Катушка зажигания: виды, принцип работы и устройство

Предназначение катушки зажигания

Катушка выполняет несколько основных функций:

• преобразование энергии в подаваемый на него ток через бесконтактный или на старых двигателях механический ключ (контактную пару), управляемый непосредственно датчиком или через электронный контроллер двигателя (ЭБУ);
• накопление магнитной энергии до заданного уровня;
• обратное преобразование накопленного выходного контура в электрический ток;
• повышение (преобразование) напряжения от низкого в первичной цепи до десятков киловольт на выходе;
• изоляция высоковольтного вывода от повреждений и утечек на массу двигателя.

Катушка работает в импульсном режиме, то есть обеспечивает повышение выходного напряжения до величины, обеспечивающей пробой искрового промежутка свечи в условиях повышенного давления в конце такта сжатия в цилиндре.

При этом энергия разряда должна быть достаточной для образования мощной искры, способной воспламенить даже обедненную смесь, т.е неоптимальную с точки зрения инициирования горения, а для предотвращения потерь энергии на утечку напряжение должно быстро возрастать, в электронике это обычно называется крутым передним краем.

Стадию нарастания напряжения перед пробоем делают как можно короче, а затем следует период приработки, чем дольше, тем больше запасенная энергия. Мощность разряда определяется током и временем его поддержания.

Образующаяся в разряднике плазма, то есть ионизированный газ, имеет температуру и энергию, необходимые для воспламенения смеси бензина и воздуха. Чем экономичнее двигатель, тем больше он должен собирать катушки в виде магнитного поля. И чтобы сделать это достаточно быстро, двигателям требуются сотни искр в секунду.

Читайте также: КАСКО: что это, расшифровка, как работает, как выглядит полис, что покрывает

Симптомы неисправности

Чаще всего катушка не выходит из строя внезапно. Обычно этому предшествует ряд предупреждающих симптомов.

Основные признаки неисправности катушки зажигания:

•  искровые зазоры в одном или нескольких цилиндрах, их можно определить с помощью сканера, при наличии «тройной» мощности двигателя;
•  появление «следов пробоя» на корпусе можно определить визуально при запуске двигателя в темное время суток;
•  появление трещин, сколов в диэлектрической зоне;
•  перегрев конструкции;
•  прожигание резиновых наконечников высоковольтных проводов;
•  размазывание, загрязнение.

При появлении вышеперечисленных симптомов нужно задуматься о покупке дополнительного устройства. Вы не можете просто увидеть, как умирает катушка зажигания. В случае внезапного выхода из строя катушки дальнейшее самостоятельное движение будет невозможно (если только у вас не установлены отдельные катушки).

Катушки зажигания

Как определить, что катушка неисправна?

Верный признак неисправности – неравномерная работа двигателя, или «троение». При работе двигателя в темное время суток на кузове появляются «следы повреждений». К другим негативным признакам можно отнести перегрев конструкции, появление трещин или сколов. В старых автомобилях с одной катушкой двигатель может просто остановиться. На современных моделях с одиночными катушками такого практически не бывает, мотор может работать с перебоями. Но все еще работает.

Одним словом, если вы чувствуете, что двигатель очень плохой, он «заикается», работает рывками, не искушайте судьбу. Вы не можете ездить с этой проблемой. Требуется квалифицированная диагностика. Также необходимо выяснить, «виновата» ли катушка зажигания, а не, например, свеча. В этом случае многие симптомы совпадают.

Рекомендации по эксплуатации катушек зажигания

Срок службы катушек зажигания зависит в первую очередь от их правильного использования.

Поэтому автовладельцу необходимо знать об обслуживании и нюансах эксплуатации агрегатов. Конечно, дешевые некачественные КЗ не могут похвастаться высоким сроком службы.

Правила технического обслуживания катушек

Правила ухода за устройством:

1. Не оставляйте надолго автомобиль с включенным зажиганием, если силовой агрегат не работает. При включенном зажигании не только быстрее разряжается аккумулятор, но и снижается ресурс работы при КЗ.
2. Катушка нуждается в периодическом обслуживании. Устройство необходимо очистить от пыли и грязи. Необходима диагностика качества крепления высоковольтных кабелей. Они должны быть надежно прикреплены как к свечам, так и к самой катушке. При проверке следите за тем, чтобы вода не попала на корпус устройства и внутрь, иначе возможен быстрый выход из строя КЗ.
3. Не допускается отключать «высокое напряжение» от устройства голыми руками при обслуживании системы. Этого нельзя делать даже при включенном зажигании.
4. Неисправности в КЗ можно выявить с помощью визуальной диагностики или проверить устройство на наличие искры. Визуальный осмотр позволит выявить трещины и другие дефекты на крышке устройства. О проблемах в работе КЗ сообщит электропрожиг, который находится на крышке рядом с контактом для «высокого напряжения».

Неисправности КЗ

Ошибки, которые могут возникнуть при длительном использовании или неправильном использовании:

1. При длительном использовании возможно короткое замыкание в обмотках устройства. Если это произойдет, трансформаторный блок перегреется и не сможет выполнять свои функции.
2. Длительное короткое замыкание при температуре более 150 градусов приведет к выходу устройства из строя.
3. Повреждение устройства может произойти, если аккумулятор не работает должным образом. Если батарея не может обеспечить требуемое напряжение, катушка не будет работать должным образом. Важно, чтобы аккумулятор мог выдавать не менее 11,5 вольт.
4. Неполадки в работе устройства могут быть вызваны повреждением высоковольтного кабеля.
5. Повреждение изоляционного слоя внутри механизма приведет к тому, что устройство не сможет генерировать требуемое напряжение. Эти проблемы обычно вызваны попаданием жидкости или смазки через поврежденное уплотнение. Это приводит к увеличению значения сопротивления.
6. Отдельные катушки особенно чувствительны к повышенным вибрациям, создаваемым головкой блока цилиндров. Это приводит к быстрой поломке устройств.

Схема системы зажигания

В общей схеме системы зажигания катушка расположена между аккумулятором и распределителем зажигания, за которым находятся фары. Параллельно катушке подключается коммутатор (в старых автомобилях) или ЭБУ для регулирования подачи заряда — в новых. На катушку подается постоянный ток низкого напряжения от аккумулятора (или генератора). Выключатель отрабатывает периодические разрывы в цепи (об этом чуть позже, в описании принципа работы). Катушка вырабатывает ток высокого напряжения, который через распределитель передается на нужную свечу. Вне зависимости от того, какая система управления используется в автомобиле (механическая или электронная), схема зажигания принципиально не меняется, а только совершенствуется по форме.

Схема системы зажигания с катушкой

Если какой-либо из элементов системы выходит из строя, это сразу же сказывается на режиме работы двигателя. Вот почему катушка так важна.

Расположение

Под капотом на экране или на перегородке между моторным отсеком и салоном автомобиля. Иногда прямо на двигатель.

Неисправности катушек и их диагностика

Катушка зажигания является достаточно надежным элементом системы, но всевозможные неисправности, часто связанные с несоблюдением правил эксплуатации, не обходят ее стороной. Рассмотрим самые распространенные признаки неисправности катушки зажигания:

• Нестабильные обороты двигателя на холостом ходу.
• Отказ двигателя при резком открытии дроссельной заслонки.
• Чек загорелся».
• Нет искры.

Прежде всего, при поломке в системе зажигания следует визуально осмотреть катушку и найти трещины, обугливание, а также проверить температуру и влажность. Если катушка зажигания греется, это может свидетельствовать о межвитковом замыкании и требуется замена блока. Высокая влажность в месте расположения катушки зажигания также может повлиять на работу двигателя. Если катушка сухая, без трещин, копоти и не горячая, но неисправность в системе все же есть, необходимо провести ее диагностику.

Если машина не заводится, т.е стартер крутит, но двигатель не подхватывает зажигание, это может означать, что нет искры с катушки зажигания.

1. Как проверить катушку зажигания для использования с бесконтактной системой распределения зажигания? Необходимо отсоединить высоковольтный провод, расположенный посередине распределителя зажигания, и расположить этот провод на расстоянии примерно 5 миллиметров от металлического корпуса двигателя. Далее прокручиваем коленвал двигателя стартером и наблюдаем наличие искры в зазоре между контактной частью высоковольтного провода, который был отсоединен от распределителя, и корпусом двигателя (массой).
2. В контактной системе зажигания из этой процедуры исключается вращение коленчатого вала стартера, а именно: снимают крышку распределителя зажигания и устанавливают контакты выключателя напряжения в замкнутое состояние. Затем включаем зажигание рычагом выключателя, размыкаем и замыкаем контакты. Наличие искры в промежутке между проводом и массой говорит нам о правильной работе катушки зажигания.

Если диагностика катушки зажигания выявила отсутствие искры, проверьте сопротивление катушки зажигания. Для этого понадобится обычный мультиметр, либо омметр и технический паспорт на катушку, где можно посмотреть параметры, в том числе и сопротивление обмоток. Перед проверкой катушки зажигания отсоедините все провода и измерьте сопротивление обеих обмоток поочередно, при этом сопротивление первичной обмотки должно быть меньше вторичной обмотки. Если при измерениях оказалось, что сопротивление обеих обмоток соответствовало заводским параметрам, а при проверке «на искру» такой искры не было, можно сделать вывод, что произошел пробой изоляции между витками и корпусом.

Методика проверки

Выполните проверку с помощью подключенного биосциллографа. Формы осциллограмм такие же, как и для микропроцессорных катушек зажигания. Измерьте значения сопротивления первичной и вторичной обмоток.

Где стоит катушка зажигания и как выполняется замена

Точное расположение катушки зажигания можно найти в руководстве по эксплуатации. Например, на автомобилях ВАЗ катушка обычно находится в моторном отсеке под капотом автомобиля на крыле. Его также можно разместить на перегородке, отделяющей салон автомобиля от моторного отсека. В некоторых других случаях устройство может располагаться непосредственно на двигателе внутреннего сгорания транспортного средства.

Особенности расположения разных видов катушек:

• индивидуальная катушка может располагаться над свечами зажигания цилиндров;
• двойную катушку можно разместить на перегородке моторного отсека.

Если рассматривать рекомендации по эксплуатации и основные неисправности, а также разборку и установку катушки зажигания, то необходимо учитывать ряд особенностей. Во-первых, для бесперебойной работы такого устройства, как катушка зажигания, необходимо соблюдать следующие правила эксплуатации:

• нельзя оставлять надолго включенным зажигание без запуска двигателя внутреннего сгорания;
• вовремя проводить техническое обслуживание устройства (очистка и проверка состояния проводов, корпуса катушки);

Также важно понимать, что при длительном использовании или неправильном использовании возможны такие неисправности, как:

• появление короткого замыкания в обмотках катушки (перегрев трансформаторного блока);
• использование катушки зажигания при высоких температурах длительное время (более 150 градусов);
• повреждение кабеля высокого напряжения и т д

В случае поломки перед ремонтными работами необходима диагностика (внешний осмотр катушки, контроль температуры и влажности, сопротивления и так далее). В случае неисправности катушка зажигания восстанавливается или заменяется в зависимости от степени неисправности.
Также рекомендуем прочитать статью о том, как проверить искру на инжекторном двигателе. Из этой статьи вы узнаете об особенностях проверки искры на форсунке, а также о том, на какие нюансы стоит обратить внимание в рамках такой проверки.

Далее рассмотрим замену и установку катушки зажигания на примере ВАЗ 2114:

• сначала отключите минусовой полюс от автомобильного аккумулятора;
• затем нужно снять высоковольтные провода с катушки;
• используйте ключ на «13», чтобы открутить два крепления, и ключ на «7», чтобы ослабить болт на катушке;
• снимите модуль и шестигранником открутите катушку зажигания от держателя;
• затем проводится ремонт (старый прибор) или замена на новую катушку;
• установка осуществляется в обратном порядке.

При этом важно соблюдать последовательность высоковольтных проводов, так как ошибки приведут к сбоям во всей системе зажигания.

Сухие и маслозаполненные катушки

Классическая конструкция катушки зажигания предполагает заполнение внутреннего пространства трансформаторным маслом. Целью этого является защита обмотки от перегрева из-за тока. Сам корпус выполнен из металла. Это не всегда играет вам на руку. Поэтому в основе большинства современных автомобилей лежит другая конструкция – «сухой» трансформатор. Эта система бескаркасная. Он покрыт слоем эпоксидного компаунда. Его роль заключается в замене крышки, защите ее от загрязнения и системы охлаждения.

В некоторых иномарках используется комбинированная модель. Он сочетает в себе контактный выключатель и сухую катушку. Это может также включать интеграцию катушки в распределитель.

Виды и устройство

По принципу действия все катушки одинаковы — это обычный высоковольтный повышающий трансформатор с точки зрения электротехники. Но требования к надежности, быстродействию и постоянному увеличению мощности заставляют часто менять конструкцию.

Классическая

В течение многих лет катушки, используемые в классических батарейных системах зажигания, имели все типичные компоненты двухобмоточного трансформатора, где были приняты меры по усилению изоляции вторичной повышающей обмотки:

• первичная обмотка из толстого медного провода с относительно небольшим числом витков;
• вторичка, где провод тоньше, обмотка секционная, витков намного больше;
• сердечник из трансформаторной стали;
• изолирующая заливка трансформаторным маслом или твердое соединение;
• герметичный корпус с изоляцией высоковольтного вывода толстым слоем пластика типа бакелита или другого, влагостойкого и термостойкого;
• низковольтные выводы, иногда с отдельным выходом от вариатора — добавочное сопротивление первичной обмотки, замыкаемое в пусковом режиме для усиления искры при низком напряжении.

При замыкании контактов переключателя через первичную обмотку начинал протекать ток в несколько ампер, постепенно увеличиваясь и накапливая энергию магнитного поля.

После размыкания катушка разряжалась на конденсатор-распределитель, напряжение на первичной обмотке резко увеличивалось, что вызывало скачок высоковольтного импульса на вторичной до величины, определяемой коэффициентом трансформации. Это примерно равно соотношению числа витков обмоток.

Высокое напряжение привело к разрыву свечи зажигания и воспламенению смеси. Если разрыв увеличивался по разным причинам или отсутствовал (обрыв высоковольтного провода), возрастало напряжение, которое могло пробить изоляцию в любом другом месте, это иногда приводило к выходу из строя катушки. Неисправность может возникнуть и из-за перегрева после длительной работы первичной обмотки.

Позже контакты заменили транзисторным ключом, что решило проблему подгорания и частых регулировок, но принцип работы остался прежним. Такие системы получили название бесконтактных электронных. Катушки в них имели повышенную мощность и пониженное сопротивление в первичной обмотке.

Сдвоенная

Появление двойной катушки было вызвано желанием отказаться от ненадежного высоковольтного искрораспределителя по цилиндрам.

В них вторичная обмотка имела оба изолированных вывода, вместо массы разрядный ток свечи шел на второй цилиндр, где в это время был такт выпуска. Дополнительная искра при низком давлении не мешала отдавать всю мощность на исправную свечу.

Для четырехцилиндрового двигателя достаточно было двух катушек на весь двигатель или одного четырехвыводного модуля с двумя трансформаторами. Иногда в них помещались и токопереключающие полупроводниковые переключатели (транзисторы).

Индивидуальная (Coil on Plug)

Дальнейшим развитием стал отказ от ненадежных и разрушительных свойств импульса ЛЭП. На каждую свечу ставилась персональная катушка зажигания.

коммутация низковольтных импульсов проводами в простой изоляции работает гораздо надежнее и не создает лишних помех. Так сейчас устроены почти все системы зажигания.

Рейка зажигания (секционные)

Отдельные катушки иногда объединяют в модули с помощью пластиковой рейки с низковольтными проводами. Решение спорное и используется не повсеместно. Низкая ремонтопригодность, при выходе из строя одной катушки приходится менять весь модуль.

Конструкция и принцип действия

Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:

• металлический сердечник соединен с основным контактом, соединенным с центральным электродом свечи зажигания через высоковольтный провод;
• вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого количества витков тонкой медной жилы с изоляцией;
• слой диэлектрика и небольшое количество витков толстого медного провода располагают поверх вторичной обмотки — первичной обмотки;
• сердечник с обмотками помещен в герметичный пластмассовый корпус, залитый трансформаторным маслом;
• обмотки соединены последовательно, 2 соединенных конца присоединены к внешнему выводу, два других — к раздельным контактам.

Примечание. Свойства намотки — толщина провода и количество витков варьируются в зависимости от марки и модели автомобиля. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной — 30 тысяч.

К центральному выводу катушки подключается высоковольтный провод, который идет к распределителю зажигания или непосредственно к свече. Остальные контакты подключаются к минусовому полюсу аккумулятора (земле) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.

Принцип работы повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции — создании постоянного поля вокруг сердечника. Как на практике реализовано искрообразование:

1. После включения зажигания на первичную обмотку от аккумуляторной батареи подается напряжение 12 В. Генерируется электромагнитное поле, усиленное железным сердечником.
2. Когда стартер проворачивает коленчатый вал и любой поршень достигает ВМТ, электроника через реле разрывает силовую цепь низкого напряжения.
3. Обрыв цепи провоцирует формирование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В это время напряжение на катушке зажигания достигает 20 тысяч вольт и более.
4. Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и воспламеняется топливная смесь. Двигатель запускается.

После запуска двигателя питается первая обмотка генератора, а вторичная непрерывно формирует новые импульсы, которые поочередно подаются распределителем на свечи всех цилиндров.

Принцип работы катушки зажигания

Алгоритм работы достаточно прост: на витки первичной обмотки устройства подается постоянное напряжение от внешнего источника, вызывающее образование магнитного поля. Это поле воздействует и на вторую обмотку, где в результате встречной индукции формируется высоковольтный импульс.

Величина индукции магнитного поля на выходе равна произведению величины индукции первичной обмотки на число витков обмотки ВН. Из-за этой лавины индукции во вторичной цепи мы получаем такой мощный импульс на выходе КЗ.

Срок службы и неисправности катушек зажигания

Теоретически современные катушки зажигания имеют срок службы 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако фактическая производительность в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Причин ошибок может быть много:

• Короткое замыкание на обмотках.
• Перегрев катушки.
• Износ из-за длительного использования или чрезмерной вибрации.
• Время зарядки превышено. Чаще всего это происходит, когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужный уровень напряжения.
• Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
• Повреждение корпуса.

В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о выходе из строя катушки включением индикатора Check Engine на приборной панели. Кроме того, признаками неисправности являются:

• Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативного значения. Диагностировал тестером.
• Периодический или полный выход из строя одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает мощность.
• Ухудшение работы двигателя внутреннего сгорания в холодную (морозную) погоду или при повышенной влажности.
• Отказ двигателя при резком нажатии на педаль газа.
• Слабый разгон автомобиля.

Ввиду конструктивных особенностей ремонт катушек зажигания невозможен, а при обнаружении проблем их просто меняют на новые. Диагностировать состояние и заменять их лучше в сервисных центрах, так как от исправности этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.

Видео «Самостоятельная диагностика работы КЗ»

Канал MotoDalnoBoy рассказал о причинах неисправностей, а также показал, как проверить катушку с помощью тестера.

Виды высоковольтных элементов

Выше приведено описание простой конструкции повышающего трансформатора, обеспечивающего разрядку всех цилиндров двигателя. Куда посылается каждая последующая искра, определяется распределителем, который также является главным распределителем зажигания.

В современных двигателях с электронным управлением распределители не устанавливаются, и используются катушки других типов:

• с двумя высоковольтными контактами;
• индивидуальный.

Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранным из Ш-образных пластин. Функциональное отличие заключается в подаче импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разное время, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскальзывает неактивно.

На четырехцилиндровом силовом агрегате установлено 2 двухвыводных трансформатора, которые образуют так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей имеется единый элемент, куда подключаются все кабели низкого и высокого напряжения.

Схема подключения разная — на каждую свечу идет отдельный двухполюсный трансформатор, соединенный изолированным проводом.

Устройство катушки зажигания индивидуального типа принципиально отличается от предыдущих конструкций:

• первичная и вторичная обмотки поменяны местами — вторая сверху;
• габариты устройства значительно уменьшены;
• мини-катушка устанавливается непосредственно на центральный контакт свечи зажигания;
• отсутствуют высоковольтные кабели.

Количество отдельных трансформаторов зависит от количества цилиндров силового агрегата – на каждую свечу приходится отдельная катушка. Достоинством этого устройства является отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до световых электродов, то есть на бронепроводе. Другим преимуществом является снижение затрат на ремонт: заменить небольшой трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.

Принцип работы отдельных элементов остается неизменным — обрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке подъем напряжения, которое тут же передается на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в схему включен полупроводниковый диод.

Причины выхода из строя катушки зажигания

Рассмотрим причины выхода из строя катушки зажигания.

Естественный износ

Как и все электрические и электронные компоненты, катушка имеет определенное время безотказной работы. Средний срок службы катушек зажигания составляет примерно семь-десять лет эксплуатации или 150 000 – 200 000 тысяч километров пробега. Агрегат эксплуатируется в экстремальных условиях с большими перепадами температур, влажностью, возможностью попадания влаги, грязи, посторонних жидкостей. При этом по первичной обмотке протекают большие токи, во вторичной обмотке формируется импульс высокого напряжения.

Электрический пробой

Давайте выясним, почему ломается катушка зажигания. Во-первых, со временем в результате больших температурных перепадов диэлектрическая изоляция трескается, а в микротрещины может попасть соленая влага, являющаяся проводником. При напряжениях более 15000 вольт, образующихся во вторичной обмотке, в качестве проводника выступает даже чистая недистиллированная вода.

Во-вторых, в процессе эксплуатации изменяются физические свойства диэлектрика, резиновой изоляции наконечников высоковольтных линий, особенно сомнительного производства. Обрывы высоковольтных линий могут быть причиной установки нестандартных высоковольтных линий, где отсутствует распределенный токоограничивающий резистор. Поломка может произойти в результате сильного загрязнения, заболачивания. Даже при простом нарушении структуры происходят необратимые изменения, дальнейшая эксплуатация не рекомендуется.

Перегрев

В некоторых автомобилях катушки зажигания установлены непосредственно на верхней части двигателя или рядом с ней. При отсутствии доступа воздуха к их конструкции для естественной вентиляции (такое возможно при установке дополнительного оборудования) устройство может перегреться и выйти из строя.

Механическая нагрузка.

Крепление катушки должно быть стандартным. Некоторые автолюбители пренебрегают этими требованиями и «вешают» его на самодельные конструкции.

Износ свечей, высоковольтных проводников

Несмотря на то, что в цепи имеется предельное сопротивление, износ свечей и высоковольтных проводников может вызвать в них электрический пробой. Тогда ток нагрузки увеличивается, катушка может перегреться.

Неисправность реле регулятора напряжения генератора

Иногда это приводит к повышению напряжения в бортовой сети автомобиля, выходу из строя электронного усилителя (переключателя).

Неисправность контактной группы замка, электронного коммутатора

Если во время стоянки на катушку постоянно подается +12 вольт в случае нештатного замыкания контактной группы замка, то устройство может перегреться и выйти из строя. Такая же ситуация возможна и при выходе из строя выключателя.

Для предотвращения преждевременного выхода из строя следует максимально устранить все возможные причины неисправности катушки зажигания в автомобиле.

Проверяет напряжение на обмотках катушки

Признаки неисправностей

При выходе из строя катушки искра пропадает или сильно ослабевает. Двигатель в лучшем случае работает с перебоями, плохо запускается, теряет мощность. При открытии дроссельной заслонки следует глубокий провал. ЭБУ обнаруживает множественные пропуски зажигания или пропуски зажигания в одном из цилиндров при использовании отдельных катушек.

Также сложнее диагностировать альтернативы. Частично пробитая катушка вызывает пропуски зажигания, но не на всех режимах и не периодически. Иногда это даже проходит незаметно, наблюдается лишь повышенный расход топлива.

Можно ли починить катушку зажигания?

В основном вы можете. Раньше существовали даже специальные мастерские, где перематывали катушки. Но сегодня это достаточно экзотично. Проще и надежнее купить и установить новый. Это не слишком дорого.

Если вы не сильны в электротехнике, лучше всего доверить установку новой катушки специалисту сервисного центра. Особенно, если вы владелец нового автомобиля с индивидуальной системой зажигания. Пусть это стоит денег, но хочется быть уверенным, что все сделано правильно и с гарантией.

Частые неисправности

Время от времени выходят из строя катушки зажигания, иногда после пробега законных тысяч километров, а иногда и вскоре после покупки. Срока замены у них нет, поэтому чем качественнее эта деталь, тем дольше вам не придется ее запоминать. Общие причины отказа катушки разнообразны.

1. Перегрев. Катушка может пострадать от неисправности системы охлаждения двигателя, от «закипания» двигателя, от нарушения теплоотвода.
2. Короткое замыкание. Встречается часто, особенно в дешевых моделях, эксплуатируемых на сложных дорогах. От вибрации изоляционный материал постепенно приходит в негодность и в обмотках происходит короткое замыкание.
3. Отказ смежных элементов в электрической сети. В частности, недостаточная зарядка аккумулятора приводит к чрезмерной зарядке катушки.
4. Повреждения корпуса от ударов, вибраций, перепадов температуры и т.п
5. Влага попадает.
6. Естественный износ. Да, катушка тоже имеет свой ресурс, и ее рано или поздно надо менять.

Любая неисправность сразу сказывается на работе двигателя: либо он вообще не запускается (если проблема со старым типом образца, один на все цилиндры), либо работает с перебоями: троит, теряет обороты. В довершение ко всему загорается значок Check Engine и нужно ехать в сервис на диагностику.

Катушки зажигания не ремонтируются, только меняются на новые. Это относится как к новейшим отдельным компьютеризированным устройствам, так и к старой классике.

Требования к современным катушкам зажигания

Требования, предъявляемые ко всем современным КЗ:

1. Простой дизайн. Чем проще КЗ, тем проще его установить и обслуживать в будущем. С более простым устройством потребитель сможет самостоятельно провести диагностику в случае возникновения проблем.
2. Небольшие габариты и вес.
3. Высокий срок службы. Надежность устройства обеспечит долгий срок службы.
4. Надежная защита от влаги и высоких температур. Важно, чтобы конструкция змеевика, а также материалы, используемые для его производства, были устойчивы к повышенным температурам и влажности. Это обеспечит эффективную работу КЗ при изменении погодных условий и воздействии агрессивной среды, характерной для моторного отсека. Пары, исходящие от топлива и моторной жидкости, не должны повреждать устройство и его корпус. При повреждении корпуса конструкции это приведет к ухудшению функции КЗ в целом.
5. Точность подгонки устройства, а также устойчивость к возникновению короткого замыкания. Конструкция КЗ должна быть выполнена так, чтобы ее размеры были достаточными для отвода тепла и обеспечения температурной стабильности.

Технические характеристики катушек зажигания

Основные характеристики устройств приведены в таблице.

Характеристика	Описание
Индуктивность	Этот параметр определяет способность КЗ накапливать электричество и измеряется в Гн. Энергия, собираемая в первичном элементе устройства, пропорциональна индуктивности. Чем выше значение индуктивности, тем больше энергии может хранить механизм
Параметр преобразования	Определяет, насколько короткое замыкание может увеличить величину первичного напряжения. На первичный элемент подается напряжение 12 вольт от аккумулятора, и при размыкании цепи ток упадет с 6-20 ампер до 0. В результате изменения тока на первичном элементе появится напряжение, и параметр преобразования определяет, насколько увеличилось это значение. Эта величина определяется соотношением числа витков во вторичном и первичном узлах
Значение сопротивления короткого замыкания	Первичный блок катушки имеет сопротивление около 0,25-0,55 Ом, а вторичный — от 2 до 25 кОм. Величина искровой силы, как и ее энергия, обратно пропорциональна параметру сопротивления первичной составляющей. Чем больше это значение, тем меньше количество энергии и мощности, генерируемое при подаче искры
Энергия искры	Этот параметр составляет примерно 0,1 Дж и расходуется за 1,2 мс. В самой свече энергия возникает в результате образования дугового заряда при возникновении пробоя между электродными элементами. Величина напряжения на деталях определяется диаметром свечи, а также зазором между компонентами электрода и материалом, из которого она изготовлена. На эту величину также влияет температура и давление в камерах сгорания ДВС, состав горючей смеси. Для эффективной работы свечей величина напряжения, образующегося при КЗ, будет в полтора раза больше напряжения, необходимого для обеспечения пробоя
Параметр напряжения пробоя	Сам пробой образуется между электродными составляющими света, если величина напряжения на них и пробой соответствуют друг другу. Рабочий параметр определяется зазором между электродами, параметром давления в камерах сгорания и температурой горючего состава. При запуске ДВС на холодную это значение должно быть больше, это допустит пробой и появление искрового разряда. Это важно, потому что топливо, как и воздух в двигателе, еще холодные
Количество искр в минуту	Для расчета количества искр за одну минуту необходимо знать показатель частоты вращения коленчатого вала, а также количество цилиндров в двигателе внутреннего сгорания. Значение искры можно рассчитать, разделив количество оборотов на количество цилиндров. И полученную цифру делим на количество циклов двигателя

Назначение

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

Двухвыводные катушки зажигания

Конструкция двухвыводной катушки зажигания очень похожа на классическую. Отличие только в наличии двух проводов от обмотки с более высоким напряжением. Преимущество его в способности образовывать искру на двух свечах одновременно. В первом из них воспламенение происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси. Во втором, на стадии выпуска отработавших газов (холостой ход).

Этот тип конструкции используется при условии наличия в двигателе четного числа цилиндров. Их цель — упростить систему зажигания, исключив из этого процесса трамблер. Двухполюсные трансформаторы можно подключать только двумя способами:

1. Соедините оба разъема свечей зажигания с высоковольтными проводами;
2. Соедините один разъем с одним наконечником (непосредственно к свече), а другой с высоковольтными проводами.

Для двигателей, имеющих 4 цилиндра, используются четырехконтактные катушки. Можно сказать, что это система пары двух штифтов.

Отчего они ломаются

В первую очередь из-за нагрева и/или вибрации. Кроме того, в старых автомобилях с одной катушкой достаточно было забыть выключить зажигание. В то же время при замыкании прерывающего контакта через первичную обмотку постоянно протекал ток, вызывая нагрев. Настолько, что мог возникнуть пожар. Токовые одиночные катушки устанавливаются непосредственно на свечи зажигания, т.е на двигатель. Это означает, что они также постоянно нагреваются и подвергаются сильным вибрациям.

Изначально разработчики недостаточно оценили отрицательные возможности этого штамма. А в ряде моделей автомобилей неисправной оказалась вся система зажигания. Проблемы были вызваны сгоревшими концевыми выключателями, а также моторным маслом. Плохие уплотнения оставляют масло в свечном колодце, где оно разрушает изоляцию катушки. Еще одной проблемой может быть вода, например, во время стирки. Если на катушку подается высокое давление, это может вызвать короткое замыкание.

Виды катушек зажигания автомобиля

В автомобилях используется несколько типов коротких замыканий. Каждый тип имеет свою компоновку и функции.

Общая катушка зажигания

Этот тип устройства используется в системах с распределительным устройством или без него. Этот тип катушки является самым простым и распространенным.

Раньше везде на всех автомобилях устанавливались обычные катушки зажигания.

Схема общей катушки зажигания

Схема подключения общего автомобильного короткого замыкания

Особенности общей катушки

Особенности, характерные для общего типа устройств:

1. Максимальное вторичное рабочее напряжение варьируется от 18 до 20 кВ.
2. Сердечник устройства изготовлен из пластин из электротехнической стали. Толщина каждого из них от 0,35 до 0,5 мм. Все пластины изолированы друг от друга, в качестве изолирующего слоя используется лак или окалина.
3. На сердечник устройства надевается изолирующая трубка, поверх которой устанавливается вторичный элемент.
4. Корпус устройства изготавливается из листовой стали или алюминия. Внутри него вдоль стены проходит магнитопровод. Последний выполнен в виде рулона широкой полосы электротехнической стали.
5. Величина скорости увеличения вторичного напряжения при общем коротком замыкании составляет от 200 до 250 В/мкс.
6. Суммарная продолжительность фаз, в которых возникает искровой разряд, составляет до полутора секунд.
7. Рабочее значение энергии, при которой возникает искровой разряд, составляет от 15 до 20 мДж.

Индивидуальная катушка зажигания

Индивидуальный тип юнитов появился позже. Такие катушки используются в электронных системах зажигания и считаются более надежными.

Схема индивидуальной катушки зажигания

План проектирования и подключения индивидуального КЗ

Особенности индивидуальной катушки

Особенности, специфичные для отдельных устройств:

1. Такие КЗ также снабжены двумя обмотками — первичной и вторичной. Но в них первичный элемент устанавливается внутри вторичного.
2. Одна жила монтируется внутри первичного блока, а другая вокруг вторичного.
3. Сам КЗ смонтирован на свече. Это обеспечивает передачу высоковольтного сигнала без потерь энергии.
4. Устройства индивидуального типа могут включать электронные элементы в механизме зажигания.
5. Подача высоковольтного сигнала, который формируется во вторичном блоке, осуществляется непосредственно на свечу. Передача осуществляется за счет наличия наконечника, состоящего из пружинного элемента, высоковольтного стержня и изолирующего слоя.
6. Главной особенностью этого типа КЗ является наличие диода. Используется для быстрого отключения тока высокого напряжения на вторичном блоке.

Сдвоенная катушка зажигания

Двойной вариант КЗ представляет собой усовершенствованный вариант устройства общего типа. Используется во многих электронных системах зажигания.

Схема сдвоенной катушки зажигания

Схема устройства короткого замыкания двойного типа

Особенности сдвоенной катушки

Особенности, характерные для устройств двойного типа:

1. Этот тип оборудования оснащен двумя высоковольтными контактами. Каждый из них предназначен для синхронной генерации искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. И только один из них будет располагаться в конце такта сжатия. На другом цилиндре искра пройдет зря.
2. Подключение к свечам можно осуществить двумя способами. Либо через высоковольтные кабели, либо один из них подключается напрямую ручкой, а другой кабелем.
3. По конструкции сдвоенные агрегаты устанавливаются в блок из двух частей. Тогда короткое замыкание будет считаться четырехвыводным.
4. В конструкции узла может не использоваться распределительный узел, но тогда искра будет подаваться на два цилиндра в двигателе внутреннего сгорания.