Принцип работы катушки зажигания: устройство, назначение

Автоликбез28 января 2018

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:

• мощность электрического разряда порядка 20 тыс. вольт;
• подача импульса на свечу при достижении поршнем верхней точки с опережением 5° оборота коленчатого вала;
• зазор между электродами – 0,8–1,0 мм.

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:

1. Когда поршень в одном из цилиндров приближается к верхней мертвой точке (ВМТ), завершается такт сжатия.
2. Электронный блок управления, получающий информацию от датчика положения коленчатого вала, дает команду на искрообразование, отправляя сигнал размыкающему реле.
3. В режиме ожидания катушка постоянно находится под напряжением бортовой сети – 12 В. Реле по команде контроллера размыкает данную цепь и питание обмотки прекращается.
4. В момент разрыва элемент вырабатывает высоковольтный импульс, отправляемый по изолированным проводам к электродам соответствующей свечи.

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:

• металлический сердечник подключен к основному контакту, соединяемому с центральным электродом свечи зажигания посредством высоковольтного провода;
• вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков тонкого медного проводника с изоляцией;
• поверх вторичной обмотки предусмотрен слой диэлектрика и небольшое количество витков толстой медной проволоки – первичная обмотка;
• сердечник с обмотками помещен внутрь герметичного пластикового корпуса, наполненного трансформаторным маслом;
• обмотки подключены по последовательной схеме, 2 соединенных конца выведены на одну внешнюю клемму, два других – на отдельные контакты.

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:

1. К первичной обмотке после включения зажигания подводится напряжение 12 В от аккумулятора. Возникает электромагнитное поле, усиливаемое железным сердечником.
2. Когда стартер проворачивает коленчатый вал и какой-либо поршень доходит до ВМТ, электроника посредством реле разрывает низковольтную цепь питания.
3. Разрыв цепи провоцирует образование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В этот момент напряжение на катушке зажигания достигает 20 тыс. вольт и более.
4. Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и топливная смесь поджигается. Двигатель заводится.

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:

• с двумя контактами высокого напряжения;
• индивидуальные.

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:

• первичная и вторичная обмотка поменялись местами – вторая находится сверху;
• габариты устройства существенно уменьшились;
• мини-катушка устанавливается прямо на центральный контакт свечи;
• высоковольтные провода отсутствуют.

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:

1. Причиной преждевременной поломки элемента часто становится длительный перегрев.
2. С годами свойства изоляционных материалов внутри обмоток ухудшаются. Повышается вероятность межвиткового замыкания, ведущего к перегреву и перегоранию проводников.
3. В силу особенностей конструкции высоковольтная катушка не подлежит ремонту и восстановлению. Некоторые модели можно разобрать и попытаться устранить обрыв или замыкание, но практика показывает, что надежнее и дешевле поставить новую запчасть.
4. Для нормальной работы элемента и стабильного искрообразования нужно обеспечить минимальное напряжение бортовой сети 11,5 вольт. Если из-за неисправности генератора либо разрядки аккумуляторной батареи вольтаж не достигает нормы, износ трансформатора ускоряется.
5. По той же причине уменьшается мощность искрового разряда на электродах свечей, рабочая смесь воспламеняется и сгорает хуже.
6. Пробой изоляции или обрыв высоковольтных проводов, вызывающий искрение на кузов машины, сокращает срок службы катушки. Если игнорировать неполадку в течение длительного времени, она придет в негодность.
7. Мини-катушки индивидуального типа иногда выходят из строя из-за вибрации силового агрегата. Причина – внутренний обрыв проводников.

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.

Катушка зажигания автомобиля. Конструкция, принцип работы

Чтобы обеспечить воспламенение горючей смеси в цилиндрах бензиновой силовой установки, используется внешний источник — электрическая искра, проскакивающая между электродами свечи накаливания. Но между этими электродами имеется определенный зазор, который электрическое напряжение должно пробить. Потому на свечу должно подаваться напряжение большого значения, составляющего десятки тысяч вольт.

Классическая катушка зажигания

Естественно, бортовая сеть авто не то что не рассчитана, она даже не способна выдать такое напряжение, поскольку не существует портативного источника питания с такими выходными параметрами.

Данная проблема была решена путем включения в систему зажигания специальной катушки, генерирующей высокое напряжение. По сути, катушка зажигания – это устройство преобразующее напряжение низкого значения (6-12 В) в большие значения (до 35 000 В).

Это и является основной функцией данного элемента – генерация импульса высокого вольтажа, подающегося на свечи накаливания.

Достигается генерация напряжения значительных показаний конструкцией самой катушки. Устроена катушка зажигания просто, она состоит она из двух видов обмоток.

Конструкция катушки зажигания

Устройство 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.

Принцип работы катушки зажигания

Работает катушка зажигания по такому принципу: напряжение, подающееся от источника питания, проходит по виткам первичной обмотки, из-за чего образуется магнитное поле, которое воздействует на вторичную обмотку. Благодаря этому полю в ней формируется импульс напряжения высокого значения. На это значение сказывается большое количество витков данной обмотки, поскольку индукция магнитного поля первой обмотки умножается на количество витков вторичной обмотки. Отсюда и высокое выходное напряжение.

Чтобы увеличить магнитное поле внутри катушки, тем самым обеспечив более высокое выходное напряжение, внутрь катушки помещен железный сердечник.

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.

Двухвыводная катушка

Существует еще два типа катушек – двухвыводные и индивидуальные. Двухвыводные катушки применяются в электронной системе зажигания 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 высоковольтных проводов. Второй – использование одного наконечника и одного высоковольтного провода.

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

В зависимости от устройства сердечника, индивидуальные катушки зажигания делятся на два типа – компактные, и стержневые
Компактная (слева) и стержневая (справа) индивидуальные катушки зажигания, устанавливаемые непосредственно над свечами 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 – высоковольтный провод, поскольку катушка размещается непосредственно на свече.

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

Устройство индивидуальной катушки зажигания

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.

Это и все выпускающиеся на данный момент катушки зажигания, которыми оснащаются автомобили.

Катушки зажигания — виды, устройство, принцип работы

(Примечание: данная статья является общепознавательной и не привязана к какой либо марке автомобиля)

Задачи катушки зажигания

Катушка зажигания накапливает энергию и вырабатывает высокое напряжение для образования искрового разряда на электроде свечи зажигания.

Функция катушки зажигания основывается на законе индукции: катушка зажигания состоит из магнитомягкого железного сердечника, первичной обмотки из медной проволоки с малым количеством витков (сечением примерно 0,75 мм²) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм²). Соотношение витков составляет примерно 1:200.

Поставляемая от аккумулятора энергия в требуемый момент зажигания отключается от конечной ступени управления. Магнитное поле первичной обмотки переносится на вторичную обмотку. Возникающее во вторичной обмотке напряжение зависят от количества витков. Это высокое напряжение используется для искрообразования на электроде свечи.

Энергия зажигания

При оптимальном составе смеси энергия зажигания должна составлять примерно 0,2 мДж, при более бедной или богатой смеси — примерно 3 мДж. Однако в практике расход энергии гораздо выше.

Вырабатываемая энергия в современных системах зажигания достигает от 60 до 200 мДж. Это означает, что при контакте с проводящими высокое напряжение частями может возникнуть угроза жизни!

Термины в системе зажигания

Распределение

Аккумулирование энергии: во время цикла заряда катушка накапливает энергию в магнитопроводе. Ток подается — катушка заряжается (цепь первичной обмотки закрыта, цепь вторичной обмотки открыта). В заданный момент зажигания первичная цепь размыкается.

Первичный ток

Индуцированное напряжение: любое изменение тока в индуктивности (катушке) изменяет напряжение. Вторично генерируется высокое напряжение.

Вторичное напряжение

Высокое напряжение: так же как и в трансформаторе вырабатываемое высокое напряжение зависит от числа витков катушки первично/вто-рично. После достижения необходимого напряжения пробоя происходит разряд катушки с образованием искры (пробой).

Вторичный ток

Искра зажигания: после поступления высокого напряжения на свечу зажигания накопленная энергия разряжается в искровой канал (цепь первичного тока открыта, вторичного-закрыта).

Время замыкания (заряда катушки)

В контактно-распределительной системе зажигания определяется продолжительность времени, в период которого контакт прерывателя замкнут.

В электронной системе зажигания предписывается продолжительность времени, в период которого первичный ток протекает. Первичная обмотка катушки подключена.

Система зажигания с контактным прерывателем

Электронная система зажигания

РАЗНОВИДНОСТИ КАТУШЕК

На практике в основном встречаются 3 вида: система зажигания с вращающимся распределителем, двухискровая катушка зажигания и одноискровая катушка зажигания.

Стандартная катушка зажигания для двигателей с вращающимся распределением высокого напряжения (ROV)

Управление током заряда через контакт прерывателя. Тут высокое напряжение генерируется центрально от одной катушки зажигания и распределителем зажигания механически распределяется на отдельные свечи зажигания. В современных системах управления двигателем этот вид распределения напряжения уже не актуален.

Двухискровая катушка зажигания (в двигателях с четным числом цилиндров)

Оба соединения высокого напряжения последовательно подключены к двум свечам зажигания, порядок зажигания которых на 360° оборота коленчатого вала смещены друг от друга. Катушка зажигания генерирует искру зажигания одновременно на две свечи зажигания: одна находится в цилиндре, в котором как раз и сжимается воздушно-топливная смесь, а вторая — в цилиндре, который в это время находится в такте выпуска. В цилиндре с высоким давлением (с тактом сжатия) возникает рабочая основная искра зажигания, в менее сжатом (с тактом продувки) — холостая искра зажигания. После 360° оборота коленчатого вала все становится наоборот. В другой паре цилиндров импульс зажигания происходит точно так же, только смещен на 180° оборота коленвала.

Благодаря последовательному включению одна из обеих свечей работает с положительным высоким напряжением пробоя, а другая — с отрицательным напряжением. Из-за разного направления напряжения электроды свечей зажигания показывают неодинаковые картины обгорания.

На каждый оборот коленвала -2 искры зажигания (основная/ рабочая искра и поддерживаю-щая/холостая искра)

1.    Помехоподавляющий штекер 2.    Кабели зажигания
3.    Соединительный штекер 4.    Двухискровая катушка зажигания 2×2

Статическое распределение высокого напряжения с двух-искровой катушкой зажигания

Одноискровая катушка зажигания в полностью электронной системе зажигания

В этом исполнении каждая свеча зажигания приписана к конкретной катушке зажигания, которая «сидит» прямо на изоляторе свечи зажигания. Конструкция делает возможным более филигранное исполнение и размеры. Одноискровые катушки зажигания устанавливаются как на четное, так и на нечетное количество цилиндров: система зажигания все равно синхронизируется сенсором распредвала.

Схема включения одноискровой катушки зажигания

Устройство одноискровой катушки

Одноискровая катушка зажигания вырабатывает в каждый такт по искре зажигания, потому необходима синхронизация с распределительным валом.

Преимущества одноискровой катушки зажигания в полностью электронной системе зажигания

Благодаря прямой передаче напряжения от катушки зажигания на свечу зажигания одноискровая катушка зажигания имеет меньшие потери напряжения и позволяет использовать самый широкий из возможных диапазонов углов опережения зажигания. Кроме того, в такой системе возможен контроль первичной и вторичной цепей системы зажигания и определение перебоев в искрообразовании.

Одноискровая катушка

1    Замок зажигания 2    Катушки зажигания 3.    Свечи зажигания 4.    Блок управления

Статическое распределение зажигания с одноискровыми катушками зажигания

Диоды в цепи высокого напряжения для подавления искры при включении. Вторичная обмотка не может быть проверена омметром.

Видео

Катушка зажигания – проверка, неисправности, измерение сопротивления

В целом, конструкция обычной катушки зажигания аналогична конструкции трансформатора. Катушка зажигания предназначена для индуцирования высокого напряжения из низкого. Помимо железного сердечника, важными компонентами катушки являются первичная обмотка, вторичная обмотка и электрические соединения.

Задача наборного железного сердечника заключается в усилении магнитного поля. Вокруг железного сердечника расположена тонкая вторичная обмотка. Она состоит из медной изолированной проволоки толщиной около 0,05–0,1 мм, намотанной до 50 000 раз. Первичная обмотка состоит из лакированной медной проволоки толщиной около 0,6–0,9 мм и намотана на вторичную обмотку. Сопротивление катушки составляет около 0,2–3,0 Ом на первичной обмотке и около 5–20 кОм на вторичной обмотке. Соотношение первичной и вторичной обмоток составляет 1:100. Техническая конструкция может быть различной в зависимости от применения катушки зажигания. Электрические соединения стандартной цилиндрической катушки зажигания называются «клемма 15» (источник питания), «клемма 1» (прерыватель зажигания) и «клемма 4» (высоковольтное соединение).

Первичная обмотка соединена с вторичной обмоткой через общий вывод обмотки с клеммой 1. Этот общий вывод называется «автотрансформаторная схема» и используется для упрощения производства катушки. Первичный ток, протекающий через первичную обмотку, включается или выключается посредством прерывателя системы зажигания. Сила тока определяется сопротивлением катушки и напряжением, подаваемым на клемму 15. Очень быстрое направление тока, вызываемое прерывателем, изменяет магнитное поле катушки и индуцирует импульс напряжения, который преобразуется в импульс высокого напряжения посредством вторичной обмотки. Он проходит через кабель зажигания в искровой разрядник свечи зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания с принудительным воспламенением.

Величина индуцированного высокого напряжения зависит от скорости изменения магнитного поля, количества витков вторичной катушки и напряженности магнитного поля. Напряжение тока размыкания первичной обмотки составляет от 300 до 400 В. Высокое напряжение вторичной катушки может достигать 40 кВ в зависимости от катушки зажигания.

Как проверить исправность катушки зажигания

Катушка зажигания создает высокое напряжение, которое требуется для работы самой системы и создания искры между контактами свечей зажигания. Большинство двигателей с распределительной системой зажигания оснащается одной катушкой зажигания, в некоторых случаях – двумя катушками зажигания. В системах без распределителя зажигания (DIS) применяется несколько катушек зажигания. В двухискровых системах на каждую пару цилиндров приходится одна катушка зажигания. В других системах DIS и системах с катушками карандашного типа на одну свечу (COP) на каждый цилиндр или свечу зажигания устанавливается собственная катушка зажигания. 

Катушка зажигания играет роль трансформатора напряжения. Она превращает напряжение 12В в несколько тысяч вольт.  

Вторичное напряжение создает искру в зазоре между электродами свечи, оно зависит от зазора, электрического сопротивления свечи зажигания и высоковольтных проводов, состава топливовоздушной смеси, нагрузки на двигатель и температуры свечи. Напряжение может меняться от 5000 вольт до 25000 вольт и более. В некоторых системах достигается максимальное напряжение, равное 40000 вольт. 

Как работает катушка зажигания

В катушке зажигания имеются две обмотки, которые намотаны на пластинчатый металлический сердечник. Первичная обмотка, имеющая несколько сотен витков, соединена с двумя внешними контактами катушки. Положительный вывод (+) катушки подключен к выключателю зажигания и АКБ, а отрицательный вывод (-) – к модулю зажигания и затем на «массу» кузова. Вторичная обмотка имеет несколько тысяч витков и подсоединена одним концом к положительному контакту первичной обмотки, а другим – к высоковольтному выводу в центральной части катушки. 

Соотношение витков вторичной и первичной обмоток составляет 80 к 1. Чем выше соотношение, тем выше выходное напряжение катушки. Мощные катушки зажигания обычно имеют более высокое соотношение числа обмоток по сравнению со стандартными катушками.

После замыкания первичной обмотки на «массу» по ней протекает электрический ток. Он создает сильное магнитное поле вокруг металлического сердечника и «заряжает» катушку энергией. Требуется примерно 10-15 мс для максимальной зарядки катушки зажигания. 

Затем модуль зажигания размыкает первичную цепь катушки. Это приводит к внезапному исчезновению магнитного поля. Энергия, запасенная в катушке, создает ток во вторичной обмотке. В зависимости от соотношения числа витков обмоток напряжение увеличивается в 100 или более раз. Этого достаточно, чтобы  между контактами свечи зажигания «пробежала» искра. 

Неисправности катушек зажигания

Катушки зажигания очень надежные и прочные устройства. Причинами неисправности данных трансформаторов могут быть нагрев и вибрация, при этом повреждаются обмотки и возникает пробой изоляции, что в свою очередь приводит к короткому замыканию или обрыву цепей обмоток. Наибольшую опасность для катушки зажигания представляет перегрузка, вызванная неисправностью свечи зажигания или высоковольтного провода. 

Если свеча зажигания или высоковольтный провод повреждены и имеют чрезмерно высокое сопротивление, напряжение катушки зажигания может повышаться для пробоя ее изоляции. 

Изоляция большинства катушек зажигания может получить повреждение в результате превышения напряжения в 35000 вольт. После этого вторичное напряжение катушки зажигания падает, появляются пропуски зажигания под нагрузкой, катушка не выдает напряжения, достаточного для работы и пуска двигателя. 

Если на положительном контакте катушки имеется напряжение АКБ и при замыкании на «массу» модулем зажигания она не создает искру, значит, катушка неисправна и требует замены.  

Подсказка: если модуль зажигания несколько раз не сработал, это, возможно, связано с неисправностью катушки зажигания. Внутренние пробои или замыкания в катушке зажигания могут стать причиной неисправности модуля зажигания. 

Диагностика катушки зажигания

Если неисправность возникла в системе зажигания распределительного типа, она оказывает влияние на работу всех цилиндров двигателя. Двигатель трудно запустить или возникают пропуски зажигания под нагрузкой, которые происходят то в одном, то в другом цилиндре. В системах, не имеющих распределитель зажигания (DIS), или оснащенных катушками карандашного типа (COP) на каждую свечу неисправность в катушке зажигания влияет на работу только одного цилиндра (или двух цилиндров, если применяется двухискровая система зажигания DIS с так называемой «холостой» искрой). Здесь оба цилиндра работают от одной катушки, но в разных циклах. 

Если двигатель работает неровно (с пропусками зажигания) и включается лампа «Проверить двигатель», необходимо использовать диагностический сканер для проверки кода, связанного с пропусками зажигания. 

    На двигателях 1996 г. выпуска и более современных моторах с системой OBD II  неисправность катушки обычно отображается в форме кода P030X. Здесь «X» представляет собой номер цилиндра, в котором возникают пропуски зажигания.  Код P0301, например, означает, что в цилиндре #1 зафиксированы пропуски зажигания. Но пропуски зажигания могут возникнуть не только в результате поломки в системе зажигания, но также из-за проблем в системе подачи топлива, цилиндро-поршневой группы, поэтому пропуски зажигания не всегда являются прямым следствием неисправной катушки, свечи зажигания или высоковольтного провода. 

Если произошло замыкание или обрыв в цепях катушки зажигания, может быть выдан соответствующий код. При его отсутствии необходимо измерить сопротивление первичной и вторичной обмоток зажигания цифровым мультиметром. Необходимо также снять и проверить состояние свечи зажигания, в том числе зазор между контактами и цвет нагара на контактах свечи. Возможно, пропуски возникают в результате масляных отложений или сильного нагара. Также следует  проверить высоковольтный провод, чтобы убедиться в том, что его сопротивление соответствует требуемому значению. 

Если катушка, свеча зажигания и высоковольтный провод в порядке, пропуски зажигания являются следствием загрязнения или повреждения топливной форсунки (следует проверить сопротивление форсунки и напряжение питания, использовать индикатор «NOID» для проверки наличия импульсов управления блока PCM). Если форсунка исправна, следует проверить компрессию,  исправность клапанов или наличие утечки через прокладку головки блока цилиндров. 

Замечание: ваш двигатель с системой зажигания COP прокручивается как положено, но при этом отсутствует искра, в этом случае проблема отнюдь не в одной или нескольких катушках зажигания. Вероятно, неисправен датчик положения коленчатого или распределительного вала, отсутствует напряжение питания в системе зажигания или вышел из строя модуль зажигания (при его наличии),  неисправна цепь управления катушками зажигания блока PCM.

Проверка катушки зажигания

Предупреждение: запрещено отсоединять высоковольтный провод от свечи зажигания или с катушки зажигания для проверки искры. Помимо поражения электрическим током снятие провода сулит резкий рост вторичного напряжения и опасность повреждения катушки. Единственный правильный способ проверить искрообразование состоит в том, чтобы использовать тестер для свечей зажигания KV/ARC или щуп для проверки системы зажигания COP. 

При наличии неисправности в катушке следует измерить сопротивление первичной и вторичной обмоток с помощью омметра. Если есть отклонение от нормы, катушку меняют. 

Катушку зажигания также можно проверить с помощью омметра с 10МОм входным сопротивлением. См. руководство по ремонту для получения сведений о характеристиках катушки зажигания.

Для тестирования катушки зажигания целесообразно подключить измерительные провода к контактам первичной обмотки (+ и -). В большинстве случае сопротивление обмотки составляет 0,4 – 2Ом. Нулевое сопротивление свидетельствует о коротком замыкании в катушке, а высокое сопротивление указывает на обрыв в цепи.

Вторичное сопротивление измеряется между положительным контактом (+) и выводом высокого напряжения. Современные катушки зажигания с пластинчатым сердечником обычно имеют сопротивление 6000-8000Ом, в другие свыше 15000Ом. 

В катушках других конструкций первичные контакты могут быть расположены в разъеме или спрятаны. См. данные руководства по ремонту для поиска контактов обмоток и тестирования катушки зажигания.

Неисправная катушка зажигания может вывести из строя блок PCM

Чем ниже сопротивление в первичной обмотке, тем выше ток через катушку, а, значит, и риск выхода из строя блока PCM. Это может также привести к снижению вторичного напряжения, слабому искрообразованию, затрудненному пуску двигателя, вибрациям, пропускам зажигания под нагрузкой или в момент ускорения.

Значительное сопротивление или обрыв первичной цепи катушки зажигания не всегда ведет к выходу из строя блока PCM, но оно сопровождается падением вторичного напряжения. 

Короткое замыкание во вторичной обмотке катушки зажигания сокращает эффективность искрообразования, но модуль PCM не ломается.

Следствием повышенного сопротивления или обрыва во вторичной обмотке катушки может стать ослабление или отсутствие искры в цилиндрах или поломка блока PCM из-за сильной самоиндукции в первичной обмотке.

Замена катушки зажигания

Новая катушка должна быть аналогична заменяемой (если вы не планируете усовершенствовать систему зажигания).

При замене катушки зажигания все контакты и соединения необходимо очистить, проверить отсутствие коррозии и надежность подключений. Коррозия повышает сопротивление в электрических проводниках, неустойчивое соединение (дребезг), обрыв, что, в конечном счете, сокращает срок службы катушки. Для снижения опасности пробоя из-за повышенной влажности рекомендуется использовать диэлектрическую свечную смазку на контактах катушки. Например, на двигателях Форд с катушками COP влажность является основным фактором выхода из строя катушек зажигания. 

Если двигатель имеет неисправность, катушки будут работать в жестких условиях. Неисправности могут быть вызваны высоким вторичным сопротивлением (изношенные свечи зажигания или большой зазор между электродами свечи), обеденная топливовоздушная смесь (загрязнение форсунок, утечка разрежения или негерметичность клапана рециркуляции отработанных газов). 

При большом пробеге (двигатель с системой зажигания COP) следует установить новые свечи зажигания в случае неисправной катушки, свечи эксплуатируются более 45000 миль, а платиновые или иридиевые свечи – свыше 100000 миль

Диагностика и тестирование катушки зажигания

03.09.2018
Диагностика катушки зажигания

Механизм зажигания

Все катушки зажигания являются трансформаторами, которые состоят из железного сердечника, окруженного первичной и вторичной обмотками. Первичные обмотки представляют собой провод большего диаметра, чем вторичные, однако обладают меньшим количеством оборотов вокруг сердечника. Отношение оборотов между первичной и вторичной обмотками определяет выходной потенциал катушки (чем выше отношение, тем выше максимальное выходное напряжение). Большинство катушек имеют примерно в 10 раз больше вторичных обмоток, чем первичные обмотки. У высокопроизводительных катушек это соотношение еще больше.

Устройство катушки зажигания

Первичная и вторичная обмотки изолированы и не касаются друг друга. Сопротивление первичной обмотки, как правило, очень низкое, обычно всего 0,6-0,7 Ом. Сопротивление вторичных обмоток, для сравнения, довольно велико. Сегментированные конструкции катушек обычно находятся в диапазоне 5 500 Ом.

Принцип работы катушки

Так как же катушка зажигает свечу? Когда напряжение аккумулятора от цепи зажигания попадает в модуль зажигания или PCM, оно начинает протекать через первичные обмотки и сердечник становится сильным электромагнитом. Это создает магнитное поле, окружающее сердечник и вторичные обмотки. Когда модуль зажигания отключает первичное напряжение на катушке, магнитное поле пропадает. Поле вызывает всплеск напряжения в катушке. Затем напряжение переходит от катушки к свече зажигания и создает искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь в цилиндре.

Как проверить индивидуальную катушку. Несколько способов. + самодельный тестер для проверки:

Диагностика катушки зажигания

Если есть подозрения в проблемах с катушкой зажигания советуем первичное и вторичное сопротивление катушки измерить омметром. Если наблюдается пробой либо падение сопротивления, катушку следует заменить.

Симптомы, которые появляются у автомобиля при неисправной катушке зажигания, очень часто соответствуют признакам выхода из строя других узлов, поэтому проверка катушки может не только сэкономить время, но и средства.

Признаки выхода из строя катушки могут быть следующими:

1. Стреляет из выхлопной трубы – искра подается не вовремя, и топливная смесь загорается не тогда, когда нужно. Подобное наблюдается также при неисправных датчиках Холла, когда коленвал «посылает» сигнал на катушку не тогда, когда нужно.
2. Слабая искра – автомобиль плохо заводится и глохнет на нейтральных оборотах, однако при разогретом двигателе симптомы пропадают, но наблюдаются провалы. Часто грешат на свечи, однако про катушку начинают догадываться, если замена свечи не дала результатов.
3. Сопутствующие сбои в электронике – проблемы с генератором, светом и пр. Когда имеется наружных дефект катушки, искра может «проскакивать» кроме свечи на корпус, тем самым пагубно влияя на электрические приборы.

Короткое или более низкое сопротивление в первичных обмотках может повредить модуль зажигания. Это также может уменьшить выход напряжения катушки, что приводит к слабой искре, сложному запуску.

Высокое сопротивление в первичных обмотках катушки способно вывести из строя схему драйвера PCM сразу, но это может привести к тому, что модуль будет работать горячим и сократит срок его службы. При этом условии выход катушки будет низким или несуществующим (слабая искра или отсутствие искры).

Короткое или низкое сопротивление во вторичных обмотках катушки приведет к слабой искре, но не повредит модуль или схему драйвера PCM. Открытое или высокое сопротивление вторичных обмоток катушки также вызывает слабую искру или отсутствие искры, а также может повредить модуль зажигания из-за индукции обратной связи через первичный контур.

Проверка вторичной обмотки катушки зажигания Mazda

Важным моментом, который следует учитывать в отношении всех типов катушек зажигания, является то, что, когда магнитное поле пропадает, высоковольтный скачок должен куда-то «уйти». Если электрический ток не может попасть в свечу зажигания, он найдет еще один путь к земле, который может быть обратно через модуль зажигания, схему драйвера PCM или через изоляцию внутри самой катушки. Поэтому никогда не отсоединяйте штекерный провод или обмотку COP во время работы двигателя. Это может быть опасно не только по отношению к чувствительным электронным компонентам, но и для вашей жизни.

Инструменты для тестирования катушек зажигания

В настоящее время компания Snap-on предлагает ряд индуктивных адаптеров, которые могут быть подключены непосредственно к катушкам на разных системах для сбора информации о вторичном зажигании. Большинство этих адаптеров позволяют использовать модуль Snap-on kV для наблюдения за поведением вторичной обмотки всех типов катушек. В большинстве случаев для диагностики катушки необязательно снимать.

COP адаптеры доступны для различных моделей BMW, двигателей Chrysler 2.7L, 3.2L и 3.5L (Dodge Intrepid, Chrysler Concorde LHS и 300M), Ford 3.4L Taurus SHO, 4,6L Town Car и Mark VIII, Mustang, Crown Vic и Grand Marquis, F-Series и E-Series с двигателями 5.4L и 6.8L, Acura SLX, Honda Passport, Isuzu Amigo, Rodeo и Trooper, Mercedes-Benz с двигателями M112 и M113, Toyota и Lexus с 1UZ-FE и 2UZ -FE, Audi A4 1.8L turbo и A8 4.2L, Volkswagen Passat 1.8L turbo, Volvo 960 и 9000.

Другим удобным инструментом, который может быть использован для быстрого поиска неисправности в катушках зажигания, является датчик Waekon Coil On Plug Ignition Quick Probe (WAE76560). Этот ручной инструмент прост в использовании и имеет индуктивную лопасть, которая помещается поверх катушки для обнаружения ее активности. Светодиодный датчик загорается каждый раз, когда катушка срабатывает и создает достаточный вольтаж. Второй датчик дает знать, когда искра имеет достаточную продолжительность.

Как правильно заменить катушку зажигания

Катушки, предназначенные для замены всегда должны быть того же основного типа, что и оригинал, и иметь такое же первичное сопротивление. Использование неправильной катушки может повредить другие компоненты зажигания или привести к сбою новой катушки.

Проблем с будущей катушкой часто можно избежать, очищая разъемы и клеммы при установке. Коррозия может вызвать прерывистую работу и потерю непрерывности протекания тока; это может способствовать ускоренному износу компонентов. Применение диэлектрической смазки к этим соединениям может помочь предотвратить коррозию и обеспечить хорошее соединение.

На двигателях с большим пробегом, с распределителями или системами DIS провода свечи зажигания, после отказа катушки, также подлежат замене. Кроме этого следует установить новые штепсели. 50 тысяч километров пробега для обычной катушки и 150 тысяч для долговечной: таков как правило, срок выхода из строя катушек зажигания.

Ток — первичная обмотка — катушка — зажигание

Ток — первичная обмотка — катушка — зажигание

Cтраница 1

Ток первичной обмотки катушки зажигания 77 ограничивает резистор R5, находящийся вне корпуса устройства. При пуске двигателя этот резистор замыкают контактами SA2pene стартера.
 [1]

В настоящее время получают распространение транзисторные коммутаторы тока первичной обмотки катушки зажигания, управляемые от механического прерывателя.
 [2]

Транзисторный коммутатор ТК-200 усиливает сигналы датчика и коммутирует ток первичной обмотки катушки зажигания.
 [3]

Это обусловлено тем, что после окончания второй фазы ток первичной обмотки катушки зажигания непосредственно перед закрыванием коммутатора ( так называемый ток разрыва, характеризующий запасенную в катушке энергию) значительно меньше максимального, а в течение паузы увеличивается фактически до предельного значения.
 [4]

В контактно-транзисторной системе зажигания автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А ( рис. 66) контакты прерывателя разгружены от тока первичной обмотки катушки зажигания, что уменьшает их износ, увеличивает напряжение вторичной цепи и повышает общую надежность приборов системы зажигания, снижает трудоемкость ТО и ремонта.
 [5]

Датчик-распределитель Р351 ( рис. 4.20) распределяет ток высокого напряжения по свечам и создает синусоидальный переменный ток, положительные импульсы которого через транзисторный коммутатор управляют током первичной обмотки катушки зажигания.
 [7]

Сопротивление R2, включенное параллельно вторичной обмотке трансформатора Тр, обеспечивает необходимую форму запирающего импульса напряжения. Кроме того, сопротивление R2 препятствует прохождению тока первичной обмотки катушки зажигания через контакты прерывателя.
 [9]

На рис. 3.22 показаны результаты эксперимента с использованием электродов, установленных в стенке трубки заподлицо с внутренней поверхностью и, следовательно, с искровым промежутком, равным внутреннему диаметру трубки, т.е. 5 мм. Однако при этом требуются высокие напряжения для образования искрового разряда при воспламенении всех исследуемых газовых смесей, что не позволяет регулировать энергию искры изменением тока первичной обмотки катушки зажигания.
 [11]

На рис. 67, а показана принципиальная схема контактно-транзисторной системы зажигания. Наличие транзистора VT значительно облегчает работу контактов прерывателя, так как через них протекает ток управления транзистором ( ток базы / Б), а ток первичной обмотки катушки зажигания / х — через переход эмиттер — коллектор транзистора.
 [13]

Катушка зажигания Б-118 создает импульсы высокого напряжения, воспламеняющие рабочую смесь. Выводы ее проводов уплотнены резиновыми кольцами. Один вывод вторичной обмотки соединен с корпусом. Ток первичной обмотки катушки зажигания прерывается мощным транзистором V4 ( см. рис. 4.19) выходного каскада коммутатора.
 [14]

Зазор междуконтактами влияет на угол их замкнутого состояния следующим образом. Увеличение зазора между контактами против установленного может вызвать перебои зажигания, особенно в эксплуатационных режимах разгона и пуска. При слишком малом зазоре ухудшаются условия гашения дуги, возникающей между контактами при размыкании и как следствие этого усиливается эрозия контактов. Кроме того, дуга между контактами замедляет процесс разрыва тока первичной обмотки катушки зажигания, вследствие чего падает максимальное вторичное напряжение.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

Назад к основам: Как работает катушка зажигания

16 февраля 2021 г. | Статья

.

Во всех системах зажигания современных бензиновых двигателей катушки зажигания используются для одной и той же основной функции: для создания высокого напряжения, необходимого для возникновения искры на свече зажигания. Профессионалы послепродажного обслуживания будут знакомы с их назначением и основными характеристиками, но они могут не знать о глубоких научных принципах, на которые они опираются.Здесь мы объясняем, как электромагнетизм лежит в основе важной роли катушки зажигания…

История катушек зажигания

Хотя системы зажигания, безусловно, развивались с течением времени — в частности, включали все больше и больше электроники — они все еще несут отличительные черты оригинальных катушечных систем зажигания, которые были введены более 100 лет назад.

Первая катушечная система зажигания приписана американскому изобретателю Чарльзу Кеттерингу, который разработал катушечную систему зажигания для крупного производителя автомобилей примерно в 1910/1911 годах.Впервые он разработал электрическую систему, которая питала стартер и зажигание одновременно. Аккумулятор, генератор и более полная электрическая система транспортного средства обеспечивали относительно стабильное электрическое питание катушки зажигания.

Система Кеттеринга (Рисунок 1) использовала одну катушку зажигания для создания высокого напряжения, которое передавалось на рычаг ротора, который эффективно направлял напряжение на серию электрических контактов, расположенных в узле распределителя (по одному контакту на каждый цилиндр). ).Эти контакты затем соединялись проводами свечей зажигания со свечами зажигания в такой последовательности, которая позволяла распределять высокое напряжение на свечи зажигания в правильном порядке зажигания цилиндров.

Рисунок 1: Основные компоненты системы зажигания Кеттеринга

Система зажигания Kettering стала практически единственным типом системы зажигания для массовых бензиновых автомобилей и оставалась таковой до тех пор, пока в 1970-х и 1980-х годах системы зажигания с электронным переключением и управлением не начали заменять механические системы зажигания.

Основной принцип катушки зажигания

Для создания необходимого высокого напряжения в катушках зажигания используются отношения, существующие между электричеством и магнетизмом.

Когда электрический ток протекает через электрический проводник, такой как катушка с проволокой, он создает магнитное поле вокруг катушки (Рисунок 2). Магнитное поле (или, точнее, магнитный поток) фактически является накопителем энергии, которая затем может быть преобразована обратно в электричество.

Рисунок 2: Создание магнитного поля путем пропускания электрического тока через катушку

При первоначальном включении электрического тока ток быстро увеличивается до максимального значения. Одновременно магнитное поле или магнитный поток будут постепенно расти до максимальной силы и станут стабильными, когда электрический ток станет стабильным. Когда электрический ток затем отключается, магнитное поле возвращается обратно в катушку с проволокой.

На силу магнитного поля влияют два основных фактора:

1) Увеличение тока, подаваемого на катушку с проволокой, усиливает магнитное поле

2) Чем больше витков в катушке, тем сильнее магнитное поле.

Использование изменяющегося магнитного поля для индукции электрического тока

Если катушка с проволокой подвергается воздействию магнитного поля, а затем магнитное поле изменяется (или перемещается), это создает электрический ток в катушке с проволокой.Этот процесс известен как «индуктивность».

Это можно продемонстрировать, просто перемещая постоянный магнит по катушке. Движение или изменение магнитного поля или магнитного потока индуцирует электрический ток в проводе катушки (Рисунок 3).

Рисунок 3: Изменяющееся или движущееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке

Есть два основных фактора, которые влияют на то, сколько напряжения индуцируется в катушке:

1. Чем быстрее изменяется (или скорость движения) магнитного поля и чем больше изменение силы магнитного поля, тем больше индуцированное напряжение.
2. Чем больше количество витков в катушке, тем больше индуцированное напряжение.

Использование коллапсирующего магнитного поля для индукции электрического тока

Когда магнитное поле создается путем приложения электрического тока к катушке с проволокой, любое изменение электрического тока (увеличение или уменьшение тока) вызывает такое же изменение магнитного поля. Если электрический ток выключен, магнитное поле схлопнется.Коллапсирующее магнитное поле будет индуцировать электрический ток в катушке (рис. 4). Рисунок 4: Если электрический ток, используемый для создания магнитного поля, отключен, магнитное поле схлопывается, что индуцирует другой электрический ток в катушке

.

Точно так же, как увеличение скорости движения магнитного поля через катушку с проволокой увеличивает напряжение, индуцированное в катушке, если коллапсирующее магнитное поле может схлопнуться быстрее, это вызовет более высокое напряжение.Кроме того, в катушке может быть индуцировано более высокое напряжение, если количество обмоток в катушке увеличивается.

Взаимная индуктивность и действие трансформатора

Если две катушки с проволокой размещены рядом или вокруг друг друга, и электрический ток используется для создания магнитного поля вокруг одной катушки (которую мы называем первичной обмоткой), магнитное поле также будет окружать вторую катушку (или вторичную обмотку). ). Когда электрический ток отключается, а затем магнитное поле схлопывается, оно вызывает напряжение как в первичной, так и во вторичной обмотках.Это известно как «взаимная индуктивность» (рис. 5).

Рис. 5: Магнитное поле в первичной обмотке также окружает вторичную обмотку. Коллапс поля индуцирует электрические токи в обеих обмотках

Для катушек зажигания (и многих типов электрических трансформаторов) вторичная обмотка состоит из большего числа обмоток, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле схлопывается, оно вызывает более высокое напряжение во вторичной обмотке, чем в первичной обмотке (Рисунок 6).

Рис. 6. Здесь вторичная обмотка имеет больше катушек, чем первичная. Когда магнитное поле схлопывается, напряжение во вторичной обмотке будет больше, чем напряжение, индуцированное в первичной обмотке

Первичная обмотка катушки зажигания обычно содержит от 150 до 300 витков провода; вторичная обмотка обычно содержит от 15 000 до 30 000 витков провода, что примерно в 100 раз больше, чем первичная обмотка.

Магнитное поле изначально создается, когда электрическая система транспортного средства подает примерно 12 вольт на первичную обмотку катушки зажигания.Когда в свече зажигания требуется искра, система зажигания отключает ток в первичной обмотке, что вызывает коллапс магнитного поля. Коллапсирующее магнитное поле вызовет в первичной обмотке напряжение порядка 200 вольт; но наведенное на вторичную обмотку напряжение будет примерно в 100 раз больше, около 20 000 вольт.

Таким образом, используя эффекты взаимной индуктивности и вторичную обмотку, которая имеет в 100 раз больше обмоток, чем первичная, можно преобразовать исходное 12-вольтовое питание в очень высокое напряжение.Этот процесс преобразования низкого напряжения в высокое называется «действием трансформатора».

В катушке зажигания первичная и вторичная обмотки намотаны вокруг железного сердечника, что помогает концентрировать и усиливать магнитное поле и поток, тем самым делая катушку зажигания более эффективной.

DENSO является давним лидером в области технологий прямого зажигания, а катушки зажигания DENSO доступны на вторичном рынке. Узнайте больше о типах катушек зажигания DENSO и их преимуществах.

Вернуться к обзору

Конструкция катушки зажигания

| Строительство автомобилей

Катушка зажигания или искровая катушка — это индукционная катушка в системе зажигания автомобиля . Он преобразует низкое напряжение батареи в ток высокого напряжения, необходимый для воспламенения топлива.

Ток низкого напряжения преобразуется в ток высокого напряжения в катушке зажигания.Конструкция катушки зажигания может отличаться количеством витков, диаметром выводов первичной и вторичной обмоток и соответствующим соединением между обмотками.

1 — корпус;
2 — резистор; 3 — держатель резистора; 4 — шина; 5 — зажим высокого напряжения; 6 — высокое напряжение
выход; 7 — крышка; 8 — вторичный контакт; 9 — пружина; 10 — зажим низкого напряжения;
11 — кронштейн крепления катушки зажигания; 12 — токопровод; 13 — первичная обмотка;
14 — вторичная обмотка; 15 — изолирующие прокладки; 16 — изолятор; 17 — масло; 18 —
магнитопровод; 19 — вывод.

Зажигание
катушка имеет магнитопровод 18, который состоит из отдельных полосок электрического
стали изолированы между собой шкалой. Изолирующая трубка электрического
картон кладется поверх магнитопровода, на котором вторичная обмотка
Сначала наматывается 14, а затем первичная обмотка 13. При таком расположении
обмоток, нагрев катушки зажигания при работе двигателя
уменьшенный.

Один конец вторичной обмотки 14 соединен с первичной обмоткой.
13, а другой — к выходной клемме 8.При такой связи
между обмотками имеется электрическая или магнитная связь. Концы
первичной обмотки подключены к зажимам 5 и 10. Слой
изоляционная бумага и кольцевой магнитопровод из трансформаторного железа.
расположен в верхней части первичной обмотки для усиления магнитного потока и отвода тепла.

Магнитопровод с обмотками помещен в герметичный корпус 1 и закреплен в нем изолятором 16 и крышкой 7. Пространство между корпусом и обмотками заполнено трансформаторным маслом, которое улучшает изоляцию и отводит тепло от обмоток.Во время работы прерывателя ток в первичной обмотке катушки зажигания постоянно меняется: он уменьшается при размыкании контактов и увеличивается при их замыкании. Сила тока в первичной обмотке зависит от длительности контактов выключателя.
При более высокой частоте вращения коленчатого вала контакты замыкаются на очень короткое время: в этом случае сила тока в первичной обмотке и напряжение на вторичной обмотке снижаются.

Работа многоцилиндрового двигателя в этих условиях становится нестабильной из-за перебоев в контактной системе зажигания аккумуляторной батареи. Для уменьшения этих негативных явлений в первичную обмотку включен резистор 2. Это приводит к тому, что сопротивление первичной обмотки катушки зажигания становится переменным: при малой скорости вращения коленвала оно увеличивается, при высокой частоте уменьшается, а ток несколько увеличивается.

В период пуска двигателя стартером, потребляющим большой ток, напряжение на полюсных выводах аккумуляторной батареи уменьшается, а ток в первичной обмотке катушки зажигания уменьшается. Следовательно, резистор в момент пуска двигателя замыкается контактами стартера.

Катушка зажигания

— основные части, принцип работы и применение Катушка зажигания

— это (также называемая искровой катушкой) индукционная катушка, которая используется для повышения низкого напряжения батареи (12 В) до очень высокого (около 50000 Вольт) до производить искру в цилиндре двигателя для сгорания топлива.Используется в автомобильной системе зажигания. Также можно сказать, что это короткий повышающий трансформатор.

Принцип работы

Катушка зажигания в основном состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки и железного сердечника. Когда ток через первичную обмотку многократно включается и прерывается контактным выключателем, он вызывает очень высокое напряжение во вторичной обмотке (около 50000 В). Это высокое напряжение от вторичной обмотки передается на свечу зажигания через распределитель зажигания, чтобы вызвать искру в цилиндре.

Основные детали

Различные основные части катушки зажигания:
1. Первичная обмотка
2. Вторичная обмотка
3. Железный сердечник

Также читайте:

1. Первичная обмотка

Она состоит из толстых медный провод, имеющий от 200 до 300 витков, изолированных друг от друга

2. Вторичная обмотка

Он состоит из тонкой медной проволоки с большим количеством витков около 21000 витков. Провода вторичной обмотки изолированы друг от друга эмалированным проводом.

3. Железный сердечник

Состоит из многослойного железного сердечника. Он используется для хранения энергии в виде магнитного поля.

Конструкция

В катушке зажигания железный сердечник находится в центре, а первичная и вторичная обмотки окружают его. Первичная обмотка состоит из толстого медного провода, имеющего от 200 до 300 витков, изолированных друг от друга. С другой стороны, вторичная обмотка состоит из тонкой медной проволоки, имеющей 2100 витков и изолированной друг от друга эмалью на проводах и слоями промасленной бумажной изоляции.

Работа катушки зажигания

1. Когда ключ зажигания включен, ток через первичную обмотку начинает течь, это создает магнитное поле в железном сердечнике и вокруг него.
2. При размыкании контакта в автоматическом выключателе первичный ток падает. Это также разрушает магнитное поле в сердечнике. Это внезапное нарушение магнитного поля вызывает очень высокое напряжение на вторичной обмотке. Величина наведенного напряжения составляет около 50000 вольт.
3. Это высокое напряжение затем передается на свечу зажигания через распределитель зажигания, чтобы произвести искру для зажигания.

Также читайте:

Приложение

Он в основном используется в автомобильных системах зажигания и в тех транспортных средствах, которые работают с бензиновыми двигателями, таких как скутеры, мотоциклы, автомобили и т. Д.

Не используется в транспортных средствах, работающих образуют дизельный двигатель.

Как определить неисправность катушки зажигания?

Различные симптомы его отказа:

• Возгорание
• Проблемы с запуском
• Меньшая экономия топлива
• Пропуски зажигания в двигателе
• Глохнет автомобиль
• Двигатель трясется

Если вы найдете какие-либо вопросы по этой статье, не забудьте прокомментировать нас.И если вы найдете эту статью информативной, то ставьте лайк и делитесь ею.

ПЕРВИЧНОЕ ЗАЖИГАНИЕ

Общее описание
Система зажигания — это система зажигания топливовоздушной смеси. Системы зажигания хорошо известны в области двигателей внутреннего сгорания, таких как те, которые используются в бензиновых (бензиновых) двигателях, используемых для питания большинства автомобилей. Система зажигания разделена на две электрические цепи — первичную и вторичную цепи. Первичная цепь находится под низким напряжением.Эта схема работает только от аккумуляторной батареи и управляется выключателями и выключателем зажигания.

Принцип работы первичной цепи зажигания
Катушка является сердцем системы зажигания. По сути, это не что иное, как трансформатор, который забирает 12 вольт от батареи и увеличивает его до точки, при которой свеча зажигания срабатывает до 40 000 вольт. Термин «катушка», возможно, неверен, поскольку на самом деле существует две катушки с проволокой, намотанной вокруг железного сердечника.Эти катушки изолированы друг от друга, и весь узел заключен в маслонаполненный корпус. Первичная катушка, состоящая из относительно небольшого количества витков толстого провода, подключена к двум первичным клеммам, расположенным наверху катушки. Вторичная обмотка состоит из множества витков тонкой проволоки. Он подключается к высоковольтному соединению в верхней части змеевика (башня, в которую вставляется провод катушки от распределителя).

Системы зажигания можно разделить на следующие типы:

• Распределитель системы зажигания
• Система прямого зажигания (DI)

Тип

• Coil-on-Plug (COP) — индивидуальная катушка для каждого цилиндра, и блок катушек устанавливается непосредственно над свечами зажигания.
• Отдельная катушка для каждого цилиндра с отдельными выводами HT (высокого напряжения).
• DIS-Wasted Spark Ignition — отдельная катушка для каждых двух цилиндров.
  Синхронное зажигание с двумя выводами катушки вторичной обмотки.

Распределитель зажигания
Распределительная система зажигания является наиболее распространенной системой зажигания для автомобилей раннего модельного года. В распределительных системах зажигания используется одна катушка, которая зажигает одну свечу за раз только на такте сжатия.Для просмотра первичной схемы зажигания необходимо отслеживать сигнал напряжения на отрицательной стороне первичной цепи катушки и идентифицировать пусковой цилиндр с помощью датчика частоты вращения.
Классическая или обычная система зажигания состоит из следующих компонентов: катушки зажигания, распределителя зажигания, свечей зажигания, высоковольтных проводов и некоторых средств управления первичной цепью зажигания. Первичная цепь катушки зажигания может содержать: точки, точки, управляющие транзистором, транзистор, управляемый другими средствами (без прерывателя) или электронное зажигание.В системах точечного зажигания ток в первичной цепи регулируется механическим переключателем (или прерывателем). Механические точки могут управлять переключающим транзистором, который открывает и закрывает первичную цепь катушки зажигания. В транзисторах без прерывателя и электронном зажигании для управления переключающим транзистором можно использовать эффект Холла, датчик переменного сопротивления (VRS) или оптический датчик.
Ток течет от положительной клеммы аккумуляторной батареи, через переключатель зажигания и / или реле, через предохранитель и далее на положительную клемму катушки зажигания.Ток возвращается в аккумулятор через отрицательный вывод катушки зажигания, через коммутационное устройство (точки или транзистор) через шасси автомобиля и на отрицательный вывод аккумулятора. Пока в первичной цепи протекает ток, в катушке зажигания создается магнитное поле. Из-за индуктивности катушки зажигания требуется некоторое время (1-6 мСм, в зависимости от конструкции), чтобы первичный ток достиг своего номинального значения. Когда первичный ток прерывается, магнитное поле быстро разрушается (примерно за 20 мкСм), и в первичной обмотке индуцируется высокое напряжение (противодействующая электродвижущая сила CEMF).Это напряжение преобразуется во вторичную обмотку в очень высокое напряжение. Амплитуда этого напряжения зависит от соотношения витков (обычно 100: 1). Следовательно, первичное напряжение 300 В будет составлять 30 000 В во вторичной обмотке. Напряжение будет расти только до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение пробоя искрового промежутка — напряжение зажигания свечи зажигания.

Система прямого зажигания (DI)

В системах

COP используется одна отдельная катушка для каждой свечи зажигания. Каждая катушка расположена непосредственно над свечой зажигания и не использует никаких внешних проводов свечи зажигания.Каждый блок катушек также имеет независимую первичную цепь, которую необходимо тестировать индивидуально.
Отдельная катушка зажигания за один рабочий цикл двигателя генерирует одну искру зажигания. Следовательно, в индивидуальных системах зажигания требуется синхронизация работы катушек с положением распределительного вала.
При подаче напряжения на первичную катушку ток начинает течь по первичной катушке и из-за этого в сердечнике катушки изменяется значение магнитного потока. Изменение величины магнитного потока в сердечнике катушки приводит к возникновению напряжения положительной полярности на вторичной катушке.Поскольку скорость нарастания тока в первичной обмотке мала, напряжение, возникающее на вторичной обмотке, невелико — в соответствии с 1… 2 кВ. Но в определенных условиях значение напряжения может быть достаточным для преждевременного возникновения искры между электродами свечи зажигания и, как следствие, слишком раннего воспламенения топливовоздушной смеси. Во избежание возможных повреждений двигателя из-за несвоевременного возникновения искры следует исключить образование искры между электродами свечи зажигания при подаче напряжения на первичную обмотку.В отдельных системах зажигания возникновение этой искры предотвращается с помощью встроенного диода EFU в катушку зажигания, последовательно включенного в цепи вторичной катушки.
В момент замыкания выходного каскада зажигания резко прерывается ток в первичной цепи, и магнитный поток стремительно уменьшается. Такое быстрое изменение величины магнитного потока приводит к возникновению высокого напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания (при определенных условиях напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания может достигать 40… 50 кВ).Когда это напряжение достигает значения, обеспечивающего образование искры между электродами свечи зажигания, сжатая в цилиндре воздушно-топливная смесь воспламеняется от искры между электродами свечи зажигания.
В некоторых системах катушки не расположены непосредственно над каждой свечой зажигания, и используются внешние выводы свечи зажигания. Каждый блок катушек также имеет независимую первичную цепь, которую необходимо тестировать индивидуально.

DIS-ненужное искровое зажигание

Системы зажигания

DIS используют одну катушку на каждые два цилиндра, также называемые системами «отработанной искры».Система с отработанной искрой зажигает по одной катушке для каждой пары цилиндров, находящихся в верхней мертвой точке (ВМТ) одновременно. Эти пары цилиндров называются «напарниками». Один цилиндр находится в ВМТ такта сжатия, а другой — в ВМТ такта выпуска. Искра в цилиндре в ВМТ на такте сжатия воспламеняет топливовоздушную смесь для выработки энергии. Искра в цилиндре в ВМТ на такте выпуска является «потраченной впустую», отсюда и название «отработанная искра». Каждая катушка DIS с отработанной искрой соединена последовательно с двумя свечами зажигания.Когда катушка срабатывает, вторичный ток создает искру высокого напряжения в зазорах обеих свечей. Одна вилка срабатывает с традиционной прямой полярностью системы зажигания: с отрицательной (-) на положительную (+), другая вилка срабатывает с противоположной полярностью: с положительной (+) на отрицательную (-). Таким образом, одна вилка всегда зажигается с тем, что всегда было. называется «обратной полярностью». Однако емкость катушки DIS достаточно высока, чтобы гарантировать, что доступное напряжение всегда будет достаточно высоким для зажигания свечи с обратной полярностью, когда она находится на такте сжатия.

Рис.1 Форма волны первичного зажигания

1. Замыкается внутренний переключатель ЭБУ. Ток устремляется в катушку и начинает нарастать, поэтому напряжение падает близко к земле и остается там до искры зажигания.
2. Катушка теперь насыщена электричеством, на что указывает скачок напряжения.
Катушка больше не заряжается благодаря ЭБУ.
3. Переключатель ЭБУ размыкается, высвобождая весь накопленный ток. Сила тока падает, как скала, а напряжение стремительно растет.
4. Линия искры указывает длину искры на свече.
5. Когда для искры остается недостаточно мощности, оставшаяся мощность отключается, и событие начинается заново.

Порядок проверки работоспособности первичной цепи зажигания

— Измерения омметром и вольтметром первичной обмотки катушки зажигания —

• Измерьте сопротивление первичной обмотки катушки омметром. Нормальное сопротивление должно быть менее 1 Ом.
• Включите зажигание, но не запускайте двигатель.
• С помощью вольтметра проверьте, приложено ли напряжение аккумулятора к положительной клемме катушки (обычно «2») и заземлению шасси.

— Измерения осциллографом —

Чтобы выполнить диагностику первичного напряжения систем зажигания, необходимо контролировать форму волны заряда первичной обмотки катушек зажигания, вставив зонд (ы) в (каждую из) отрицательную клемму (ы) первичной обмотки.Если модуль зажигания (выключатель питания ЭБУ) не объединен в один блок с первичной обмоткой катушки, можно наблюдать как первичное напряжение, так и первичный ток.

1. Измерение первичного напряжения
— Подключите активный измерительный провод к отрицательной клемме катушки зажигания (обычно «1»), а провод заземления — к заземлению шасси.
Важное примечание: Для измерения первичного напряжения диапазон входного напряжения осциллографа должен быть установлен на ± 400 В.

2. Измерение первичного тока
— Подключите токоизмерительные клещи переменного тока к другому каналу осциллографа. Диапазон ± 20 А.
— Запустить двигатель и оставить его работать на холостом ходу.
— Сравните результат с осциллограммой на рис. 2.

Рис.2

Примечание. Первичное напряжение может достигать 380 В, а первичный ток — от 8 А до 12 А.

Если модуль зажигания (выключатель питания ЭБУ) объединен в один блок с первичной обмоткой катушки, то диагностику первичного напряжения зажигания провести невозможно.В этом случае с помощью токовых клещей можно наблюдать только первичный ток.

1 . Измерение первичный ток
— Подключите токовые клещи переменного тока к другому каналу осциллографа. Диапазон ± 20 А.
— Запустить двигатель и оставить его работать на холостом ходу.
— Сравните результат с осциллограммой на рис. 3.
Примечание. Первичный ток может варьироваться от 8А до примерно 12А.

Рис.3

— Возможные причины отказа первичной цепи зажигания —
»Отсутствует напряжение питания на катушке зажигания.
• Убедитесь, что зажигание включено.
• Проверьте электрические соединения катушки зажигания.
• Проверьте, нет ли перегоревших предохранителей и / или проводов в цепи катушки зажигания.

»Нарушена изоляция между первичной и вторичной обмотками катушки.
» Неисправна катушка зажигания.

Диагностика катушки зажигания — Знай свои запчасти

Катушки зажигания эволюционировали много раз за последнее столетие.Как бы ни выглядела катушка зажигания, она всегда выполняет одну и ту же функцию, создавая искру путем преобразования силы тока в напряжение. Резко изменилась и эффективность работы катушки зажигания. Катушка зажигания всегда состоит из трех частей: первичной цепи, вторичной цепи и железного сердечника. Магнитное поле создается вокруг сердечника из мягкого железа, когда электрический ток течет через первичную цепь или обмотку. Когда ток, протекающий через несколько сотен витков первичной обмотки, прерывается, возникающее магнитное поле коллапсирует на многие тысячи витков вторичной обмотки.«Обрезая» магнитное поле во много тысяч раз, вторичная обмотка умножает или преобразует низкое напряжение батареи в напряжения, необходимые для создания искры зажигания. Фактическое выходное напряжение меняется.

Первичный контур

Первичная цепь включает клемму напряжения батареи (B +), подключенную к источнику тока 12 В, и клемму заземления (B-), подключенную к силовому транзистору, который управляет первичным током. Чтобы создать искру, PCM дает команду транзистору сформировать магнитное поле, заземляя первичную катушку.Затем PCM дает команду транзистору прервать первичную цепь, разрушая магнитное поле и создавая искру зажигания. Некоторые импортные модели присоединяют транзистор к катушке напрямую, но обычно он находится на отдельном модуле управления зажиганием. (ICM) Большинство систем также включают транзистор в PMC. Внутренняя температура регулируется путем изменения продолжительности включения / рабочего цикла при высоких и низких оборотах двигателя.

Вторичный контур

Вторичный контур состоит из обмоток вторичной катушки зажигания, крышки распределителя, ротора распределителя, кабеля свечи зажигания и свечи зажигания.Системы без распределителя не имеют крышки распределителя или ротора распределителя. Вторичный контур передает искру на свечи зажигания.

Диагностика катушки зажигания

Прерывистые отказы катушек зажигания трудно диагностировать, поскольку обмотки чувствительны к нагреву. Это может привести к тому, что катушка пройдет заводские испытания, но выйдет из строя под нагрузкой. Измерение сопротивления катушки может показать, неисправна она или нет. Другой тест — увидеть, насколько хорошо искра проскакивает по воздуху, но искра будет только в том случае, если на аккумуляторе есть заряд 10 В или более.Также воздушный зазор должен быть постоянным. Большинство технических специалистов, работающих с катушками зажигания, используют цифровой осциллограф на базе компьютера для измерения формы сигнала.

Изменение тока

В современных системах зажигания COP проверка формы вторичного сигнала практически невозможна, поэтому большинство технических специалистов используют лабораторный осциллограф и индуктивный датчик тока с малым током. В зависимости от того, как выглядит форма волны, с плоской вершиной или заостренной, определяется, являются ли схемы ограничивающими или неограничивающими соответственно. Доступ к первичной цепи можно получить через предохранитель зажигания в блоке предохранителей.В системах COP без другого доступа можно использовать пару перемычек для подключения индуктивного токового пробника. Если драйвер катушки в PCM или ICM поврежден, проверьте катушку зажигания на короткое замыкание. Если катушка закорочена, это может испортить новый PCM или замененный ICM, что может оказаться дорогостоящей заменой.

Катушка зажигания — проверка, измерение, неисправности

Конструкция обычной катушки зажигания в основном аналогична конструкции трансформатора.Катушка зажигания предназначена для создания высокого напряжения из низкого напряжения. Наряду с железным сердечником основными компонентами являются первичная обмотка, вторичная обмотка и электрические соединения.

Ламинированный железный сердечник предназначен для усиления магнитного поля. На этот стальной сердечник помещена тонкая вторичная обмотка. Он изготовлен из изолированного медного провода толщиной около 0,05-0,1 мм, намотанного до 50 000 раз. Первичная обмотка изготовлена ​​из медной проволоки с покрытием около 0.Толщиной 6-0,9 мм и наматывается на вторичную обмотку. Омическое сопротивление катушки составляет около 0,2–3,0 Ом на первичной стороне и около 5–20 кОм на вторичной стороне. Соотношение первичной и вторичной обмоток составляет 1: 100. Техническая конструкция может отличаться в зависимости от области применения катушки зажигания. В случае обычной катушки зажигания цилиндра электрические соединения обозначаются как клемма 15 (подача напряжения), клемма 1 (контактный выключатель) и клемма 4 (высоковольтное соединение).

Первичная обмотка подключается к вторичной обмотке через соединение общей обмотки с клеммой 1. Это общее соединение известно как «экономичная схема» и используется для упрощения производства катушек. Первичный ток, протекающий через первичную обмотку, включается и выключается через контактный выключатель. Величина протекающего тока определяется сопротивлением катушки и напряжением, приложенным к клемме 15. Очень быстрое направление тока, вызванное контактным выключателем, изменяет магнитное поле в катушке и индуцирует импульс напряжения, который преобразуется в высоковольтный. импульс вторичной обмотки.Он проходит через кабель зажигания к искровому промежутку свечи зажигания и воспламеняет топливно-воздушную смесь в бензиновом двигателе.

Величина индуцированного высокого напряжения зависит от скорости изменения магнитного поля, количества обмоток вторичной катушки и силы магнитного поля. Напряжение индукции открытия первичной обмотки составляет от 300 до 400 В. Высокое напряжение на вторичной обмотке может достигать 40 кВ, в зависимости от катушки зажигания.

Катушка зажигания — Помощь в ремонте автомобилей