Принцип работы катушки зажигания автомобиля
Катушка зажигания: устройство, принцип работы и признаки неисправности
Катушка зажигания – второй элемент в последовательности системы зажигания двигателя автомобиля. Работа катушки зажигания схожа с функциями трансформатора и основана на преобразовании низковольтного напряжения от аккумуляторной (стартерной) батареи автомобиля, в высоковольтное напряжение, генерируемое для свечей зажигания, вследствие чего происходит воспламенение воздушно-топливной смеси.
Устройство катушки зажигания
Состоит катушка из первичной и вторичной обмоток, железного сердечника и корпуса с изоляцией. На сердечнике, набранном из тонких металлических пластин, намотаны две обмотки из толстой и тонкой медной проволоки.
Принцип работы катушки зажигания аналогичен работе трансформатора. При подаче напряжения на цепь первичной обмотки в катушке создается магнитное поле. Вторичная обмотка катушки зажигания самоиндуцируется и генерирует напряжение. Трансформированное напряжение подается на свечи зажигания через распределительное устройство, а высоковольтный разряд продолжается, пока созданная катушкой энергия не будет истрачена.
Разновидности катушек
На сегодняшний день существует достаточное количество типов катушек зажигания, которые можно устанавливать как на старые отечественные автомобили с карбюраторными двигателями, так и на более современные автомобили с непосредственным впрыском топлива.
Корпусные катушки зажигания устанавливаются на автомобили с механическим распределением зажигания, где распределитель, вращаясь, подает высоковольтное напряжение на каждую свечу зажигания в определенной последовательности. Такой способ коммутации и распределения напряжения не применяется в современном автомобилестроении из-за малых сроков службы и низкой надежности.
Катушка с электронным распределением зажигания, или распределяющая катушка, не требует для своей работы дополнительно контактного каскадного прерывателя, ведь с развитием технологий в микроэлектронике стала возможной интеграция такого прерывателя зажигания в саму катушку. Такая катушка подойдет для автомобилей с механическим распределением зажигания.
Двухискровая катушка зажигания позволяет генерировать напряжение для свечей одновременно в двух цилиндрах двигателя за один оборот коленчатого вала, при этом согласование между системой зажигания и распределительным валом не требуется. Такие катушки целесообразно применять только в двигателях с четным количеством цилиндров, например, для двигателя с четырьмя цилиндрами понадобится две катушки, с шестью — три, соответственно, с восьмью — четыре.
«Интеллектуальная» штекерная катушка зажигания является одноискровой и устанавливается прямо на каждую свечу зажигания. Конструкция и функциональные характеристики такой катушки позволяют отказаться от применения в системе высоковольтных проводов, но при этом необходимы соединительные зажимы (клеммы), рассчитанные на высокое напряжение. За счет своей компактности эти катушки применяют в автомобилях с малым объемом свободного подкапотного пространства, но компактный — не значит малоэффективный. Штекерная катушка может запросто конкурировать со своими собратьями.
Достоинствами катушки являются:
Применяются такие устройства для двигателей с любым числом цилиндров, однако здесь строго требуется синхронизация с положением распределительного вала с помощью соответствующего датчика.
Неисправности катушек и их диагностика
Катушка зажигания – довольно-таки надежный элемент системы, но и её не обходят стороной всяческие неисправности, зачастую связанные с несоблюдением правил эксплуатации. Рассмотрим часто встречающиеся признаки неисправности катушки зажигания:
В первую очередь, при возникновении поломки системы зажигания, следует визуально осмотреть катушку и найти трещины, обугленности, а так же проверить её температуру и влажность. Если греется катушка зажигания, то это может свидетельствовать о том, что произошло межвитковое замыкание и устройство подлежит замене. Повышенная влажность в месте, где находится катушка зажигания, так же может сказаться на работе двигателя. Если катушка сухая, без трещин, копоти и не горячая, но неисправность в системе все же присутствует, необходимо провести её диагностику.
Если автомобиль не заводится, то есть прокручивается стартер, но двигатель не подхватывает зажигание, это может означать, что нет искры с катушки зажигания.
Замена катушки зажигания
В случае неисправности катушки и невозможности её восстановления, она подлежит замене. Можно купить точно такую же оригинальную, а можно подобрать аналогичную, при этом их характеристики не должны отличаться более чем на 20-30 процентов, а так же иметь одинаковое крепление и конструктивное исполнение. Например, для отечественных автомобилей ВАЗ-2108 — 2109 с электронными катушками 27.3705 от отечественного производителя, подойдут не сильно отличающееся по параметрам катушки 0.221.122.022 фирмы «Bosch». В этом случае разброс параметров составит от 10 до 15%.
Подводя итог можно отметить, что при написании статьи использовалась реальная информация о проблемах, с которыми сталкивался каждый водитель. Все катушки практически не отличаются друг от друга по принципу действия, но не все из них взаимозаменяемы, например, катушки с механическим распределением зажигания не сможет работать с бесконтактным распределением и наоборот.
Что из себя представляет катушка зажигания автомобиля
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, принцип работы
Когда под капотом размеренно работает стальное сердце, важно помнить, что его ритм во многом зависит от надежной искры и высокого напряжения. Катушка зажигания — это источник производительности вашего автомобиля.
Виды катушек зажигания
Современные автопроизводители совершенствуют конструкцию автомобиля, а вместе с ней — и систему зажигания. Однако основная функция катушки все-таки остается неизменной: генерировать высокое напряжение, которое прикладывается к свече зажигания между центральным и боковым электродами, создавая искру.
Одинаков для всех катушек и принцип их работы: низкое напряжение аккумулятора в 12 вольт преобразуется в напряжение в несколько киловольт (в современных автомобиля — порядка 45 000 вольт).
А вот строение катушек для разных моделей автомобилей может отличаться. Рассмотрим несколько различных видов.
По принципу работы катушки зажигания можно разделить на два основных типа: одноискровые и двухискровые.
— При использовании одноискровой технологии каждая свеча зажигания оснащается отдельной катушкой зажигания.
— При использовании двухискровой технологии одна катушка зажигания управляет воспламенением смеси в двух цилиндрах.
С точки зрения строения и особенностей работы выделяется четыре типа катушек зажигания.
— Распределительные катушки зажигания. В современных автомобилях такие катушки зажигания уже не используются. Однако их все еще можно найти в старых моделях транспортных средства, где они использовались вплоть до 1990-х годов. Такая катушка создает импульс высокого напряжения, который проходит через провод зажигания к механическому распределителю зажигания. Он в свою очередь передает импульс высокого напряжения на соответствующий провод зажигания, через который напряжение подается на требуемый цилиндр.
— Модули зажигания. Модуль зажигания состоит из нескольких катушек зажигания, которые создают импульсы высокого напряжения для свечей зажигания. Эти импульсы подаются к свечам через соответствующие высоковольтные выходы и провода зажигания. Доступны одноискровые и двухискровые модули зажигания.
— Индивидуальные катушки зажигания. Индивидуальные катушки зажигания не требуют использования проводов зажигания: они устанавливаются на свечи зажигания, при этом импульс высокого напряжения создается непосредственно на свече. Преимущество такого решения: отсутствуют потери напряжения в проводе. Кроме того, эта компактная конструкция позволяет экономить место, что особенно важно для современных двигателей.
— Системы («рейки») катушек зажигания. Катушка зажигания такого типа состоит из нескольких катушек, объединенных в едином компактном компоненте. Все компоненты зажигания подсоединяются к свечам зажигания одним действием. К этому типу относятся также так называемые «рейки».
Требования к катушкам зажигания
Как было сказано ранее, в современных автомобилях катушка генерирует напряжение до 45 000 вольт. Кроме того, катушки подвержены электрическому, механическому или химическому воздействию.
В первую очередь, они должны быть устойчивы к высокой температуре и влаге в моторном отсеке и обеспечивать надежную работу в тяжелых условиях эксплуатации. Корпус катушки должен быть устойчив к воздействию масел и паров бензина, так как повреждение корпуса нарушает работу катушки.
Немаловажна также виброустойчивость катушки: обратите внимание на этот параметр, если не хотите, чтобы при работе двигателя конструкция деформировалась или корпус получил поверждения.
Кроме точного соблюдения указанных автопроизводителем размеров, катушка зажигания должна иметь определенную устойчивость к короткому замыканию, достаточную площадь поверхности для теплоотвода, необходимую термостойкость. А также катушка зажигания должна иметь высокую степень защиты от воздействий воды, в том числе соленой.
Преимущества катушек зажигания NGK
Компания NGK | NTK разрабатывает компоненты для систем зажигания уже более 80 лет. Многолетний опыт позволил не только добиться невероятно высокого качества комплектующих, но и разработать катушки зажигания практически для любого автомобиля. Ассортимент катушек зажигания NGK | NTK охватывает 92% транспортных средств в Европе и составляет почти 400 моделей.
— В каталоге NGK | NTK представлены все типы: распределительные и индивидуальные катушки зажигания, модули зажигания и системы катушек зажигания.
— Катушки зажигания NGK | NTK спроектированы с высокой точностью, что обеспечивает надежное зажигание автомобиля и отсутствие пропусков.
— Высокая устойчивость к вибрациям предотвращает различного рода деформации корпуса и других элементов.
— Кроме того, катушки зажигания NGK | NTK имеют высокую устойчивость к короткому замыканию и влаге.
Катушка зажигания — виды, как работает, неисправности, как проверить
Катушка зажигания является частью системы зажигания автомобиля. Она преобразует напряжение аккумулятора 12 вольт в высокое напряжение, чтобы создать искру в свече зажигания. Искра зажигает воздушно-топливную смесь в цилиндрах двигателя.
Большинство современных автомобилей имеют индивидуальную (штекерную) катушку зажигания на цилиндр. Обычно она устанавливается прямо над свечой зажигания, как на этом двигателе ВАЗ на фотографии.
В некоторых автомобилях катушки зажигания всех цилиндров объединены в один пакет катушек. В старых автомобилях с распределителем (трамблёром) для всех цилиндров используется одна катушка. Посмотрите этот пример двигателя с одной катушкой зажигания:
Устройство
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками — первичной и вторичной. Внутри обмоток находится стальной сердечник, а снаружи — изолированный корпус.
На первичную обмотку подаётся 12 вольт. Она намотана толстым медным проводом и насчитывает 100–150 витков. Вторичная обмотка располагается снаружи первичной. Она имеет 15000–30000 витков тонкой медной проволоки.
Во вторичной обмотке наводится импульсное напряжение до 45 000 вольт, которое подаётся на свечи зажигания.
Такое устройство характерно как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки.
Виды катушек зажигания
Строение катушек разных моделей автомобилей может отличаться. Рассмотрим несколько различных видов.
По принципу работы катушки зажигания можно разделить на два основных вида: одноискровые и двухискровые.
В зависимости от строения и особенностей работы выделяют четыре типа катушек зажигания.
Неисправности катушки зажигания
Во многих автомобилях катушки зажигания часто выходят из строя. Симптомами плохой катушки зажигания являются тряска двигателя, отсутствие тяги (пропуски зажигания) или остановка двигателя.
На приборной панели будет мигать или постоянно гореть индикатор Check Engine. В автомобилях с одной катушкой зажигания или пакетом катушек неисправность приведет к тому, что двигатель не запустится.
Часто катушки зажигания выходят из строя после попадания воды в отсек двигателя. Часто катушки выходят из строя, если свечи зажигания не заменялись в течение длительного времени. Это связано с тем, что старая свеча зажигания имеет больший зазор и более высокое сопротивление, что увеличивает нагрузку на катушку зажигания.
В некоторых автомобилях вождение с неисправной катушкой зажигания может повредить каталитический нейтрализатор или даже блок управления двигателя (ЭБУ).
Меры предосторожности
Катушка зажигания создает очень высокое напряжение, которое опасно для вашего здоровья. При работе с компонентами зажигания соблюдайте меры предосторожности, приведенные в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля.
Первым шагом при проверке или замене катушки зажигания является отсоединение отрицательного провода аккумуляторной батареи.
Как проверить катушку зажигания
Сначала нужно проверить блок управления двигателя на наличие кодов неисправностей. Это можно сделать с помощью диагностического сканера или адаптера ELM327 с программой Torque.
Код неисправности может указывать на то, в каком цилиндре или на какой катушке произошел сбой. Например, код P0301 означает, что пропуски зажигания в первом цилиндре. Код P0351 говорит о неисправности в цепи катушки зажигания «A» (цилиндр 1).
После считывания кодов неисправности необходимо проверить соответствующую катушку зажигания, следуя инструкции по обслуживанию.
Обычно проверка катушки включает в себя измерение сопротивления между конкретными клеммами. Если сопротивление не соответствует техническим характеристикам, катушку зажигания нужно заменить.
Иногда, чтобы определить неисправную катушку зажигания, можно попытаться заменить её на заведомо исправную с другого цилиндра, чтобы проверить, перемещаются ли пропуски зажигания вместе с катушкой или остаются в том же цилиндре.
Например, с кодом P0302 (пропуски в цилиндре 2) можно поменять местами катушки зажигания цилиндра 2 и цилиндра 3 и запустить двигатель на короткое время. Если код неисправности изменяется с P0302 на P0303 (пропуски зажигания в цилиндре 3), катушка зажигания, которая изначально находилась в цилиндре № 2, неисправна.
Катушки зажигания также рекомендуется заменять, если на них есть трещины, следы искрения или другие повреждения, которые могут вызывать замыкание.
Замена катушки зажигания
Неисправная катушка зажигания не подлежит ремонту, её нужно менять. В большинстве автомобилей с 4-цилиндровым или 6-цилиндровым двигателем замена катушки зажигания — простая и недорогая работа.
В некоторых двигателях V6 для получения доступа к задним катушкам зажигания необходимо снять впускной коллектор (например, Ford Edge, Ford Escape V6, Nissan Murano, Toyota Camry V6). Это требует больше труда и затрат. В подобных случаях, чтобы предотвратить будущие проблемы, автомеханик может порекомендовать заменить все три задние катушки зажигания.
Когда одна из катушек зажигания выходит из строя, рекомендуется также заменить все свечи зажигания, если они не менялись в течение долгого времени. Новые свечи помогут катушкам зажигания работать дольше.