logo1

logoT

 

Из чего состоит катушка зажигания


Узнайте больше о катушках зажигания! Советы по сервисному обслуживанию катушек зажигания.

Система зажигания должна обеспечивать искру достаточной интенсивности в нужном цилиндре в нужное время тысячи раз в минуту. Поэтому правильный ремонт системы зажигания — это насущная необходимость. Благодаря нашим советам по обслуживанию катушек зажигания вы узнаете, как они работают, почему они выходят из строя, что указывает на их неисправность, а также как заменить их для обеспечения высококачественного долговечного ремонта, которому можете доверять и вы, и ваши клиенты.

Что такое катушка зажигания?

Чтобы произошло возгорание, необходима искра, поджигающая топливовоздушную смесь в двигателе. В этом и заключается функция катушки зажигания. Она представляет собой электрический трансформатор, который преобразует низкое напряжение аккумулятора — обычно всего 12 вольт — в очень высокое для того, чтобы в зазоре свечи зажигания проскочила искра, поджигающая топливо. В результате этого двигатель запускается. В некоторых системах требуется всего одна катушка, однако в большинстве новых моделей автомобилей на каждый цилиндр устанавливается отдельная катушка зажигания.

Как работает катушка зажигания?

Говоря простым языком, катушки зажигания состоят из трех частей: первичной цепи, состоящей из нескольких сотен витков первичной обмотки, вторичной цепи, состоящей из еще нескольких тысяч витков, и железного сердечника. Когда ток протекает через первичную цепь, вокруг сердечника создается мощное магнитное поле, заряжающее катушку. Однако, когда подача энергии прерывается — магнитное поле исчезает. А поскольку эта энергия должна куда-то уходить, она индуцирует импульс тока во вторичной катушке, увеличивая его напряжение до тех пор, пока его не станет достаточно, чтобы создать искру зажигания. 
 
Требуемое напряжение может варьироваться от всего 5000 вольт до 25 000 вольт и зависит от ряда факторов, а именно ширины зазора между электродами свечи зажигания, электрического сопротивления свечи зажигания, состава топливовоздушной смеси, температуры свечи зажигания, нагрузки на двигатель и т. д. На самом деле, при максимальной нагрузке некоторым системам требуется напряжение до 40 000 вольт. Величина выходного напряжения определяется соотношением количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной обмотки, которое обычно составляет порядка 80 к одному, но чем выше это соотношение, тем выше потенциальное напряжение.

Где устанавливается катушка зажигания?

На старых автомобилях катушка зажигания расположена между аккумулятором и трамблером. Однако в современных системах зажигания с электронным управлением трамблер больше не нужен. Вместо этого работу свечей зажигания контролирует блок управления двигателем (ЭБУ). Таким образом, в системах с индивидуальными катушками зажигания катушки монтируются непосредственно над каждой свечей зажигания. Или в случае бестрамблерных систем с «холостой искрой», подключаются к паре свечей зажигания.

Из-за этого количество катушек также может различаться. В то время как в старых системах обычно используется одна катушка, на более современных автомобилях устанавливается несколько катушек — по одной на цилиндр или на каждую пару цилиндров. Это позволяет производителям автомобилей более точно контролировать момент зажигания, повысить производительность двигателя, снизить расход топлива и количество выхлопных газов.

Почему катушки зажигания выходят из строя?

Несмотря на то, что катушки зажигания рассчитаны на длительное использование, возрастающие требования к ним означают, что они могут выйти из строя. Среди основных причин их поломки можно выделить следующие:

  • Поврежденные свечи зажигания или их провода. Неисправная свеча зажигания, обладающая повышенным сопротивлением, вызывает рост выходного напряжения. Если оно превышает 35 000 вольт — может случиться пробой изоляции катушки, который вызовет короткое замыкание. Это может стать причиной снижения выходного напряжения, пропусков зажигания под нагрузкой и/или плохого запуска двигателя.
  • Износ свечи зажигания или увеличенный зазор. По мере износа свечи зажигания будет увеличиваться и установленный на ней зазор между двумя электродами. Это означает, что для создания искры катушке будет необходимо генерировать более высокое напряжение. Увеличившаяся нагрузка на катушку может стать причиной перегрузки и перегрева. 
  • Повреждение в результате вибрации. Постоянный износ из-за вибрации двигателя может стать причиной повреждения обмоток и изоляции катушки зажигания, в результате чего может возникнуть короткое замыкание или обрыв во вторичной обмотке. Также может ослабнуть крепление электрического разъема, подключенного к свече зажигания, что заставит катушку зажигания совершать дополнительную работу для создания искры.
  • Перегрев. Вследствие своего расположения катушки зажигания часто подвержены воздействию высокой температуры, возникающей при работе двигателя. Это может снизить возможность катушек проводить ток, что, в свою очередь, приведет к снижению их производительности и долговечности.
  • Меняющееся сопротивление. Короткое замыкание или низкое сопротивление в обмотке катушки зажигания увеличит количество электричества, протекающего через катушку. Это может вывести из строя всю систему зажигания автомобиля. Изменение сопротивления может также быть причиной создания слабой искры, что приведет к невозможности завести автомобиль и повреждению как катушки зажигания, так и расположенных радом элементов. 
  • Попадание жидкости. В большинстве случаев источником жидкости является утечка масла через поврежденную прокладку клапанной крышки. Это масло скапливается и повреждает как катушку зажигания, так и свечу зажигания. Вода из системы кондиционирования, например, также может проникать в систему зажигания. В обоих случаях во избежание повторных аналогичных поломок важно устранить первопричину неисправности.

Признаки неисправности катушки зажигания.

Поскольку катушка зажигания отвечает за генерирование искры, с помощью которой запускается двигатель автомобиля, любая ее неисправность быстро отразится на работе двигателя. Можно выделить следующие признаки неисправности катушки зажигания:

  • Горит индикатор проверки двигателя. Поскольку неисправная катушка зажигания непосредственным образом влияет на работу двигателя, любая ее неполадка станет причиной включения индикатора проверки двигателя.
  • Повышенный расход топлива. При снижении мощности искры процесс сгорания топлива будет не столь эффективным, что приведет к заметному увеличению его расхода. 
  • Прострел в выхлопной системе. Часто ранним признаком отказа катушки зажигания является прострел, возникающий, когда топливо, не сгоревшее в камере сгорания, попадает в выхлопную систему. Если не устранить эту неисправность, выхлопная система может получить значительные повреждения.
  • Остановка двигателя. Неисправная катушка зажигания будет подавать ток на свечи зажигания с перебоями, что может привести к остановке двигателя. Это также может стать причиной невозможности запуска двигателя. 
  • Пропуски зажигания. Из-за недостаточной мощности, развиваемой одним или несколькими цилиндрами, в двигателе могут возникать пропуски зажигания, особенно во время набора скорости.
  • Проблемы с запуском двигателя. Аналогичным образом, если на одну или несколько свечей зажигания не подается достаточного заряда, двигатель будет очень сложно завести. Автомобили с одной катушкой зажигания могут в этом случае вообще не завестись. 

Советы по поиску и устранению неисправностей катушек зажигания.

Если имеется подозрение на неисправность катушки зажигания, чтобы упростить диагностический процесс, просто выполните приведенные ниже действия:

  • Считайте коды неисправностей и рабочие данные с помощью диагностического прибора. Сравните полученные данные о катушке зажигания, которая по вашему мнения неисправна, со значениями, характерными для исправной катушки.
  • Проверьте катушки на наличие признаков повреждения, таких как трещины корпуса, повреждения стопорных петель или повреждения проводки и электрических разъемов.
  • Также извлеките и осмотрите свечу зажигания. Проверьте зазор свечи зажигания и провод питания свечи, при его наличии, и убедитесь, что его сопротивление в норме.
  • При включенном зажигании с помощью мультиметра измерьте напряжение, подающееся на катушку зажигания. Напряжение не должно превышать 10,5 вольт.  
  • Опять же, с помощью мультиметра проверьте первичную и вторичную обмотки катушки. У большинства катушек зажигания сопротивление первичной обмотки должно составлять от 0,4 до 2 Ом, а вторичной — от 5000 до 20 000 Ом. Однако для уточнения значений следует свериться с руководством, предоставленным автопроизводителем. Если оба эти параметра выходят за допустимые пределы, катушку следует заменить. Нулевые показания прибора свидетельствуют о наличии короткого замыкания, а завышенные значения — о наличии обрыва в катушке.  В тех случаях, когда к катушке зажигания подключено три, четыре, пять или семь проводов, следует свериться с электросхемой, описывающей ее конструкцию.

Советы по замене катушек зажигания.

После того как неисправность была выявлена, замените катушку зажигания, выполнив простые действия, описанные ниже:

  • Отключив зажигание определите расположение неисправной катушки. Отсоедините электрический разъем и выверните крепежные болты. Аккуратно приподнимите катушку с посадочного места.
  • Перед установкой новой катушки рекомендуется нанести диэлектрическую смазку на посадочную поверхность новой катушки и ее электрический разъем. Это позволит предотвратить появление коррозии и обеспечить качественное соединение. Также одновременно с заменой катушки рекомендуется заменить все свечи зажигания.
  • После этого установите катушку на место. Затяните болты рекомендованным моментом и подсоедините электрический коннектор.
  • Подключите диагностическое устройство, сотрите все коды неисправностей и отключите индикатор предупреждения о необходимости обслуживания двигателя. 
  • Выполните ходовые испытания, чтобы убедиться, что неисправность устранена.

Больше о катушках зажигания.


 

Катушка зажигания – типы, устройство, принцип работы

Катушка зажигания является сердцем системы зажигания, т.к. обеспечивает в ней создание высокого напряжения. Катушка зажигания применяется во всех системах зажигания: контактной, бесконтактной, электронной. По своей сути катушка зажигания это трансформатор с двумя обмотками.

Различают следующие типы катушек зажигания: общая, индивидуальная и сдвоенная.

Общая катушка зажигания применяется в контактной, бесконтактной системах зажигания и электронной системе зажигания с распределителем.

Катушка зажигания имеет следующее устройство. Катушка объединяет две обмотки – первичную и вторичную. Первичная обмотка содержит от 100 до 150 витков толстой медной проволоки. Для предупреждения скачков напряжения и короткого замыкания проволока изолирована. Первичная обмотка имеет два низковольтных вывода на крышке катушки зажигания.

Вторичная обмотка имеет от 15000 до 30000 витков тонкой медной проволоки. Вторичная обмотка находится внутри первичной обмотки. Один конец вторичной обмотки соединен с отрицательной клеммой первичной обмотки, другой – с центральной клеммой на крышке, обеспечивающей вывод высокого напряжения.

Для повышения силы магнитного поля обмотки располагаются вокруг железного сердечника. Обмотки вместе с сердечником помещены в корпус с изолирующей крышкой. Для предотвращения токового нагрева катушка заполнена трансформаторным маслом.

Основными характеристиками катушки зажигания являются сопротивление обмоток, которое для каждой модели индивидуальное. Для примера, сопротивление первичной обмотки составляет порядка 3-3,5 Ом, вторичной обмотки – 5000-9000 Ом. Отклонение величины сопротивления обмотки от нормативного значения свидетельствует о неисправности катушки.

Работа катушки зажигания основана на возникновении во вторичной обмотке высокого напряжения при прохождении по первичной обмотке импульса тока низкого напряжения. При прохождении через первичную обмотку тока создается магнитное поле. При отсечке тока магнитное поле наводит во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который выводится через центральную клемму катушки и с помощью распределителя подается к свечам зажигания.

Индивидуальная катушка зажигания применяется в электронной системе прямого зажигания. Как и общая катушка зажигания, она включает первичную и вторичную обмотки. Здесь, наоборот, первичная обмотка находится внутри вторичной. В первичной обмотке установлен внутренний сердечник, а вокруг вторичной – внешний сердечник.

В индивидуальной катушке зажигания могут располагаться электронные компоненты воспламенителя. Высокое напряжение, вырабатываемое во вторичной обмотке, подается напрямую на свечу зажигания с помощью наконечника, включающего стержень высокого напряжения, пружину и изолирующую оболочку. Для быстрого отсекания тока высокого напряжения во вторичной обмотке устанавливается диод высокого напряжения.

Сдвоенная катушка зажигания (другое наименование – двухвыводная катушка зажигания) применяется во многих конструкциях электронной системы прямого зажигания. Сдвоенная катушка имеет два высоковольтных вывода, которые обеспечивают синхронное получение искры двумя цилиндрами одновременно. При этом только один цилиндр находится в конце такта сжатия. В другом цилиндре искра происходит вхолостую на такте выпуска отработавших газов.

Двухвыводная катушка зажигания может иметь различное соединение со свечами зажигания:

  • с помощью проводов высокого напряжения;
  • одна свеча – напрямую через наконечник, другая – с помощью провода высокого напряжения.

Конструктивно две двухвыводные катушки могут объединяться в единый блок, который носит собственное название – четырехвыводная катушка зажигания.

 

 

Назад к основам: Как работает катушка зажигания

Все системы зажигания современных бензиновых двигателей используют катушки зажигания для одной и той же основной функции: для создания высокого напряжения, необходимого для образования искры на свече зажигания. Профессионалы послепродажного обслуживания будут знакомы с их назначением и основными характеристиками, но они могут не знать о глубоких научных принципах, на которые они полагаются. Здесь мы объясняем, как электромагнетизм лежит в основе важной роли катушки зажигания…

История катушек зажигания

Хотя системы зажигания, безусловно, со временем развивались, в частности, включали в себя все больше и больше электроники, они по-прежнему несут на себе черты оригинальных систем зажигания с катушками, появившихся более 100 лет назад.

Первая система зажигания на основе катушки принадлежит американскому изобретателю Чарльзу Кеттерингу, который разработал систему зажигания с катушкой для крупного производителя автомобилей примерно в 1910/1919 гг.11. Впервые он разработал электрическую систему, которая одновременно питала стартер и зажигание. Аккумулятор, генератор и более полная электросистема автомобиля обеспечивали относительно стабильное электропитание катушки зажигания.

В системе Кеттеринга (рис. 1) использовалась одна катушка зажигания для создания высокого напряжения, которое передавалось на плечо ротора, которое эффективно направляло напряжение на серию электрических контактов, расположенных в узле распределителя (по одному контакту на каждый цилиндр). Затем эти контакты были соединены проводами свечей зажигания со свечами зажигания в такой последовательности, которая позволяла распределять высокое напряжение на свечи зажигания в правильном порядке зажигания цилиндров.

Рисунок 1: Основные компоненты системы зажигания Kettering


Система зажигания Kettering стала фактически единственным типом системы зажигания для серийных бензиновых автомобилей и оставалась такой до тех пор, пока зажигание не включалось и не управлялось электронным способом. системы начали заменять механические системы зажигания в 1970-х и 1980-х годах.

Основной принцип работы катушки зажигания

Для получения необходимого высокого напряжения в катушках зажигания используется взаимосвязь между электричеством и магнетизмом.

Когда электрический ток протекает через электрический проводник, такой как катушка с проволокой, он создает вокруг катушки магнитное поле (рис. 2). Магнитное поле (или, точнее, магнитный поток) фактически является накопителем энергии, которая затем может быть преобразована обратно в электричество.

Рис. 2: Создание магнитного поля при протекании электрического тока через катушку


Когда электрический ток первоначально включен, ток быстро увеличивается до максимального значения. Одновременно магнитное поле или поток будут постепенно увеличиваться до максимальной силы и станут стабильными, когда стабилизируется электрический ток. Когда электрический ток затем отключается, магнитное поле возвращается к катушке провода.

На силу магнитного поля влияют два основных фактора:

1) Увеличение тока, подаваемого на катушку с проводом, усиливает магнитное поле

2) Чем больше витков в катушке, тем сильнее магнитное поле.

Использование изменяющегося магнитного поля для индуцирования электрического тока

Если катушка с проводом подвергается воздействию магнитного поля и магнитное поле затем изменяется (или перемещается), это создает электрический ток в катушке с проводом. Этот процесс известен как «индуктивность».

Это можно продемонстрировать, просто перемещая постоянный магнит поперек катушки. Движение или изменение магнитного поля или магнитного потока индуцирует электрический ток в проводе катушки (рис. 3).

Рис. 3. Изменяющееся или движущееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке

На величину индуцированного в катушке напряжения влияют два основных фактора: магнитное поле и чем больше изменение напряженности магнитного поля, тем больше индуцированное напряжение.

  • Чем больше витков в катушке, тем больше индуцируемое напряжение.
  • Использование коллапсирующего магнитного поля для индукции электрического тока такое же изменение магнитного поля. Если отключить электрический ток, магнитное поле разрушится. Затем разрушающееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке (рис. 4). Рисунок 4: Если электрический ток, используемый для создания магнитного поля, отключается, магнитное поле разрушается, что индуцирует другой электрический ток в катушке

    Точно так же, как увеличение скорости движения магнитного поля по катушке с проводом увеличивает напряжение, индуцируемое в катушке, если схлопывающееся магнитное поле может схлопываться быстрее, это вызовет более высокое напряжение. Кроме того, в катушке также может быть наведено более высокое напряжение, если количество витков в катушке увеличено.

    Взаимная индуктивность и действие трансформатора

    Если две катушки провода расположены рядом или вокруг друг друга, и электрический ток используется для создания магнитного поля вокруг одной катушки (которую мы называем первичной обмоткой), магнитное поле также будет окружать вторую катушку (или вторичную обмотку). Когда электрический ток отключается, а магнитное поле исчезает, оно индуцирует напряжение как в первичной, так и во вторичной обмотках. Это известно как «взаимная индуктивность» (рис. 5).


    Рис. 5: Магнитное поле первичной обмотки также окружает вторичную обмотку. Схлопывание поля индуцирует электрические токи в обеих обмотках


    Для катушек зажигания (и многих типов электрических трансформаторов) вторичная обмотка состоит из большего количества витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, во вторичной обмотке возникает более высокое напряжение, чем в первичной обмотке (рис. 6).

    Рисунок 6: Здесь вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, напряжение во вторичной обмотке будет больше, чем напряжение, индуцированное в первичной обмотке

    Первичная обмотка катушки зажигания обычно содержит от 150 до 300 витков провода; вторичная обмотка обычно содержит от 15 000 до 30 000 витков провода, или примерно в 100 раз больше, чем первичная обмотка.

    Первоначально магнитное поле создается, когда электрическая система автомобиля подает примерно 12 вольт на первичную обмотку катушки зажигания. Когда на свече зажигания требуется искра, система зажигания отключит подачу тока на первичную обмотку, что приведет к коллапсу магнитного поля. Разрушающееся магнитное поле вызовет в первичной обмотке напряжение порядка 200 вольт; но напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, будет примерно в 100 раз больше, около 20 000 вольт.

    Используя эффекты взаимной индуктивности и используя вторичную обмотку, которая имеет в 100 раз больше витков, чем первичная обмотка, можно преобразовать исходное 12-вольтовое питание в очень высокое напряжение. Этот процесс преобразования низкого напряжения в высокое называется «действием трансформатора».

    В катушке зажигания первичная и вторичная обмотки намотаны на железный сердечник, который помогает концентрировать и усиливать силу магнитного поля и потока, что делает катушку зажигания более эффективной.

    Компания DENSO является давним лидером в области технологий прямого зажигания, поэтому катушки зажигания DENSO доступны на вторичном рынке. Узнайте больше о типах катушек зажигания DENSO и их преимуществах.

    Что такое катушка зажигания и почему это важно?

    Вы когда-нибудь задумывались, как воспламеняется топливо в вашем двигателе? Ответ заключается в том, что катушки зажигания создают высокое напряжение, необходимое свечам зажигания для образования искры. Искра, естественно, воспламеняет топливную смесь.

    Что такое катушка зажигания и как она работает?

    Обычно на каждый цилиндр приходится одна катушка зажигания. Это трубчатая деталь, состоящая из многослойного железного сердечника, обернутого двумя витками медной проволоки. Катушка либо подключается непосредственно к свече зажигания, либо сидит рядом и соединяется коротким высоковольтным проводом.

    Современные двигатели больше не имеют распределителей. Вместо этого модуль управления трансмиссией сообщает каждой катушке, когда зажигать свечу зажигания. Вот как это работает:

    1. Поворот ключа в положение зажигания при запуске автомобиля включает систему зажигания, включая катушки.
    2. Катушка зажигания преобразует низкое напряжение аккумулятора в ток высокого напряжения.
    3. Модуль управления силовым агрегатом сообщает каждой катушке и заглушке, когда срабатывать.
    4. Свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, которая обеспечивает достаточное сгорание для питания двигателя.

    Почему важны катушки зажигания

    Автомобильные аккумуляторы вырабатывают только 12 вольт, чего недостаточно для искры свечи зажигания. Свечи зажигания должны работать от 12 000 до 45 000 вольт. Именно поэтому у каждого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания есть катушка зажигания. 20 или 30 лет назад в автомобилях была только одна катушка, которая зажигала все свечи зажигания. В современных автомобилях используется одна катушка на цилиндр. Это обеспечивает лучшую экономию топлива, снижение выбросов и более длительный срок службы свечи зажигания.

    Чего ожидать при выходе из строя одной из катушек зажигания

    Без работающей катушки зажигания одна из ваших свечей зажигания не загорится, и в результате у вашего двигателя возникнут проблемы с получением необходимой мощности. В частности, вы столкнетесь с некоторыми из следующих проблем:

    • Обратный огонь
    • Останов
    • Снижение расхода топлива
    • Неравномерный холостой ход
    • Потеря мощности и ускорения

    Пренебрежение заменой неисправной катушки зажигания может привести к к долговременному повреждению двигателя и выхлопной системы. Кроме того, плохая экономия топлива может легко съесть больше денег, чем затраты на ремонт. Вот почему важно обращать внимание на симптомы неисправности катушки зажигания и как можно скорее заменить ее.

    Как заменить неисправную катушку зажигания

    Изображение предоставлено: Smart-Service

    К счастью, замену катушки зажигания можно легко выполнить дома с помощью гнезда, гаечного ключа и плоской отвертки.


    Learn more

         ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf