Катушка в машине что это такое
Как работает катушка зажигания в автомобиле?
Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.
Зачем нужна катушка?
Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:
За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.
Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:
Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.
Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.
Конструкция и принцип действия
Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:
Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.
К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.
Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:
После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.
Виды высоковольтных элементов
Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.
В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:
Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.
На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.
Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.
Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:
Количество индивидуальных трансформаторов зависит от числа цилиндров силового агрегата – на каждую свечу ставится отдельная катушка. Преимущество данного устройства – отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до свечных электродов, то бишь, – на бронепроводе. Второе достоинство – снижение стоимости ремонта: заменить один малый трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.
Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.
О неисправностях и способах устранения
Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.
В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:
За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.
Катушка зажигания: как работает, где находится, основные неисправности
Катушка зажигания (на ВАЗ и других авто с карбюратором или инжектором) — важный элемент в системе зажигания, который обеспечивает создание высокого напряжения путем преобразования низкого напряжения от генератора или аккумуляторной батареи автомобиля. Далее разряд по ВВ — проводам передается на свечи зажигания.
В случае полной неработоспособности катушки зажигания автомобиль не заведется, то есть двигатель не запустится. Если же возникнут сбои, двигатель будет работать нестабильно. Далее мы рассмотрим более подробно, что представляет собой катушка зажигания, типы катушек, как работает катушка, где находится и т. д.
Конструктивные особенности и принцип работы катушки зажигания
Итак, сразу отметим, что возникающее в катушке высоковольтное напряжение, вызывая искру между электродами свечи зажигания, обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС. При этом соблюдая правила эксплуатации и проведения ТО катушки зажигания, можно увеличить не только ее срок службы, но и избежать нежелательных поломок.
Схема катушки зажигания и основные ее составляющие:
Работа катушки зажигания аналогична работе трансформатора и заключается в следующем:
Также выделяют основные типы катушек. Существует несколько вариантов: индивидуальная, общая (катушка зажигания бесконтактная) и сдвоенная. Каждая из них имеет свою конструкцию и схему подключения.
Где стоит катушка зажигания и как выполняется замена
Точное месторасположение катушки зажигания можно узнать из сервисного руководства по эксплуатации. Например, на автомобилях ВАЗ, как правило, катушка расположена в моторном отсеке под капотом автомобиля на крыле. Также она может стоять на разделительной перегородке, отделяющей салон автомобиля от моторного отсека. В некоторых других случаях устройство может быть расположено непосредственно на ДВС автомобиля.
Особенности расположения разных типов катушек:
Если рассматривать рекомендации по эксплуатации и основные неисправности, а также демонтаж и установку катушки зажигания, нужно учесть ряд особенностей. Первое, для бесперебойной работы такого устройства как катушка зажигания, необходимо придерживаться следующих правил эксплуатации:
Также важно понимать, что при длительной эксплуатации или при неправильном использовании могут возникнуть такие неисправности, как:
Далее рассмотрим замену и установку катушки зажигания на примере ВАЗ 2114:
При этом важно, чтобы соблюдался порядок расположения высоковольтных проводов, так как ошибки приведут к сбоям в работе всей системы зажигания.
Что в итоге
Как видно, катушки разных типов по принципу действия практически не отличаются друг от друга. Однако конструктивные отличия часто не позволяют устройствам быть взаимозаменяемыми.
Также важно проверять катушку при малейшем подозрении на появление неисправностей. В ряде случаев проблемы с данным элементом имеют свойство быстро прогрессировать. По этой причине нужно знать, как поверить катушку зажигания, а также когда и в каких случаях это нужно делать.
Тюнинг и модернизация свечей зажигания своими руками для улучшения топливной экономичности и других характеристик ДВС. Как самому доработать свечи.
Что делать, если пропала искра зажигания. Диагностика отдельных элементов: свечи, катушка, модуль зажигания. Как проверить искру на инжекторном моторе.
Признаки неисправности или пробоя высоковольтного свечного провода системы зажигания. Как проверить автомобильные бронепровода своими руками.
Частые причины, по которым возникают проблемы с запуском двигателя автомобиля, мотор заводится с перебоями или у ДВС наблюдается полный отказ запускаться.
Признаки неисправности свечей зажигания. Оценка состояния свечи при визуальном осмотре, способы проверки свечей зажигания. Налет на электродах свечи.
Основные причины попадания моторного масла в свеченые колодцы. Что делать водителю, если масло течет в свечной колодец, как провести ремонт своими руками.
Как проверить катушку зажигания, признаки неисправностей
Мало какой узел из набора навесного оборудования бензинового двигателя внутреннего сгорания настолько же популярен у автомобилистов, как катушка зажигания, старыми водителями называемая ещё бобиной. Связано это с неполным пониманием её принципа действия, функций и особенностей конструкции, основанных на взаимодействии электрического тока и магнитного поля.
Но разобраться в этом можно и без высшего профильного образования, получив минимум знаний, необходимых для самостоятельного обслуживания системы искрового зажигания.
Предназначение катушки зажигания
Катушка выполняет несколько базовых функций:
Катушка работает в импульсном режиме, то есть обеспечивает нарастание выходного напряжения до величины, обеспечивающей пробой искрового промежутка свечи в условиях высокого давления конца такта сжатия в цилиндре.
При этом энергия разряда должна быть достаточной для формирования мощной искры, способной поджечь даже бедную смесь, то есть не оптимальную с точки зрения инициации горения, а чтобы предотвратить растрату энергии на утечки, напряжение должно нарастать быстро, в электронике это принято называть крутым передним фронтом.
Стадия нарастания напряжения до начала пробоя делается возможно более короткой, а затем идёт период горения, который тем больше, чем выше запасённая энергия. Мощность разряда определяется током и временем его поддержания.
Образующаяся в искровом промежутке плазма, то есть ионизированный газ, обладает нужными для поджигания смеси бензина с воздухом температурой и энергией. Чем экономичней двигатель, тем больше её должна накапливать катушка в виде магнитного поля. Причём делать это достаточно быстро, двигатели требуют сотен искр в секунду.
Виды и устройство
По принципу действия все катушки одинаковы – это обычный с точки зрения электротехники высоковольтный повышающий трансформатор. Но требования надёжности, быстродействия и постоянного повышения мощности заставляют часто менять конструктивное исполнение.
Классическая
Много лет применявшиеся в классических батарейных системах зажигания бобины имели все типичные составляющие двухобмоточного трансформатора, у которого приняты меры к усилению изоляции вторичной повышающей обмотки:
При замыкании контактов прерывателя по первичной обмотке начинал протекать ток в несколько ампер, постепенно увеличиваясь и накапливая энергию магнитного поля.
После размыкания катушка разряжалась на конденсатор трамблёра, напряжение на первичной обмотке резко возрастало, что вызывало скачок высоковольтного импульса на вторичной до величины, определяемой коэффициентом трансформации. Это примерно равно отношению количества витков обмоток.
Высокое напряжение вызывало пробой искрового промежутка свечи и поджигание смеси. Если зазор увеличивался по разным причинам или отсутствовал (обрыв высоковольтного провода), напряжение возрастало, что могло пробить изоляцию в любом другом месте, это иногда вызывало отказ катушки. Неисправность могла возникнуть и из-за перегрева после долгого нахождения первичной обмотки под напряжением.
Позже контакты были заменены на транзисторный ключ, что решало проблему их обгорания и частых регулировок, но принцип работы остался тот же. Такие системы называли бесконтактными электронными. Катушки в них имели увеличенную мощность и уменьшенное сопротивление первичной обмотки.
Сдвоенная
Появление сдвоенной катушки было вызвано стремлением отказаться от ненадёжного высоковольтного распределителя искры по цилиндрам.
В них вторичная обмотка имела оба изолированных выхода, вместо массы ток разряда шёл на свечу второго цилиндра, где в это время был такт выпуска. Лишняя искра при низком давлении не мешала выделять всю мощность на работающую свечу.
В случае четырёхцилиндрового мотора было достаточно иметь две катушки на весь двигатель или один четырёхвыводный модуль с двумя трансформаторами. Иногда в них же размещались и силовые коммутирующие полупроводниковые ключи (транзисторы).
Индивидуальная (Coil on Plug)
Дальнейшим развитием стал отказ от ненадёжных и портящих характеристики импульса высоковольтных проводов. На каждую свечу надевалась персональная катушка зажигания.
Коммутация низковольтных импульсов проводами в обычной изоляции работает куда надёжней и не создаёт лишних помех. Так сейчас устроены практически все системы зажигания.
Рейка зажигания (секционные)
Иногда индивидуальные катушки объединяются в модули при помощи пластиковой рейки с низковольтной проводкой. Решение спорное и не везде используемое. Низкая ремонтопригодность, при отказе одной катушки приходится менять весь модуль.
Признаки неисправностей
При отказе катушки искра пропадает или сильно ослабевает. Двигатель в лучшем случае работает с перебоями, с трудом запускается, теряет мощность. При открытии дросселя следует глубокий провал. ЭБУ фиксирует множественные пропуски зажигания или отказ одного из цилиндров в случае использования индивидуальных катушек.
Случаются и более сложные в диагностике варианты. Частично пробитая катушка даёт сбои зажигания, но не во всех режимах или периодически. Иногда это даже проходит незаметно, наблюдается только повышенный расход топлива.
Как проверить катушку зажигания
Современная индивидуальная катушка проще всего проверяется путём замены. Можно установить подменную, заведомо исправную, или поменять катушки между цилиндрами, наблюдая «перенос» проблемы по диагностическому сканеру или путём отключения цилиндров по изменению работы двигателя.
В сложных случаях снимается осциллограмма вторичного напряжения, признаки пробоя видны по пику импульса и характеру фазы горения искры.
Важно отделить неисправность катушки от проблем с силовыми драйверами ЭБУ. Это также проще вычислить путём замены деталей между цилиндрами.
Для оценки мощности искры используются разрядники. Применять для этого вывернутую свечу бессмысленно, на воздухе при низком давлении её малый промежуток пробьёт даже совершенно непригодная искра. Так можно оценить лишь само наличие низковольтных сигналов.
Что такое катушка зажигания — «вскрытие» покажет
Система зажигания используется в бензиновых и газовых двигателях, так что свечи, катушки и высоковольтные провода стали неотъемлемой частью современного автопрома. Как и многие другие системы, зажигание претерпело множество перемен в ходе своей эволюции, но принцип его работы остался тем же (еще бы, ведь законы физики пока никто не отменял). И, пожалуй, сильней всего изменилась именно катушка зажигания, пройдя путь от массивного устройства до небольшого девайса, почти не занимающего места, но добросовестно выполняющего свою работу. В этой статье мы с Вами вскроем несколько тайн по поводу этого устройства.
Что такое катушка зажигания и для чего она нужна?
Чтобы получить заветную искорку, нужно довольно большое напряжение, ведь разряд на свече должен «пробить» расстояние между электродами и дать мощную искру. Дать такое напряжение ни генератор, ни аккумулятор автомобиля даже теоретически не в состоянии: при номинальном показателе 12 вольт на АКБ для зажигания требуется 10-50 тысяч вольт. Вот для получения такого напряжения и используется катушка зажигания. По сути, она преобразовывает низковольтный ток в высоковольтный.
От того, насколько стабильно работает катушка, зависит и работа двигателя, ведь без «заветной искры» никто никуда не поедет.
Схема системы зажигания
В общей схеме системы зажигания катушка располагается между АКБ и распределителем зажигания, за которым дальше стоят свечи. Параллельно с катушкой подсоединен прерыватель (в старых автомобилях) или ЭБУ для регулировки подачи заряда – в новых. Постоянный низковольтный ток от батареи (или генератора) поступает на катушку. Прерыватель отрабатывает периодические разрывы в цепи (об этом чуть дальше, в описании принципа работы). Катушка генерирует высоковольтный ток, который через трамблер поступает на нужную свечу. Независимо от того, какая система управления используется в автомобиле (механическая или электронная), схема зажигания не меняется по принципу, а только совершенствуется по форме.
Если любой из элементов системы дает сбой, это сразу отражается на режиме работы двигателя. Поэтому катушка так важна.
Устройство катушки зажигания
Принципиальная схема устройства катушки остается одинаковой на все модификации и конструктивные особенности.
Первичная и вторичная обмотка изолированы друг от друга, а в дорогих моделях изоляция есть и между слоями витков. Это сделано для того, чтобы избежать «пробоев» напряжения.
Виды и устройство катушек зажигания
В процессе своего развития катушка зажигания серьезно преобразилась внешне, хоть и не изменилась принципиально. Конструктивно выделяют четыре типа катушек.
Помимо основного типа конструкции катушки имеют разный теплопроводный наполнитель. Во время работы она может довольно сильно нагреться, поэтому внутреннюю часть заполняют веществом, отводящим лишнее тепло от медной обмотки. По типу этого вещества катушки делятся на «сухие» и маслозаполненные.
Принцип работы катушек зажигания
Принцип работы катушки зажигания основан на физическом законе самоиндукции. Ниже, на видео наглядно показан принцип работы.
Частые неисправности
Время от времени катушки зажигания выходят из строя, иногда отработав свои законные тысячи километров, а иногда вскоре после покупки. Регламентного срока замены у них нет, так что чем выше качество этой детали, тем дольше не придется о ней вспоминать. Частые причины поломок катушки разные.
Любая неисправность моментально сказывается на работе двигателя: он либо вообще не запускается (если проблема с образцом старого типа, одной на все цилиндры), либо работает с перебоями: троит, теряет динамику. В довершение ко всему загорается значок Check Engine, и приходится ехать в сервис на диагностику.
Катушки зажигания не ремонтируются, только меняются на новую. Это относится и новейшим индивидуальным устройствам с компьютерным управлением, и к старым классическим.
Советы по эксплуатации и проверке
Чтобы катушки зажигания проработали как можно дольше, рекомендуем такие несложные правила эксплуатации.
Покупая катушку зажигания, многие автовладельцы недоумевают: цены на оригинальные (ОЕМ), неоригинальные от качественных брендов и бюджетные катушки могут отличаться в десятки раз. И это не «доплата за бренд», как обычно думают покупатели. По итогу, устройство от качественного бренда будет надежно работать и не беспокоить лишний раз. А от образца бюджетного уровня сложно ожидать долгих лет службы. Как правило, самые дешевые образцы ставят на автомобиль перед продажей, чтобы он некоторое время поездил (хотя бы до ближайшего нотариуса).
Заключение
Нормальная качественная катушка зажигания служит долго, если ей не мешать. Но ее поломка – всегда неожиданность, расходы и переживания. Поэтому лучше позаботиться о том, чтобы поддерживать электрику автомобиля в порядке, не перегревать двигатель, не заливать его водой, а при замене свечей зажигания аккуратно обращаться с катушками. Конечно, никакие предосторожности не сделают ее вечной, но помогут снизить затраты на диагностику, поиск и покупку новых, а еще сэкономить время и нервы.
Катушка автомобильного зажигания: устройство, принцип работы, виды и диагностика неисправностей
Катушка зажигания – неотъемлемый элемент системы зажигания бензиновых и газовых двигателей внутреннего сгорания. Поговорим подробнее, как она устроена, по какому принципу работает и какие у нее чаще всего возникают неисправности.
Что такое катушка зажигания и замем она нужна
Чтобы заряд, поступивший на свечу зажигания, пробил расстояние между двумя электродами и сгенерировал искру, нужно очень высокое напряжение. 12 Вольт, которые производит аккумулятор, для этого недостаточно. Нужны куда более высокие показатели – от 10 до 50 кВ. Соответственно, требуется специальный прибор, который увеличил бы напряжение до минимально необходимых значений. Его называют умножителем (или преобразователем). Функции такого прибора и выполняет катушка зажигания. Она обеспечивает повышение напряжение и своевременное образование искры. Это и есть основное назначение детали. По сути, от работы катушки зажигания зависит, удастся завести двигатель автомобиля или нет.
Следует отметить, что на некоторые двигатели помимо катушки устанавливают трамблер. По сути, он представляет собой прерыватель-распределитель напряжения. Главная задача прибора – распределение высоковольтного электротока между цилиндрами.
В зависимости от того, используется ли это устройство в автомобильном моторе, он может относится к одному из 2 типов:
Отметим, что при желании можно заменить трамблер на катушку, которая не требует его наличия. Однако это довольно сложная процедура, поэтому ее целесообразность стоит под вопросом.
Устройство катушки зажигания
Рассмотрим устройство детали на примере общей катушки.
Прибор зажигания представляет собой трансформатор, который имеет сердечник и 2 обмотки. Первичная состоит из относительно небольшого количества витков (от 250 до 400) и рассчитана на прием небольшого напряжения (то есть стандартного для бортовой электросети транспортного средства – 12 В). Вторая имеет гораздо больше витков (обычно 25 000 – 30 000). Благодаря этому в ней формируется очень высокое импульсное напряжение, которое и поступает на свечи (на некоторых двигателях – на трамблер). Свечи генерируют искру, после чего воспламеняется топливная смесь.
Если взглянуть на фото детали в разрезе, то она будет выглядеть как бобина с намотанной на нее медной проволокой в изоляции. Подобное изображение можно найти в Википедии.
Похожие статьи
Принцип работы катушки зажигания
Устройство фактически представляет собой индукционную катушку Румкорфа и работает как высоковольтный преобразователь. Впервые ее изобрел немецкий механик Генрих Румкорф. Принцип, заложенный в основу ее функционирования – электромагнитная индукция.
Устройство работает следующим образом.
Виды катушек
Катушки зажигания бывают нескольких видов.
Как подключить катушку зажигания
Подключение катушки зависит от ее разновидности.
Срок службы
Четко определенного срока службы деталь не имеет. В теории она может работать неограниченное количество времени. На практике через несколько лет она выходит из строя. Это обусловлено тем, что во время преобразования низковольтного тока в высоковольтный обмотка нагревается. Это может вызвать одно из двух последствий:
Как проверить катушку
Прибор можно проверить тремя различными способами:
Первый метод самый простой. Отсоединяем деталь и визуально ее осматриваем. Корпус должен быть целым, не иметь нагара, оплавления. Не будет лишним понюхать прибор – от него не должно пахнуть гарью. Неплохо сравнить исправную деталь с той, на которую пало подозрение в поломке.
Второй способ подразумевает измерение мультиметром сопротивления обеих обмоток. Он является самым надежным, поскольку предоставляет водителю точные параметры обмотки катушек. Для проверки первой щупы прибора помещают на входные клеммы. Сколько должен составлять результат замеров? Показания должны находиться в диапазоне от 0,4 до 2 Ом. Для измерения сопротивления вторичной один щуп подсоединяют к контакту, второй – к пружине, которая идет непосредственно к обмотке. Результат будет отличаться у разных моделей детали. Обычно он находится в диапазон от 6 до 20 кОм. Если замеры показали меньше, это повод для беспокойства.
Третий способ подойдет только для индивидуальных или четырехвыводных катушек потребует выполнить следующие действия:
Если при очередном отсоединении никаких изменений не произошло, деталь, от которой отключили провод, неисправна. Работу цилиндра проверяют в первую очередь на слух. При незначительных отклонениях напряжения, которое подается на свечи, почувствовать разницу зачастую достаточно сложно. Поэтому такой метод никак нельзя назвать точным.
Признаки неисправности
Неисправная деталь приводит к появлению следующих «симптомов»:
Иногда при поломке на приборной панели машины может загореться лампочка Check Engine.
Советы по эксплуатации
Вот несколько советов, которые помогут продлить «жизнь» катушки зажигания.
Если прибор исправен, но водителю все равно кажется, что двигатель запускается медленно, можно приобрести модель с более хорошими характеристиками, которая выдает более высокое напряжение.
Подведем итог
Катушка зажигания – прибор, который обеспечивает формирование искры на электродах свечи. Напряжения тока, который дает аккумулятор, для этого недостаточно. Катушка делает его выше, увеличивая в несколько десятков тысяч раз, чем делает возможным генерацию искры и поджиг топливной смеси. Неисправности прибора приводят к проблемам с запуском мотора, нарушением его работы.