Автоваз

Устройство катушки зажигания автомобиля

По

04.08.2019

997

Содержание

Катушка зажигания или по-народному «бобина» – составляющая конструкции зажигания. Она преобразует малую частоту напряжения, идущую от АКБ или генератора автомобиля, в высокую. Первостепенная роль катушки зажигания – генерирование электроимпульса на свече.

Строение

Катушка зажигания по своей сути есть автомобильный трансформатор. Устройство катушки зажигания заключено в двухслойной обмотке кабелями с изоляцией каждого слоя. Первый слой обмотки обладает сравнительно маленькой численностью витков (от 100 до 150) толстого кабеля из меди, предусмотренного на импульсы с маленьким напряжением (в относительно новых машинах – 12 вольт, а в старых – 6). Второй слой обмотки катушки зажигания находится под начальной обмоткой, которая создана из проводов малого сечения с крупным числом витков — от 15 до 30 тысяч, благодаря которым возникает наивысшее импульсное напряжение с высоким коэффициентом.

В центре катушки зажигания размещается сердечник из железа, повышающий магнитное поле обмоток. Вся конструкция закрыта в каркас со специальной крышкой, обеспечивающей изоляцию. Внутренности механизма наполнены трансформаторным маслом, чтобы не допускать токовый нагрев.

На старых транспортных средствах катушки делались с не замыкающимся магнитным кабелем, в то время как современные автомобили – с замыкающимся.

Функционирование

Принцип работы катушки зажигания заключается в передаче необходимого импульса тока трамблеру (распределителю) посредством высоковольтного кабеля, от которого по тем же высоковольтным проводам напряжение равномерно направляется к отдельной свече зажигания. Далее на электродах образуется искра, воспламеняющая топливо.

Схема действия 2-х искрового устройства

Сквозь первый слой обмотки проходит постоянный импульс напряжения. В миг, когда поршень достигает верхней мертвой отметки, на первой обмотке размыкаются контакты прерывателя и напряжение подается второй обмотке. В последующем, по центральной клемме импульс передается на распределитель, а после – на свечи.

Сегодня активное применение имеют выносные катушки зажигания для отдельной свечи (сколько цилиндров, столько же и трансформаторов).

Индивидуальная тип катушки

Индивидуальная катушка зажигания нашла свое применение в электросхеме прямого зажигания. Аналогично обычному трансформатору автомобиля, она включает в себя первый и второй слой обмотки. Однако существует одно главное отличие – первый слой обмотки теперь размещен на месте второго, а второй – на месте первого (а не наоборот, как в стандартной схеме). В центре первичной обмотки стоит внутренний сердечник, а внешний, соответственно, на поверхности вторичной.

Такая конструкция может обладать электро элементами воспламенителя. Ток из второй обмотки по прямой передается свече посредством наконечника, состоящего из стержня высокого тока, пружины и материала изоляции. Стремительное отсечение напряжения во второй обмотке выполняется диодом высокого импульса тока.

Дополнительный резистор

Зачастую параллельно работе первой обмотки, запускается добавочное сопротивление, которое считается дополнительным резистором.

При пониженных оборотах силового агрегата, контакты прерывателя длительное время замкнуты, поэтому по обмотке протекает излишнее количество тока, нагревающего трансформатор. На стальной спирали резистора, в процессе нагревания стремительно повышается температурный показатель электро сопротивления. Во время прохождения излишнего тока внутри катушки, сопротивление спирали резистора соответственно становится сильнее и напряжение автоматически регулируется.

При повышенных оборотах контакты почти всегда разомкнуты, отсутствует избыточный ток, резистор незначительно нагревается, следовательно, добавочное сопротивление уменьшается.

В момент запуска мотора добавочное сопротивление присоединяется к участку электромагнитной цепи контактами реле стартера, таким образом, увеличивается энергия искры.

В некоторых, особенно в советских, автомобилях, чтобы запустить двигатель при разряженной аккумуляторной батарее, необходимо принудительно шунтировать (или попросту говоря, замкнуть) резистор проводящей ток проволокой.

Неисправности

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

Чем больше времени эксплуатируется трансформатор, тем выше риск появления короткого замыкания в нем и как следствие перегрева всей детали.
Продолжительная эксплуатация при температуре более 150 приводит к неремонтоспособному состоянию катушки зажигания.
В случае, если аккумулятор не дает нужного питания, это также провоцирует неправильную работу трансформатора. Так как для полноценной работоспособности ей требуется электричество (минимальный коэффициент нужного напряжения должен быть не меньше 11,5 В).
Поврежденный провод системы зажигания тоже может быть причиной нарушения рабочего процесса катушки зажигания.
Часто механизм не генерирует напряжение из-за дефекта в изоляции. Такая неприятность может произойти, если через изношенные уплотнения в трансформатор попадет моторное масло или вода, из-за чего увеличивается сопротивление и утрачивается баланс между напряжением и сопротивлением.
Индивидуальный тип устройства чувствителен к чрезмерной вибрации от головки цилиндров. Вследствие этого катушка быстро приходит в негодность.

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

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

Заключение

Узнав устройство данной детали, можно сделать выводы, что она обладает весьма надежными свойствами, благодаря своей конструкции. Ресурс катушек нередко достигает двухсот тысяч километров пробега, что является внушительным результатом.

Катушка зажигания, элемент без которого не поедет ни одна машина, имеющая бензиновый двигатель. Даже несмотря на то, что устройство катушки зажигания простейшее с точки зрения электроники.

Устройство катушки зажигания

Устройство, представляющее собой простой трансформатор, имеющий две обмотки. Первичная, низко-вольтовая обмотка, это 100-150 витков толстой изолированной медной проволоки. Сопротивление обмотки 3-3,5 Ом.

На неё подается импульсное напряжение от контактов прерывателя (в случае контактной системы зажигания) или от других систем зажигания, которые подают сигнальное напряжение на поджиг искры на свече зажигания.

Вторичная обмотка, 15000-3000 витков изолированной медной проволоки, намотанной внутри первичной. Сопротивление — 5000-9000 Ом. Один вывод вторичной обмотки соединён с клеммой, ведущей через высоковольтный провод на свечу зажигания. Второй соединяется с минусом первичной обмотки.

Как и положено трансформатору, для лучшей передачи токами Фуко напряжения, обмотки намотаны на пластинчатый металлический сердечник.

Принцип трансформатора предполагает возникновение высокого напряжения на вторичной обмотке, при прохождении низкого напряжения в первичной.

При отсечке напряжения на первичной обмотке, на вторичной возникают сильные импульсы высокого напряжения, способные пробивать на контактах свечи зажигания мини-молнии (искра).

Типы катушек зажигания

корпусная (общая);
индивидуальная;
сдвоенная.

Корпусная

Общая (корпусная) катушка зажигания подает искру на все цилиндры, с помощью распределителя системы зажигания.

Схема подключения катушки такого типа к распределителю зажигания

Индивидуальная

Катушка имеет такое же устройство, как и общая, только обмотки намотаны наоборот, вторичная снаружи первичной. Она имеет внутренний и внешний сердечники.

Чем хороша индивидуальная катушка. Она не предполагает проводов высокого напряжения, катушка одевается прямо на свечу и обслуживает только свой цилиндр искрой. К ней подводится через разъем только низкое напряжение.

Схема подключения индивидуальных катушек зажигания

Сдвоенная

Сдвоенная (двух выводная) катушка обслуживает два цилиндра, подавая искру одновременно и синхронно на два цилиндра, несмотря на то, что только один может находиться в ВМТ (верхней мертвой точке). В другом цилиндре может быть такт выпуска и искра там возникает как бы вхолостую, никак не мешая работе двигателя.

Схема подключения двух выводной катушки зажигания

Конструкции сдвоенных катушек могут быть разными. Одни производители выпускают катушки с выводом на свечи двумя высоковольтными проводами, другие – на одну свечу прямым наконечником, а вторую через высоковольтный провод. Третьи объединяют их в единый блок и называют четырех выводными.

Варианты схем подключения двух выводных катушек зажигания

(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 мм 2 ) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм 2 ). 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.

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

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.

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

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.