0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает катушка зажигания в автомобиле

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.

Принцип работы катушки зажигания

Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).

Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.

Схема работы катушки зажигания в автомобиле

При повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.

Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.

Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная. Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора. Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.

Основная неисправность обрыв первичной или вторичной обмоток. Иногда от перегрева срабатывает аварийный клапан давления масла. После слива масла катушка выходит из строя. Некоторые катушки продолжают работать даже при обрыве вторичной обмотки, при этом при дросселировании наблюдаются пропуски искрообразования.

При длительной эксплуатации ам изоляционные свойства материалов, применяемых в катушках зажигания теряют свойства и случаются высоковольтные прогары, позволяющие «уходить» части заряда на массу. При осмотре катушки зажигания такую неисправность легко обнаружить по серому следу на поверхности изолятора катушки (похож на след от простого карандаша) или чернота прогара с частично обугленной поверхностью.

Необходимо осмотреть разъем высоковольтного (ВВ) провода, выходящего из катушки зажигания. В 70% случаев там окисленная поверхность или ржавчина. В таком случае обязательно проверьте центральный высоковольтный провод. Сопротивление его должно быть не более 20 кОм. Нередкая ситуация: высоковольтный провод прозванивается, сопротивление до 20 кОм, а осциллограмма горения на всех цилиндрах одинаково неправильная. При резком дросселировании осциллограмма горения ещё сильнее искажается, наблюдается хаотичное искрообразование и только замена центрального ВВ провода приносит положительный результат.

Классификация и схемы подключения катушек зажигания

Все катушки зажигания устроены одинаково, однако существует несколько схем включения катушек в систему зажигания, и катушки, используемые в каждой схеме, имеют свои особенности. Всего можно выделить три типа катушек зажигания:

— Общая;
— Индивидуальная;
— Сдвоенная (двухвыводная или двухискровая), и ее вариант — четырехвыводная катушка.

Общая катушка зажигания. Это наиболее простой и исторически первый вариант. При такой схеме в автомобиле есть только одна катушка зажигания, вырабатываемые ею высоковольтные импульсы распределяются по свечам зажигания с помощью трамблёра или иного распределительного устройства. Данная схема широко применяется в контактной, бесконтактной и электронной системах зажигания.

Индивидуальная катушка зажигания. Это современный вариант, который находит все большее применение. В данной схеме в паре с каждой свечой зажигания работает своя катушка, чем достигается наилучшее согласование фаз газораспределения и воспламенения горючей смеси. Индивидуальные катушки конструктивно отличаются от общих, но принцип действия их одинаков. Данные катушки применяются в электронной системе зажигания. Часто такие катушки называют катушками карандашного типа (COP).

Читать еще:  Принцип работы сауо ваз 2110

Сдвоенные (двухискровые) катушки зажигания. Как понятно из названия, эти катушки сдвоены, они позволяют получить сразу две искры в двух цилиндрах. Данные катушки иногда используются в двухтактных мотоциклетных и двухцилиндровых двигателях, такое решение позволяет избавиться от трамблёра и значительно упросить систему зажигания. Существует вариант сдвоенной катушки — счетверенная, она позволяет получить сразу четыре искры. В системах зажигания со сдвоенными (и с четверенными) катушками искры синхронно образуются в обоих цилиндрах, однако воспламенение горючей смеси происходит только в одном из них, так как второй в этот момент находится в НМТ, и воспламеняться там просто нечему.

Содержание

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор (упрощённая катушка Румкорфа) системы зажигания ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения, например 12 вольт (6 вольт на старых автомобилях и мотоциклах), вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков, благодаря чему во вторичной обмотке создаётся высокое импульсное выходное напряжение до 25.000 — 35.000 вольт по формуле: напряжение = индукция в витке × количество витков. Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подаётся на распределитель (трамблер), от него с помощью высоковольтных кабелей напряжение распределяется по свечам зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.

Раньше катушки зажигания делали с незамкнутым магнитопроводом, в настоящее время появились трансформаторы зажигания с замкнутым магнитопроводом.

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:

  • корпус;
  • изолятор, изоляционная бумага;
  • первичная, вторичная обмотки и изоляция между ними;
  • центральная клемма и ее пружина;
  • клеммы выводов первичной обмотки и клемма вывода вторичной;
  • сердечник;
  • каркас вторичной обмотки и наружная изоляция первичной обмотки;
  • наружный магнитопровод;
  • провода на катушку зажигания;
  • первичная обмотка – от 100 до 150 витков толстой медной проволоки (на крышке катушки зажигания находятся два вывода номиналом 12 Вольт);
  • вторичная обмотка – от 15000 до 30000 витков тонкой медной проволоки (импульсное напряжение, поступающее к свечам зажигания до 35000 Вольт).

Работа катушки зажигания аналогична работе трансформатора и заключается в следующем:

  • подаваемое напряжение на цепь первичной обмотки создает магнитное поле в катушке;
  • далее происходит генерация и самоиндуцирование напряжения посредством вторичной обмотки катушки за счет толщины и количества витков проволоки;
  • через центральную клемму катушки, с помощью распределительного устройства, происходит вывод преобразованного напряжения на свечи зажигания.

Также выделяют основные типы катушек. Существует несколько вариантов: индивидуальная, общая (катушка зажигания бесконтактная) и сдвоенная. Каждая из них имеет свою конструкцию и схему подключения.

  • Общие катушки зажигания применяются в электронной системе зажигания с распределителем, бесконтактной и контактной системах зажигания. Корпус устройства может быть изготовлен из алюминия или из листовой стали, сердечник устройства, на который монтируется изоляционная трубка (сверху устанавливается вторичный элемент), выполнен из изолированных относительно друг друга электротехнических стальных пластин. Продолжительность фаз во время разряда искры — до полутора секунд, а рабочее значение энергии от 15 до 20мДж;
  • Индивидуальные катушки зажигания применяются в системах прямого электронного зажигания. Катушка монтируется на свечу и имеет две обмотки (первичный элемент устанавливается внутри вторичного, то есть один сердечник находится внутри первичного устройства, а второй вокруг вторичного). Катушка имеет диод высокого напряжения, с помощью которого происходит оперативное отсекание высоковольтного тока на вторичном устройстве. Передача высоковольтного сигнала производится посредством наконечника, состоящего из пружинного элемента, изоляционного слоя и высоковольтного стержня;
  • Сдвоенные катушки зажигания (двухвыводные катушки зажигания) применяются во многих электронных системах прямого зажигания. Катушка оснащена двумя высоковольтными выводами, посредством которых обеспечивается синхронность получения искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. Подключение к свечам может быть выполнено двумя способами: путем использования высоковольтных кабелей, посредством соединения с наконечником и кабелем высокого напряжения. Две сдвоенные катушки могут устанавливать по паре в одном блоке (четырехвыводная катушка зажигания). Если в конструкции устройства используют распределительный узел, подача искры будет осуществляться на два цилиндра двигателя.
Читать еще:  Как заменить трос ручника на калине

Катушка зажигания: принцип работы, виды, особенности конструкции

В данной статье рассмотрим принцип работы и особенности конструкции катушек зажигания в двигателях с электронной системой управления.

1 Понятие и принцип работы

Под катушкой зажигания понимается повышающий трансформатор, состоящий из сердечника (магнитопровода) и двух обмоток (первичной и вторичной).

При помощи нее образуется ток высокого напряжения (порядка 20…35 кВ) для формирования искры между электродами свечи зажигания и рабочей смеси для воспламенения в двигателе внутреннего сгорания.

Принцип работы катушки зажигания представлен на рисунке 1.

Рисунок 1– Принцип работы катушки зажигания

Выделяют следующие конструкции катушек зажигания:

2 Общая катушка зажигания

В электронной системах зажигания, которые используют распределитель, представлена общая катушка зажигания (рисунок 2).

Схема катушки зажигания

Конструкция данной катушки зажигания состоит из двух обмоток. Первичная обмотка (4) имеет 100-150 витков, вторичная обмотка (5) – 15 000-30 000 витков.

Виток обмотки представляет собой единичные или групповые проводки, которые располагаются параллельно на стержне сердечника катушки зажигания (17).

Первичная обмотка (4) состоит из изолированной толстой медной проволоки. Изоляция способствует защите от короткого замыкания и предупреждает скачки напряжения.

Вторичная обмотка (5) состоит из тонкой медной проволоки, она располагается внутри первичной обмотки, разделенная изоляцией (6). Один конец вторичной обмотки (5) соединен с отрицательной клеммой первичной обмотки (7), а второй конец прикреплен к центральной клемме (9) на крышке (10), обеспечивающей вывод напряжения.

В середине катушки зажигания расположен сердечник (17), иначе говоря магнитопровод. Он необходим для повышения силы магнитного поля. Для изоляции сердечник и обмотки помещены в изоляционный корпус (2). Катушка зажигания заполнена трансформаторным масло, предотвращающее токовый нагрев.

3 Сдвоенная катушка зажигания

Следующая катушка зажигания, которая рассмотрена в статье – сдвоенная катушка зажигания (рисунок 3).

Рисунок 3 – Сдвоенная катушка зажигания

Она предназначена для электронных систем с прямым зажиганием. Конструктивная схема сдвоенной катушки зажигания представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема сдвоенной катушки зажигания

1 – вторичная обмотка, 2 – первичная обмотка, 3 – железный сердечник, 4- контакт низкого напряжения, 5 – разъем низкого напряжения, 6 – вывод высокого напряжения, 7 – корпус, 8 – контакт высокого напряжения

В конструкции катушки присутствуют два высоковольтных вывода (6). Они способствуют синхронному получению искры с помощью двух цилиндров одновременно.

Данная катушка может иметь несколько видов соединений со свечой зажигания:

– одна свеча соединена напрямую (применен наконечник), вторая – проводом высокого напряжения;

– применяются только провода высокого напряжения.

Также есть конструкция двух сдвоенных катушек зажигания в единый корпус (четырехвыводная катушка зажигания).

4 Индивидуальная катушка зажигания

Третья катушка зажигания, рассмотренная в данной статье – индивидуальная катушка зажигания. Она предназначена для электронных систем прямого зажигания. Конструктивно данная катушка зажигания отличается от общей тем, что первичный сердечник расположен внутри вторичного.

Рисунок 5 – Схема индивидуальной катушки зажигания

1 – воспламенитель, 2 – первичная обмотка, 3 – вторичная обмотка, 4 – сердечник, 5 – колпачок свечи

В индивидуальной катушки зачастую применяют электронный воспламенитель (1). Во вторичной обмотке (3) образуется высокое напряжение, которое подается на свечу зажигания через колпачек свечи (5). Колпачек состоит из стержня высокого напряжения, пружины и изолирующей оболочки. Для быстрого отсечения тока высокого напряжения, вторичная обмотка обустроена диодом высокого напряжения.

Подводя итог, можно отметить, что ключевой характеристикой всех видов катушек зажигания является сопротивление первичной и вторичной обмоток. По его изменению можно говорить о неисправности катушки зажигания.

5 Методика проверки первичных и вторичных обмоток катушек

1. После того, как осуществлен демонтажа катушки зажигания, ее необходимо визуально осмотреть и убедиться, что нет замыкания на сторону (отсутствие на корпусе черных выгоревших точек или трещин, являющиеся признаками пробоя катушки).

2. Для тестирования работоспособности катушки применяется мультиметр (рисунок 6).

Рисунок 6 – Пример мультиметра

Итак, если произошло перегорание (обрыв) обмотки, то сопротивление будет стремиться к бесконечности и мультиметр ничего не покажет.

Читать еще:  Размерность дисков лада гранта

Если есть замыкания витков катушки, то показания прибора будут близко к 0 (ноль) Ом.

При диагностике необходимо уточнить значения характеристик заводских значения, либо ориентироваться на следующие показания прибора:

– сопротивление на вторичной обмотке – диапазон от 0,4 до 2 Ом. Для тестирования прибор соединяют с положительным и отрицательным контактом катушки.

– сопротивление первичной обмотки – 6-8 кОм. Здесь могут быть и более высокое значение сопротивления. Замер производят, соединив положительный контакт катушки с выводом провода высокого напряжения.

6 Обозначение катушек зажигания

Раньше катушки зажигания обозначались буквой «Б», номером модели и ее модификацией (пример – Б116-02).

В настоящее время применено цифровое обозначение вида ХХХХ.3705, где первые два числа – номер модели, третье – модификация, четвертое – исполнение (третья и четвертая цифры могут и вовсе отсутствовать). Пример, 27.3705 – катушка 27 модели, 3009.3705 – катушка 30 модели общеклиматического исполнения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Мигунов А.Л. Системы электроники и автоматики автомобилей и тракторов: учеб. пособие. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. – 210 с.
  2. Петрова, М. В. Электрооборудование автономных объектов : учебное пособие / М. В. Петрова. – Ульяновск : УлГТУ, 2016. – 101 с
  3. Теория, конструкция и расчет электронных систем зажигания: учеб. пособие / Сост. А.Л. Мигунов. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2012. – 94 с.

Сначала нужно проверить блок управления двигателя на наличие кодов неисправностей. Это можно сделать с помощью диагностического сканера или адаптера ELM327 с программой Torque.

Код неисправности может указывать на то, в каком цилиндре или на какой катушке произошел сбой. Например, код P0301 означает, что пропуски зажигания в первом цилиндре. Код P0351 говорит о неисправности в цепи катушки зажигания «A» (цилиндр 1).

После считывания кодов неисправности необходимо проверить соответствующую катушку зажигания, следуя инструкции по обслуживанию.

Обычно проверка катушки включает в себя измерение сопротивления между конкретными клеммами. Если сопротивление не соответствует техническим характеристикам, катушку зажигания нужно заменить.

Иногда, чтобы определить неисправную катушку зажигания, можно попытаться заменить её на заведомо исправную с другого цилиндра, чтобы проверить, перемещаются ли пропуски зажигания вместе с катушкой или остаются в том же цилиндре.

Например, с кодом P0302 (пропуски в цилиндре 2) можно поменять местами катушки зажигания цилиндра 2 и цилиндра 3 и запустить двигатель на короткое время. Если код неисправности изменяется с P0302 на P0303 (пропуски зажигания в цилиндре 3), катушка зажигания, которая изначально находилась в цилиндре № 2, неисправна.

Катушки зажигания также рекомендуется заменять, если на них есть трещины, следы искрения или другие повреждения, которые могут вызывать замыкание.

Неисправности

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

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

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

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

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector