Автомобильные катушки зажигания. Что из себя представляет катушка зажигания автомобиля Катушка зажигания авто

Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Высокое напряжение, возникающее в , вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Устройство катушки зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.

• Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.
• Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. а. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.

Виды катушек зажигания автомобиля
Различают общие и индивидуальные катушки зажигания.

• Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.
• Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.

Б олее чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.

Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.

Классическая маслонаполненная катушка зажигания - «бобина» (что по-французски и означало «катушка») - была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…

Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.

Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!

И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.

Сухие катушки

Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.

Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.

Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.

Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…

Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.

Модуль зажигания – отказ от трамблера

Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.

Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.

Каждому цилиндру – по катушке!

Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.

Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.

Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…

К чему мы пришли?

Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.

Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их "потрохов", а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.

В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.

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

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

Коротко о зажигании

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

Обязательно почитайте

Про все виды систем зажигания

Упрощенная схема работы бобины приведена ниже.

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

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

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

Устройство и работа бобины

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

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

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

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

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

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

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

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

Как проверить катушку зажигания

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

С помощью мультиметра

С помощью мультиметра можно проверить катушку зажигания по 3 параметрам:

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

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

Первичную обмотку проверяем присоединив щупы к контактам Б и К.

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

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

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

Другие способы

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

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

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

Подключение катушки зажигания

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

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

Вывод

Одним из важных узлов в автомобиле является бобина, создающая высокое напряжение для образования искры. Если в работе двигателя появляются провалы, он начинает троить и просто нестабильно работать – причиной может быть в ней. Поэтому важно знать, как проверить катушку зажигания правильно, а при необходимости и дедовским методом, в полевых условиях.

ZnanieAvto.ru

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:

1. Наиболее широкий диапазон настройки угла опережения зажигания.
2. Диагностика пропусков зажигания с первичной и вторичной обмоток.
3. Искрогашение во вторичной цепи с помощью высоковольтного диода.

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:

• Неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу.
• Провалы двигателя при резком открытии дроссельной заслонки.
• Загорелся «Чек».
• Отсутствует искра.

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.

1. Как проверить катушку зажигания на работоспособность для бесконтактной системы распределения зажигания? Необходимо отсоединить высоковольтный провод, расположенный по центру распределителя зажигания и расположить этот провод на расстоянии примерно 5 миллиметров от металлического корпуса двигателя. Затем прокручиваем стартером коленчатый вал двигателя и наблюдаем за наличием искры в зазоре между контактной частью высоковольтного провода, который отсоединили от распределителя, и корпусом двигателя (масса).
2. В контактной системе зажигания из этой процедуры исключается прокручивание коленчатого вала стартером, а именно: снимаем крышку распределителя зажигания и устанавливаем контакты прерывателя напряжения в замкнутое состояние. Затем включаем зажигание рычажком прерывателя, размыкаем и замыкаем контакты. Наличие при этом искры в зазоре между проводом и массой говорит нам об исправной работе катушки зажигания.

Если диагностика катушки зажигания выявила отсутствие искры, то нужно проверить сопротивление катушки зажигания. Для этого потребуется обычный мультиметр, или омметр и технический паспорт на катушку, где можно посмотреть её параметры, включая сопротивление обмоток. Перед тем, как проверить катушку зажигания, отсоединяем все провода и поочередно замеряем сопротивление обеих обмоток, при этом сопротивление первичной обмотки должно быть меньше, чем у вторичной. Если в ходе измерений выяснилось, что сопротивление обеих обмоток соответствует заводским параметрам, а при проверке «на искру» этой самой искры не было, то можно сделать вывод, что произошел пробой изоляции между витками и корпусом.

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.

SwapMotor.ru

Принцип работы и устройство катушки зажигания

Приветствую вас друзья на сайте ремонт автомобилей своими руками. Катушка (модуль) зажигания - один из ключевых узлов автомобиля, обеспечивающих своевременное воспламенение топливовоздушной смеси и нормальную работу двигателя.

Устройство катушки зажигания

Назначение катушки зажигания - увеличить стандартное напряжение автомобиля (12 Вольт) в более высокий потенциал, что гарантирует появление мощной искры между электродами свечи. Итог - возгорание рабочей смеси, движение поршней, вращение коленчатого вала и движение машины.

Конструктивные особенности и виды катушки зажигания

Устройство катушки зажигания предельно просто. Основа узла - обычный двухобмоточный трансформатор. Между «первичкой» и «вторичкой» находится сердечник из стали. Защищается вся конструкция с помощью изолированного корпуса.

Каждая из обмоток имеет свои особенности:

Для «первички» используется толстый провод из качественной меди. Число оборотов - 100-150. Входное напряжение - 12 Вольт;

- «вторичка» наматывается поверх первичной обмотки. В ее составе - от 15 до 30 тысяч оборотов. В качестве материала (как и в первом случае) используется медная проволока, но уже с другим сечением.

Описанная выше система характерна для различных типов катушек - индивидуального и сдвоенного типа. Рабочее напряжение на «вторичке» устройства - 35 тысяч вольт.

Роль изолирующего состава выполняет трансформаторное масло, которое находится внутри изделия. Кроме изолирующей, масло выполняет еще одну функцию - защищает устройство от перегрева.

Виды катушек могут быть:

1. Общими. Такие устройства используются в авто, где есть или отсутствует распределитель. Конструкция данного изделия описана в разделе выше. В частности, устройство состоит из двух обмоток, сердечника из стали и внешнего корпуса. Сформированный импульс направляется к электродам свечей.

2. Индивидуальными. Устройства задействованы в авто с электронным зажиганием. Особенность - наличие «первички» внутри «вторички». Индивидуальное устройство устанавливается непосредственно на каждую свечу зажигания.

3. Сдвоенными. Они применяются в автомобилях с электронной организацией зажигания. Особенность такого устройства - наличие сдвоенных проводов, что гарантируют подачу искры сразу к двум камерам сгорания. При этом в такте сжатия будет только одна камера, а для второй воспламенение является холостым.

Как работает катушка зажигания?

Зная устройство узла, много проще понять и принцип работы катушки зажигания. К «первичке» подводится потенциал с АКБ (12 Вольт). После этого в трансформаторе создается магнитное поле.

Периодически подаваемое напряжение разрывается с помощью прерывателя, что приводит к сокращению магнитных потоков и формированию в обмотках ЭДС.

Теперь вспоминаем курс физики, где хорошо раскрыт закон ЭМИ (электромагнитной индукции). В нем сказано, что размер ЭДС непосредственным образом зависит от числа витков в контуре. Следовательно, во «вторичке» формируется более высокое напряжение.

Полученный потенциал передается непосредственно на электроды свечей, что способствует появлению искры и возгоранию подготовленной горючей смеси.

В более старых машинах ВАЗ напряжение от узла отходило ко всем свечкам при помощи распределителя. Минус устройства - недостаточная надежность, поэтому современные устройства объединяются в общую систему и расходятся на каждую свечку по отдельности.

Основные поломки и способы диагностики катушки

В процессе эксплуатации возможны следующие неисправности катушки зажигания:

• Сбои в работе двигателя;
• неустойчивость холостого хода;
• сложности в регулировке холостого хода;
• проблемы с пуском мотора или невозможность завода двигателя (особенно это проявляется в холодную погоду);
• отсутствие искры в одной или нескольких свечах;
• дергание во время начала движения и в период поездки.

При наличии подозрений на неисправность, важно знать, как проверить катушку зажигания. Действуйте по следующему алгоритму (на примере ВАЗ-2108-2109):

1. Готовьте инструмент, который понадобится для выполнения работ. Здесь необходим тестер (можно использовать обычный мультиметр, в котором есть режим омметра), а также ключ на «восемь» (он может быть рожковым или накидном).

2. Проведите подготовительные работы. В частности, проверьте узел без его демонтажа с автомобиля. Для этого отбрасывайте «минус» от источника питания, снимайте провод, отходящий от модуля, отсоединяйте провода, которые подключены к выводам катушки.

Для выкручивания винтов используйте ключ на «восемь». При этом запомните позицию проводов, чтобы при их возвращении на место не допустить ошибку.

Сама проверка осуществляется в несколько этапов:

1. Диагностика исправности первичной обмотки. Подсоединяйте один щуп мультиметра к выходу «Б», а второй - к выходу «К» (это начало и конец первичной обмотки). Ставьте переключатель в режим измерения сопротивления (оно должно находиться на уровне 0.4-0.5 Ом).

2. Диагностика исправности витков вторичной обмотки. Чтобы проверить данную часть катушки, подключайте щуп мультиметра к выходу «Б», а второй - к выводу самого провода. Измерения должны показать сопротивление на уровне 4.5-5.5 кОм.

3. Диагностика целостности изоляционного покрытия. Один из щупов тестера подключайте к выходу «Б» устройства, а вторым прикасайтесь к внешней части. В данном случае сопротивление должно находиться на уровне около 50 мОм и более. Если хотя бы одна из 3-х проверок была «провалена», то катушку нужно менять.

При эксплуатации катушки зажигания нужно учитывать несколько полезных советов, возможно когда нибудь они вам пригодятся.

Нельзя оставлять зажигание включенным на длительное время (при условии, что двигатель не заведен). Такая оплошность приводит к уменьшению ресурса катушки и ее быстрой поломке.

Производите очистку и диагностику состояния изделия. Проверяйте качество фиксации проводников. Особое внимание уделяйте проводам, по которым проходит высокое напряжение. Кроме этого, убедитесь, что на кожух или во внутреннюю часть устройства не поступает влага.

Не отбрасывайте провода от устройства, когда зажигание активно. Если это необходимо сделать, то используйте специальные перчатки.

Как видно из статьи, устройство и работа катушки зажигания, а также ее обслуживание не должны вызвать проблем даже у начинающего автолюбителя. Главное - быть внимательным к своему автомобилю, обращать внимание на описанные выше неисправности и своевременно проверять катушку зажигания на наличие дефектов.

При выявлении поломок старайтесь не затягивать с заменой узла. В противном случае неприятности с заводом мотора могут застать в дороге.

RemontAvtoVaz.ru

Устройство катушки зажигания и принцип работы

И снова здравствуйте, друзья! В продолжение темы об столь сложной системе автомобиля, как электронное зажигание, предлагаю разобрать неотъемлемый и без сомнения главный ее элемент под названием катушка зажигания! Ведь именно она гарантирует появления нужного напряжения на электродах свечи, которое обеспечивает воспламенение горючей смеси и соответственно движение самого транспортного средства. Другими словами, механизм увеличивает стандартные 12 вольт в огромное количество раз, до 35 тысяч вольт. За счет чего и собственно, как это происходит я и попытаюсь сегодня вам растолковать.

Конструктивные особенности

Итак, что такое катушка зажигания? По большему счету это обычный автомобильный трансформатор с незатейливым строением! Его устройство заключается в двухслойной изолированной обмотке и стальном сердечники. Первый такой слой, рассчитан на низковольтные импульсы (6-12 В), он выполненный из медной проволоки большего диаметра с количеством витков от 100, до 150.

Второй слой, уже создается из проводов малого сечения и располагается под первичной обмоткой, контактируя одним концом с минусовым ее выводом. За счет огромного количества витков (до 30 тыс.) и положению медной проволоки, образуется импульсное напряжение высокого значения. Подается ток из положительного конца вторичной обмотки через центральный вывод катушки. В свою очередь металлический сердечник, размещенный ровно по середине катушки зажигания, существенно повышая магнитное поле обмоток.

Все описанные выше элементы закупорены в специальном корпусе, который каждый автолюбитель может наблюдать под капотом своего автомобиля, хоть на инжекторе он, хоть на карбюраторе. Особую роль в подобном строении, да и в целом электрике, играет изоляция. Ее обеспечивает специальная крышка корпуса, на которой кстати присутствуют клеммы первичной и вторичной обмотки (подробней на схеме), а также трансформаторное масло. Жидкость к тому же, выполняет еще одну важнейшую функцию – охлаждение.

Какими бывают катушки зажигания?

На данный момент друзья, ваш покорный слуга насчитал целых три типа катушки зажигания. Все они играют одну и ту же роль, но несмотря на это, имеют разную конструкцию, а иногда даже принцип действия. Сейчас, предлагаю уделить достаточно времени каждой из них!

Общий тип – классический

Катушка зажигания общего типа работает в паре со специальным распределителем (трамблером), который проводит импульс к нужному цилиндру. Используется она на автомобилях с любой системой зажигания. Весь процесс создания искры, выглядит следующим образом:

• Напряжение от аккумулятора поступающее на прибор, следует по виткам первого слоя проволоки.
• Таким образом, создается магнитное поле, за счет которого, на вторичной обмотке зарождается импульс высокого напряжения.

На заметку: для расчета выходного напряжения, следует количество витков второго слоя проволоки умножить на индукцию поля первичной обмотки. Это означает, что чем больше витков на вторичной обмотке, тем соответственно выше ток на выходе.

• Железный сердечник одним своим нахождением в корпусе, увеличивает магнитное поле, а с ним и напряжение.
• Сбросить температуру от возможного токового нагрева помогает трансформаторное масло.

В связи с тем, что крышка такой катушки зажигания герметично прилегает к корпусу, ремонту прибор практически не подлежит. Чтобы наверняка убедиться в ее неисправности, требуется замерить сопротивление ее витков. Этот показатель у каждой катушки свой и вам нужно его знать, возможные отклонения при замере будут означать выход из строя агрегата.

Двухвыводная или сдвоенная катушка

Работа катушки зажигания такого типа не требует наличия в системе распределителя и может быть подключена к свечам двумя способами:

1. Импульсы подаются посредством нескольких проводов высокого напряжения.
2. С помощью одного провода высокого напряжения и наконечника.

Несмотря на то, что корпус существенно отличается от общего типа катушек, внутреннее строение практически идентично им. Единственное отличие – пара выводов для подачи импульсов. Да вы не ослышались, два выхода и соответственно искра поступает на две свечи сразу. Вы ведь в курсе, что одновременный конец такта сжатия сразу в двух цилиндрах нереален? Если нет, теперь точно знаете.

Так вот, в момент искрозажигания, конец такта будет только в одном цилиндре, где успешно топливовоздушная смесь будет воспламенена. Во втором же, искра будет абсолютно бестолковая, иными словами – холостая. Однако спустя некоторое время все изменится с точностью до наоборот.

Наверное, вы обратили внимание, что речь шла всего о двух цилиндрах, но как же спаренная катушка справляется с 4? Да никак, такие агрегаты используются в основном в мотоциклах с электронным зажиганием, а вот для машины существует четырехвыводная катушка или говоря простым языком – модуль зажигания. Его мы разбирали в прошлой статье, помните?

Индивидуальная катушка зажигания

Данная разновидность катушки зажигания носит такое имя неспроста. Каждая свеча накала силового агрегата получает собственную, индивидуальную катушку зажигания, отсюда собственно и название. Выглядит все достаточно просто, прибор устанавливается непосредственно на саму свечу. Таким образом, отпадает потребность применения в цепи бронепроводов, но несмотря даже на то, что устройство имеет совершенно другой корпус, принцип его работы остается прежним. Между собой индивидуальная катушка отличается устройством сердечника, отсюда два ее типа:

Как работает такой механизм в общем? Суть в принципе та же, но вот чтобы воссоздать ту оказывается уже устаревшую советскую катушку в более компактных габаритах и при этом сделать ее на порядок эффективнее, пришлось кое-что изменить.

• Сердечник – теперь их два, внутренний остается в середине, а внешний выносится за обмотку.
• Обмотка – выполняется, как и ранее в два слоя, но с той лишь разницей, что поверх первичной располагается вторичная.
• Диод – крепится ко вторичной обмотки и предохраняет оба слоя от высоких нагрузок.

В завершение

Ну что сказать друзья, данный вид катушки зажигания определенно легче своего предшественника как в прямом, так и в переносных смыслах! Он компактен, требует меньше энергозатрат и более надежен. По-моему, лидер в этой гонке очевиден.

Повторюсь: практически все элементы зажигания сложно поддаются ремонту, не исключение и катушка зажигание. Замена, в большинстве случаев, только замена.

Саму по себе катушку зажигания мы разобрали вдоль и поперек. Строение, принцип работы, разновидности – мы говорили казалось обо всем. Но почему-то мне хочется говорить о ней и говорить! Поэтому уже в будущей статье, я расскажу вам как идентифицировать вышедший из строя агрегат, как сделать все аккуратно и правильно! Признаки неисправности катушки зажигания, собственноручная ее диагностика и многое другое уже в следующей публикации! На этом ставлю жирное троеточие и жду новых встреч на страницах нашего блога! До скорого…

С уважением, Максим Марков!

carsmotion.ru

Катушка зажигания в системах автомобиля

Катушка зажигания (для краткости будем называть её КЗ) представляет собой один из важнейших компонентов любой системы зажигания, главная задача которого заключается в преобразовании токов с низким напряжением в токи с высоким напряжением для получения высоковольтного импульса на свече зажигания.

Иногда, как в обиходе, так и в специализированной литературе встречается и другое наименование катушки – «бобина».

По сути, катушка зажигания является трансформатором, который обладает высоким коэффициентом трансформации. Значение этого коэффициента тем выше, чем выше напряжение во вторичной обмотке. Однако рост коэффициента обычно влечет за собой и увеличение габаритов устройства, что ограничивает данный процесс, так как в подкапотном пространстве современного автомобиля места не так уж и много. Бобина также должна обладать способностью к быстрому заряду после отдачи высоковольтного импульса на свечу зажигания, особенно при повышенных оборотах работы двигателя авто.

Устройство и принцип работы катушки зажигания

Фактически, устройство катушек зажигания (КЗ) не менялось с того самого момента, как появился первый автомобиль. Как уже упоминалось выше, бобина зажигания представляет собой трансформатор (упрощенная катушка Румкорфа), состоящий из двух обмоток, как правило, из медного сплава. Первичная обмотка при этом выполнена из более толстой проволоки и имеет около 100-150 витков, а вторичная обмотка состоит из тонкой проволоки и насчитывает уже до 30 000 витков. Так как первичная обмотка выделяет больше тепла, чем вторичная, располагается она ближе к сердечнику трансформатора.

В наши дни бобины часто дополняются добавочным сопротивлением с целью увеличения напряжения во вторичной обмотке при сохранении относительно небольших размеров устройства.

Бобины могут иметь как битумную, так и масляную изоляцию, причем последняя позволяет изготавливать катушки зажигания различной конфигурации. Различные синтетические материалы, которые сегодня широко используются при изготовлении данного элемента системы зажигания, обеспечивают хорошее сцепление между всеми частями катушки. Ранее в конструкции катушек зажигания применялся незамкнутый магнитопровод, в наше же время используется и его замкнутый вариант.

Принцип действия этого устройства довольно прост. В первичной обмотке трансформатора протекает постоянный ток низкого напряжения (12В, а на старых автомобилях и мотоциклах – 6В), и в тот момент, когда необходима искра на свече зажигания, происходит размыкание контактов первичной цепи.

В зависимости от типа системы зажигания прерывание контактов происходит с помощью механического устройства или же при помощи транзисторных или тиристорных ключей (электронным способом). Согласно закону электромагнитной индукции во вторичной обмотке происходит создание токовых импульсов с высоким выходным напряжением, которое можно рассчитать по формуле: величина напряжения = количество витков * индукция в витке.

Подключение катушки зажигания – на что важно обратить внимание

Заменить неисправную катушку зажигания своими силами, в принципе, не так уж и сложно, особенно при соблюдении ряда рекомендаций. Первая из них заключается в том, что, как и при любых других вмешательствах в работу электрических приборов и систем автомобиля, необходимо отключить питание в бортовой сети. Для этого достаточно снять клемму, имеющую знак «-», с автомобильного аккумулятора.

Если нет полной уверенности в правильности подключения бобины, то лучше найти схему для конкретной марки автомобиля в веб-Сети, благо сделать это в наше время совсем несложно, или же обратиться к специалисту, так как неверно подключенное устройство может и само выйти из строя, и привести к поломке других компонентов зажигания.

Вторая, но не менее важная рекомендация – перед тем, как отсоединить старую катушку зажигания, следует запомнить, а лучше зарисовать, куда и как подключаются высоковольтные провода, особенно при замене модуля зажигания, имеющего несколько катушек и множество проводов. Подсоединяя бобину или модуль зажигания, следует хорошо затянуть все крепления и контакты, так как зазоры в них приведут к значительным утечкам тока.

Диагностика и возможные неисправности КЗ

Несмотря на то, что современные катушки зажигания являются довольно надежными устройствами, иногда они все же выходят из строя. Причем очень часто причинами поломки является неправильная эксплуатация или же неверные действия при поисках неисправностей в работе всей системы зажигания.

Так, к примеру, проверка искры на свечах при отсоединенном главном высоковольтном проводе, который идет от бобины к прерывателю, может привести к сгоранию не только самой катушки, но и повреждению других дорогостоящих компонентов, особенно если речь идет об электронной системе зажигания. Использование некачественных или неисправных свечей зажигания также может привести к поломке катушки зажигания. Происходит это из-за обратных газов, которые разъедают силиконовый (или каучуковый) наконечник бобины/модуля зажигания.

Проверить всё можно вот таким прибором, который представлен на этой фотографии.

Наиболее же распространенным признаком неисправности катушки является ее высокая температура даже при выключенном двигателе.

Причиной тому может быть довольно длительное активное положение ключа в замке зажигания, приводящее к повышенной нагрузке на катушку. Она, в свою очередь, становится причиной перегрева обмоток бобины, что при частом повторении может вызвать их пересыхание и обсыпание. Перегрев также может происходить и из-за износа силиконовых наконечников, вызывающего утечку тока.

Отдельно стоит отметить, что хотя езда с неисправной катушкой или катушками зажигания иногда возможна, это может привести к не очень хорошим последствиям. Например, может оплавиться каталитический нейтрализатор в системе выпуска выхлопных газов, а также возможно увеличение расхода топлива до 25% из-за падения КПД и снижения мощности двигателя.

Нет искры с катушки зажигания – что делать?

Одним из самых неприятных моментов для любого автомобилиста является отсутствие искры на катушке зажигания. Однако причина этого не всегда кроется в самой бобине. Перед тем, как проверять катушку, необходимо провести визуальный осмотр подкапотного пространства, особое внимание уделяя состоянию высоковольтных проводов, блока управления зажиганием (в электронной системе) и трамблера (в контактной и бесконтактной системах). При наличии следов загрязнения (пятен от машинного масла, песка или водных разводов) их нужно аккуратно устранить чистой сухой тряпкой. После этого надо осмотреть и проверить все контакты и изоляцию проводки, при обнаружении поврежденных участков – заменить детали и компоненты на новые.

Если после вышеперечисленных действий искра на катушке так и не появилась, то нужно удостовериться в исправной работе свечей, ЭБУ и прерывателя-распределителя. Начать проверку лучше со свечей зажигания. Сняв поочередно с каждой из них свечной провод, следует поднести его на расстояние 5-8 мм к любой неокрашенной металлической части кузова и включить зажигание. При вращении стартера должна появиться искра, причем свечение ее должно быть бледно-голубоватого оттенка. Если искра имеет яркий красный, оранжевый, белый цвет или же вовсе отсутствует, то дело действительно в неисправности катушки зажигания.

При нормальной искре на свечах зажигания следует перейти к проверке трамблера, осмотрев первым делом его крышку, которая должна быть без каких-либо механических повреждений. При сильном загрязнении ее следует очистить смоченной в бензине чистой тряпкой. Центральный угольный контакт трамблера не должен «зависать», проконтролировать это можно просто переместив его пальцем.

Среди неисправностей трамблера часто встречаются проблемы с ротором, у которого может быть повреждена изоляция. Чтобы проверить ее состояние, нужно отсоединить центральный высоковольтный провод от ротора и вручную размыкать и замыкать контакты прерывателя. При исправной работе ротора в зазорах не будет искр.

Как проверить катушку зажигания?

Что касается проверки модулей зажигания, которые имеют несколько катушек, то это несколько сложнее, чем оценка состояния всего одной катушки.

Наиболее простым методом является поочередное отключение коннекторов от каждой из катушек при работающем двигателе. При отсоединении провода от исправной катушки будут слышны провалы в работе мотора («троение»), а отключение неисправной катушки не никак скажется. Именно эту катушку и стоит заменить. Помочь найти неисправную катушку могут и свечи зажигания. Как правило, электроды свечи на дефективной бобине имеют черный нагар. Многие современные автомобили имеют систему самодиагностики, и неисправность в той или иной катушке зажигания будет высвечиваться на панели приборов в виде специального кода, значение которого поможет установить сервисная книга.

Чтобы удостовериться в поломке катушки, можно снять ее с автомобиля и замерить сопротивление первичной и вторичной обмоток. Однако производить данные действия на большинстве современных моделях авто лучше в специализированном автосервисе, так как неумелое отключение катушки или модуля зажигания может привести к выходу из строя ЭБУ.

На автомобилях с одной катушкой зажигания проверка займет чуть меньше времени, тем более что на системах зажигания без электронных блоков управления данную деталь можно снимать самостоятельно без боязни повредить что-либо. После снятия катушки, первым делом, необходим визуальный осмотр. Поверхность корпуса не должна быть покрыта толстым слоем грязи и копоти, а также иметь какие-либо механические повреждения. Грязь, как ни странно, является одной из основных причин утечек тока. Далее следует проверить катушку на наличие внутренних обрывов в обмотках, для чего потребуется прозвонить ее с помощью специального прибора – омметра. Начинать данную операцию надо с первичной обмотки, сопротивление которой при исправной работе должны быть намного меньше, чем вторичной.

Если вышеперечисленные действия не помогли выявить неисправность, то в таком случае остается еще один способ. Потребуется подключить первичную обмотку катушки к источнику постоянного тока (аккумулятору) и параллельно подсоединить конденсатор, имеющий точно такую же емкость, что и установленный в системе зажигания. Ко вторичной обмотке следует подключить свечу и несколько раз включить источник питания. Появление характерного треска будет свидетельствовать о наличии пробоев в обмотке устройства.

Ремонт и замена – цены в России и странах СНГ

Средняя стоимость работ по ремонту и замене катушек /модулей зажигания в автомастерских России и стран СНГ в пересчете на российскую валюту:

• замена силиконового наконечника катушки – от 100 рублей;
• замена катушки зажигания – от 200 рублей;
• замена модуля зажигания – от 250 рублей;
• диагностика работы катушки/модуля зажигания – от 200 рублей

Цены приведены без учета стоимости заменяемых компонентов.

Какие катушки зажигания самые лучшие?

В наше время, когда экономика на постсоветском пространстве является открытой системой, можно найти довольно много аналогов какого-либо вида продукции. Без преувеличения то же самое можно сказать и о катушках зажигания.

Помимо оригинальных бобин для той или иной модели авто рынок автомобильных запчастей предлагает и универсальные аналоги различных производителей, в том числе китайских и российских заводов.

Однозначного ответа на вопрос о том, какие катушки зажигания являются самыми лучшими, не существует, так как те или иные модели обладают как рядом преимуществ, так и некоторыми недостатками. Так, к примеру, одна катушка будет служить долго и исправно, но стоимость ее при этом тоже будет высокой, а другая будет несколько дешевле, но прослужит более короткий срок.

Однако в наш век, когда автомобили меняются довольно часто, устанавливать «вечные» детали тоже не всегда целесообразно.

• ATS 04473 высоковольтная бобина LADA Priora 1,6i/Kalina– от 700 рублей;
• BOSCH 0221504473 катушка зажигания LADA Samara/110-12/Priora/Kalina – от 1 400 рублей;
• BOSCH 0221504473 катушка зажигания отдельно на свечу ВАЗ 2112 1.6L – от 1 750 рублей;
• HUCO 133826 катушка зажигания LADA Priora/Kalina– от 1 350 рублей;
• BOSCH 0221503485 катушка зажигания FORD Fiesta/Fusion/Focus II – от 1 580 рублей;
• HUCO 138809 катушка зажигания FORD Mondeo III – от 1 700 рублей;
• CONCORD CI-8048 катушка зажигания FORD Fiesta/Fusion/Mondeo II,III/ Focus II – от 2 250 рублей;
• CHAMPION BAE409A/245 катушка зажигания RENAULT Megan II, NISSAN Almera Classic – от 3 000 рублей;
• SWAG 60 92 1524 катушка зажигания для RENAULT 1,4 - от 4 500 рублей;
• BOSCH 0986221001 катушка зажигания для RENAULT 1,6 - от 3 500 рублей;
• BOSCH F 000 ZS0 221 катушка зажигания для RENAULT 1,4 – от 2 500 рублей;
• ASAM 30179 катушка зажигания RENAULT Logan/Clio/Megane 8V/Kangoo – от 1 800 рублей;
• HUCO 133846 катушка зажигания TOYOTA Avensis/Corolla – от 2 000 рублей;
• BOSCH 221504020 катушка зажигания TOYOTA Aygo/Rav 4/ Corolla/ Yaris – от 2 500 рублей;
• BREMI 20166 катушка зажигания CHEVROLET Aveo, DAEWOO Matiz – от 1 500 рублей;
• AMD AMDEL414 катушка зажигания CHEVROLET Captiva/Aveo 1,4/ Lacetti 1,8 и 2,0/ Lanos/ Evanda – от 1 400 рублей.

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 катушкане 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 является одним из основных элементов в системе управления бензиновых двигателей. Ее неработоспособность приводит к отсутствию воспламенения в одном и более цилиндрах. Поэтому каждый автовладелец должен знать основные признаки неисправности катушки зажигания, симптомы, предшествующие появлению этой ситуации.

Устройство является наиболее консервативной деталью в бензиновом ДВС. Ее прототип был изобретен в Германии инженером Румкорфом в середине девятнадцатого века. Она заменила магнето в двигателях автомобилей в начале 20-го века.

Основное назначение устройства – преобразование низковольтных электрических импульсов амплитудой около 12 Вольт (напряжение бортовой сети автомобиля) в высоковольтные импульсы амплитудой более 15.000 Вольт. Высокое напряжение необходимо для пробоя рабочей зоны свечи зажигания.

По типу исполнения и схеме зажигания катушки классифицируют:

• одиночные;
• сдвоенные (строенные, четырехблочные);
• индивидуальные.

Одиночные устройства применяются в системах с распределителем зажигания. Сдвоенные используют в четырехцилиндровых ДВС без распределителя. Одна часть формирует высоковольтный импульс на 1-й и 4-й цилиндр, вторая обслуживает 2 и 3-й. Строенные и четырехблочные катушки иногда применяются соответственно в шестицилиндровых и восьмицилиндровых двигателях. В современных автомобилях широкое распространение получили индивидуальные катушки. Они устанавливаются на каждую свечу зажигания индивидуально. Индивидуальная катушка свечи зажигания имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными:

• отказ одного из устройств не ведет к полному останову двигателя;
• более просто организовать схему электронного управления;
• отсутствие механического распределителя зажигания делает систему более надежной;
• распределение импульсной нагрузки уменьшает токи, способствует увеличению ресурса;
• облегчается определение неисправного устройства, которое легко производится компьютерной диагностикой;
• в большинстве индивидуальных катушек установлен импульсный усилитель, он управляется малыми сигнальными токами, что уменьшает электрические помехи, увеличивает надежность электрооборудования.

По типу управления подразделяют:

• контактные;
• электронные;
• со встроенным коммутатором (импульсным усилителем).

В контактных бобинах зажигания низковольтный импульс формируется прерывателем. При коммутировании первичной цепи прерывателем в первичной цепи индуцируется импульс электродвижущей силы. Устройство представляет автотрансформатор, который увеличивает амплитуду импульса в N раз, где N – коэффициент трансформации, равный отношению числа витков во вторичной к первичной обмотке. Коэффициент трансформации контактных устройств превышает 1000.

В бесконтактных системах применяют электронные катушки. Их коэффициент трансформации больше, они формируют стабильную искру. При ремонте нельзя взаимозаменять контактные и бесконтактные устройства.

Встроенный коммутатор установлен на большинство индивидуальных катушек, часто устанавливается на сдвоенные. К их недостатку относится более высокая вероятность отказа в связи с наличием электронных комплектующих.

Симптомы неисправности

Чаще всего бобина не отказывает внезапно. Обычно этому предшествует ряд предупреждающих симптомов.

Основные симптомы неисправности катушки зажигания:

• пропуски искры в одном и более цилиндрах, их можно определить с помощью сканера, по наличию эффекта «троения» двигателя;
• появление «дорожек пробоя» на корпусе, можно определить визуально при запуске двигателя в темное время суток;
• возникновение трещин, сколов на диэлектрической зоне;
• перегрев конструкции;
• подгорание резиновых наконечников высоковольтных проводов;
• замасливание, загрязнение.

При появлении вышеперечисленных симптомов необходимо задуматься о приобретении запасного устройства. Нельзя безучастно наблюдать за тем, как умирает катушка зажигания. В случае внезапного выхода из строя катушки, дальнейшее самостоятельное движение будет невозможно (если у вас не установлены индивидуальные катушки).

Причины выхода из строя катушки зажигания

Рассмотрим причины, почему выходит из строя катушка зажигания.

Естественный износ

Как и все электрические и электронные блоки, бобина имеет определенный ресурс безотказной работы. Средний срок службы катушек зажигания приблизительно семь-десять лет эксплуатации либо 150.000 – 200.000 тысяч пробега. Устройство эксплуатируется в экстремальных условиях при большом перепаде температур, влажности, возможности попадания влаги, грязи, посторонних жидкостей. При этом через первичную обмотку протекают большие токи, во вторичной обмотке формируется высоковольтный импульс.

Электрический пробой

Разберемся, почему пробивает катушку зажигания. Во-первых, со временем в результате действия высоких перепадов температур диэлектрическая изоляция растрескивается, в микротрещины может попасть соленая влага, являющаяся проводником. Для напряжений более 15.000 вольт, формируемых во вторичной обмотке, в качестве проводника выступает даже чистая недистиллированная вода. Во-вторых, в процессе эксплуатации меняются физические свойства диэлектрика, резиновой изоляции наконечников высоковольтных проводов, особенно, сомнительного производства. Высоковольтный пробой может являться причиной установки нештатных высоковольтных проводов, в которых отсутствует распределенное ограничивающее ток сопротивление. Пробой может возникнуть в результате сильного загрязнения, переувлажнения. Даже в случае единичного пробоя в конструкции наступают необратимые изменения, дальнейшая эксплуатация не рекомендуется.

Перегрев

В некоторых автомобилях катушки зажигания установлены непосредственно в верхней части двигателя либо вблизи от нее. В случае, если к их конструкции отсутствует доступ воздуха для естественной вентиляции (такое возможно при установке дополнительного оборудования), может наступить перегрев устройства и выход его из строя.

Крепление катушки должно быть штатное. Некоторые автолюбители пренебрегают этим требованиям, «подвешивая» ее на самодельные конструкции.

Износ свечей, высоковольтных проводников

Несмотря на то, что в схеме имеется ограничивающее сопротивление, износ свечей и высоковольтных проводников может вызвать в них электрический пробой. Тогда увеличивается ток нагрузки, бобина может перегреться.

Неисправность реле регулятора напряжения генератора

Иногда приводит к повышению напряжения бортовой сети автомобиля, выходу из строя электронного усилителя (коммутатора).

Неисправность контактной группы замка, электронного коммутатора

Если во время стоянки на катушку постоянно подается напряжение +12 Вольт в случае нештатного замыкания контактной группы замка, устройство может перегреться и выйти из строя. Такая же ситуация возможна в случае неисправности коммутатора.

Чтобы предотвратить преждевременный выход из строя, следует максимально устранить все возможные причины неисправности катушки зажигания в автомобиле.

Признаки неисправности

Основные признаки выхода из строя катушки зажигания – отсутствия воспламенения. Если это одиночное устройство с распределителем, то во всех цилиндрах, если сдвоенная, либо одиночная – в обслуживаемых ей. Не обязательно отсутствие искры является стопроцентным признаком неисправной катушки. Возможно, перегорел ограничительный резистор, неисправна свеча, пробил высоковольтный провод, есть неисправность в системе зажигания. Необходима комплексная диагностика неисправности.

Визуальные признаки того, что не работает катушка зажигания:

• наличие «дорожек пробоя», окалов на катушке;
• изменение цвета диэлектрика;
• подгорание контактов и разъемов;
• следы перегрева на корпусе;
• повышенное загрязнение.

Как определить неисправную катушку зажигания

Порядок проверки исправности катушки зависит от того, сколько катушек зажигания в машине. Если в вашем автомобиле установлены индивидуальные катушки зажигания, для того, чтобы с высокой степенью вероятности определить неисправную, можно поменять местами предположительно неисправную и заведомо исправную катушку. Если в результате данной замены, в цилиндре, в котором отсутствовала искра, она появляется, а в другом пропадает, следовательно, бобина действительно неисправная. Таким же образом можно проверить сдвоенные и блочные катушки, но при этом придется видоизменять схему, что не всегда удобно.

Как определить, какая катушка зажигания не работает, не внося изменений в электрическую схему

Для этого необходимо запастись толстыми диэлектрическими перчатками, сухим резиновым ковриком. Использование только обычных диэлектрических перчаток недопустимо: они выдерживают по пробою напряжение 6300 Вольт, на свечу подается напряжение приблизительно в три раза больше.

Если в вашем автомобиле установлено две и более катушки зажигания, автомобиль при неисправности одной из них должен завестись, но сильно троить. Снимая по очереди наконечники высоковольтных проводов свечей либо разъемы с индивидуальных катушек, оценивают стабильность работы двигателя. Если ДВС не изменил характер работы в результате снятия разъема, то искры в данном цилиндре нет. Если двигатель стал троить еще больше, либо вообще заглох, искра имеется, бобина неисправна, либо на нее на поступают импульсы или питание.

Мультиметр

Если двигатель автомобиля вообще не заводится и не схватывает, оценить исправность катушки можно параметрическим методом. Для этого понадобится мультиметр. Обычную катушку наподобие жигулевской можно прозвонить без труда. Для этого сначала устанавливают предел измерения мультиметра на режим измерения сопротивления 200 Ом либо «диод, прозвонка» и измеряют сопротивление между клеммами катушки + и К. Сопротивление должно быть в пределах от 0,2 до 1,0 Ома. Учтите, что во время измерения на данном пределе может появиться небольшая погрешность, которая немного увеличит показания мультиметра. Затем переключают режим мультиметра на предел 20 кОм и измеряют величину сопротивления второй обмотки (между выводом К и медным наконечником, в который вставляется высоковольтный провод). Сопротивление должно находиться в диапазоне 1 килоом до 3 килоом (2000 – 3000 Ом).

Проверить таким методом катушку с встроенным импульсным усилителем нельзя, так как к ее выводам не подключен вывод первичной обмотки. Частая неисправность индивидуальных устройств – пробой ограничивающего резистора. Он находится под резиновым удлинителем конструкции катушки, который легко демонтируется. Резистор следует извлечь и измерить его сопротивление мультиметра на пределе 20 килоом. Оно должно быть в пределах от 1 до 3 килоом.

Мегаомметр

Также можно оценить сопротивление изоляции, если в распоряжении имеется мегаомметр. Сопротивление изоляции (между медным контактом, в который вставляется высоковольтный провод свечи и корпусом) должно быть более 300 мегаом. Это измерение носит оценочный характер. Если сопротивление меньше, катушка вероятно неисправна, больше – вероятно исправна, точнее судить нельзя.

Простую трехвыводную катушку можно проверить «на весу», то есть, собрав простейшую схему. К выводу + подключают напряжение с АКБ +12В, вставляют в разъем высоковольтный провод, на второй вывод которого соединяют свечу. Корпус свечи соединяют с металлической частью двигателя. Далее соединяют к контакту К многожильный изолированный проводник сечением от 2 кв.мм. Держась за изоляцию, другим зачищенным концом провода кратковременно касаются металлической части двигателя. Должна проскакивать искра в мете касания двигателя и через свечу. В электронных катушках искра свечи менее интенсивная. Долго экспериментировать подобным методом нельзя.

На некоторых специализированных СТО есть самостоятельно изготовленные стенды для проверки. Их использование требует специальных методов.

Для того, чтобы катушка проработала дольше, соблюдайте правила:

• устанавливайте устройство на штатные крепления;
• не загромождайте место устройства, обеспечивая хорошую вентиляцию;
• следите за чистотой на корпусе;
• своевременно (перед началом каждого сезона эксплуатации) проверяйте свечи и высоковольтные провода.