Что такое катушка зажигания

Система зажигания используется как в бензиновых, так и в газовых двигателях, благодаря чему свечи зажигания, катушки и высоковольтные провода являются неотъемлемой частью современного автомобиля. Как и многие другие системы, зажигание претерпело множество изменений в ходе своей эволюции, но принцип его работы остался прежним (конечно, ведь законы физики еще никто не отменял). И, пожалуй, больше всего изменилась катушка зажигания — из массивного устройства она превратилась в маленькое, которое почти не занимает места, но старательно выполняет свою работу. В этой статье мы раскроем некоторые тайны этого устройства.

Что такое катушка зажигания и для чего она нужна?

Для получения такой ценной искры необходимо достаточно высокое напряжение, так как разряд на свече должен «пробить» расстояние между электродами и создать сильную искру. Подать такое напряжение на генератор переменного тока или автомобильный аккумулятор теоретически невозможно. При номинальном напряжении 12 вольт для зажигания автомобиля батарее требуется от 10 000 до 50 000 вольт. Это осуществляется катушкой зажигания, которая генерирует это напряжение. По сути, он преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения.

Работа двигателя также зависит от того, насколько стабильно работает катушка, ведь без «заветной искры» никто никуда не поедет.

Схема системы зажигания

В общей схеме системы зажигания катушка расположена между аккумулятором и распределителем, за которым находятся свечи зажигания. Параллельно катушке находится коммутатор (в старых автомобилях) или ЭБУ для регулирования заряда — в более новых автомобилях. Низковольтный постоянный ток подается на катушку от аккумулятора (или генератора переменного тока). Выключатель реагирует на разрывы в цепи (подробнее об этом позже в описании принципа работы). Катушка генерирует ток высокого напряжения, который через бочку подается на нужную свечу зажигания. Независимо от того, какая система управления используется на автомобиле (механическая или электронная), схема зажигания принципиально не меняется, улучшается только форма.

Схема системы зажигания с катушкой

Если какой-либо компонент системы выходит из строя, это немедленно отражается на режиме работы двигателя. Вот почему катушка так важна.

Устройство катушки зажигания

Базовая конструкция катушки зажигания остается идентичной для всех версий и исполнений.

Конструкция простой катушки зажигания

• Внутренний центральный сердечник из стальных пластин, изолированных друг от друга для уменьшения вихревых токов.
• Первичная катушка из толстого (диаметром около 0,8 мм) провода, намотанного в 250-400 витков.
• Вторичная катушка из тонкого провода (с поперечным сечением около 0,1 мм), намотанная в 20-25 000 витков. В среднем соотношение витков между первичной и вторичной катушками составляет примерно от 1:150 до 1:200.
• Внешний кольцевой сердечник, он же магнитопровод.
• Клеммы: две для низкого напряжения (батарея и заземление) и одна для высокого напряжения.
• Корпус, наполнение (трансформаторное масло или эпоксидная смола).

Читайте также: Что такое CVT и в чем его секрет?

Первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга, а в дорогих моделях имеется дополнительная изоляция между слоями витков. Это делается для того, чтобы избежать «перегибов» напряжения.

Виды и устройство катушек зажигания

В процессе своего развития катушка зажигания претерпела значительные внешние преобразования, хотя принципиально она не изменилась. В структурном отношении различают четыре основных типа катушек.

1. Классическая или простая катушка — самая старая из известных конструкций, хотя она до сих пор часто встречается на автомобилях. Конструктивно он представляет собой одну катушку, которая разряжает каждую свечу зажигания по очереди. Порядок текущих поставок определяется тумблером.Общая конструкция катушки зажигания
2. Твин, он же «двойная искра», он же модуль зажигания или DIS (Double Ignition System) — это героическая утилизация распределителя зажигания, который был слабым звеном во всей цепи. Он имеет два высоковольтных провода, каждый из которых подает напряжение одновременно на два цилиндра, где поршни синхронно движутся вверх. Конструкция двойной катушки зажиганияЕсли один из цилиндров требует зажигания (т.е. идет такт сжатия) и искра действительно нужна, то второй цилиндр работает на выпуск, а искра находится на холостом ходу. В системе нет бочки, так как каждый модуль состоит из двух высоковольтных проводов, работающих одновременно. Поэтому на 4-цилиндровый двигатель устанавливается два модуля, а на 6-цилиндровый — три. Выключателем питания управляет прототип сегодняшнего ECU, блока управления двигателем (первые блоки были транзисторными, что не мешало им выполнять свое предназначение).
3. Индивидуальная, она же катушка на штекере или COP (Coil on Plug) — еще один шаг к рациональности. Благодаря установке индивидуальной катушки зажигания на каждую свечу зажигания, высоковольтные провода удаляются из цепи, а общая надежность системы еще больше повышается. Каждая катушка теперь подключена к ЭБУ, который работает по принципу переключателя. Но здесь нет ни тумблеров, ни проводов — высоковольтный провод катушки соединен с основным контактом свечи зажигания. В современных двигателях используются индивидуальные катушки компактного типа, где основная часть с обмотками и сердечником расположена в верхней, отдельной части корпуса.Конструкция индивидуальной катушки зажигания
4. Катушка зажигания (секционная катушка) — это конструкция, объединяющая несколько катушек зажигания для лучшей и более простой синхронизации. Отдельные катушки установлены в направляющей, в которой внутренняя катушка проходит параллельно оси основной катушки. Их главный недостаток заключается в том, что при выходе из строя одной катушки приходится заменять весь модуль. Это не дешевое удовольствие.

Катушки зажигания редукторного типа

Помимо основного типа конструкции, змеевики имеют различный теплопроводящий наполнитель. Во время работы он может сильно нагреваться, поэтому внутренняя часть заполнена веществом, которое отводит избыточное тепло от медной спирали. В зависимости от типа этого вещества катушки делятся на «сухие» и маслонаполненные.

1. «Сухие катушки» — это современные устройства, заполненные составом на основе эпоксидной смолы. Он действует как теплоотвод, изолятор и даже корпус одновременно.
2. Маслонаполненные — старые модели, которые заполнялись трансформаторным маслом. Не самая рациональная система, но она служит своей цели.

Принцип работы катушек зажигания

Принцип работы катушки зажигания основан на физическом законе самоиндукции. Следующий видеоролик наглядно демонстрирует этот принцип.

1. В первичную обмотку поступает низковольтный постоянный ток.
2. Когда прерыватель срабатывает, напряжение начинает падать, создавая переменное магнитное поле вокруг первичной обмотки.
3. Затем магнитное поле усиливается, проходя через стальной сердечник и пересекая вторичную обмотку.
4. Когда магнитное поле пересекает вторичную катушку, во вторичной катушке индуцируется ток с электродвижущей силой, значительно большей, чем в первичной катушке. Это связано с разницей в количестве витков в катушках.
5. Теперь этого напряжения достаточно, чтобы свеча зажигания воспламенила топливную смесь.

Функция катушки зажигания

Частые неисправности

Время от времени катушки зажигания выходят из строя, иногда после того, как они прошли свои законные тысячи километров, а иногда вскоре после покупки. У них нет плановой даты замены, поэтому чем выше качество этой детали, тем дольше вам не придется о ней вспоминать. Общие причины отказа катушки различны.

1. Перегрев. На катушку могут влиять неисправности системы охлаждения двигателя, «закипание» двигателя или проблемы с отводом тепла.
2. Короткое замыкание. Не редкость, особенно в моделях низшего класса, используемых на неровных дорогах. Вибрация вызывает постепенное разрушение изоляционного материала и короткие замыкания в обмотках.
3. Неисправности в смежных компонентах электрической системы. В частности, недостаточная зарядка аккумулятора приводит к тому, что катушка заряжается слишком долго.
4. Повреждение корпуса из-за ударов, вибрации, перепадов температуры и т.д.
5. Проникновение влаги внутрь помещения.
6. Естественный износ. Да, у катушки тоже есть срок службы, и рано или поздно ее нужно заменить.

Любая неисправность тут же отражается на двигателе: либо он вообще не запускается (если проблема в старом типе, по одному на все цилиндры), либо работает нестабильно: неохлаждается, теряет динамику. В довершение всего загорается лампочка Check Engine, и вам приходится ехать в сервисный центр для диагностики.

Катушки зажигания не подлежат ремонту, их можно только заменить на новые. Это относится как к новейшим индивидуальным агрегатам с компьютерным управлением, так и к более старым классическим агрегатам.

Советы по эксплуатации и проверке

Чтобы катушки зажигания служили как можно дольше, мы рекомендуем соблюдать следующие простые правила обслуживания.

1. Обратите внимание на состояние электрической системы и всех ее компонентов. Старый аккумулятор, некачественные высоковольтные провода и даже сбой в программном обеспечении ЭБУ также могут «убить» катушку.
2. Не экономьте на свечах зажигания. В конструкции с катушкой, расположенной сбоку, существует риск взрыва выхлопных газов через отверстие свечи зажигания. Дешевые свечи зажигания имеют низкое качество уплотнения, что означает риск прохождения горячих выхлопных газов непосредственно через катушку зажигания.
3. Вы можете проверить его работоспособность с помощью мультиметра. Для этого сначала измерьте сопротивление первичной обмотки, подключив щуп к клеммам низкого напряжения. Стандартное сопротивление составляет 0,4-3 Ом. Если оно больше или уходит в бесконечность, то обмотка разомкнута, если меньше (уходит в ноль), то обмотка закорочена.
4. Для проверки вторичной обмотки установите тестер на измерение до 2000 кОм, поместите щуп на высоковольтную и положительную клеммы и измерьте сопротивление. Показания должны быть 5-10 кОм, возможно, больше или меньше, но в разумных пределах. Как и в предыдущем случае, бесконечность указывает на обрыв в обмотке, нулевое короткое замыкание.
5. Если есть подозрение на пробой изоляции (есть утечки тока, которые ощущаются как удар током от тела), можно измерить сопротивление на теле. Один щуп мультиметра на клемме высокого напряжения, а другой — на шасси. В этой точке должно быть сопротивление, направленное в сторону бесконечности. Второе показание явно указывает на повреждение оболочки катушки.

При покупке катушки зажигания многие автовладельцы находятся в недоумении: цены на катушки оригинального оборудования (OEM), неоригинальные катушки от качественных и бюджетных брендов могут отличаться в десятки раз. И это не «наценка за бренд», как обычно думают покупатели. В конце концов, устройство от качественного бренда будет работать надежно и не будет утомлять вас без необходимости. И трудно ожидать долговечности от образца бюджетного уровня. Как правило, самые дешевые образцы ставятся на автомобиль перед продажей, поэтому придется потратить некоторое время на дорогу (хотя бы до ближайшей нотариальной конторы).

Заключение

Катушка зажигания нормального качества служит долго, если ее не нарушать. Однако его отказ — это всегда неожиданность, расходы и беспокойство. Поэтому лучше содержать электрическую систему автомобиля в порядке, не перегревать двигатель, не заливать его водой и аккуратно обращаться с катушкой при замене свечей зажигания. Конечно, никакой уход не заставит его служить вечно, но он поможет сократить расходы на диагностику, поиск и покупку нового, сэкономит время и нервы.