа, который первым запатентовал в 1851 году устройство, преобразовывающее постоянное низкое напряжение в переменное высокое.

Чтобы понять принцип работы, нужно знать устройство катушки зажигания и основы радиоэлектроники.

Это традиционная, общая катушка зажигания ВАЗ, применяемая в течение длительного времени и на многих других автомобилях. Фактически это импульсный высоковольтный трансформатор. На сердечнике, предназначенном для усиления магнитного поля, тонким проводом намотана вторичная обмотка, она может содержать до тридцати тысяч витков провода.

Поверх вторичной обмотки находится первичная из более толстой проволоки и с меньшим количеством витков (100-300).

Обмотки с одних концов соединены между собой, второй конец первичной подсоединяется к аккумуляторы, вторичная обмотка свободным концом подключена к распределителю напряжения. Общей точкой обмотки катушки подключены к коммутатору напряжения. Всю эту конструкцию закрывает защитный корпус.

Читайте также:  Как изменяется поле зрения водителя

Через «первичку» в исходном состоянии протекает постоянный ток. Когда нужно образовать искру, цепь разрывается коммутатором или трамблером. Это приводит к образованию высокого напряжения во вторичной обмотке. Напряжение поступает на свечу нужного цилиндра, где и образуется искра, вызывающая сгорание топливной смеси. Для соединения свечей с распределителем использовались высоковольтные провода.

Конструкция с одним выводом не является единственно возможной, существуют и другие варианты.

  • Двухискровые. Сдвоенная система применяется для цилиндров, которые работают в одной фазе. Предположим, в первом цилиндре происходит сжатие и искра нужна для воспламенения, а в четвертом фаза продувки и там образуется холостая искра.
  • Трехискровые. Принцип работы как у двухвыводной, только используются подобные на 6 цилиндровых двигателях.
  • Индивидуальные. Каждая свеча оснащена собственной катушкой зажигания. В данном случае обмотки поменяны местами — первичная находится под вторичной.

Как проверить катушку зажигания

Основной параметр, по которому определяется работоспособность бобины, является сопротивление обмоток. Существуют усредненные показатели, говорящие о ее исправности. Хотя не всегда отклонения от нормы являются показателем неисправности.

С помощью мультиметра

С помощью мультиметра можно проверить катушку зажигания по 3 параметрам:

  1. сопротивление первичной обмотки;
  2. сопротивление вторичной обмотки;
  3. наличие короткого замыкания (пробой изоляции).

Следует учесть, что таким образом можно проверить только индивидуальную катушку зажигания. Сдвоенные устроены иначе, и необходимо знать схему вывода «первички» и «вторички».


Первичную обмотку проверяем присоединив щупы к контактам Б и К.

Тип катушки Сопротивление, Ом
ВАЗ 2106 (контактная система) 3,07-3,5
27.3705 (бесконтактная, М, Р) 0,45± 0,05
3122.3705 (С, З) 0,43± 0,04
8352.12 (М, Р) 0,42± 0,05
027.3705 (М, Р) 0,43± 0,04
27.3707-01 (М, Р) 0,42± 0,05
АТЕ1721 (М, Р) 0,43± 0,05
М – маслозаполненная
С – сухая
Р – разомкнутый магнитопровод
З – замкнутый магнитопровод

Измеряя «вторичку» подключаем один щуп к контакту Б, а второй к высоковольтному выводу.

Тип катушки Сопротивление, КОм
ВАЗ 2106 (контактная система) 5,4-9,2
27.3705 (бесконтактная, М, Р) 5±1
3122.3705 (С, З) 4,08±0,4
8352.12 (М, Р) 5±1
027.3705 (М, Р) 5±1
27.3707-01 (М, Р) 5±1
АТЕ1721 (М, Р) 5±1

Изоляцию замеряют через клемму Б и корпус катушки. Показания прибора должен быть не ниже 50 Мом.

Далеко не всегда у просто автолюбителя под рукой имеется мультиметр и опыт его использования, в дальней дороге проверка катушки зажигания указанным способом также недоступна.

Другие способы

Еще одним способом, особенно актуальным для старых автомобилей, в том числе и ВАЗах, будет проверка искры. Для этого центральный высоковольтный провод помещается на расстояние 5-7 мм от корпуса двигателя. Если при попытках завести машину проскакивает синяя или ярко-фиолетовая искра — бобина работает нормально. Если цвет искры более светлый, желтый, или она отсутствует вовсе, это может служить подтверждением ее поломки, либо неисправности провода.

Есть простой способ проверить систему с индивидуальными катушками. Если двигатель троит, нужно просто поочередно отсоединять питание катушек на заведенном двигателе. Отключили разъем и звук работы поменялся (машина задвоила) – катушка в порядке. Звук остался прежним – искра на свечу в этом цилиндре не поступает.

Правда проблема может быть и в самой свече, поэтому для чистоты эксперимента следует поменять местами свечу из этого цилиндра с любой другой.

Подключение катушки зажигания

Если при демонтаже вы не запомнили и не отметили какой провод к какой клемме шел, схема подключения катушки зажигания следующая. На клемму со знаком + или буквой Б (батарея) подается питание от аккумулятора, на букву К подключается коммутатор. Цвета проводов в автомобилях могут отличаться, поэтому проще всего отследить какой куда идет.

Правильность подсоединения важна, и в случае нарушения полярности можно испортить саму бобину, трамблер, коммутатор.

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.

Прошу поделиться этой записью с друзьями:

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector