Катушка зажигания — Википедия. Что такое Катушка зажигания

Катушка зажигания

Катушка системы зажигания двигателя  — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Устройство

Контактная батарейная система зажигания

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.

Принцип действия

Схема включения двухискровой катушки зажигания.

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E=−L12dIdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-L_{12}{\frac {dI}{dt}}},

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L12∝N1N2{\displaystyle L_{12}\propto N_{1}N_{2}}, где N2{\displaystyle N_{2}} очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление

Двигатель автомобиля ГАЗ-63
Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

Рабочие характеристики

К рабочим характеристикам катушки зажигания относят:

• Индуктивность первичной обмотки;
• Сопротивление первичной и вторичной обмотки;
• Коэффициент трансформации;
• Энергия искры;
• Напряжение пробоя;
• Количество образующихся искр в минуту.

Индуктивность

Индуктивность характеризует способность катушки накапливать энергию. Измеряется в Гн – генри, единицах измерения, названных в честь американского ученого Дж. Генри. Энергия, которая накапливается в первичной обмотке, пропорциональна индуктивности. Чем выше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации показывает, во сколько раз катушка зажигания увеличивает первичное напряжение. На первичную катушку подается напряжение от аккумулятора в 12 В. Когда первичная цепь разрывается, ток в цепи изменяется — от 6-20 ампер, до 0. Изменение тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и образованию напряжения в первичной катушке в 300-400 В. Коэффициент трансформации катушки показывает, во сколько раз увеличивается именно это напряжение. Определяется отношением числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки, или отношением пробивного напряжения свечи к разнице максимально допустимого напряжение между коллектором и эмиттером транзистора и напряжения бортовой сети питания, которые известны из производственных характеристик катушки зажигания и автомобиля.

Сопротивление

В первичной обмотке – 0,25-0,55 Ом. Во вторичной обмотке – 2-25 кОм. Мощность и энергия искры обратно пропорциональны сопротивлению первичной обмотки катушки: чем оно выше, тем ниже мощность и энергия искры.

Энергия искры

Полезная энергия искры расходуется в течение 1,2 мс^[1] – время, за которое сгорает воздушно-топливная смесь. Энергия искрового разряда составляет 0,05-0,1 Дж. В свече зажигания искра образуется вследствие явления дугового разряда, когда между двумя электродами, находящимися в газе, происходит электрический пробой. Напряжение на электродах зависит от размера диаметра свечи и его материала, зазора между электродами и от состава воздушно-топливной смеси, давления в камере сгорания и температуры. Во время старта двигателя и разгона автомобиля напряжение на электродах – максимальное, так как свеча не разогрета. При постоянной скорости – напряжение минимально. Чтобы свеча работала эффективно и не давала пропусков, напряжение, генерируемое катушкой, должно быть в 1,5 больше, чем напряжение, необходимое для пробоя зазора.

Напряжение пробоя

В зазоре между электродами свечи зажигания происходит пробой, когда напряжение на электродах становится равным напряжению пробоя. Значение напряжения пробоя зависит от величины зазора между электродами, давления и температуры воздушно-топливной смеси. При первом запуске двигателя напряжение должно быть выше, чтобы произошел пробой и образовалась искра, так как топливо и воздух в камере сгорания холодные.

Расчет числа искрообразований в системе зажигания

Чтобы рассчитать, сколько раз образуется искра в минуту в системе зажигания, нужно знать число оборотов в минуту двигателя и количества цилиндров. N – столько раз образуется искра в минуту. N= (Обороты/мин*число цилиндров) / (количество тактов двигателя 2 или 4). Для 6-цилиндрового двигателя при скорости вращения в 4000 об/мин число искрообразований равно: N=6*4000/4=6 000 раз в минуту.

См. также

Примечания

1. ↑ А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей.. . — М.: Антелком, 2004.

Литература

• Карягин А. В., Соловьёв Г. М., Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства Обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.

• А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. — М.: Антелком, 2004.

Ссылки

Катушка зажигания — Википедия

Катушка зажигания

Катушка системы зажигания двигателя  — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Устройство

Контактная батарейная система зажигания

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.

Принцип действия

Схема включения двухискровой катушки зажигания.

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E=−L12dIdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-L_{12}{\frac {dI}{dt}}},

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L12∝N1N2{\displaystyle L_{12}\propto N_{1}N_{2}}, где N2{\displaystyle N_{2}} очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление

Двигатель автомобиля ГАЗ-63
Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

Рабочие характеристики

К рабочим характеристикам катушки зажигания относят:

• Индуктивность первичной обмотки;
• Сопротивление первичной и вторичной обмотки;
• Коэффициент трансформации;
• Энергия искры;
• Напряжение пробоя;
• Количество образующихся искр в минуту.

Индуктивность

Индуктивность характеризует способность катушки накапливать энергию. Измеряется в Гн – генри, единицах измерения, названных в честь американского ученого Дж. Генри. Энергия, которая накапливается в первичной обмотке, пропорциональна индуктивности. Чем выше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации показывает, во сколько раз катушка зажигания увеличивает первичное напряжение. На первичную катушку подается напряжение от аккумулятора в 12 В. Когда первичная цепь разрывается, ток в цепи изменяется — от 6-20 ампер, до 0. Изменение тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и образованию напряжения в первичной катушке в 300-400 В. Коэффициент трансформации катушки показывает, во сколько раз увеличивается именно это напряжение. Определяется отношением числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки, или отношением пробивного напряжения свечи к разнице максимально допустимого напряжение между коллектором и эмиттером транзистора и напряжения бортовой сети питания, которые известны из производственных характеристик катушки зажигания и автомобиля.

Сопротивление

В первичной обмотке – 0,25-0,55 Ом. Во вторичной обмотке – 2-25 кОм. Мощность и энергия искры обратно пропорциональны сопротивлению первичной обмотки катушки: чем оно выше, тем ниже мощность и энергия искры.

Энергия искры

Полезная энергия искры расходуется в течение 1,2 мс^[1] – время, за которое сгорает воздушно-топливная смесь. Энергия искрового разряда составляет 0,05-0,1 Дж. В свече зажигания искра образуется вследствие явления дугового разряда, когда между двумя электродами, находящимися в газе, происходит электрический пробой. Напряжение на электродах зависит от размера диаметра свечи и его материала, зазора между электродами и от состава воздушно-топливной смеси, давления в камере сгорания и температуры. Во время старта двигателя и разгона автомобиля напряжение на электродах – максимальное, так как свеча не разогрета. При постоянной скорости – напряжение минимально. Чтобы свеча работала эффективно и не давала пропусков, напряжение, генерируемое катушкой, должно быть в 1,5 больше, чем напряжение, необходимое для пробоя зазора.

Напряжение пробоя

В зазоре между электродами свечи зажигания происходит пробой, когда напряжение на электродах становится равным напряжению пробоя. Значение напряжения пробоя зависит от величины зазора между электродами, давления и температуры воздушно-топливной смеси. При первом запуске двигателя напряжение должно быть выше, чтобы произошел пробой и образовалась искра, так как топливо и воздух в камере сгорания холодные.

Расчет числа искрообразований в системе зажигания

Чтобы рассчитать, сколько раз образуется искра в минуту в системе зажигания, нужно знать число оборотов в минуту двигателя и количества цилиндров. N – столько раз образуется искра в минуту. N= (Обороты/мин*число цилиндров) / (количество тактов двигателя 2 или 4). Для 6-цилиндрового двигателя при скорости вращения в 4000 об/мин число искрообразований равно: N=6*4000/4=6 000 раз в минуту.

См. также

Примечания

1. ↑ А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей.. . — М.: Антелком, 2004.

Литература

• Карягин А. В., Соловьёв Г. М., Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства Обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.

• А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. — М.: Антелком, 2004.

Ссылки

Катушка зажигания Википедия

Катушка зажигания

Катушка системы зажигания двигателя  — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Устройство[ | ]

Контактная батарейная система зажигания

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.

Принцип действия[ | ]

Катушка зажигания — Википедия

Катушка зажигания

Катушка системы зажигания двигателя  — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Устройство

Контактная батарейная система зажигания

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.

Принцип действия

Схема включения двухискровой катушки зажигания.

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E=−L12dIdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-L_{12}{\frac {dI}{dt}}},

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L12∝N1N2{\displaystyle L_{12}\propto N_{1}N_{2}}, где N2{\displaystyle N_{2}} очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление

Двигатель автомобиля ГАЗ-63
Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

Рабочие характеристики

К рабочим характеристикам катушки зажигания относят:

• Индуктивность первичной обмотки;
• Сопротивление первичной и вторичной обмотки;
• Коэффициент трансформации;
• Энергия искры;
• Напряжение пробоя;
• Количество образующихся искр в минуту.

Индуктивность

Индуктивность характеризует способность катушки накапливать энергию. Измеряется в Гн – генри, единицах измерения, названных в честь американского ученого Дж. Генри. Энергия, которая накапливается в первичной обмотке, пропорциональна индуктивности. Чем выше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации показывает, во сколько раз катушка зажигания увеличивает первичное напряжение. На первичную катушку подается напряжение от аккумулятора в 12 В. Когда первичная цепь разрывается, ток в цепи изменяется — от 6-20 ампер, до 0. Изменение тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и образованию напряжения в первичной катушке в 300-400 В. Коэффициент трансформации катушки показывает, во сколько раз увеличивается именно это напряжение. Определяется отношением числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки, или отношением пробивного напряжения свечи к разнице максимально допустимого напряжение между коллектором и эмиттером транзистора и напряжения бортовой сети питания, которые известны из производственных характеристик катушки зажигания и автомобиля.

Сопротивление

В первичной обмотке – 0,25-0,55 Ом. Во вторичной обмотке – 2-25 кОм. Мощность и энергия искры обратно пропорциональны сопротивлению первичной обмотки катушки: чем оно выше, тем ниже мощность и энергия искры.

Энергия искры

Полезная энергия искры расходуется в течение 1,2 мс^[1] – время, за которое сгорает воздушно-топливная смесь. Энергия искрового разряда составляет 0,05-0,1 Дж. В свече зажигания искра образуется вследствие явления дугового разряда, когда между двумя электродами, находящимися в газе, происходит электрический пробой. Напряжение на электродах зависит от размера диаметра свечи и его материала, зазора между электродами и от состава воздушно-топливной смеси, давления в камере сгорания и температуры. Во время старта двигателя и разгона автомобиля напряжение на электродах – максимальное, так как свеча не разогрета. При постоянной скорости – напряжение минимально. Чтобы свеча работала эффективно и не давала пропусков, напряжение, генерируемое катушкой, должно быть в 1,5 больше, чем напряжение, необходимое для пробоя зазора.

Напряжение пробоя

В зазоре между электродами свечи зажигания происходит пробой, когда напряжение на электродах становится равным напряжению пробоя. Значение напряжения пробоя зависит от величины зазора между электродами, давления и температуры воздушно-топливной смеси. При первом запуске двигателя напряжение должно быть выше, чтобы произошел пробой и образовалась искра, так как топливо и воздух в камере сгорания холодные.

Расчет числа искрообразований в системе зажигания

Чтобы рассчитать, сколько раз образуется искра в минуту в системе зажигания, нужно знать число оборотов в минуту двигателя и количества цилиндров. N – столько раз образуется искра в минуту. N= (Обороты/мин*число цилиндров) / (количество тактов двигателя 2 или 4). Для 6-цилиндрового двигателя при скорости вращения в 4000 об/мин число искрообразований равно: N=6*4000/4=6 000 раз в минуту.

См. также

Примечания

1. ↑ А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей.. . — М.: Антелком, 2004.

Литература

• Карягин А. В., Соловьёв Г. М., Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства Обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.

• А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. — М.: Антелком, 2004.

Ссылки

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 выбрать катушку зажигания | Новости автомира

 Автомобильная катушка зажигания представляет собой небольшое металлическое изделие, которое используется для поджигания топливной свечи в двигателях. Ресурс катушек относительно невелик, так как им приходится работать при больших напряжениях и в особо агрессивных условиях.

Для чего нужны катушки зажигания

В двигателях на бензине и газе топливная смесь должна зажигаться. Лучше всего справляются с задачей поджига электротехнические устройства вроде свечей зажигания. Однако рабочее напряжение в них достигает несколько десятков тысяч вольт. Именно здесь и нужна катушка, поскольку в ней можно превратить 12 вольт тока от аккумулятора даже в 50 тысяч вольт. При этом катушка, несмотря на свою кажущуюся простоту, серьезно страдает от внешних воздействий. По этой причине ее меняют в среднем через каждые 70 тысяч километров пробега.

Подробнее об устройстве

На использовании закона самоиндукции базируются очень многие электротехнические устройства. Пресловутая катушка зажигания состоит из следующих элементов:

• Наружный слой, она же первичная обмотка, из толстой медной проволоки диаметром 0,8 миллиметров. Количество витков: 250-400 штук;
• Внутренний слой, она же вторичная обмотка, из тонкой медной проволоки диаметром 0,1 мм. Количество витков: 19-25 тысяч штук;
• Сердечник из специальной трансформаторной стали, являющейся отличным доступным ферромагнетиком.

Также отдельно выделяют коммутирующие устройства, то есть клеммы высоких и низких напряжений. Вторые подводятся к аккумулятору и металлической части автомобиля, практически всегда раме.

Работает это так: ток от выбранного источника (в авто это генератор или аккумулятор) изначально действует в первичной обмотке, создавая электромагнитное поле. При размыкании цепи наблюдается эффект самоиндукции: во вторичной обмотке при изменении силы тока (т.е. снижении его до нуля) наводится импульс электродвижущей силы. Выражаясь ненаучно, вторичная обмотка «сопротивляется» резкому изменению силы тока в обмотке первичной. При этом величина ЭДС имеет зависимость от числа витков и плотности их намотки. В итоге из нескольких вольт можно получить десятки тысяч вольт, которые востребованы системой зажигания.

Сердечник делают слоистым – так он меньше греется. Нагретый сердечник вносит в систему излишнюю нелинейность, а счет чего нельзя достигнуть стабильно высокого значения индуктивности всей катушки. Если от сердечника избавиться, индуктивность будет слишком малой.

Дабы избежать неприятностей, катушку оборудуют добавочными сопротивлениями (позволяет избежать перегрева) и конденсаторами (смягчают скачки напряжения, препятствуя образованию искр), изолируют каждый из слоев (не дает цепи замкнуться). Отметим, что катушка отчасти компенсирует недостатки высоковольтных проводов.

Виды систем зажигания

В зависимости от того, как происходит поджигание топливной смеси, выделяют следующие системы:

• Распределительная. Одна катушка брала на себя всю работу по работе с несколькими цилиндрами. Система устаревшая и не слишком надежная, сегодня встречается только в старых автомобилях;
• «Сдвоенная искра». Высокое напряжение от одной катушке обеспечивает работу двух свечей, которые работают с синхронно двигающими поршнями. При этом энергия обеспечивает искру в одной свече, а в другой расходуется вхолостую. Различают системы DIS и несколько модернизированную DIS-COP;
• Индивидуальная. Катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания. Отпадает нужда и в высоковольтных проводах. Иначе называет системой COP.

Пока что система COP не слишком распространена, однако ведущие автоконцерны отдают предпочтение именно ей: несмотря на кажущуюся сложность, конечная система зажигания включает в себя лишь несколько элементов, которые должны работать в соответствии с движением поршней в цилиндрах. С ней водители выигрывают в надежности, стоимости ремонта и, как ни странно, внешнем виде – в подкапотном пространстве больше нет провисающей проводки.

Разбираемся со временем замены

Проблемы с катушкой зажигания во многом дублируют таковые у свечей зажигания. А именно:

• Повысился расход бензина;
• Двигатель отказывается работать;
• Упала мощность;
• Выхлопные газы стали более «грязными»;
• Мотор начал «троить»;
• Появилась подозрительная вибрация агрегата;
• Стало тяжело заводиться.

При этом, как мы и писали выше, ресурс катушек может уменьшаться по целому ряду причин: попадание воды, паров масла и автохимии, перегрев. Любые катушки моментально выходят из строя из-за пробоя изоляции. Да и сами свечи могут сильно их нагружать, вследствие чего катушка перегорает. Особенно уязвимы индивидуальные системы, которые функционируют при экстремальных температурах и требуют дополнительной защиты.

О дорогостоящем процессе изготовления

Что крупные трансформаторы и намотки для электродвигателей, что маленькие автомобильные катушки стоят приличных денег. Конечной, сравнивать автомобильную электрику с таковой на станции нет смысла, но и та, и другая очень требовательна к материалам и технологиям производства.

Поскольку вторичная обмотка составлена мелким проводом, правильная намотка не может быть простым делом: провод толщиной 0,1 мм должен ложиться ровно, без малейших перекосов. Если вы видите в катушке даже мелкий пропуск, можете быть уверены в том, что все изделие начнет греться. Вместе с перегревом выйдет из строя изоляция.

Крайне важна запрессовка проводов. При работе двигателя автомобиль начинает вибрировать, а значит, играет роль разводка мелких проводков внутри катушек. Если они болтаются свободно, появляется риск короткого замыкания.

Высокие требования предъявляются к материалам. Корпус катушки должен выдерживать даже большие механические нагрузки. Сегодня корпус состоит из ударопрочного ABS-пластика. Изоляционные материалы в современных катушках могут служить даже в химически агрессивной среде.

Продлеваем эксплуатацию катушек зажигания

Производители помещают катушки в корпуса, наполненные эпоксидной смолой, а чаще всего трансформаторным маслом. Это делается для предотвращения перегрева устройства. Так что на совести владельца авто всегда остается проверка детали на предмет механических повреждений.

Катушки зависят от качества проводки. Высоковольтные провода нужно поддерживать в чистоте. То же касается клемм, которые покрываются слоем оксида и грязи.

Не забывайте следить за свечами. Их меняют относительно редко, но случай использования одних свечей на протяжении всего цикла использования автомобиля от покупки до отправки в утиль достаточно редок – неисправные свечи нужно менять как можно скорее, иначе они «убьют» катушки.

Увы, катушки зажигания неремонтопригодные. Витки в них уложены так плотно, что в случае пробоя изоляции как-то помочь ситуации не получится. В этом случае нужно менять все устройство. То же касается случаев перегрева.

Делаем верный выбор

Правильнее всего выбирать оригинал, руководствуясь VIN-кодом автомобиля. Так как катушка зажигания находится где-то в середине цепи зажигания, она остро реагирует на любые отклонения от заданных производителем автомобиля характеристик. К примеру, если свеча требует затрат энергии больших, чем может обеспечить катушка, последняя попросту перегорит. Можно получить и другой «бонус»: если исковой зазор свечи очень велик, высокое напряжение будет пытаться найти обходной путь, то есть пробьет изоляцию.  

Также вы можете пойти к дилеру и обеспечить его данными о следующем:

• Двигатель авто;
• Модель;
• Год выпуска;
• Тип автомобильного кузова.

Он подберет катушку даже в том случае, если было установлено нештатное оборудование. Или же вы можете просто снять катушку и попросить дилера подобрать такую же или идентичный ей аналог.

Экскурс по брендам

Значительное число OEM-катушек по факту производится теми фирмами, которые будут перечислены. Это не значит, что оригинал брать бессмысленно. Скорее вы выигрываете во времени, практически сразу подбирая нужную вам запчасть, устанавливая ее и возвращаясь на дорогу.

Из дорогостоящих товаров стоит обратить внимание на те, что лежат в коробках с именами следующих фирм: Valeo (Франция), Beru (Германия), Magneti Marelli (Италия). Качество катушек этих фирм очень высоко, но и цена, как говорится, кусается.

Очень популярны катушки данных фирм: Bosch (Германия), NGK (Япония), Tesla (Чехия).

Бюджетным решением могут стать катушки от чешской фирмы Profit, а также небезызвестной датской JP Group. Менять их придется чаще более дорогих устройств, но даже в этом случае их покупка будет выгодной.

Вывод

Знание о том, как правильно выбирать катушки зажигание, вам всегда будет полезно. Во-первых, это устройство выходит из строя достаточно часто. Многие автолюбители путают неисправности катушки с таковыми у свечей зажигания или высоковольтных проводов. Во-вторых, понимание специфики изготовления катушек и их работы поможет вам не только распознать подделку, но и правильно подобрать смежные узлы, как-то упомянутые свечи и провода. Как правило, катушки зажигания не стоят больших денег, однако если у вас новый автомобиль с индивидуальной системой зажигания, замена влетит в копеечку. В случае замены советуем брать катушки от Valeo, Beru (их вам обязательно порекомендуют друзья-автомобилисты) или, если финансы ограничены, изделия Profit и датского JP Group. Не забывайте также о том, что полноценную диагностику системы зажигания вам смогут разве что мастера на СТО.

 

 

Катушка зажигания: проблемы и их решения. — журнал За рулем

Говорят, в недалеком будущем такой элемент, как катушка зажигания, перестанет существовать, за счет внедрения свечей зажигания нового поколения, большинство из нас все еще будет эксплуатировать транспортные средства с существующей на сегодняшний день системой зажигания. В этой статье мы попробуем разобраться в основных проблемах, которые возникают из-за неисправности катушки зажигания, а также причины выхода ее из строя.

ignition_coils

Система зажигания — это целый ряд приборов и устройств, каждый из которых выполняет свою собственную функцию для обеспечения оптимального режима работы двигателя, где катушка выполняет функции трансформатора, индуцируя высокое напряжение в низкое. Основные элементы катушки зажигания — это первичная обмотка, вторичная обмотка и электрические разъемы.

Тонкая вторичная обмотка располагается вокруг металлического стержня и представляет собой изолированную медную проволоку толщиной 0,05 — 0,1 мм, поверх которой наматывается первичная обмотка с медным покрытием толщиной 0,6 — 0,9 мм. Существует два основных типа катушек: двухискровая и одноискровая катушка зажигания.

Двухискровые катушки зажигания, как правило, устанавливаются в систему со статическим высоковольтным распределением, где одна катушка обеспечивает высоким напряжением две свечи зажигания. Такой тип катушки используется в двигателях с четным числом цилиндров, среди которых такие популярные марки, как современные Ford Focus, Mitsubishi Lancer, Toyota Corolla, Mazda 3, Volkswagen Golf и многие другие. Четырехцилиндровый двигатель, к примеру, является самым популярным среди Российских покупателей, т.к. наиболее широко представлен на нашем рынке и идеально подходит для тех, кто находится в поиске бюджетного варианта.

Одноискровые же катушки зажигания устанавливаются на каждый цилиндр над свечой зажигания. Особенность одноискровой системы зажигания — необходимость сенсорного датчика распределительного вала для того, чтобы различить ВМТ (верхняя мертвая точка) сжатия и ВМТ газообмена. Одноискровые катушки зажигания имеют различные конструкции: в виде отдельных катушек зажигания (например, в некоторых моделях BMW) или в виде катушечных блоков, где одиночные катушки собраны в одном пластмассовом корпусе (например, в автомобилях марки Opel).

Какой бы тип катушки ни стоял в вашем автомобиле, никто не застрахован от выхода из строя данного компонента. Неисправности проявляются по-разному и вот некоторые из них: пропуски зажигания, слабый разгон или потеря мощности, ошибка на панели приборов, блок управления двигателя переходит в режим safe-mode, а также самый критичный вариант, когда двигатель просто не заводится. Данные неисправности могут возникать как при всех режимах работы двигателя, так и при одном определенном.

Причин может быть множество: внутреннее короткое замыкание, когда из-за процесса старения катушка перегревается. Также время зарядки катушки может возрастать за счет слишком низкого источника напряжения (слабого аккумулятора), что впоследствии приведет к преждевременному износу или повышенной нагрузке блока управления зажигания. Негерметичность узлов двигателя и течи могут стать причиной замыкания, вызвав тем самым нарушение работы системы зажигания.

Специалисты компании Hella советуют начинать поиск причины неисправности с визуальной проверки: разъемы, провода, свечи и распределитель зажигания, а также следы окисления. Если во время визуальной проверки неисправности или какие-либо другие недостатки не обнаружены, рекомендуется проверить систему зажигания с помощью осциллоскопа, который при оценке первичной и вторичной обмоток, даст информацию обо всех составных частях системы.

Подключение осциллоскопа не вызывает трудностей в случае с двухискровыми катушками, а также в случае с одноискровыми, которые установлены отдельно от колпачка свечей зажигания, т.к. высоковольтные провода открыты для доступа. Совсем по-другому дело обстоит с одноискровыми катушками зажигания, которые совмещены со свечными колпачками.

Используя комплект переходных проводников, снимаются осциллограммы первичной и вторичной обмоток для всех цилиндров одновременно (например, в случае с автомобилями BMW). Если же такого комплекта нет, можно, изготовить вспомогательный кабель из свечного колпачка, который после снятия катушки, подключается между свечой зажигания и катушкой. Показатели осциллоскопа сохраняются, и операция проделывается аналогичным образом для других цилиндров, после чего сравниваются все данные.

Если в одноискровой катушке зажигания размещен оконечный каскад (например, в случае с автомобилями Volkswagen/Audi с двигателем FSI), измерить первичное напряжение невозможно, поэтому измеряется ток в первичной обмотке, подключив ее к плюсу или к массе катушки зажигания. Для измерения напряжения вторичной обмотки, снова понадобится вспомогательный кабель для подключения к осциллоскопу.

Эти системы зажигания оснащены устройством распознавания пропуска цилиндро