для чего нужны катушки зажигания на машине
Катушка зажигания: что это, зачем нужна, признаки неисправности
Как работает и отчего ломается катушка зажигания
Вероятно, все знают, что в тепловых двигателях есть свечи, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь. А что делает катушка зажигания? Для чего она нужна?
Известно, что для того чтобы выработать искру, через свечу проходит мощный электрический разряд, для которого требуется напряжение более 15 000 вольт. Его как раз и обеспечивает катушка зажигания, или просто катушка.
Принцип ее действия изобрел в XIX веке немецкий инженер Генрих Румкорф. Исторически это одна из самых старых деталей в двигателе. В начале ХХ века ею заменили магнето.
Как это работает
Катушка зажигания работает как обратный трансформатор. Ее функционал – преобразовать низкое напряжение, поступающее от аккумуляторной батареи или генератора, в высокое.
Конструктивно устройство состоит из двух катушек и железного сердечника. Катушка представляет собой обмотку из медной проволоки. Обе катушки вложены друг в друга, внутри находится железное ядро. Одна катушка называется первичной, она имеет относительно мало витков. При включении зажигания напряжение составляет 12 вольт, что соответствует напряжению бортовой сети автомобиля. Ток проходит через катушку, образуется магнитное поле. Для запуска искры происходит следующее: ток резко отключается, что вызывает разрушение магнитного поля. Это вызывает напряжение во второй, или вторичной бобине. Она имеет значительно большее количество витков, чем первичная, и напряжение колеблется от 15000 до 30000 вольт.
За включение и выключение первичного тока первоначально отвечал механический контакт, контакт прерывания. Его настройка была сложной, необходимо было найти оптимальное расстояние до контакта, чтобы время создания магнитного поля – и значит, время зажигания – не было слишком коротким. К тому же срок службы такого контакта был сравнительно небольшим – не более 15 000 километров.
Начиная с середины 1970-х годов, производители начали использовать электронику. В середине 1980-х инженеры связали воспламенитель с системой впрыска и контролировали процесс через «цифру». Однако микроэлектроника работает только с небольшими потоками, а катушка зажигания нуждается в 5 амперах. Так появился новый компонент: усилитель мощности. Он функционирует примерно так же, как усилитель в стереосистеме.
Через несколько лет стал лишним распределитель зажигания, и каждая свеча получила свою собственную катушку зажигания. В этом был ряд преимуществ. Напряжение зажигания генерируется там, где необходимо, отсутствует высоковольтный кабель. Кроме того, увеличилось время зарядки и, несмотря на меньший размер, искра получалась более сильной. Такие одиночные катушки зажигания обычно также включают усилитель мощности. Для двигателей с тремя или четырьмя цилиндрами они часто объединяются в один корпус, в противном случае они устанавливаются отдельно над свечой зажигания.
Отчего они ломаются
Прежде всего из-за жары и/или вибрации. Кроме того, в старых автомобилях с одной катушкой достаточно было забыть выключить зажигание. В то же время, когда контакт прерывания был закрыт, ток постоянно протекал через первичную катушку и вызывал нагревание. Настолько, что могло случиться возгорание. Нынешние одиночные катушки установлены непосредственно на свечах зажигания, то есть на двигателе. Это означает, что они также постоянно нагреваются и подвергаются сильной вибрации.
Поначалу разработчики в недостаточной степени оценили негативные возможности этой нагрузки. И в ряде моделей автомобилей дефектной оказалась вся система зажигания. Проблемы вызывали выгоревшие концевые выключатели, а также моторное масло. Плохие уплотнители оставляют масло в колодце свечи зажигания, где оно разрушает изоляцию катушки. Еще одной проблемой может стать вода, во время мойки например. Попав под высоким давлением на катушку, она может вызвать короткое замыкание.
Как определить, что катушка неисправна?
Верный симптом неисправности – неравномерная работа двигателя, или «троение». Во время работы двигателя в темное время проявляются «дорожки пробоя» на кузове. К другим негативным признакам относятся перегрев конструкции, появление трещин или сколов. В старых автомобилях с одной катушкой двигатель может просто встать. На современных моделях с одиночными катушками этого практически не случается, двигатель может работать с перебоями. Но все же работать.
Словом, если вы чувствуете, что двигателю совсем худо, он «заикается», работает рывками, не искушайте судьбу. Ездить с такой проблемой нельзя! Необходима квалифицированная диагностика. Тем более необходимо выяснить, «виновата» ли катушка зажигания, а не, допустим, свеча. В этом случае многие симптомы совпадают.
Можно ли починить катушку зажигания?
В принципе, можно. Раньше существовали даже специальные мастерские, где бобины заново перематывались. Однако сегодня это скорее экзотика. Проще и надежнее купить и поставить новую. Это не слишком дорого.
Если вы не сильны в электротехнике, вернее всего доверить установку новой катушки специалисту сервисного центра. Особенно если вы владелец нового авто с индивидуальной системой зажигания. Пусть это стоит денег, но зато вы будете уверены в том, что все сделано правильно и с гарантией.
Как работает катушка зажигания в автомобиле?
Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.
Зачем нужна катушка?
Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:
За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.
Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:
Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.
Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.
Конструкция и принцип действия
Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:
Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.
К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.
Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:
После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.
Виды высоковольтных элементов
Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.
В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:
Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.
На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.
Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.
Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:
Количество индивидуальных трансформаторов зависит от числа цилиндров силового агрегата – на каждую свечу ставится отдельная катушка. Преимущество данного устройства – отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до свечных электродов, то бишь, – на бронепроводе. Второе достоинство – снижение стоимости ремонта: заменить один малый трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.
Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.
О неисправностях и способах устранения
Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.
В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:
За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.
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: как работает, где находится, основные неисправности
Катушка зажигания (на ВАЗ и других авто с карбюратором или инжектором) — важный элемент в системе зажигания, который обеспечивает создание высокого напряжения путем преобразования низкого напряжения от генератора или аккумуляторной батареи автомобиля. Далее разряд по ВВ — проводам передается на свечи зажигания.
В случае полной неработоспособности катушки зажигания автомобиль не заведется, то есть двигатель не запустится. Если же возникнут сбои, двигатель будет работать нестабильно. Далее мы рассмотрим более подробно, что представляет собой катушка зажигания, типы катушек, как работает катушка, где находится и т. д.
Конструктивные особенности и принцип работы катушки зажигания
Итак, сразу отметим, что возникающее в катушке высоковольтное напряжение, вызывая искру между электродами свечи зажигания, обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС. При этом соблюдая правила эксплуатации и проведения ТО катушки зажигания, можно увеличить не только ее срок службы, но и избежать нежелательных поломок.
Схема катушки зажигания и основные ее составляющие:
Работа катушки зажигания аналогична работе трансформатора и заключается в следующем:
Также выделяют основные типы катушек. Существует несколько вариантов: индивидуальная, общая (катушка зажигания бесконтактная) и сдвоенная. Каждая из них имеет свою конструкцию и схему подключения.
Где стоит катушка зажигания и как выполняется замена
Точное месторасположение катушки зажигания можно узнать из сервисного руководства по эксплуатации. Например, на автомобилях ВАЗ, как правило, катушка расположена в моторном отсеке под капотом автомобиля на крыле. Также она может стоять на разделительной перегородке, отделяющей салон автомобиля от моторного отсека. В некоторых других случаях устройство может быть расположено непосредственно на ДВС автомобиля.
Особенности расположения разных типов катушек:
Если рассматривать рекомендации по эксплуатации и основные неисправности, а также демонтаж и установку катушки зажигания, нужно учесть ряд особенностей. Первое, для бесперебойной работы такого устройства как катушка зажигания, необходимо придерживаться следующих правил эксплуатации:
Также важно понимать, что при длительной эксплуатации или при неправильном использовании могут возникнуть такие неисправности, как:
Далее рассмотрим замену и установку катушки зажигания на примере ВАЗ 2114:
При этом важно, чтобы соблюдался порядок расположения высоковольтных проводов, так как ошибки приведут к сбоям в работе всей системы зажигания.
Что в итоге
Как видно, катушки разных типов по принципу действия практически не отличаются друг от друга. Однако конструктивные отличия часто не позволяют устройствам быть взаимозаменяемыми.
Также важно проверять катушку при малейшем подозрении на появление неисправностей. В ряде случаев проблемы с данным элементом имеют свойство быстро прогрессировать. По этой причине нужно знать, как поверить катушку зажигания, а также когда и в каких случаях это нужно делать.
Тюнинг и модернизация свечей зажигания своими руками для улучшения топливной экономичности и других характеристик ДВС. Как самому доработать свечи.
Что делать, если пропала искра зажигания. Диагностика отдельных элементов: свечи, катушка, модуль зажигания. Как проверить искру на инжекторном моторе.
Признаки неисправности или пробоя высоковольтного свечного провода системы зажигания. Как проверить автомобильные бронепровода своими руками.
Частые причины, по которым возникают проблемы с запуском двигателя автомобиля, мотор заводится с перебоями или у ДВС наблюдается полный отказ запускаться.
Признаки неисправности свечей зажигания. Оценка состояния свечи при визуальном осмотре, способы проверки свечей зажигания. Налет на электродах свечи.
Основные причины попадания моторного масла в свеченые колодцы. Что делать водителю, если масло течет в свечной колодец, как провести ремонт своими руками.
Катушка зажигания – это основной элемент системы зажигания любого транспортного средства, оснащенного двигателем внутреннего сгорания. Второе название – трансформатор, однако как бы эту деталь ни называли, она необходима для своевременного запуска двигателя.
Ведь именно катушка отвечает за воспламенение топливно-воздушной смеси, она передает напряжение на свечи зажигания. О том, что представляет собой данная деталь, каковы особенности ее строения и виды, пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.
Что такое катушка зажигания, зачем она нужна
Как уже говорилось выше, главная задача катушки – подача высокого напряжения на свечу, после чего появляется искра, которая, в свою очередь, поджигает топливно-воздушную смесь. Если возникают перебои в работе катушки, система зажигания начинает функционировать неправильно, как следствие – снижается мощность мотора, часты случаи, когда машина вообще перестает заводиться.
Деталь, ставшая предметом нашего интереса, используется во всех без исключения системах зажигания – бесконтактной, контактной, электронной.
С конструктивной точки зрения она представляет собой трансформатор, имеющий две обмотки. По состоянию на сегодняшний день можно купить катушку зажигания одного из трех типов – общую, сдвоенную или индивидуальную, детальнее о них поговорим далее.
Устройство катушки зажигания
Как уже говорилось выше, катушка зажигания – это небольшой трансформатор с первичной и вторичной обмотками. Внутри этих обмоток расположен сердечник, снаружи находится изолированный корпус. В состав первичной обмотки входит медный провод с изоляцией, закрученный витками, количество которых может варьироваться от 100 до 150. Выводы у обмотки на 12 вольт.
Что касается вторичной обмотки, то она находится над первичной и состоит из еще большего количества витков тонкой проволоки из меди. Количество таких витков колеблется в пределах 15-30 тысяч.
Именно здесь создается высокое напряжение, способное достигать 35 тыс. вольт и передающееся на свечи зажигания. Когда речь идет о катушках масляного типа, то у них внутри находится трансформаторное масло, препятствующее нагреву детали.
Принцип работы
Работоспособность данного элемента системы зажигания обеспечивается следующим образом. Низковольтное напряжение поступает на первичную обмотку, оно способствует появлению магнитного поля. Периодически это напряжение отсекается, что приводит к резкому сокращению магнитного поля и возникновению на витках так называемой э.д.с. (электродвижущая сила).
В соответствии с законами физики, электродвижущая сила прямо пропорциональна количеству витков контура. Во вторичной обмотке, количество витков на которой существенно больше, возникают импульсы высокого напряжения, передающиеся на свечу. Чаще всего передача происходит посредством высоковольтных проводов.
Импульс приводит к образованию искры между электродами свечи, она поджигает топливно-воздушную смесь. В более старых машинах был еще один узел, именуемый распределителем зажигания.
Он служил для равномерной подачи напряжения на все свечи. Однако со временем автопроизводители отказались от такого решения, посчитав его ненадежным. Именно поэтому в современных транспортных средствах на каждой из свечей есть по катушке зажигания.
Виды катушек зажигания
Катушки зажигания, представленные на рынке и используемые в конструкции современных автомобилей, бывают общими и индивидуальными.
Общие катушки применяются в системах, как оснащенных распределителем, так и без оного. В плане конструкции такие модели отличаются следующими особенностями: снаружи находится первичная обмотка, внутри – вторичная, по центру которой располагается сердечник. Все это помещено в корпус из стали. На свечи подается импульс, возникающий на вторичной обмотке.
Что же касается индивидуальных катушек, то они устанавливаются в системах, электронное зажигание в которых прямое. Конструкция таких комплектующих существенно отличается от описанной выше, ведь вторичная обмотка здесь расположена поверх первичной. Монтируются индивидуальные катушки непосредственно на свечу, отсюда и название. Импульс же передается в полной мере, мощность не теряется.
Также существуют сдвоенные катушки, которые называют двухвыводными. В отличие от классических моделей, от обмотки высокого напряжения здесь идут два вывода, что обеспечивает возможность искрообразования сразу на двух свечах. В одном из цилиндров в таком случае топливная смесь возгорается под конец такта, а во втором – в момент выхлопа. Используются подобные решения в моторах, количество цилиндров в которых четное. Система зажигания в таком случае более проста, распределитель отсутствует.
В классических моделях катушек внутри находится трансформаторное масло, которое, как уже писалось выше, предотвращает перегрев обмотки. Для производства корпуса используется металл, и такое решение сложно назвать рациональным, поэтому более широкое распространение получил альтернативный вариант – т.н. «сухие» трансформаторы.
У них нет корпуса, зато есть эпоксидное покрытие, выполняющее двойственную функцию – охлаждающее деталь и защищающее ее от грязи и повреждений. В некоторых случаях используются комбинированные решения, когда сухая катушка сочетается с контактным коммутатором или же она встраивается в распределитель.
Как проверить катушку зажигания
Проверка катушки зажигания может быть выполнена несколькими способами, но чаще всего автомобилисты прибегают к проверке «на искру». Преимущество такого метода состоит в его доступности, недостаток – в неточности результата. Для выполнения диагностики следует взять свечной ключ, плоскогубцы и свечу, которая точно исправна.
Проверка выполняется следующим образом:
Для получения максимально точного результата трансформатор проверяют с помощью специального прибора – мультиметра. Нормальное сопротивление катушки зажигания находится в пределах от 0,2 до 3 Ом в зависимости от модели.
Часто встречающиеся неисправности, их признаки и способы устранения
О том, что трансформатор системы зажигания функционирует с перебоями, свидетельствуют следующие признаки:
Если был замечен хотя бы один из перечисленных признаков, необходимо выполнить диагностику катушки самостоятельно либо обратиться за помощью на СТО.
К причинам поломок трансформатора следует отнести механическое повреждение, вызванное банальным износом, подтекание масла, которое попадает на изоляцию и разрушает ее. В таком случае лучше заменить деталь, так как ремонт зажигания будет практически непосильной задачей.
Индивидуальные катушки подвержены перегреву, который заметно сокращает их срок службы. Чтобы его предотвратить, специалисты рекомендуют использовать охлаждающую жидкость надлежащего качества и следить за исправностью системы охлаждения.
Заключение
Катушка зажигания – это незаменимая деталь, присутствующая в каждом двигателе внутреннего сгорания. Они весьма надежны и долговечны, из строя выходят нечасто, обычно изнашиваются и ломаются только с возрастом или из-за проблем с проводкой. Стоят недорого, ремонту подлежат в ограниченных случаях, чаще всего неисправность устраняется путем замены.