Avtoargon.ru

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

Катушки зажигания — виды, устройство и принцип работы

Катушки зажигания — виды, устройство и принцип работы

(Примечание: данная статья является общепознавательной и не привязана к какой либо марке автомобиля)

Задачи катушки зажигания

Катушка зажигания накапливает энергию и вырабатывает высокое напряжение для образования искрового разряда на электроде свечи зажигания.

Функция катушки зажигания основывается на законе индукции: катушка зажигания состоит из магнитомягкого железного сердечника, первичной обмотки из медной проволоки с малым количеством витков (сечением примерно 0,75 мм 2 ) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм 2 ). Соотношение витков составляет примерно 1:200.

Поставляемая от аккумулятора энергия в требуемый момент зажигания отключается от конечной ступени управления. Магнитное поле первичной обмотки переносится на вторичную обмотку. Возникающее во вторичной обмотке напряжение зависят от количества витков. Это высокое напряжение используется для искрообразования на электроде свечи.

При оптимальном составе смеси энергия зажигания должна составлять примерно 0,2 мДж, при более бедной или богатой смеси — примерно 3 мДж. Однако в практике расход энергии гораздо выше.

Вырабатываемая энергия в современных системах зажигания достигает от 60 до 200 мДж. Это означает, что при контакте с проводящими высокое напряжение частями может возникнуть угроза жизни!

Термины в системе зажигания

Аккумулирование энергии: во время цикла заряда катушка накапливает энергию в магнитопроводе. Ток подается — катушка заряжается (цепь первичной обмотки закрыта, цепь вторичной обмотки открыта). В заданный момент зажигания первичная цепь размыкается.

Индуцированное напряжение: любое изменение тока в индуктивности (катушке) изменяет напряжение. Вторично генерируется высокое напряжение.

Высокое напряжение: так же как и в трансформаторе вырабатываемое высокое напряжение зависит от числа витков катушки первично/вто-рично. После достижения необходимого напряжения пробоя происходит разряд катушки с образованием искры (пробой).

Искра зажигания: после поступления высокого напряжения на свечу зажигания накопленная энергия разряжается в искровой канал (цепь первичного тока открыта, вторичного-закрыта).

Время замыкания (заряда катушки)

В контактно-распределительной системе зажигания определяется продолжительность времени, в период которого контакт прерывателя замкнут.

В электронной системе зажигания предписывается продолжительность времени, в период которого первичный ток протекает. Первичная обмотка катушки подключена.

Система зажигания с контактным прерывателем

Электронная система зажигания

РАЗНОВИДНОСТИ КАТУШЕК

На практике в основном встречаются 3 вида: система зажигания с вращающимся распределителем, двухискровая катушка зажигания и одноискровая катушка зажигания.

Стандартная катушка зажигания для двигателей с вращающимся распределением высокого напряжения (ROV)

Управление током заряда через контакт прерывателя. Тут высокое напряжение генерируется центрально от одной катушки зажигания и распределителем зажигания механически распределяется на отдельные свечи зажигания. В современных системах управления двигателем этот вид распределения напряжения уже не актуален.

Двухискровая катушка зажигания (в двигателях с четным числом цилиндров)

Оба соединения высокого напряжения последовательно подключены к двум свечам зажигания, порядок зажигания которых на 360° оборота коленчатого вала смещены друг от друга. Катушка зажигания генерирует искру зажигания одновременно на две свечи зажигания: одна находится в цилиндре, в котором как раз и сжимается воздушно-топливная смесь, а вторая — в цилиндре, который в это время находится в такте выпуска. В цилиндре с высоким давлением (с тактом сжатия) возникает рабочая основная искра зажигания, в менее сжатом (с тактом продувки) — холостая искра зажигания. После 360° оборота коленчатого вала все становится наоборот. В другой паре цилиндров импульс зажигания происходит точно так же, только смещен на 180° оборота коленвала.

Благодаря последовательному включению одна из обеих свечей работает с положительным высоким напряжением пробоя, а другая — с отрицательным напряжением. Из-за разного направления напряжения электроды свечей зажигания показывают неодинаковые картины обгорания.

На каждый оборот коленвала -2 искры зажигания (основная/ рабочая искра и поддерживаю-щая/холостая искра)

1. Помехоподавляющий штекер 2. Кабели зажигания
3. Соединительный штекер 4. Двухискровая катушка зажигания 2×2

Статическое распределение высокого напряжения с двух-искровой катушкой зажигания

Одноискровая катушка зажигания в полностью электронной системе зажигания

В этом исполнении каждая свеча зажигания приписана к конкретной катушке зажигания, которая «сидит» прямо на изоляторе свечи зажигания. Конструкция делает возможным более филигранное исполнение и размеры. Одноискровые катушки зажигания устанавливаются как на четное, так и на нечетное количество цилиндров: система зажигания все равно синхронизируется сенсором распредвала.

Схема включения одноискровой катушки зажигания

Устройство одноискровой катушки

Одноискровая катушка зажигания вырабатывает в каждый такт по искре зажигания, потому необходима синхронизация с распределительным валом.

Преимущества одноискровой катушки зажигания в полностью электронной системе зажигания

Благодаря прямой передаче напряжения от катушки зажигания на свечу зажигания одноискровая катушка зажигания имеет меньшие потери напряжения и позволяет использовать самый широкий из возможных диапазонов углов опережения зажигания. Кроме того, в такой системе возможен контроль первичной и вторичной цепей системы зажигания и определение перебоев в искрообразовании.

1 Замок зажигания 2 Катушки зажигания 3. Свечи зажигания 4. Блок управления

Статическое распределение зажигания с одноискровыми катушками зажигания

Диоды в цепи высокого напряжения для подавления искры при включении. Вторичная обмотка не может быть проверена омметром.

Видео

Катушка зажигания

Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Высокое напряжение, возникающее в катушке зажигания, вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Устройство катушки зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.

  • Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.
  • Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. а. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.
Читать еще:  Что обеспечивает в двигателе моторное масло

Катушка зажигания автомобиля масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.

Принцип действия катушки зажигания

В первичную обмотку катушки подается низковольтное напряжение, который создает магнитное поле. Время от времени это напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (э.д.с.).
Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом э.д.с. прямо пропорциональна количеству витков обмотки контура. Поэтому во вторичной катушке с большим количеством витков образуется импульс высокого напряжения, который по высоковольтным проводам (не применимо к индивидуальной катушке зажигания, установленной прямо на свечу)подается к свече зажигания. Благодаря импульсу, передаваемому катушкой, между электродами свечи зажигания образуется искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.
В устаревших моделях автомобилей напряжение от катушки зажигания подавалось ко всем свечам с помощью распределителя зажигания. Такая схема оказалась недостаточно надежной, поэтому катушки зажигания (их ещё называют свечными) современного автомобиля объединены в систему и распределены по одной на каждую свечу.

Виды катушек зажигания автомобиля
Различают общие и индивидуальные катушки зажигания.

  • Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.
  • Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.

Рекомендации по эксплуатации модулей зажигания
1. Не оставляйте включенным зажигание без запуска двигателя на долгое время. Это существенно сокращает срок службы катушек зажигания.
2. Найдите время для очистки и проверки состояния катушки. Убедитесь в том, что крепления проводов в порядке, особенно важно проверить высоковольтный провод. Убедитесь также, что на корпус или внутрь его не попадает вода.
3. Не отсоединяйте высоковольтный провод от катушки голыми руками при включенном зажигании.

Катушка классической системы зажигания. Назначение. Устройство. Принцип работы

Назначение

Катушка зажигания используется как высоковольтный повышающий трансформатор — накопитель электрической энергии в индуктивности, для создания на электродах свечи зажигания дугового разряда, продолжительностью 1-3 мс.

Принцип работы катушки зажигания

Рис. Катушка зажигания в разрезе: 1 — изолятор; 2 — корпус, 3 — изоляционная бумага, 4 — первичная обмотка, 5 — вторичная обмотка, 6 — клемма вывода первичной обмотки (обозначения: «1», «-«, «К»), 7 — контактный винт, 8 — центральная клемма высокого напряжения, 9 — крышка, 10 — клемма питания (обозначения: «+Б», «Б» «+», «15»), 11 — контактная пружина, 12 — скоба, 13 — наружный провод, 14 — сердечник.

На рисунке приведено изображение катушки зажигания в разрезе и одна из схем соединения обмоток. Повторим, изложенное ранее: катушка — это трансформатор с двумя обмотками намотанными на специальный сердечник.

Вначале намотана вторичная обмотка тонким проводом и большим количеством витков, а сверху на нее намотана первичная обмотка толстым проводом и небольшим количеством витков. При замыкании контактов (или другим способом) первичный ток постепенно нарастает и достигает максимального значения, определяемого напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной обмотки. Нарастающий ток первичной обмотки встречает сопротивление э.д.с. самоиндукции, направленное встречно напряжению аккумуляторной батареи.

Когда контакты замкнуты, по первичной обмотке протекает ток и создаёт в ней магнитное поле, которое пересекает и вторичную обмотку и в ней индуцируется ток высокого напряжения. В момент размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотках наводится э.д.с. самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный магнитотоком первичной обмотки, чем больше отношение чисел витков и тем больше первичный ток в момент разрыва.

Такая конструкция характерна при построении систем зажигания с использованием контактов прерывателя. Ферромагнитный сердечник может насыщаться первичным током, что приводило бы к уменьшению накапливаемой в магнитном поле энергии. Для уменьшения насыщения используют разомкнутый магнитопровод. Это позволяет создавать катушки зажигания с индуктивностью первичной обмотки до 10 мГн и первичном токе 3-4 А. Выше ток нельзя использовать т.к. при этом токе может начаться обгорание контактов прерывателя.

Если в катушке индуктивность Lk = 10 мГн и ток I = 4 А,то в катушке можно запасти энергии W не более 40 мДж при КПД = 50 % (W = Lk * I * I/2). При некотором значении вторичного напряжения между электродами свечи зажигания возникает электрический разряд. Из-за возрастания тока во вторичной цепи вторичное напряжение резко падает до, так называемого, напряжения дуги, которое поддерживает дуговой разряд. Напряжение дуги остаётся почти постоянным до тех пор, пока запас энергии не станет меньше некоторой минимальной величины. Средняя продолжительность батарейного зажигания составляет 1,4 мс. Обычно этого достаточно для воспламенения топливовоздушной смеси. После этого дуга исчезает; а остаточная энергия расходуется на поддержание затухающих колебаний напряжения и тока. Продолжительность дугового разряда зависит от величины запасённой энергии, состава смеси, частоты вращения коленвала, степени сжатия и пр. При увеличении частоты вращения коленвала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается и первичный ток не успевает нарасти до максимальной величины. Из-за этого уменьшается запас энергии, накопленной в магнитной системе катушки зажигания и понижается вторичное напряжение.

Читать еще:  Датчик давления топлива на двигатель hdi

Отрицательные свойства систем зажигания с механическими контактами проявляются при очень малых и высоких частотах вращения коленвала. При малых частотах вращения между контактами прерывателя возникает дуговой разряд, поглощающий часть энергии, а при высоких частотах вращения вторичное напряжение уменьшается из-за «дребезга» контактов прерывателя. Контактные системы за рубежом давно не применяются. По нашим дорогам ещё колесят ам, выпущенные в 80 х годах.

Некоторые катушки зажигания работают с добавочным резистором. Функциональная схема соединения такой катушки с контактной системой зажигания приведена рядом.

Рис. Схема соединения катушки зажигания с контактной системой зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — распределитель, 3 — стартер, 4 — замок зажигания, 5 — втягивающее реле стартера, 6 — добавочное сопротивление, 7 — катушка зажигания.

Схема соединения обмоток катушки другая. На пусковых режимах, когда напряжение на аккумуляторной батарее падает, добавочный резистор закорачивается вспомогательными контактами втягивающего реле стартера или контактами дополнительного реле включения стартера, что обеспечивает первичной обмотке катушки зажигания рабочее напряжение 7-8 В. На рабочих режимах двигателя напряжение питания 12-14 В. Добавочные резистор наматывается обычно из константановой или никелевой проволоки. Если проволока никелевая, то такое сопротивление называют вариатором из-за изменения сопротивления от величины протекающего по нему тока: чем больше ток, тем выше температура нагрева и выше сопротивление. На повышенных частотах вращения коленвала сила первичного тока падает, нагрев вариатора ослабевает и его сопротивление уменьшается. Тж. вторичное напряжение зависит от тока разрыва в первичной цепи, то применение вариатора даёт возможность снизить вторичное напряжение при малой и повысить — при большой частоте вращения коленвала двигателя.

В транзисторных системах зажигания прерывание первичного тока осуществляется силовым транзистором. В таких системах первичный ток увеличен до 10 — 11 А. Используются катушки зажигания с низким сопротивлением первичной обмотки и высоким коэффициентом трансформации. Приведем образцы осциллограмм, снятых в исправной системе на первичной и вторичной обмотках катушки зажигания.

Рис. Осциллограмма первичной обмотки.

Рис. Осциллограмма вторичной обмотки.

Форма осциллограмм очень похожа, т.к. обмотки катушки связаны между собой трансформаторной связью (взаимной индукцией). Катушки контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания имеют классическую конструкцию: маслонаполненные, с разомкнутым магнитопроводом, в металлическом корпусе. Приведём некоторые данные по выпускавшимся отечественным катушкам зажигания.

Как водно из таблицы катушки зажигания отличаются количеством витков в обмотках и коэффициентом трансформации в различных системах зажигания. Конструкции катушек мало отличались.

Расположение

Под капотом на крыле или на разделительной панели между подкапотным пространством и салоном автомобиля. Иногда непосредственно на двигателе.

Неисправности катушки зажигания

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

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

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

Методика проверки

Проверку производить при подключённом автомобильном осциллографе. Формы осциллограмм такие же, как и у микропроцессорных катушек зажигания. Измерить значения сопротивлений первичной и вторичной обмототок.

Признаки неисправности катушки зажигания – когда пора менять катушку?

Автор: Дмитрий Сапко

Сломанная катушка зажигания может доставить автовладельцу множество проблем. Эксперты говорят, что эта деталь обычно ходит более 150 000 км. Но внезапные неприятности могут возникнуть в любом транспортном средстве. Поэтому вам нужно знать симптомы неисправности катушки зажигания, чтобы вовремя ее заменить или отремонтировать.

Катушка зажигания — это, по сути, блок, который преобразует ток 12 В от автомобильного аккумулятора в ток 60 000 В, необходимый для зажигания топлива. Раньше производители автомобилей использовали блок катушек, который соединялся с каждой свечой зажигания специальными высоковольтными проводами. В конце 1990-х повсеместно начали использовать отдельные катушки для каждой свечи зажигания.

Сегодня мы сосредоточимся на симптомах неисправной катушки зажигания.

Симптом 1: Пропуски зажигания в двигателе

Когда катушка сломана, она не создает напряжения, необходимого для образования искры. Это приводит к тому, что свеча зажигания не может воспламенить топливо в камере сгорания. В результате возникают пропуски зажигания, которые могут происходить часто или редко. Когда случается пропуск зажигания, вы можете почувствовать его по внезапной вибрации и изменившемуся звуку работы двигателя, как будто он собирается заглохнуть.

Симптом 2: Падение мощности

Мощность двигателя при выходе из строя катушки практически не падает, но один цилиндр может работать с паузами. Если у вас четырехцилиндровый двигатель, и в нем не работает один цилиндр, вы получите на 25% меньше мощности. Кроме того, двигатель потеряет производительность из-за нарушения согласованной работы механизмов. Так что резкое ускорение будет довольно сложной задачей.

Читать еще:  Давление масла в двигателе вольво s60

Мощность падает постепенно, так что вам может казаться, что ваша машина едет хорошо. Но, в конце концов, автомобилем становится тяжело управлять из-за крайне низкой производительности. Замена катушек поможет вам вернуть всю мощность двигателя.

Симптом 3: Неровная работа на холостом ходу

Очевидно, что когда одна свеча зажигания не работает из-за неисправности катушки зажигания, двигатель начнет трястись на холостом ходу. Просто откройте капот, заведите двигатель и посмотрите на него. Если он иногда трясется и звук его работы не монотонный, возможно, причина в неисправности катушки зажигания.

Но учтите, что неравномерный холостой ход может быть следствием десятков других проблем с вашим автомобилем. Перед заменой катушек или других деталей потребуется тщательная проверка.

Симптом 4: Повышение расхода

Если один цилиндр не работает должным образом, двигателю придется увеличивать обороты, чтобы достичь того же крутящего момента. Таким образом, водитель будет сильнее нажимать на педаль, и это обеспечит более высокий расход топлива. Кроме того, система подачи топлива не может знать, присутствует ли искра в камере сгорания. Таким образом, он продолжает отправлять топливо в сломанный цилиндр. Топливо не горит и спускается по внутренней части двигателя, смешиваясь с моторным маслом. Некоторое количество топлива также направляется в выхлопную систему, чтобы доставить еще ряд других проблем владельцу автомобиля. Фактический результат этого процесса — намного меньше пройденных километров на литре топлива.

Симптом 5: Повышенные выбросы

Проблема с топливом, которое не сгорает должным образом, порождает еще одну проблему — более высокие выбросы. Если топливо сгорает, оставшиеся продукты проходят через каталитический нейтрализатор и систему рециркуляции отработавших газов, чтобы уменьшить количество материалов, выбрасываемых в атмосферу. Но чистое топливо невозможно нейтрализовать с помощью этих инструментов, поэтому оно отправляется прямо в воздух или сгоряет в выхлопной трубе. Вы не можете увидеть этот симптом, но современные автомобили будут сигнализировать о том, что с каталитическим нейтрализатором что-то не так.

Симптом 6: Затрудненный запуск двигателя

Когда свечи зажигания работают правильно, запустить двигатель довольно просто. Но когда катушка зажигания не подает правильный ток на свечу зажигания, запуск двигателя может стать настоящей катастрофой. Стартер может вращаться намного дольше, а затем мотор показывает нестабильные обороты после того, как наконец запустится. Компьютерная система управления двигателем попытается компенсировать плохую работу катушки зажигания и изменит способ подачи топлива и воздуха в камеры сгорания. Но со сломанной катушкой это не сильно поможет.

Симптом 7: Чек-енджин

Если горит индикатор Check Engine, проблема может быть в катушке зажигания. Есть несколько датчиков, которые инициируют сигнал Check Engine. Например, катализатор может начать подавать сигнал тревоги из-за слишком большого количества выбросов. Также датчики двигателя могут регистрировать проблемы с одним из цилиндров.

Симптом 8: Запах выхлопных газов

Эта проблема порождена предыдущими симптомами. Топливо в двигателе неправильно сгорает, попадает в выхлопную систему и там догорает. Это приводит к тому, что из выхлопной трубы чувствуется запах бензина.

Иногда выхлоп может даже выбрасывать огонь, если туда отправляется много топлива. В этом случае водить машину небезопасно. Вам лучше обратиться за помощью и отремонтировать автомобиль, пока он не загорелся.

Симптом 9: Утечка топлива в двигателе

Есть разные конструкции двигателей, и иногда неиспользованное топливо отправляется на выхлоп. Но во многих двигателях большая часть топлива попадает в масляный поддон. Там оно смешается с маслом. Вы можете легко это проверить. Выньте масляный щуп из двигателя, используйте бумажную салфетку, чтобы стереть масло с конца масляного щупа. Затем понюхайте масла на салфетке. Оно должно быть без резкого запаха. Если оно пахнет топливом, катушка зажигания или свеча зажигания не работают, и топливо отправляется прямо в двигатель, не сгорая.

Симптом 10: Автомобиль глохнет

Это может произойти, если катушки зажигания очень старые и близки к тому, чтобы умереть. При выходе из строя двух-трех катушек двигатель заглохнет, и запустить его снова будет довольно сложно. Конечно, двигатель может заглохнуть и по десятку других причин.

Как поменять старые катушки зажигания?

Если вы уверены, что катушки зажигания в вашем двигателе готовы, вам необходимо их заменить. Чтобы сделать это самостоятельно, просто купите подходящие катушки, найдите необходимые инструменты и следуйте инструкции:

  1. Отсоедините клеммы аккумулятора и убедитесь, что они не касаются АКБ.
  2. Найдите катушки — обычно они расположены в верхней части двигателя, прямо над свечами зажигания.
  3. Снимите старые катушки одну за другой после их отключения.
  4. Установите новые катушки на место, где находились старые.
  5. Используйте оригинальные крепления, чтобы убедиться, что катушки зафиксированы.
  6. Подключите катушки к электрическим проводам.
  7. Подключите автомобильный аккумулятор.
  8. Заведите автомобиль и проверьте новые катушки зажигания.

Если это не поможет вам с устранением симптомов, вы также можете заменить свечи. Очень часто случается, что сломанные катушки зажигания убивают свечи, поэтому специалисты рекомендуют менять свечи зажигания всякий раз, когда вы меняете катушки.

Замену катушки зажигания следует проводить после проверки автомобиля на предмет других проблем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector