Какие катушки зажигания встречаются в автомобилях

С отказом и заменой катушки зажигания сталкивались многие автомобилисты, ведь она есть в любом бензиновом двигателе. Но что это за деталь, зачем она и как работает — знает не каждый. Давайте разберёмся, какие бывают катушки зажигания, как они устроены и почему выходят из строя.

Назначение и принцип работы катушки зажигания

Напряжение в бортовой сети большинства автомобилей — 12 вольт. Которых явно недостаточно, чтобы создать на свечах зажигания мощный электрический разряд (искру). Приходится генерировать под капотом высокое напряжение — для этого и нужна катушка.

Катушка зажигания — это повышающий импульсный трансформатор, который преобразует низковольтное напряжение (те самые 12 вольт) в высоковольтное — до 45 тысяч вольт! Такой импульс уверенно создаёт искру между электродами свечи, поджигая топливно-воздушную смесь в цилиндре.

Внутри катушки зажигания, как и в большинстве трансформаторов, есть две индуктивно связанные проволочные обмотки. Первичная обмотка катушки — это толстый медный провод с небольшим количеством витков (100–150). Вторичная обмотка состоит из тонкой медной проволоки, число витков которой на два порядка больше: 15 000–30 000. Обе обмотки выполнены вокруг многослойного металлического сердечника и изолированы, чтобы катушку не замкнуло.

Схема катушки зажигания

Устройство катушки зажигания основано на принципе электромагнитной индукции. Вот как это работает:

1. На первичную обмотку катушки подаётся постоянный ток бортовой сети, создающий магнитное поле.
2. Периодически подача тока отсекается прерывателем — механически или электронно, с помощью транзистора.
3. В момент разрыва цепи магнитное поле разрушается, и во вторичной обмотке катушки индуцируется ЭДС — электродвижущая сила.
4. Из-за большой разницы в количестве витков обмоток (от 1:150 до 1:200) импульс напряжения, который возникает во вторичной обмотке катушки, в тысячи раз больше, чем изначальные 12 V в первичной обмотке.
5. Сформированный высоковольтный импульс направляется к свече зажигания — через распределитель (трамблёр) и высоковольтные провода в старых системах зажигания, или непосредственно на свечу в современных.

Может показаться, что катушка зажигания — какой-то вечный двигатель, волшебный источник энергии. Но закон сохранения работает и в ней: электрическая мощность на входе в катушку соответствует мощности на выходе, и даже немного снижается из-за потерь. Просто у исходных 12 вольт высокая сила тока (десятки ампер), а у выходящего высоковольтного импульса сила тока ничтожно мала — считанные микроамперы. Но для искрообразования нужно именно высокое напряжение, а не сила тока.

Что такое бобина? Первые катушки зажигания

Слышали фразу «Дело было не в бобине»? И её хлёсткое продолжение про того, кто сидел в кабине… Сегодняшним автовладельцам уже непонятно, что за загадочная бобина имеется в виду: многие даже произносят неправильно, «бабина». Ведь эта поговорка родилась очень давно, в 1930-х годах, причём в авиации — водители подхватили её позже. А речь в ней об обычной катушке зажигания тех лет.

Бобина (от французского la bobine, «катушка») — это катушка зажигания почти любого бензинового ДВС середины прошлого века. Бобина представляет собой индукционную катушку в герметичном стальном цилиндре-стакане, заполненном маслом для лучшего охлаждения. Изобретение чисто немецкое: первую индукционную катушку придумал и собрал в 1851 году Генрих Румкорф (устройство даже получило его имя — катушка Румкорфа), а в автомобили его внедрил небезызвестный Роберт Бош.

В паре с бобиной всегда трудится трамблёр, отвечающий и за распределение высоковольтных импульсов, и за коммутацию — своевременную подачу (и прерывание) тока к катушке за счёт встроенного механического прерывателя. Этот тандем называется контактной системой зажигания. Она давно устарела и современных машинах не встречается, но бобины всё ещё есть в продаже — их выпускают для старых автомобилей.

Сухие катушки зажигания и «гибриды»

На смену маслонаполненным бобинам пришли так называемые сухие катушки зажигания — та же конструкция, только без металлического корпуса и масла внутри. Сверху такие катушки обычно залиты эпоксидным компаундом для защиты от влаги и грязи.

Одновременно с появлением сухих катушек наметился переход автопроизводителей к бесконтактной системе зажигания. Трамблёр лишили функции коммутатора, оставив за ним лишь распределение высоковольтных импульсов. А заведовать подачей тока на катушку зажигания стало отдельное устройство — коммутатор, причём уже без механического прерывателя, а с помощью датчика Холла.

Сухие катушки не только устанавливали под капотом отдельно (как бобины), но и объединяли с трамблёром в единый корпус. Такие гибриды часто встречались на моновпрыске — простейшем варианте инжекторной подачи топлива с единственной форсункой.

Трамблёры со встроенной катушкой встречаются на старых двигателях Toyota (3S-FE, 5A-FE и других). Надёжностью эта конструкция не блещет, поскольку два теплонагруженных узла объединены в один. Благо, при ремонте их всё-таки можно заменить отдельно друг от друга.

Модуль зажигания: модульная катушка без трамблёра

Полностью отказаться от трамблёра — механического и довольно капризного узла — позволил модуль зажигания. Модуль — это несколько катушек зажигания в едином корпусе, каждая из которых генерирует высоковольтный импульс для собственной свечи. Больше не нужно распределять единый импульс между свечами, поэтому необходимость в трамблёре отпала. А чтобы импульсы совпадали с тактами двигателя, модуль зажигания (модульную катушку) оснастили коммутирующими ключами-транзисторами.

Иногда встречаются упрощённые модули зажигания, катушек в которых в 2 раза меньше, чем цилиндров в двигателе. У той же «Тойоты» такие системы зажигания назывались DIS-2 (на 4-цилиндровых моторах) и DIS-3 (на 6-цилиндровых). В такой схеме каждая из катушек модуля отправляет импульс сразу на 2 свечи — одна из которых формирует искру вхолостую, не поджигая смесь («принцип холостой искры»). А это в 2 раза снижает ресурс свечей зажигания — для таких упрощённых модулей обязательно нужны многоэлектродные свечи.

В современных модулях зажигания число катушек соответствует числу свечей зажигания, и описанных выше особенностей у них нет. Модуль зажигания можно назвать самым надёжным решением из распространённых сегодня на автомобилях, поскольку он вынесен отдельно и не испытывает экстремальных температурных нагрузок, в отличие от индивидуальных катушек. Слабое место модульного зажигания — высоковольтные провода («бронепровода»), которые периодически нужно менять.

Индивидуальные катушки зажигания

Пожалуй, самое распространённое на современных двигателях решение — индивидуальные катушки зажигания для каждого из цилиндров. Они установлены прямо в свечных колодцах и непосредственно соединены со свечами — в такой системе зажигания нет высоковольтных проводов. И это несомненный плюс.

Другое достоинство индивидуальных катушек — возможность их отдельной замены при выходе из строя. Правда, некоторые французские и американские автопроизводители объединяют индивидуальные катушки в единый блок (рампу или кассету зажигания) с непонятной целью — и при поломке любой из катушек приходится менять весь дорогой блок в сборе. К счастью, такой инженерной экзотики на рынке немного.

Но менять индивидуальные катушки приходится заметно чаще, чем отдельно стоящий модуль зажигания. Всё дело в их расположении — в свечных колодцах очень горячо. А если пропускает сальник свечного колодца или прокладка клапанной крышки, то катушка оказывается в масляном тумане, а то и в масляной ванне, что также не продлевает её ресурс.

Почему сгорают катушки зажигания

Удивительно, но старая масляная бобина была одним из самых надёжных узлов в системе зажигания автомобиля. А с усложнением и уменьшением размеров катушек зажигания их ресурс неуклонно снижался.

Современные катушки зажигания очень чувствительны к искровому зазору свечей. Если он увеличен, то требуется больший высоковольтный импульс, чтобы пробить его искрой — нагрузка на катушки возрастает. Работает принцип Пашена: лишняя десятая миллиметра(!) искрового зазора повышает потребное пробойное напряжение на 10%. Кроме того, электричество всегда идёт по пути наименьшего сопротивления — пробить обмотку и корпус катушки может оказаться проще, чем большой искровой зазор.

Почему искровой зазор свечей увеличивается? Так может случиться при неправильном подборе свечей — всегда обращайте внимание на искровой зазор и его соответствие рекомендованному для вашего двигателя. Но главная причина — износ электродов свечи по мере эксплуатации. У простых никелевых свечей искровой зазор заметно возрастает уже через 25 000 км пробега. Иридиевые и платиновые свечи держатся в 3–4 раза дольше, но и их заявленный ресурс нельзя превышать. Самое неприятное, что свечи зажигания с изношенными электродами могут вполне нормально работать — а катушки зажигания начнут сгорать одна за другой.

Никель, иридий, платина? Выбираем свечи зажигания

Другая причина отказа катушек зажигания — тяжёлые условия их работы, о которых уже говорилось выше. Особенно страдают индивидуальные катушки, расположенные прямо в горячих свечных колодцах, — а если ещё и двигатель перегреть… Также нужно тщательно следить за чистотой свечных колодцев: если туда начнёт проникать масло, то контакт со свечой ухудшится, наконечник катушки растрескается и случится пробой на корпус.

Как проверить катушку зажигания

Характерные признаки проблем с катушкой зажигания: нестабильная работа двигателя, троение, пропуски зажигания, потеря мощности и индикатор Check Engine на приборной панели. Бывает, что на холостых оборотах катушка работает нормально, но при повышении нагрузки начинает сбоить.

Проверку катушек зажигания лучше выполнять электронными средствами: с помощью диагностического сканера или системы самодиагностики автомобиля. Обычно при сбоях в работе катушки в ЭБУ двигателя сохраняется ошибка о пропуске зажигания в конкретном цилиндре.

Также можно замерить сопротивление обеих обмоток катушки зажигания мультиметром, но нужно знать показатели исправной катушки той же модели для сравнения. У разных производителей сопротивление обмоток отличается, поэтому приводить усреднённые значения не имеет смысла. При измерении учитывайте температуру катушки: сопротивление вторичной обмотки снижается по мере прогрева катушки.

Наконец, «народный метод» диагностики катушек зажигания — последовательное отключение разъёмов каждой из катушек и определение неисправной по изменению (точнее, не изменению) работы двигателя, по его троению. Рекомендовать этот способ мы не можем по нескольким причинам. Во-первых, он поможет выявить только полностью неисправную катушку. Во-вторых, троение вредно для любого современного двигателя, особенно его лямбда-зондов и каталитического нейтрализатора выхлопа. Подобных методов «диагностики» лучше избегать.

А вот визуальным осмотром катушек зажигания пренебрегать не стоит — тщательно осматривайте их при каждой замене свечей. Трещины в корпусе — верный признак скорой поломки катушки, лучше заранее купить катушку зажигания и заменить её превентивно, чтобы отказ не случился в дороге.

что это, зачем нужна, признаки неисправности

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.

Смотрите такжеЧто делать если автомобиль не заводится?

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.

Смотрите такжеЧетыре простых совета, после которых ваш автомобиль поедет гораздо лучше

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.

Проголосовали за лучший ремонт автомобилей в Хантингтон-Бич

Двигатель вашего автомобиля внезапно заглох после того, как он некоторое время поработал в Хантингтон-Бич? У вашей машины когда-нибудь были проблемы с запуском? Он глохнет, пропускает зажигание, дает обратный эффект или расход бензина становится хуже, чем раньше? Если вы заметили какие-либо или все эти симптомы, возможно, у вас неисправна катушка зажигания или блок катушек. Дизельные двигатели не нуждаются в системе зажигания, так как они используют сжатие для воспламенения воздушно-топливной смеси.

Катушка зажигания, также известная как искровая катушка, представляет собой индукционную катушку в системе зажигания вашего автомобиля, которая преобразует низкое напряжение аккумулятора в тысячи вольт, необходимых для создания электрической искры в свечах зажигания для воспламенения топлива. Катушки зажигания могут иметь либо внутренний резистор, либо внешний резистор, либо провод резистора, который служит для ограничения тока, протекающего в катушку от автомобильного аккумулятора. У них также есть еще один высоковольтный провод, который идет от катушки зажигания к распределителю, и провода от распределителя к каждой из свечей зажигания, называемые проводами свечей зажигания или проводами высокого напряжения. В большинстве систем катушек зажигания сегодня используется силовой транзистор для подачи импульсов на катушку зажигания.

Современные автомобили могут использовать одну катушку зажигания для каждого цилиндра или пары цилиндров и не требуют распределителя. Если в вашем автомобиле есть отдельные катушки для каждого цилиндра или пары цилиндров, все они могут находиться внутри одного литого блока с несколькими клеммами высокого напряжения, который обычно называют блоком катушек. Дистрибьюторы стали реже встречаться в конце 1980-х годов. В современных системах зажигания зажигание управляется электронным способом.

В большинстве автомобилей неисправная катушка зажигания или блок катушек также вызывают лампочку проверки двигателя. Это вызвано либо тем, что компьютер вашего автомобиля обнаруживает пропуски зажигания, либо обнаруживает проблему с сигналом или цепью катушки зажигания, например, когда катушка закорочена или перегорает. Однако имейте в виду, что индикатор проверки двигателя может быть вызван целым рядом других проблем, поэтому настоятельно рекомендуется, чтобы коды неисправностей компьютера читал профессионал.

Современные катушки зажигания намного меньше, потому что каждая из них питает только одну или две свечи зажигания. Они могут быть установлены удаленно или непосредственно над свечой зажигания, что называется катушкой на свече или прямым зажиганием. Симптомы неисправного блока катушек такие же, как и неисправной катушки зажигания: пропуски зажигания, неровный холостой ход, затрудненный запуск, повышенный расход топлива, потеря мощности или даже остановка двигателя. Более высокий расход топлива связан с тем, что вашему автомобилю нужно использовать больше топлива, чтобы компенсировать недостаток мощности. Продолжение вождения автомобиля с плохим пропуском зажигания может привести к более серьезным и дорогостоящим повреждениям, поэтому, если вы заметили проблему, вам следует как можно скорее устранить ее.

Если вы заметили какой-либо из этих симптомов и подозреваете, что ваша катушка зажигания вышла из строя, позвоните нашему сертифицированному механику ASE сегодня. ExperTec Automotive, автомастерские номер один в Хантингтон-Бич и Коста-Меса!

17 апреля 2020 г.

Катушка зажигания – основные части, принцип работы и применение

Катушка зажигания (также называемая катушкой зажигания) представляет собой индукционную катушку, которая используется для повышения очень высокое напряжение (около 50000 вольт) для создания искры в цилиндре двигателя для сгорания топлива. Используется в системе зажигания автомобиля. Можно также сказать, что это короткий повышающий трансформатор.

Содержание

Принцип работы

Катушка зажигания в основном состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки и железного сердечника. Когда ток через первичную обмотку многократно замыкается и размыкается контактным выключателем, он индуцирует очень высокое напряжение во вторичной обмотке (около 50000 В). Это высокое напряжение от вторичной обмотки передается на свечу зажигания через распределитель зажигания, создавая искру внутри цилиндра.

Основные части

Различные основные части катушки зажигания:
1. Первичная обмотка
2. Вторичная обмотка
3. Железный сердечник

Читайте также:  

• Как работает система зажигания магнето?
• Как работает электронная система зажигания?
• Безраспределительная система зажигания (DIS) – основные компоненты, работа с приложением

1. Первичная обмотка

Состоит из толстого медного провода с 200–300 витками, изолированными друг от друга

2. Вторичная обмотка

Состоит из тонкого медного провода с большим количеством витков около 21000 витков. Провода во вторичной обмотке изолированы друг от друга эмалью на проводе.

3. Железный сердечник

Состоит из многослойного железного сердечника. Он используется для хранения энергии в виде магнитного поля.

Конструкция

В катушке зажигания железный сердечник находится в центре, а первичная и вторичная обмотки окружают его. Первичная обмотка состоит из толстого медного провода, имеющего от 200 до 300 изолированных друг от друга витков. С другой стороны вторичная обмотка состоит из тонкого медного провода, имеющего 2100 витков и изолированных друг от друга эмалью на проводах и слоями промасленной бумажной изоляции.

Работа катушки зажигания

1. Когда ключ зажигания включен, ток через первичную обмотку начинает течь, что создает магнитное поле в железном сердечнике и вокруг него.
2. При разрыве контакта в прерывателе контактов первичный ток исчезает. Это также коллапсирует магнитное поле в ядре. Это внезапное нарушение магнитного поля индуцирует очень высокое напряжение на вторичной обмотке. Величина индуцируемого напряжения составляет около 50000 Вольт.
3. Затем это высокое напряжение передается на свечу зажигания через распределитель зажигания, создавая искру для зажигания.

Читайте также: 

• Как работает аккумуляторная система зажигания?
• Что такое машиностроение?
• Различные типы двигателей

Применение

В основном используется в системе зажигания автомобилей и в транспортных средствах с бензиновыми двигателями, таких как скутеры, мотоциклы, автомобили и т.