Принцип работы катушки зажигания, разновидность и устройство

Катушка зажигания, или же трансформатор- это основополагающая часть системы зажигания автомобиля. Ее значение в этой системе достаточно велико. Она подает высокое напряжение на свечи, что способствует появлению искры. Если катушка сломана или в ней имеется какой-либо дефект, то это станет причиной существенного снижения мощности мотора машины. В худшем случае, она вообще перестанет функционировать.

Как работают катушки зажигания

Основная задача катушки- преобразовать низкое напряжение, подаваемое аккумулятором автомобиля (примерно 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).

Проще говоря, строение типовой катушки зажигания по факту можно назвать аналогом импульсного повышающего трансформатора. Он работает по тому же принципу. Поворот ключа зажигания замыкает сеть. А низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Ей свойственно минимальное количество витков.  А сделана она из толстого провода. Причиной появления магнитного поля является проходимость тока по ней. Магнитное поле- это накопитель энергии. Если каким-либо образом прервать работу цепи первичной обмотки, то оно создаст высокое напряжение уже во вторичной обмотке. Она имеет максимальное количество витков. Сделана из тонкого провода.

Высокое напряжение превращается в импульс и в таком виде доходит до распределителя. Его задача- разделить это напряжение и подать к электродам свечей зажигания. Между ними формируется искра, которая помогает воспламенить топливовоздушную смесь.

То, где будет находиться катушка зажигания, напрямую зависит от того, какого она типа и структуры моторного отсека. Автомобили, построенные в более новое время, предусматривают наличие индивидуальной катушки. От того и такое название, что она работает только для одной свечи зажигания. Ее надевают на саму свечу и крепят к клапанной крышке двигателя. Место сбоку от верхней части мотора принадлежит общим или двухвыводным катушкам. Основная идея- сокращение длины высоковольтных проводов.

Виды катушек зажигания

Основные параметры катушек зажигания:

1. Индуктивность первичной обмотки – способность накапливать энергию;
2. Коэффициент трансформации – во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
3. Сопротивление обмоток. Для каждой модели есть свой диапазон, так для обмотки низкого напряжения сопротивление может быть 3-3,5 Ом, а для обмотки высокого – 5000-9000 Ом.
4. Энергия образующейся искры.
5. Напряжение пробоя – величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.

     Только 3 вида строения катушек зажигания получили наибольшее распространение: общая, индивидуальная и двухвыводная.

Классическая конструкция катушки зажигания

Наипростейшие катушки зажигания имеют две медные обмотки, которые насчитывают до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Они обе являются изолированными. Цель изоляции — предотвращение возникновения короткого замыкания. Их корпус очень похож на стакан с крышкой. На нее выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка находится внутри первичной. Один ее конец соединен с обмоткой низшего напряжения. Второй конец тоже выведен на крышку бобины. Его задача- подключение цепи, которая соединяет трансформатор со свечой. Внутри обмоток прячется железный сердечник. Его цель — увеличение силы, которая возникает внутри магнитного поля.

Такого рода конструкции являются редкостью в настоящее время. Они уже не используются для автомобилестроения. Но есть вероятность их встретить при ремонте старых машин.

Конструктивные отличия индивидуальных катушек

Данный вид катушек применяется в электронных системах. Работают они так же, как и классические. В ее структуре тоже есть обмотки высокого и низкого напряжения. Но есть и отличия: в индивидуальной катушке, первичная обмотка находится внутри вторичной; наличие двух сердечников- внутреннего и внешнего.

Первый размещен внутри первичной обмотки. Второй же- вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащена специальным диодом. Его цель- отсекать токи высоких напряжений.

Индивидуальные катушки делят на 2 типа: компактные и стержневые. Они отличаются строением сердечника. Последние имеют возможность объединения по 4 штуки. Результат деятельности катушки- формирование одной искры за один полный цикл. Это объясняет необходимость синхронизации всех катушек, относительно распредвала двигателя.

Двухвыводные катушки зажигания

Строение двухвыводной катушки зажигания очень похоже на классическое. Единственное отличие- присутствие двух выводов от обмотки высшего напряжения. Ее преимущество- возможность формирования искры на двух свечах в одно и то же время. В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси. Во втором же– на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).

Такой тип конструкций используется при условии наличия четного числа цилиндров в двигателе. Их цель- упростить систему зажигания путем исключения распределителя из этого процесса. Двухвыводные трансформаторы можно подключить только 2 способами:

1. Оба контакта соединить со свечами высоковольтной проводкой;
2. Один контакт соединить наконечником (напрямую со свечой), а второй – высоковольтной проводкой.

Для двигателей, которые имеют 4 цилиндра, применяются четырехвыводные катушки. Можно сказать, что это система из пары двухвыводных.

Сухие и маслозаполненные катушки

Классическое строение катушки зажигания предполагает заполнение внутреннего пространства трансформаторным маслом. Цель этого- защита обмотки от перегрева под действием тока. Сам корпус изготовлен из металла. Это не всегда играет на руку. Поэтому большинство современных автомобилей созданы на другой конструкции- «сухой» трансформатор. Эта система является безкорпусной. Она покрыта слоем эпоксидного компаунда. Его роль- замена корпуса, защита от загрязнений, система охлаждения.

В некоторых иномарках использована комбинированная модель. Она объединяет контактный коммутатор и сухую катушку. Также может предполагать интеграцию катушки в распределитель.

Срок службы и неисправности катушек зажигания

В теории, катушка зажигания может использоваться до того момента, как автомобиль наберет пробег в 60-80 тысяч километров. Однако показатели в реальной жизни зависят напрямую от того, как она эксплуатировалась. Причины неисправностей в работе катушки:

1. Короткое замыкание на обмотках;
2. Перегрев катушки;
3. Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации;
4. Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения;
5. Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы;
6. Повреждение корпуса.

Современные автомобили оснащены функцией предупреждения при неисправности катушки. Это производится путем загорания на приборной панели индикатора Check Engine.

Признаки некорректной работы катушек:

1. Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
2. Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
3. Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
4. Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
5. Слабый разгон автомобиля.

Отремонтировать катушки невозможно в силу особенностей конструкции. При обнаружении проблем в их работе, они просто заменяются на новые. Узнать, в каком состоянии катушки и заменять их следует только в сервисных центрах. Это важно, так как от качества их работы, будет зависеть и деятельность всего авто.