Котушка запалювання: що це, навіщо потрібна, ознаки несправності

Як всім автомобілістам відомо, бензиновий і дизельний силовий агрегат працюють на яку відрізняються один від одного принципам. Якщо в дизелі запалювання палива виникає від температури стисненого в циліндрі повітря (на такті стиснення в камері знаходиться виключно повітря, а в кінці такту подається солярка), то в бензиновому аналогу цей процес активується іскрою, яку утворює свічка запалювання.

Детально про пристрій ДВС ми вже говорили в окремому огляді. Зараз зосередимося на окремому елементі системи запалювання, від справності якого залежить стабільність роботи мотора. Це котушка запалювання.

Звідки береться іскра? Навіщо в системі запалювання присутній котушка? Які види котушок бувають? Як вони працюють і яке у них пристрій?

Що таке котушка запалювання автомобіля

Щоб бензин в циліндрі запалав, важлива сукупність таких чинників:

• Достатня кількість свіжого повітря (за це відповідає дросельна заслінка);
• Гарне змішування повітря і бензину (це залежить від типу паливної системи);
• Якісна іскра (вона утворюється свічок запалювання, Але генерує імпульс саме котушка запалювання) або розряд в межах 20 тисяч вольт;
• Розряд повинен відбутися, коли ВТС в циліндрі вже стиснута, а поршень по інерції вийшов з верхньої мертвої точки (в залежності від режиму роботи мотора цей імпульс може генеруватися трохи раніше цього моменту або трохи пізніше).

У той час як більшість перерахованих факторів залежать від роботи уприскування, фаз газорозподілу і інших систем, високовольтний імпульс створює саме котушка. Ось звідки в 12-вольтової системі береться така величезна напруга.

В системі запалювання бензинового авто котушка це невеликий пристрій, який є частиною електричної системи машини. У ньому є невеликий трансформатор, який накопичує енергію і при необхідності вивільняє весь запас. До моменту спрацьовування високовольтної обмотки він вже становить близько 20 тисяч вольт.

Сама система запалювання працює за наступним принципом. Коли в конкретному циліндрі завершується такт стиснення, датчик коленвала посилає невеликий сигнал на ЕБУ про необхідність в іскрі. Коли котушка знаходиться в спокійному стані, вона працює в режимі накопичення енергії.

Отримавши сигнал про освіту іскри, блок управління активує реле котушки, яке розмикає одну обмотку і замикає високовольтну. У цей момент вивільняється необхідна енергія. Імпульс проходить через розподільник, який визначає, на яку свічку потрібно подати напругу. Струм надходить через високовольтні дроти, з'єднані зі свічками запалювання.

У старих автомобілях система запалювання в своєму оснащенні має трамблер, який розподіляє напруження по свічках і активує / деактивує обмотки котушки. У сучасних машинах така система має електронний тип управління.

Як видно, котушка запалювання потрібна для того, щоб створити короткостроковий високовольтний імпульс. Енергія накопичується за рахунок електросистеми автомобіля (АКБ або генератор).

Пристрій і принцип роботи котушки запалювання

На фото представлена ​​одна з різновидів котушок.

Залежно від типу КЗ може складатися з:

1. Ізолятора, що запобігає витік струму з пристрою;
2. Корпуси, в якому зібрані всі елементи (найчастіше він металевий, але також зустрічаються і пластикові аналоги, виконані з термостійкого матеріалу);
3. Ізоляційної паперу;
4. Первинної обмотки, яка виконана з заізольованого кабелю, намотаного в 100-150 витків. На ній є виходи на 12В;
5. Вторинної обмотки, яка має будову, схоже з основною, але налічує 15-30 тис. Витків, намотані всередині первинної. Елементами з подібною конструкцією може оснащуватися модуль запалювання, двохвивідною і здвоєна котушка. У цій частині КЗ створюється напруга, що перевищує 20тис.В в залежності від модифікації системи. Щоб контакт кожного елемента пристрою був максимально заізольований, і не утворювався пробою, використовується наконечник;
6. Клемного контакту первинної обмотки. На багатьох котушках він позначається літерою К;
7. Контактного болта, за допомогою якого контактний елемент фіксується;
8. Центрального виходу, на який надівається центральний провід, що йде до розподільника;
9. Захисної кришки;
10. Клемного елемента живлення бортової мережі машини;
11. Контактної пружини;
12. Фіксує скоби, за допомогою якої пристрій закріплюється в нерухомому положенні в підкапотному просторі;
13. Зовнішнього кабелю;
14. Сердечника, який запобігає утворенню вихрового струму.

Залежно від типу автомобіля та системи запалювання, яка в ньому використовується, розташування КЗ несе індивідуальний характер. Щоб швидко знайти цей елемент, потрібно ознайомитися з технічною документацією для автомобіля, в якому зазначатиметься електрична схема всього авто.

Робота КЗ має принцип функціонування трансформатора. Первинна обмотка за замовчуванням підключена до АКБ (а коли двигун працює, використовується енергія, яку виробляє генератор). Поки вона знаходиться в стані спокою, струм проходить по кабелю. У цей момент обмотка утворює магнітне поле, що впливає на тонкий дріт вторинної обмотки. В результаті цього впливу в високовольтному елементі накопичується висока напруга.

Коли спрацьовує переривник і відключається первинна обмотка, в обох елементах утворюється електрорушійна сила. Чим вище ЕРС самоіндукції, тим швидше пропаде магнітне поле. Для прискорення цього процесу на сердечник КЗ також може подаватися струм малого вольтажа. На вторинному елементі збільшується сила струму, через що напруга на цій ділянці різко падає і утворюється напруга дуги.

Цей параметр зберігається, поки енергія повністю не зникне. У більшості сучасних автомобілів цей процес (зниження напруги) триває протягом 1.4мс. Для освіти потужної іскри, здатної пробити повітря між електродами свічки, цього цілком достатньо. Після повного розряду вторинної обмотки залишок енергії задіюється для підтримки напруги і згасаючих коливань електрики.

Функції котушки запалювання

Ефективність котушки запалювання багато в чому залежить від типу розподільника, який використовується в системі автомобіля. Так, механічний розподільник в процесі замикання / розмикання контактів втрачає невелику кількість енергії, так як між елементами може утворюватися невелика іскра. Недолік механічних контактних елементів переривника проявляється на високих або низьких оборотах мотора.

Коли колінчастий вал має невелику кількість оборотів, контактні елементи розподільника утворюють невеликий дугового розряд, в результаті чого на свічку надходить менше енергії. Але при високих оборотах коленвала контакти переривника вібрують, через що вторинна напруга падає. Щоб усунути цей ефект, на котушках, що працюють з механічним переривником, встановлюється резисторний елемент.

Як видно, призначення котушки одне - перетворювати ток малого напруги на високу. Інші параметри роботи СЗ залежать від інших елементів.

Робота котушки в загальній схемі системи запалювання

Детально про пристрій і різновидах систем запалювання автомобіля розповідається в окремому огляді. Але якщо коротко, то в схемі СЗ котушка буде працювати за наступним принципом.

Низьковольтні контакти приєднуються до низьковольтної проводки, що йде від акумулятора. Щоб батарея нічого розряджалася в процесі роботи КЗ, низьковольтний ділянку схеми потрібно здвоїти з генератором, тому проводка збирається в один джгут на плюс і один джгут на мінус (попутно під час роботи ДВС батарея заряджається).

1) генератор, 2) вимикач запалювання, 3) розподільник, 4) переривник, 5) свічки запалювання, 6) котушка запалювання, 7) АКБ

Якщо генератор перестає працювати (про те, як перевірити його несправність, розповідається тут), Автомобіль задіє енергію акумуляторного джерела живлення. На батареї виробник може вказувати, скільки часу машина може пропрацювати в такому режимі (детально про те, за якими параметрами підбирати новий акумулятор в свій автомобіль, розповідається в іншій статті).

З котушки виходить один високовольтний контакт. Залежно від модифікації системи його підключення може бути або на переривник, або безпосередньо на свічку. Коли включається запалювання, з акумулятора на котушку надходить напруга. Між обмотками утворюється магнітне поле, яке посилюється завдяки наявності сердечника.

У момент запуску двигуна стартер провертає маховик, разом з яким обертається і колінвал. ДПКВ фіксує положення цього елемента і подає імпульс на блок управління, коли поршень на такті стиснення доходить до верхньої мертвої точки. У КЗ розмикається ланцюг, що провокує короткочасний сплеск енергії у вторинному ланцюзі.

По центральному проводу утворився струм надходить на розподільник. Залежно від того, який циліндр спрацьовує, така свічка запалювання і отримує відповідну напругу. Між електродами відбувається розряд, і ця іскра запалює стиснуту в порожнині суміш повітря і палива. Існують системи запалювання, в яких кожна свічка оснащена індивідуальної котушкою або вони здвоєні. Черговість спрацьовування елементів визначається на низьковольтної частини системи, завдяки чому втрати високої напруги мінімізуються.

Основні характеристики котушки запалювання:

Ось таблиця основних характеристик і їх значення для КЗ:

параметр:	Значення:
опір	На первинній обмотці ця характеристика повинна знаходитися в межах 0.25-0.55Ом. Цей же параметр на вторинному ланцюзі повинен знаходитися в межах 2-25кОм. Цей параметр залежить від мотора і типу системи запалювання (для кожної моделі він окремий). Чим буде вище опір, тим менше потужності на утворення іскри.
іскрова енергія	Ця величина повинна складати близько 0.1Дж і витрачатися протягом 1.2мс. У свічках ця величина відповідає параметру дугового розряду між електродами. Ця енергія залежить від діаметра електродів, зазору між ними і їх матеріалу. Також вона залежить від температури ВТС і тиску в камері циліндра.
напруга пробою	Пробій це розряд, який утворюється між електродами свічки. Робоча напруга залежить від зазору СЗ і тими ж параметрами, що і при визначенні енергії іскри. Цей параметр повинен бути вище, коли мотор тільки заводиться. Сам мотор і повітряно-паливна суміш в ньому ще погано нагріті, тому іскра повинна бути потужною.
Кількість іскор / хв.	Кількість іскор в хвилину визначається за оборотами колінчастого вала і числу циліндрів ДВС.
трансформація	Це величина, яка показує, наскільки збільшується первинна напруга. При надходженні 12 вольт на обмотку і подальшому її відключенні сила струму різко знижується до нульового значення. У цей момент починає зростати напруга в обмотці. Ця величина і є параметр трансформації. Вона визначається шляхом співвідношення числа витків обох обмоток.
індуктивність	За цим параметром визначають накопичувальні властивості котушки (вимірюється вона в Гн.). Величина індуктивності пропорційна кількості накопичуваної енергії.

Види котушок запалювання

Трохи вище ми розглянули конструкцію і принцип роботи найпростішої модифікації КЗ. У такій компоновці системи розподіл утворилися імпульсів забезпечує трамблер. Сучасні автомобілі оснащуються електронними регуляторами, і разом з ними котушки іншого типу.

Сучасна КЗ повинна відповідати таким критеріям:

• Мати невеликі розміри і вага;
• Повинна мати великий термін служби;
• Її конструкція повинна бути максимально простою, щоб її було легко встановлювати і обслуговувати (коли з'являється пошкодження, автомобіліст зможе самостійно її виявити і вжити необхідних заходів);
• Бути захищеною від впливу вологи і високої температури. Завдяки цьому автомобіль буде продовжувати ефективно працювати при мінливих погодних умовах;
• При установці безпосередньо на свічки пари від мотора і інші агресивні умови не повинні псувати корпус деталі;
• Повинна бути максимально захищеною від коротких замикань і витікання струму;
• Її конструкція повинна забезпечувати ефективне охолодження і одночасно зручність в монтажі.

Існують такі різновиди котушок:

• Класичні або загальні;
• індивідуальні;
• Подвійний або двоконтактний;
• сухі;
• Маслозаповнені.

Незалежно від типу КЗ дію у них однакове - вони перетворять низьку напругу в струм високої напруги. Однак кожен вид має свої конструктивні особливості. Розглянемо кожен з них детальніше.

Класична конструкція котушки запалювання

Такі КЗ використовувалися в старих автомобілях з контактним, а потім і безконтактним запалюванням. Вони мають найпростішу конструкцію - складаються з первинної і вторинної обмоток. На низьковольтному елементі може налічуватися до 150 витків, а на високовольтному - до 30 тис. Щоб між ними не утворювалося короткого замикання, проводи, які використовуються для утворення витків, ізольовані.

У класичному виконанні корпус виконаний з металу в формі склянки, заглушеного з одного боку і закритого кришкою з іншого. На кришку виведені низьковольтні контакти і один контакт на магістраль високої напруги. Первинна обмотка розташована поверх вторинної.

У центрі високовольтного елемента розташований сердечник, який забезпечує збільшення сили магнітного поля.

Подібний автомобільний трансформатор зараз практично не використовується через особливості сучасних систем запалювання. Їх ще можна зустріти на старих автомобілях вітчизняного виробництва.

Загальна КЗ має такі особливості:

• Максимальна напруга, яке вона здатна згенерувати, знаходиться в межах 18-20 тис.В .;
• У центрі високовольтного елементу встановлено пластинчастий сердечник. Кожен елемент в ньому має товщину 0.35-0.55мм. і ізольований за допомогою лаку або окалини;
• Всі пластини зібрані в загальну трубку, навколо якої намотана вторинна обмотка;
• Для виготовлення колби пристрої використовується алюміній або листова сталь. На внутрішній стінці є магнітопроводи, які виконані з електротехнічного сталевого матеріалу;
• Напруга в високовольтної ланцюга пристрою збільшується зі швидкістю 200-250 В / мкс;
• Енергія розряду становить близько 15-20 мДж.

Конструктивні відмінності індивідуальних котушок

Як стає зрозуміло з назви елемента, така КЗ встановлюється безпосередньо на свічку і генерує імпульс тільки для неї. Ця модифікація використовується в електронному запалюванні. Від попереднього типу вона відрізняється тільки своїм розташуванням, а також конструкцією. В її пристрій також входить дві обмотки, тільки високовольтна тут намотана поверх низьковольтної.

Крім центрального сердечника у неї ще є і зовнішній аналог. На вторинній обмотці встановлений діод, який відсікає струм високої напруги. Протягом одного циклу мотора така котушка генерує одну іскру для своєї свічки. Через це все КЗ необхідно синхронізувати з положенням розподільчого вала.

Гідність даної модифікації перед згаданої вище полягає в тому, що струм високої напруги проходить мінімальну відстань від виведення обмотки до стрижня свічки. Завдяки цьому енергія взагалі не втрачається.

Двохвивідною котушки запалювання

Такі КЗ також використовуються переважно в електронному типі запалювання. Вони являють собою вдосконалений вид загальної котушки. На відміну від класичного елемента у такій модифікації два високовольтних виведення. Одна котушка обслуговує дві свічки - іскра утворюється на двох елементах.

Гідність такої схеми полягає в тому, що перша свічка спрацьовує, щоб запалити стислу суміш повітря і палива, а друга створює розряд, коли в циліндрі відбувається такт випуску. Додаткова іскра з'являється вхолосту.

Ще один плюс таких моделей котушок в тому, що подібна система запалювання не потребує розподільнику. До свічок вони можуть підключатися двома способами. У першому випадку котушка коштує окремо, а до надсвечнікам йде по одному високовольтного проводу. У другому варіанті котушка встановлена ​​на одну свічку, а друга підключається через окремий дріт, що виходить з корпусу пристрою.

Дана модифікація використовується тільки на двигунах, у яких парну кількість циліндрів. Вони можуть бути також зібрані в один модуль, з якого виходить відповідну кількість високовольтних проводів.

Сухі та маслозаповнені котушки

Класична КЗ всередині заповнюється маслом для трансформаторів. Ця рідина запобігає перегріванню обмоток пристрою. Корпус таких елементів металевий. Так як залізо має гарну тепловіддачею, але разом з тим і сама нагрівається. Таке співвідношення не завжди раціонально, так як подібні модифікації часто сильно нагріваються.

Щоб усунути подібний ефект, сучасні пристрої виготовляються взагалі без корпусу. Замість нього використовується епоксидний компаунд. Цей матеріал одночасно виконує дві функції: і охолоджує обмотки, і захищає їх від впливу вологи і інших негативних впливів навколишнього середовища.

Термін служби і несправності котушок запалювання

В теорії служба даного елемента системи запалювання сучасного автомобіля обмежена 80-ма тисячами кілометрів пробігу машини. Однак це не є константою. Причина тому - різні умови експлуатації транспортного засобу.

пробита котушка

Ось лише деякі фактори, які можуть значно скоротити ресурс даного пристрою:

1. Коротке замикання між обмотками;
2. Котушка часто перегрівається (таке буває з загальними модифікаціями, встановленими в погано провітрюваному відсіку підкапотного простору), особливо якщо вона вже не першої свіжості;
3. Тривала робота або сильні вібрації (часто цей фактор впливає на справність моделей, які встановлені на двигуні);
4. При поганому напрузі від акумулятора час накопичення енергії перевищено;
5. Пошкодження корпусу;
6. Коли водій не вимикає запалювання під час деактивації ДВС (первинна обмотка знаходиться під постійною напругою);
7. Пошкодження ізоляційного шару ВВ проводів;
8. Неправильна терморегулятори при заміні, обслуговуванні пристрою або підключенні додаткового обладнання, наприклад, електричного тахометра;
9. Деякі автомобілісти, виконуючи раскоксовку мотора або інші процедури, від'єднують котушки від свічок, але не відключають їх від системи. Після того, як були виконані очисні роботи з двигуном, вони стартером провертають колінвал, щоб видалити весь бруд з циліндрів. Якщо не відключити котушки, вони в більшості випадків виходять з ладу.

Щоб не скоротити термін служби котушок, водієві слід:

• Вимикати запалення при непрацюючому моторі;
• Стежити за чистотою корпуса;
• Періодично перевіряти контакт високовольтних проводів (не тільки контролювати окислення на надсвечніках, а й на центральному проводі);
• Стежити за тим, щоб ні на корпус, ні тим більше всередину не потрапляла волога;
• Під час обслуговування системи запалювання ні в якому разі не братися за високовольтні елементи голими руками (це небезпечно для здоров'я), навіть якщо мотор заглушений. Якщо в корпусі є тріщина, людина може отримати серйозний розряд, тому заради безпеки краще проводити роботи в гумових рукавичках;
• Періодично проводити діагностику пристрою на сервісній станції.

Як визначити, що котушка несправна?

Сучасні автомобілі оснащуються бортовими комп'ютерами (про те, як він працює, навіщо потрібен і які бувають модифікації позаштатних моделей, розповідається в іншому огляді). Навіть найпростіша модифікація цього обладнання здатна розпізнати несправності електричної системи, в яку входить і система запалювання.

При поломці КЗ буде світити значок мотора. Звичайно, це дуже великий сигнал (ця іконка на приладовій панелі загоряється, наприклад, і при виході з ладу лямбда-зонда), Тому не варто покладатися тільки на це сповіщення. Ось які ще ознаки супроводжують поломку котушки:

• Періодичне або повне відключення одного з циліндрів (про те, чому ще мотор може троить, розповідається тут). Якщо деякі сучасні бензинові мотори з безпосереднім уприскуванням оснащуються такою системою (вона відсікає подачу палива на деякі форсунки при мінімальному навантаженні агрегату), то звичайні мотори демонструють нестабільну роботу незалежно від навантаження;
• В холоду і при підвищеній вологості повітря машина або погано заводиться, або взагалі не заводиться (можна насухо витерти дроти і спробувати завести авто - якщо допомогло, то потрібно замінити комплект ВВ кабелю);
• Різке натискання на акселератор призводить до відмови двигуна (перш ніж змінювати котушки, потрібно бути впевненим, що паливна система справна);
• На ВВ проводах видно сліди пробою;
• У темний час доби на пристрої помітно невелике іскріння;
• Двигун різко втратив динаміку (це також може свідчити про поломки самого агрегату, наприклад, про прогорании клапанів).

Перевірити справність окремих елементів можна за допомогою виміру опору обмоток. Для цього використовується звичайний прилад - тестер. У кожної деталі є свій діапазон допустимого опору. Серйозні відхилення свідчать про несправності трансформатора, і його потрібно замінити.

При визначенні несправності котушок варто враховувати, що багато симптомів ідентичні поломок свічок запалювання. З цієї причини потрібно впевнитися в тому, що вони справні, а потім вже переходити до діагностики котушок. Про те, як визначити поломку свічки, розповідається окремо.

Чи можна полагодити котушку запалювання?

Ремонт звичайних котушок запалювання цілком можливий, однак на це потрібно витратити багато часу. Так, майстер повинен точно знати, що ремонтувати в пристрої. Якщо потрібно перемотати обмотку, то ця процедура вимагає точних знань того, яким має бути перетин і матеріал проводів, як правильно намотати їх і зафіксувати.

Кілька десятиліть тому навіть існували спеціалізовані майстерні, в яких надавали подібні послуги. Однак сьогодні це більше примха любителів повозитися зі своїм автомобілем, ніж потреба. Нова котушка запалювання (в старому авто вона одна) коштує не настільки дорого, щоб економити гроші на її покупку.

Що стосується сучасних модифікацій, то більшість з них не можна розібрати, щоб дістатися до обмоток. Через це їх взагалі неможливо відремонтувати. Але яким би якісним не був ремонт подібного пристрою, заводську збірку він не може замінити.

Самостійно встановити нову котушку можна, якщо пристрій системи запалювання дозволяє для цього провести мінімум демонтажних робіт. У будь-якому випадку, якщо є невпевненість в якісній заміні, краще довірити роботу майстру. Ця процедура не буде коштувати дорого, зате буде впевненість в тому, що вона виконана якісно.

Ось невелике відео про те, як можна самостійно діагностувати несправність окремих котушок:

Як обчислити несправну котушку запалювання

Питання та відповіді:

Які котушки запалювання бувають? Існують загальні котушки (одна на всі свічки), індивідуальні (по одній на кожну свічку, вмонтовані у надсвічники) та здвоєні (одна на дві свічки).

Що знаходиться усередині котушки запалювання? Це мініатюрний трансформатор, що складається із двох обмоток. Усередині розташований сердечник із сталі. Все це укладено у діелектричний корпус.

Що таке котушки запалювання в автомобілі? Це елемент системи запалення, який перетворює струм низької напруги на струм високої напруги (високовольтний імпульс при відключенні низьковольтної обмотки).