Как работает катушка зажигания — Авто журнал kupim-avto57.ru
Торенс (Torens) › Блог › Катушка зажигания – устройство и принцип работы
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.
Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.
Катушка зажигания автомобиля масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.
Принцип действия катушки зажигания
В первичную обмотку катушки подается низковольтное напряжение, которое создает магнитное поле. Время от времени это напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (ЭДС).
Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом ЭДС 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
• 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 зажигания: устройство, принцип работы и признаки неисправности
Катушка зажигания – второй элемент в последовательности системы зажигания двигателя автомобиля. Работа катушки зажигания схожа с функциями трансформатора и основана на преобразовании низковольтного напряжения от аккумуляторной (стартерной) батареи автомобиля, в высоковольтное напряжение, генерируемое для свечей зажигания, вследствие чего происходит воспламенение воздушно-топливной смеси.
Устройство катушки зажигания
Состоит катушка из первичной и вторичной обмоток, железного сердечника и корпуса с изоляцией.
На сердечнике, набранном из тонких металлических пластин, намотаны две обмотки из толстой и тонкой медной проволоки.
Принцип работы катушки зажигания аналогичен работе трансформатора. При подаче напряжения на цепь первичной обмотки в катушке создается магнитное поле. Вторичная обмотка катушки зажигания самоиндуцируется и генерирует напряжение. Трансформированное напряжение подается на свечи зажигания через распределительное устройство, а высоковольтный разряд продолжается, пока созданная катушкой энергия не будет истрачена.
Разновидности катушек
На сегодняшний день существует достаточное количество типов катушек зажигания, которые можно устанавливать как на старые отечественные автомобили с карбюраторными двигателями, так и на более современные автомобили с непосредственным впрыском топлива.
Корпусные катушки зажигания устанавливаются на автомобили с механическим распределением зажигания, где распределитель, вращаясь, подает высоковольтное напряжение на каждую свечу зажигания в определенной последовательности.
Такой способ коммутации и распределения напряжения не применяется в современном автомобилестроении из-за малых сроков службы и низкой надежности.
Катушка с электронным распределением зажигания, или распределяющая катушка, не требует для своей работы дополнительно контактного каскадного прерывателя, ведь с развитием технологий в микроэлектронике стала возможной интеграция такого прерывателя зажигания в саму катушку. Такая катушка подойдет для автомобилей с механическим распределением зажигания.
Двухискровая катушка зажигания позволяет генерировать напряжение для свечей одновременно в двух цилиндрах двигателя за один оборот коленчатого вала, при этом согласование между системой зажигания и распределительным валом не требуется. Такие катушки целесообразно применять только в двигателях с четным количеством цилиндров, например, для двигателя с четырьмя цилиндрами понадобится две катушки, с шестью — три, соответственно, с восьмью — четыре.
«Интеллектуальная» штекерная катушка зажигания является одноискровой и устанавливается прямо на каждую свечу зажигания.
Конструкция и функциональные характеристики такой катушки позволяют отказаться от применения в системе высоковольтных проводов, но при этом необходимы соединительные зажимы (клеммы), рассчитанные на высокое напряжение. За счет своей компактности эти катушки применяют в автомобилях с малым объемом свободного подкапотного пространства, но компактный — не значит малоэффективный. Штекерная катушка может запросто конкурировать со своими собратьями.
Достоинствами катушки являются:
- Наиболее широкий диапазон настройки угла опережения зажигания.
- Диагностика пропусков зажигания с первичной и вторичной обмоток.
- Искрогашение во вторичной цепи с помощью высоковольтного диода.
Применяются такие устройства для двигателей с любым числом цилиндров, однако здесь строго требуется синхронизация с положением распределительного вала с помощью соответствующего датчика.
Неисправности катушек и их диагностика
Катушка зажигания – довольно-таки надежный элемент системы, но и её не обходят стороной всяческие неисправности, зачастую связанные с несоблюдением правил эксплуатации.
Рассмотрим часто встречающиеся признаки неисправности катушки зажигания:
- Неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу.
- Провалы двигателя при резком открытии дроссельной заслонки.
- Загорелся «Чек».
- Отсутствует искра.
В первую очередь, при возникновении поломки системы зажигания, следует визуально осмотреть катушку и найти трещины, обугленности, а так же проверить её температуру и влажность. Если греется катушка зажигания, то это может свидетельствовать о том, что произошло межвитковое замыкание и устройство подлежит замене. Повышенная влажность в месте, где находится катушка зажигания, так же может сказаться на работе двигателя. Если катушка сухая, без трещин, копоти и не горячая, но неисправность в системе все же присутствует, необходимо провести её диагностику.
Если автомобиль не заводится, то есть прокручивается стартер, но двигатель не подхватывает зажигание, это может означать, что нет искры с катушки зажигания.
- Как проверить катушку зажигания на работоспособность для бесконтактной системы распределения зажигания? Необходимо отсоединить высоковольтный провод, расположенный по центру распределителя зажигания и расположить этот провод на расстоянии примерно 5 миллиметров от металлического корпуса двигателя. Затем прокручиваем стартером коленчатый вал двигателя и наблюдаем за наличием искры в зазоре между контактной частью высоковольтного провода, который отсоединили от распределителя, и корпусом двигателя (масса).
- В контактной системе зажигания из этой процедуры исключается прокручивание коленчатого валастартером, а именно: снимаем крышку распределителя зажигания и устанавливаем контакты прерывателя напряжения в замкнутое состояние. Затем включаем зажигание рычажком прерывателя, размыкаем и замыкаем контакты. Наличие при этом искры в зазоре между проводом и массой говорит нам об исправной работе катушки зажигания.
Если диагностика катушки зажигания выявила отсутствие искры, то нужно проверить сопротивление катушки зажигания.
Для этого потребуется обычный мультиметр, или омметр и технический паспорт на катушку, где можно посмотреть её параметры, включая сопротивление обмоток. Перед тем, как проверить катушку зажигания, отсоединяем все провода и поочередно замеряем сопротивление обеих обмоток, при этом сопротивление первичной обмотки должно быть меньше, чем у вторичной. Если в ходе измерений выяснилось, что сопротивление обеих обмоток соответствует заводским параметрам, а при проверке «на искру» этой самой искры не было, то можно сделать вывод, что произошел пробой изоляции между витками и корпусом.
Замена катушки зажигания
В случае неисправности катушки и невозможности её восстановления, она подлежит замене. Можно купить точно такую же оригинальную, а можно подобрать аналогичную, при этом их характеристики не должны отличаться более чем на 20-30 процентов, а так же иметь одинаковое крепление и конструктивное исполнение. Например, для отечественных автомобилей ВАЗ-2108 — 2109 с электронными катушками 27.
3705 от отечественного производителя, подойдут не сильно отличающееся по параметрам катушки 0.221.122.022 фирмы «Bosch». В этом случае разброс параметров составит от 10 до 15%.
Подводя итог можно отметить, что при написании статьи использовалась реальная информация о проблемах, с которыми сталкивался каждый водитель. Все катушки практически не отличаются друг от друга по принципу действия, но не все из них взаимозаменяемы, например, катушки с механическим распределением зажигания не сможет работать с бесконтактным распределением и наоборот.
Как работает катушка зажигания в автомобиле?
Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.
Зачем нужна катушка?
Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:
- мощность электрического разряда порядка 20 тыс. вольт;
- подача импульса на свечу при достижении поршнем верхней точки с опережением 5° оборота коленчатого вала;
- зазор между электродами – 0,8–1,0 мм.
За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.
Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:
- Когда поршень в одном из цилиндров приближается к верхней мертвой точке (ВМТ), завершается такт сжатия.
- Электронный блок управления, получающий информацию от датчика положения коленчатого вала, дает команду на искрообразование, отправляя сигнал размыкающему реле.
- В режиме ожидания катушка постоянно находится под напряжением бортовой сети – 12 В. Реле по команде контроллера размыкает данную цепь и питание обмотки прекращается.
- В момент разрыва элемент вырабатывает высоковольтный импульс, отправляемый по изолированным проводам к электродам соответствующей свечи.
Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.
Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.
Конструкция и принцип действия
Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:
- металлический сердечник подключен к основному контакту, соединяемому с центральным электродом свечи зажигания посредством высоковольтного провода;
- вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков тонкого медного проводника с изоляцией;
- поверх вторичной обмотки предусмотрен слой диэлектрика и небольшое количество витков толстой медной проволоки – первичная обмотка;
- сердечник с обмотками помещен внутрь герметичного пластикового корпуса, наполненного трансформаторным маслом;
- обмотки подключены по последовательной схеме, 2 соединенных конца выведены на одну внешнюю клемму, два других – на отдельные контакты.
Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.
К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.
Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:
- К первичной обмотке после включения зажигания подводится напряжение 12 В от аккумулятора. Возникает электромагнитное поле, усиливаемое железным сердечником.
- Когда стартер проворачивает коленчатый вал и какой-либо поршень доходит до ВМТ, электроника посредством реле разрывает низковольтную цепь питания.
- Разрыв цепи провоцирует образование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В этот момент напряжение на катушке зажигания достигает 20 тыс. вольт и более.
- Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и топливная смесь поджигается. Двигатель заводится.
Виды высоковольтных элементов
Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.
В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:
- с двумя контактами высокого напряжения;
- индивидуальные.
Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.
На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.
Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.
Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:
- первичная и вторичная обмотка поменялись местами – вторая находится сверху;
- габариты устройства существенно уменьшились;
- мини-катушка устанавливается прямо на центральный контакт свечи;
- высоковольтные провода отсутствуют.
Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.
О неисправностях и способах устранения
Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.
В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:
- Причиной преждевременной поломки элемента часто становится длительный перегрев.
- С годами свойства изоляционных материалов внутри обмоток ухудшаются. Повышается вероятность межвиткового замыкания, ведущего к перегреву и перегоранию проводников.
- В силу особенностей конструкции высоковольтная катушка не подлежит ремонту и восстановлению. Некоторые модели можно разобрать и попытаться устранить обрыв или замыкание, но практика показывает, что надежнее и дешевле поставить новую запчасть.
- Для нормальной работы элемента и стабильного искрообразования нужно обеспечить минимальное напряжение бортовой сети 11,5 вольт. Если из-за неисправности генератора либо разрядки аккумуляторной батареи вольтаж не достигает нормы, износ трансформатора ускоряется.
- По той же причине уменьшается мощность искрового разряда на электродах свечей, рабочая смесь воспламеняется и сгорает хуже.
- Пробой изоляции или обрыв высоковольтных проводов, вызывающий искрение на кузов машины, сокращает срок службы катушки. Если игнорировать неполадку в течение длительного времени, она придет в негодность.
- Мини-катушки индивидуального типа иногда выходят из строя из-за вибрации силового агрегата. Причина – внутренний обрыв проводников.
За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.
Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания
Катушка зажигания – «потомственный немец». В 1851 году механик из Германии Генрих Румкорф (проживавший, правда, в Париже) изобрел катушку с прерывателем, вырабатывающую импульсы высокого напряжения, а в 1925 году компания Роберта Боша начала массово применять её как элемент батарейной системы зажигания бензинового автомобильного мотора. Давайте посмотрим, в каком виде катушка зажигания дошла до наших дней, и каковы особенности ее работы.
Маслонаполненная бобина
Б олее чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.
Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.
Классическая маслонаполненная катушка зажигания — «бобина» (что по-французски и означало «катушка») — была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…
Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.
Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!
И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.
Сухие катушки
Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.
Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.
Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.
Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…
Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.
Модуль зажигания – отказ от трамблера
Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».
Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.
Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.
Каждому цилиндру – по катушке!
Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.
Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.
Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…
К чему мы пришли?
Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.
Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их «потрохов», а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.
В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.
Виды, устройство и принцип работы катушки зажигания
Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.
Принцип работы катушки зажигания
Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).
Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.
Схема работы катушки зажигания в автомобилеПри повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.
Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.
Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная. Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора. Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.
Виды катушек зажигания
Основными параметрами катушек зажигания являются следующие характеристики:
- Индуктивность первичной обмотки — способность накапливать энергию.
- Коэффициент трансформации — во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
- 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.
- Энергия образующейся искры.
- Напряжение пробоя — величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.
Наибольшее распространение получили три вида конструкций катушек зажигания: общая, индивидуальная и двухвыводная.
Классическая конструкция катушки зажигания
Самые простые катушки имеют две медные обмотки до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Обе обмотки изолированы, что предотвращает возникновение короткого замыкания.
Корпус представляет собой стакан с крышкой, на которую выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка расположена внутри первичной и соединена одним концом с обмоткой низкого напряжения.
Второй конец также выведен на крышку бобины и предназначен для подключения цепи, соединяющей трансформатор со свечой. Внутри обмоток находится железный сердечник, увеличивающий силу формирующегося внутри магнитного поля.
Такие конструкции на сегодняшний день практически не применяются в автомобилестроении. Однако их еще можно встретить при ремонте старых авто и других транспортных средств.
Конструктивные отличия индивидуальных катушек
Этот тип используется преимущественно в электронных системах. Принцип работы индивидуальной катушки зажигания аналогичен классической. Конструктивно она также имеет обмотки высокого и низкого напряжения, но в отличие от классической схемы, первичная находится внутри вторичной. Также, вместо одного сердечника, их два — внешний и внутренний.
Индивидуальные катушки зажигания. Компактная (слева) и стержневая (справа)Первый находится внутри первичной обмотки, а второй — вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащается специальным диодом. Он отсекает токи высоких напряжений.
Индивидуальные катушки разделяют на два типа, которые отличаются конструкцией сердечника: компактные и стержневые. Последние могут объединяться в модули по четыре штуки. За один цикл индивидуальная катушка формирует одну искру, что обуславливает необходимость синхронизации всех катушек относительно распредвала двигателя.
Двухвыводные катушки зажигания
Конструкция сдвоенной (двухвыводной) катушки зажигания аналогична классической схеме, но единственным отличием является наличие двух выводов от обмотки высокого напряжения. Такая конструкция позволяет формировать искру одновременно на двух свечах (на два цилиндра двигателя). В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси, а во втором — на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).
Двухвыводная катушка зажиганияТакие конструкции используются в двигателях с четным числом цилиндров. Они позволяют упростить систему зажигания, а также исключить из схемы распределитель. Подключаются сдвоенные трансформаторы двумя способами:
- оба контакта соединяются со свечами высоковольтной проводкой;
- один контакт соединен наконечником (напрямую со свечой), а второй — высоковольтной проводкой.
Для четырехцилиндровых двигателей могут применяться четырехвыводные катушки, которые фактически являются системой из пары двухвыводных.
Сухие и маслозаполненные катушки
В классической конструкции катушки системы зажигания внутреннее пространство заполнено трансформаторным маслом. Это необходимо для того, чтобы под действием тока ее обмотки не перегревались. Сам корпус такой бобины изготавливается из металла, что не всегда рационально.
Поэтому в большинстве современных автомобилей используется альтернативная конструкция — «сухой» трансформатор. Она не имеет корпуса, а покрыта слоем эпоксидного компаунда, который служит одновременно и корпусом, защищающим от загрязнений и влаги, и системой охлаждения.
Помимо этого, в ряде импортных автомобилей используются комбинированные модели, объединяющие контактный коммутатор и сухую катушку или же предполагающие интеграцию катушки в распределитель.
Срок службы и неисправности катушек зажигания
Теоретически современные катушки зажигания имеют срок эксплуатации 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако реальные показатели во многом зависят от условий эксплуатации. Причин возникновения неисправностей может быть множество:
- Короткое замыкание на обмотках.
- Перегрев катушки.
- Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации.
- Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения.
- Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
- Повреждение корпуса.
В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о неисправности катушки включением на приборной панели индикатора Check Engine. Помимо этого, признаками нарушения работы являются:
- Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
- Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
- Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
- Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
- Слабый разгон автомобиля.
Из-за особенностей конструкции ремонт катушек зажигания невозможен, и при обнаружении неполадок они просто меняются на новые. Проводить диагностику состояния и их замену лучше в сервисных центрах, поскольку от точности работы этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.
Катушка зажигания: устройство, принцип работы и признаки неисправности
Катушка зажигания – второй элемент в последовательности системы зажигания двигателя автомобиля. Работа катушки зажигания схожа с функциями трансформатора и основана на преобразовании низковольтного напряжения от аккумуляторной (стартерной) батареи автомобиля, в высоковольтное напряжение, генерируемое для свечей зажигания, вследствие чего происходит воспламенение воздушно-топливной смеси.
Устройство катушки зажигания
Состоит катушка из первичной и вторичной обмоток, железного сердечника и корпуса с изоляцией. На сердечнике, набранном из тонких металлических пластин, намотаны две обмотки из толстой и тонкой медной проволоки.
Принцип работы катушки зажигания аналогичен работе трансформатора. При подаче напряжения на цепь первичной обмотки в катушке создается магнитное поле. Вторичная обмотка катушки зажигания самоиндуцируется и генерирует напряжение. Трансформированное напряжение подается на свечи зажигания через распределительное устройство, а высоковольтный разряд продолжается, пока созданная катушкой энергия не будет истрачена.
Разновидности катушек
На сегодняшний день существует достаточное количество типов катушек зажигания, которые можно устанавливать как на старые отечественные автомобили с карбюраторными двигателями, так и на более современные автомобили с непосредственным впрыском топлива.
Корпусные катушки зажигания устанавливаются на автомобили с механическим распределением зажигания, где распределитель, вращаясь, подает высоковольтное напряжение на каждую свечу зажигания в определенной последовательности. Такой способ коммутации и распределения напряжения не применяется в современном автомобилестроении из-за малых сроков службы и низкой надежности.
Катушка с электронным распределением зажигания, или распределяющая катушка, не требует для своей работы дополнительно контактного каскадного прерывателя, ведь с развитием технологий в микроэлектронике стала возможной интеграция такого прерывателя зажигания в саму катушку. Такая катушка подойдет для автомобилей с механическим распределением зажигания.
Двухискровая катушка зажигания позволяет генерировать напряжение для свечей одновременно в двух цилиндрах двигателя за один оборот коленчатого вала, при этом согласование между системой зажигания и распределительным валом не требуется. Такие катушки целесообразно применять только в двигателях с четным количеством цилиндров, например, для двигателя с четырьмя цилиндрами понадобится две катушки, с шестью — три, соответственно, с восьмью — четыре.
«Интеллектуальная» штекерная катушка зажигания является одноискровой и устанавливается прямо на каждую свечу зажигания. Конструкция и функциональные характеристики такой катушки позволяют отказаться от применения в системе высоковольтных проводов, но при этом необходимы соединительные зажимы (клеммы), рассчитанные на высокое напряжение. За счет своей компактности эти катушки применяют в автомобилях с малым объемом свободного подкапотного пространства, но компактный — не значит малоэффективный. Штекерная катушка может запросто конкурировать со своими собратьями.
Достоинствами катушки являются:
- Наиболее широкий диапазон настройки угла опережения зажигания.
- Диагностика пропусков зажигания с первичной и вторичной обмоток.
- Искрогашение во вторичной цепи с помощью высоковольтного диода.
Применяются такие устройства для двигателей с любым числом цилиндров, однако здесь строго требуется синхронизация с положением распределительного вала с помощью соответствующего датчика.
Неисправности катушек и их диагностика
Катушка зажигания – довольно-таки надежный элемент системы, но и её не обходят стороной всяческие неисправности, зачастую связанные с несоблюдением правил эксплуатации. Рассмотрим часто встречающиеся признаки неисправности катушки зажигания:
- Неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу.
- Провалы двигателя при резком открытии дроссельной заслонки.
- Загорелся «Чек».
- Отсутствует искра.
В первую очередь, при возникновении поломки системы зажигания, следует визуально осмотреть катушку и найти трещины, обугленности, а так же проверить её температуру и влажность. Если греется катушка зажигания, то это может свидетельствовать о том, что произошло межвитковое замыкание и устройство подлежит замене. Повышенная влажность в месте, где находится катушка зажигания, так же может сказаться на работе двигателя. Если катушка сухая, без трещин, копоти и не горячая, но неисправность в системе все же присутствует, необходимо провести её диагностику.
Если автомобиль не заводится, то есть прокручивается стартер, но двигатель не подхватывает зажигание, это может означать, что нет искры с катушки зажигания.
- Как проверить катушку зажигания на работоспособность для бесконтактной системы распределения зажигания? Необходимо отсоединить высоковольтный провод, расположенный по центру распределителя зажигания и расположить этот провод на расстоянии примерно 5 миллиметров от металлического корпуса двигателя. Затем прокручиваем стартером коленчатый вал двигателя и наблюдаем за наличием искры в зазоре между контактной частью высоковольтного провода, который отсоединили от распределителя, и корпусом двигателя (масса).
- В контактной системе зажигания из этой процедуры исключается прокручивание коленчатого валастартером, а именно: снимаем крышку распределителя зажигания и устанавливаем контакты прерывателя напряжения в замкнутое состояние. Затем включаем зажигание рычажком прерывателя, размыкаем и замыкаем контакты. Наличие при этом искры в зазоре между проводом и массой говорит нам об исправной работе катушки зажигания.
Если диагностика катушки зажигания выявила отсутствие искры, то нужно проверить сопротивление катушки зажигания. Для этого потребуется обычный мультиметр, или омметр и технический паспорт на катушку, где можно посмотреть её параметры, включая сопротивление обмоток. Перед тем, как проверить катушку зажигания, отсоединяем все провода и поочередно замеряем сопротивление обеих обмоток, при этом сопротивление первичной обмотки должно быть меньше, чем у вторичной. Если в ходе измерений выяснилось, что сопротивление обеих обмоток соответствует заводским параметрам, а при проверке «на искру» этой самой искры не было, то можно сделать вывод, что произошел пробой изоляции между витками и корпусом.
Замена катушки зажигания
В случае неисправности катушки и невозможности её восстановления, она подлежит замене. Можно купить точно такую же оригинальную, а можно подобрать аналогичную, при этом их характеристики не должны отличаться более чем на 20-30 процентов, а так же иметь одинаковое крепление и конструктивное исполнение. Например, для отечественных автомобилей ВАЗ-2108 — 2109 с электронными катушками 27.3705 от отечественного производителя, подойдут не сильно отличающееся по параметрам катушки 0.221.122.022 фирмы «Bosch». В этом случае разброс параметров составит от 10 до 15%.
Подводя итог можно отметить, что при написании статьи использовалась реальная информация о проблемах, с которыми сталкивался каждый водитель. Все катушки практически не отличаются друг от друга по принципу действия, но не все из них взаимозаменяемы, например, катушки с механическим распределением зажигания не сможет работать с бесконтактным распределением и наоборот.
| (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 мм2) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм2). 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. Энергия зажигания 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 Распределение 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. Вторичное 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). Вторичный ток 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. Одноискровая катушка 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 |
| Характеристика | Описание |
| Индуктивность | Этот параметр определяет способность КЗ накапливать электроэнергию и измеряется в Гн. Энергия, собирающаяся внутри первичного элемента устройства, является пропорциональной показателю индуктивности. Чем выше значение индуктивности, тем больше энергии сможет накопить механизм |
| Параметр трансформации | Определяет, как сильно КЗ может увеличить величину первичного напряжения. На первичный элемент поступает 12-вольтное напряжение от АКБ, а когда цепь размыкается, ток снизится от 6-20 ампер до 0. В результате изменения тока появляется напряжение на первичной составляющей, а параметр трансформации определяет, как сильно выросла эта величина. Данное значение определяется соотношением количества витков во вторичном и первичном устройствах |
| Величина сопротивления КЗ | Первичное устройство катушки обладает сопротивлением, составляющим около 0,25-0,55 Ом, а вторичное — от 2 до 25 кОм. Величина мощности образования искры, а также ее энергии обратно пропорциональны параметру сопротивления в первичной составляющей. Чем больше это значение, тем меньше величина энергии и мощности, которая образуется при подаче искры |
| Энергия искры | Данный параметр составляет около 0,1 джоуля и расходуется на протяжении 1,2 мс. В самой свече энергия появляется в результате образования дугового заряда при появлении пробоя между электродными элементами. Значение напряжения на деталях определяется диаметром свечи, а также зазора между электродными компонентами и материала, из которого он изготовлен. Также на эту величину влияет температура и давление в камерах сгорания ДВС, состав горючей смеси. Для эффективной работы свечей величина напряжения, образующегося в КЗ, будет в полтора раза больше напряжения, необходимого для обеспечения пробоя |
| Параметр напряжения пробоя | Сам пробой образуется между электродными компонентами свечи, если величина напряжения на них и пробое соответствует друг другу. Рабочий параметр определяется зазором между электродами, параметром давления в камерах сгорания, а также температурой горючего состава. При пуске ДВС на холодную данная величина должна быть больше, это позволит появиться пробою и появлению искрового разряда. Это важно, поскольку горючее, а также воздух в двигателе еще холодные |
| Число искр, появляющихся в минуту | Для расчета количества искр за одну минуту надо знать показатель оборотов коленчатого вала, а также число цилиндров в ДВС. Значение искр можно вычислить путем разделения количества оборотов, умноженных на число цилиндров. А полученный показатель поделить на число тактов мотора |
Виды катушек зажигания автомобиля
Существует несколько разновидностей КЗ, использующихся в автомобилях. Каждый тип имеет свою схему и особенности.
Общая катушка зажигания
Такой тип устройств применяется в системах с распределительным устройством либо без него. Эта разновидность катушек является самой простой по устройству и наиболее распространенной.
Ранее общие катушки зажигания повсеместно устанавливались на все авто.
Схема общей катушки зажигания
Схема подключения общей автомобильной КЗОсобенности общей катушки
Особенности, характерные для общего типа устройств:
- Максимальная величина рабочего вторичного напряжения варьируется в диапазоне от 18 до 20 кВ.
- Сердечник устройства выполняется из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Толщина каждой из них составляет от 0,35 до 0,5 мм. Все пластины изолированы относительно друг друга, в качестве изоляционного слоя используется лак либо окалина.
- На сердечник устройства монтируется изоляционная трубка, сверху которой устанавливается вторичный элемент.
- Корпус устройства изготовляется из листовой стали либо алюминия. Внутри него по стенке располагается магнитопровод. Последний сделан в виде свертка широкой ленты из электротехнической стали.
- Величина скорости, при которой в общей КЗ нарастает вторичное напряжение, составляет от 200 до 250 В/мкс.
- Общая продолжительность фаз, при которых происходит разряд искры — до полутора секунд.
- Рабочее значение энергии, при которой происходит разряд искры, составляет от 15 до 20 мДж.
Индивидуальная катушка зажигания
Индивидуальный тип устройств появился позже. Такие катушки применяются в системах электронного зажигания и считаются более надежными.
Схема индивидуальной катушки зажигания
Схема конструкции и подключения индивидуальной КЗОсобенности индивидуальной катушки
Особенности, характерные для устройств индивидуального типа:
- Такие КЗ также оснащаются двумя обмотками — первичной и вторичной. Но в них первичный элемент устанавливается внутри вторичного.
- Один сердечник монтируется внутри первичного устройства, а второй — вокруг вторичного.
- Сама КЗ монтируется на свечу. Благодаря этому передача высоковольтного сигнала производится без потери энергии.
- Устройства индивидуального типа могут включать в себя электронные элементы воспламенительного механизма.
- Подача высоковольтного сигнала, который образуется во вторичном устройстве, осуществляется непосредственно на свечку. Передача производится благодаря наличию наконечника, который состоит из пружинного элемента, высоковольтного стержня, а также изоляционного слоя.
- Основной особенностью данного типа КЗ является наличие диода. Он используется для оперативного отсекания высоковольтного тока на вторичном устройстве.
Сдвоенная катушка зажигания
Сдвоенный вариант КЗ — усовершенствованная версия общего типа устройства. Используется во многих электронных системах зажигания.
Схема сдвоенной катушки зажигания
Схема устройства КЗ сдвоенного типаОсобенности сдвоенной катушки
Особенности, характерные для сдвоенного типа устройств:
- Такой тип оборудования оснащается двумя высоковольтными контактами. Каждый из них предназначен для синхронного образования искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. Причем только один из них будет располагаться в конце такта сжатия. На втором цилиндре искра будет проходить вхолостую.
- Подключение к свечкам может быть выполнено двумя методами. Либо посредством высоковольтных кабелей, либо одна из них соединяется напрямую с помощью наконечника, а вторая — с помощью кабеля.
- По конструкции сдвоенные устройства устанавливаются в одном блоке по две штуки. Тогда КЗ будет считаться четырехвыводной.
- В конструкции устройства может не использоваться распределительный узел, но тогда подача искры будет осуществляться на два цилиндра ДВС.
Рекомендации по эксплуатации катушек зажигания
Длительность срока службы катушек зажигания в первую очередь зависит от правильности их использования.
Поэтому автовладельцу надо знать о техническом обслуживании и нюансах эксплуатации устройств. Разумеется, дешевые и низкокачественные КЗ не могут похвастаться высоким ресурсом эксплуатации.
Правила технического обслуживания катушек
Правила обслуживания устройств:
- Нельзя оставлять машину на долгое время с активированным зажиганием, если силовой агрегат не заведен. При включенном зажигании не только быстрее разряжается аккумулятор, но и падает ресурс эксплуатации КЗ.
- Периодически катушка нуждается в техническом обслуживании. Устройство надо очищать от пыли и загрязнений. Требуется диагностика качества фиксации высоковольтных кабелей. Они должны быть надежно зафиксированы как на свечах, так и на самой катушке. При проверке надо убедиться, что на корпус устройства и внутрь не попадает вода, в противном случае возможен скорый выход из строя КЗ.
- Не допускается отключение «высоковольтника» от устройства голыми руками, когда выполняется техобслуживание системы. Нельзя этого делать и при активированном зажигании.
- Неполадки в работе КЗ можно выявить посредством визуальной диагностики или проверить устройство на наличие искры. Визуальная проверка позволит определить трещины и прочие дефекты на корпусе устройства. О проблемах в работе КЗ сообщат электрические прожиги, которые имеются на крышке рядом с разъемом для «высоковольтника».
Неисправности КЗ
Неполадки, которые могут произойти при длительной эксплуатации или неправильном использовании:
- При долгом использовании есть вероятность появления замыкания в обмотках устройства. Если это произойдет, то трансформаторный узел будет перегреваться и не сможет выполнять свои функции.
- Длительное использование КЗ при температуре более 150 градусов станет причиной выхода из строя устройства.
- Поломка устройства может произойти при некорректной работе АКБ. Если батарея не в состоянии выдать необходимое напряжение, то катушка будет функционировать неправильно. Важно, чтобы АКБ могла выдавать как минимум 11,5 вольт напряжения.
- Нарушения в работе устройства могут быть спровоцированы повреждением высоковольтного кабеля.
- Повреждение изоляционного слоя внутри механизма приведет к тому, что устройство не сможет генерировать необходимое напряжение. Подобные проблемы обычно проявляются в результате попадания жидкости или смазочного вещества внутрь через поврежденный уплотнитель. Это приводит к увеличению величины сопротивления.
- Индивидуальные катушки особенно чувствительны к повышенным вибрациям, которые издает ГБЦ. Это приводит к быстрой поломке устройств.
Фотогалерея
Фото разных типов устройств представлены в этом разделе.
Классическая машинная КЗ Индивидуальные КЗ для каждой свечи Устройство сдвоенного типаВидео «Самостоятельная диагностика работы КЗ»
Канал MotoDalnoBoy рассказал о причинах неисправностей, а также показал способы проверки катушки с использованием тестера.
Загрузка …БЛАНК ОТЧЁТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4
⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3
«Проверка и испытание приборов системы электропуска»
Ф.И.О. студента_____________________________
Группа_____________________________________
Дата_______________________________________
Преподаватель______________________________
Таблица 5.1 — Параметры испытания стартера в режиме
холостого хода
| Измеряемый параметр | Значение параметра | |||
| допустимое по ТУ | фактическое | |||
| 6012.3708 | СТ-230 | 6012.3708 | СТ-230 | |
| Напряжение, В | не менее 11 | не менее 11 | ||
| Потребляемый ток, А | не более 80 | не более 95 | ||
| Частота вращения якоря, мин»1 | не менее 3500 | не менее 4000 |
Вывод :
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Испытание стартера в режиме полного торможения. Параметры испытания представлены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 — Параметры испытания стартера в режиме полного торможения
| Измеряемый параметр | Значение параметра | |||
| допустимое по Т.У. | фактическое | |||
| 6012.3708 | СТ — 230 | 6012.3708 | СТ — 230 | |
| Напряжение, В | не менее 8 | не менее 8 | ||
| Потребляемый ток, А | не более 650 | не более 500 | ||
| Тормозной момент КГМ | не менее 3,0 | не менее 2,25 |
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
— Определение технического состояния обмотки и узлов стартера. Параметры проверки представлены в таблице 25.
Таблица 5.3 — Параметры испытания узлов стартера
| Место проверки. | Замыкание на корпус | Обрыв | Межвитковое замыкание |
| Обмотка возбуждения | |||
| Обмотка якоря | |||
| Щеткодержатель |
Выводы:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самоконтроля
1.Из каких узлов состоит стартер, их назначение. Как проводится проверки их неисправности?
2. Какие типы стартеров вы знаете?
3. Поясните назначение тягового реле и реле включения стартера?
БЛАНК ОТЧЁТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5
«Сборка и проверка батарейной системы зажигания»
Ф.И.О. студента_____________________________
Группа_____________________________________
Дата_______________________________________
Преподаватель______________________________
— Описать порядок сборки контактной системы зажигания.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Составить порядок проверки батарейной системы зажигания по контрольным точкам:
1 контрольная точка ____________________________________________________________________2 контрольная точка ____________________________________________________________________
3 контрольная точка ________________________________________________________________________________________________________________________________________
4 контрольная точка ____________________________________________________________________5 контрольная точка ____________________________________________________________________6 контрольная точка ____________________________________________________________________7 контрольная точка
Вопросы для самоконтроля:
1. Принцип работы батарейной системы зажигания?
2. Принцип работы прерывателя-распределителя?
3. Устройство прерывателя-распределителя?
4. Каковы конструктивные особенности катушки зажигания?
5. Какую роль выполняет добавочный резистор (сопротивление)?
Письменные ответы на вопросы самоконтроля
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________
БЛАНК ОТЧЁТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6
«Проверка технического состояния приборов батарейной системы зажигания»
Ф.И.О. студента_____________________________
Группа_____________________________________
Дата_______________________________________
Преподаватель______________________________
Результаты проверки технического состояния катушки зажигания представлены в соответствии с таблицей 8.2
Таблица 8.2- Проверка технического состояния катушки зажигания
| №катушки зажигания | Сопротивление первичной обмотки, Ом | Сопротивление вторичной обмотки, Ом | Вывод |
Результаты проверки конденсатора представлены в соответствии с таблицей 8.3.
Таблица 8.3 — Проверка конденсатора батарейной системы зажигания
| № Конденсатора | Состояние | Вывод |
Вопросы для самоконтроля:
1.Принцип работы катушки зажигания? Неисправности катушки зажигания и методы выявления их?
2.Устройство прерывателя- распределителя?
3.Неисправности замка зажигания?
БЛАНК ОТЧЁТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №7
«Сборка бесконтактной системы зажигания с датчиком холла»
Ф.И.О. студента_____________________________
Группа_____________________________________
Дата_______________________________________
Преподаватель______________________________
— Описать порядок сборки бесконтактной системы зажигания.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Составить порядок проверки бесконтактной системы зажигания по контрольным точкам и результаты проверки внести в соответствии с таблицей 9.1
Таблица 9.1- Результаты проверки бесконтактной системы зажигания по контрольным точкам.
| Контрольная точка | Результаты проверки, напряжение, В | Наличие неисправности | Вывод |
| Контрольная точка №1 | |||
| Контрольная точка №2 | |||
| Контрольная точка №2 | |||
| Контрольная точка №3 | |||
| Контрольная точка №4 | |||
| Контрольная точка №5 | |||
| Контрольная точка №6 | |||
| Контрольная точка №7 | |||
| Контрольная точка №8 | |||
| Контрольная точка №9 | |||
| Контрольная точка №10 | |||
| Контрольная точка №11 | |||
| Контрольная точка №12 | |||
| Контрольная точка №13 |
Вопросы для самоконтроля
1. Принцип работы бесконтактной системы зажигания?
2. Принцип работы датчика Холла?
3. Описать работу коммутатора
4. Описать какие цепи проверяются по каждой контрольной точке?
Рекомендуемые страницы:
Схема контактного и контактно-транзисторного зажиганий
Контактно транзисторная система зажигания: в чём отличия от классической схемы?
В предыдущей статье подробно рассказано о классической схеме системы зажигания, так называемой контактной. Идеальной её не назовешь, главной болезнью её является подгорание и быстрый износ контактов прерывателя. Она побудила инженеров продолжить разработки новых конструкций и новым шагом стала контактно транзисторная система зажигания.
Проблемы контактных систем и способы их решения
Освежим в памяти принцип работы классической схемы зажигания, чтобы понять, что в ней ненадёжно.
При повороте ключа в замке на катушку зажигания подаётся низкое напряжение сначала от аккумулятора, а потом и от бортовой сети.
Для того чтобы в силу вступили законы физики, и во вторичной обмотке катушки появилось высокое напряжение, достаточное для образования искры, прерыватель разрывает низковольтную цепь.
Обратите внимание
В это же время распределитель подключает контакты с высоким напряжением, идущие к нужной свече.
На первый взгляд всё просто и ломаться тут особо нечему. Но реальность сложнее – постоянное размыкание и замыкание контактных групп, коммутирующих катушку, приводит к их подгоранию из-за появляющегося в эти моменты импульса тока, а также износу.
Это и является главной проблемой классической схемы. Помимо этого, развитие самих моторов: увеличение их мощности, количества цилиндров и оборотов, сделало её применение очень сложным, а порой и невозможным.
Контактно транзисторная система зажигания. Что придумали инженеры?
Контактно транзисторная система зажигания, о которой мы сегодня говорим, лишена одного из основных недостатков своего предшественника – подгорания контактов прерывателя.
Решена эта проблема была радикально – нет больших токов на контактах, нет обгорания.
Для этого в цепи схемы появился новый узел, так называемый коммутатор, основу которого составляет полупроводниковый транзистор.
Он позволяет управлять большими токами при помощи малых. Для этого транзистор имеет три контакта – база, эмиттер, коллектор. Прикладывая к первым двум небольшой управляющий ток, можно управлять цепью коллектор эмиттер, где значение тока может быть в десятки раз больше.
Данное свойство и позволило избежать подгорания контактов.
Как устроена система с транзистором?
С теоретической частью мы закончили, теперь давайте еще раз пробежимся по чертежам выше и более детально посмотрим на устройство контактно транзисторной системы зажигания.
В принципе, как вы уже поняли, кардинальных отличий от более ранней контактной схемы не очень много. Основными составными частями являются:
От классической схемы отличается только наличием коммутатора.
Данный узел представляет собой блок, внутри которого, помимо силового транзистора находится ещё ряд элементов, защищающих его от бросков обратного тока, и прочие дополнительные детали.
Важно
Главное предназначение данного узла – управление током, проходящим через низковольтную обмотку катушки зажигания.
Прерыватель в этом случае управляет током базы транзистора, который в свою очередь подключает и отключает катушку зажигания, где токи гораздо выше и опаснее для механических контактов. В остальном алгоритм работы такой же, как и в простой контактной системе.
Плюсы и минусы
Неужели контактно транзисторная система зажигания отличается от классической схемы только отсутствием подгорающих контактов? И ради этого стоило городить огород с коммутатором?
На самом деле есть у этой системы и другие преимущества, а именно:
- появилась возможность увеличить ток первичной обмотки катушки зажигания, а значит и во вторичной он увеличится, и как следствие, станет больше напряжение на свечах;
- большее напряжение позволит увеличить зазор между контактами свечи, а это сделает её долговечней;
- данная система зажигания позволяет повысить обороты мотора и его мощность;
- работа мотора становиться устойчивее, благодаря улучшенному искрообразованию.
В целом контактно транзисторная система зажигания имеет хороший ресурс, долговечна и довольно надёжна, хотя и она не лишена недостатков.
К примеру, зависимость тока низковольтной обмотки катушки от тока базы транзистора, который, в свою очередь, может меняться в зависимости от состояния контактов прерывателя.
Ну что ж, коллеги-автолюбители, в заключение можно сделать вывод, что схема, ставшая героем этой статьи, является шагом вперёд по сравнению со старыми классическими вариантами, но и она далека от того, чтобы именоваться совершенной.
По большому счёту, контактно транзисторная система зажигания принцип работы которой мы попытались объяснить мало чем отличается от простой контактной. То ли дело бесконтактные технологии зажигания, и о них мы поговорим в следующей статье, не пропустите!
Устройство контактно транзисторной системы зажигания
Работа контактно транзисторной системы основана на использовании полупроводниковых приборов.
Преимущества контактно транзисторной системы по сравнению с батарейной системой зажигания следующие:
- через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистора, а не ток (до 8 А) первичной обмотки катушки зажигания (исключается эрозия и износ контактов).
- Возрастает ток высокого напряжения и энергия искрового разряда (это позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания, приводит к облегчению пуска двигателя, делает двигатель экономичнее).
Для начала давайте разберемся,
Что такое транзисторТранзистор – это трехэлектродный прибор, изменяющий сопротивление от нескольких сот омов (транзистор закрыт) до нескольких долей ома (транзистор открыт).
Совет
Имея малое сопротивление во включенном состоянии и очень большое сопротивление в выключенном состоянии, транзистор вполне удовлетворяет требованиям предъявляемым к переключающим элементам.
В контактно-транзисторной системе зажигания транзистор работает в режиме переключения (режим ключа).
Устройство контактно транзисторной системы ЗИЛ-130Схема устройства контактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗИЛ-130 (стрелками указана цепь высокого напряжения):а – расположение выводов на транзисторном коммутаторе; б – общая схема системы зажигания; 1 – транзисторный коммутатор ТК 102; 2 – резисторы; 3 – блок защиты транзистора; 4 – первичная обмотка; 5 – катушка зажигания; 6 – вторичная обмотка; 7 – свечи зажигания; 8 – крышка; 9 – ротор с электродом; 10 – распределитель зажигания; 11 –подвижный контакт; 12 – неподвижный контакт; 13 – кулачок прерывателя; 14 – добавочные резисторы СЭ 117; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 – АКБ; 17 – выключатель зажигания; 18 – стабилитрон; 19 – диод; 20 – импульсный трансформатор; 21 – германиевый транзистор; К, Б, Э – электроды транзистора (коллектор, база, эмиттер).
Контактно транзисторная система ЗИЛ-130 состоит из транзисторного коммутатора1, катушки зажигания 5, свечей зажигания 7, распределителя 10, добавочных резисторов 14, выключателя 15 добавочного резистора, АКБ 16 и выключателя зажигания 17.
Катушка зажигания Б114 – маслонаполненная, выполнена по трансформаторной схеме, т.е. ее первичная и вторичная обмотки не соединены между собой и между ними существует только магнитная связь. Первичная обмотка катушки зажигания имеет два вывода, расположенные на карболитовой крышке. Один вывод обозначен буквой К, другой не имеет обозначения. Один вывод вторичной обмотки присоединен к корпусу, а другой соединен с проводом высокого напряжения, укрепленным в центральном отверстии крышки катушки зажигания. При установке катушки зажигания ее надежно соединяют с массой так, чтобы не было зазоров.
Добавочные резисторы СЭ 107, выполненные в виде двух спиралей, установлены в отдельном кожухе и имеют три вывода: ВК-Б, ВК и К. Спирали изготовлены из константановой проволоки, сопротивление которой при нагреве не изменяется, и в первичной обмотке катушки зажигания поддерживается постоянное напряжение.
Транзисторный коммутатор ТК 102 состоит из транзистора 21, импульсного трансформатора 20 и блока 3 защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы 2, диод 19, стабилитрон 18 и конденсатор.
Все приборы коммутатора размещены в алюминиевом корпусе, имеющем ребра для лучшего отвода теплоты. У транзисторного коммутатора есть четыре вывода, обозначенные М, К, Р, и один без обозначения. Вывод М надежно соединяют с массой автомобиля многожильным неизолированным проводом, вывод К с концом первичной обмотки катушки зажигания, вывод без обозначения – со вторым концом первичной обмотки катушки зажигания, Р с подвижным контактом прерывателя.
Как работает контактно-транзисторная система зажигания?Если выключатель зажигания 17 включен, а контакты прерывателя разомкнуты, то транзистор 21 заперт, так как нет тока в его цепи управления, т.е. в переходе эмиттер – база. Ток не проходит и между эмиттером и коллектором на массу, так как сопротивление этого перехода очень большое.
При замыкании контактов прерывателя в цепи управления транзистора (эмиттер-база) проходит ток, в результате транзистор открывается. Сила тока управления невелика около (0,8 А) и уменьшается до 0,3 А с увеличением частоты вращения кулачка прерывателя.
В контактно-транзисторной системе зажигания имеются две цепи низкого напряжения: цепь управления транзистора и цепь рабочего тока.
Совет
Цепь управления транзистора: положительный вывод АКБ 16 – выключатель зажигания 17 – выводы ВК-Б и К добавочных резисторов 14 – первичная обмотка 4 катушки зажигания 5 – вывод транзисторного коммутатора 1 – электроды перехода эмиттер – база транзистора 21 – первичная обмотка импульсного трансформатора 20 – вывод Р – контакты 11 и 12 прерывателя – масса – отрицательный вывод АКБ. При прохождении тока управления транзистора через переход эмиттер-база значительно уменьшается сопротивление эмиттер-коллектор, и транзистор открывается, включая цепь рабочего тока (7-8 А).
Цепь рабочего тока низкого напряженияПоложительный вывод АКБ 16 – выключатель зажигания 17 – выводы ВК-Б и К добавочных резисторов 14 – первичная обмотка 4 катушки зажигания 5 – вывод транзисторного коммутатора 1 – электроды перехода эмиттер-коллектор транзистора 21 – вывод М – масса – отрицательный вывод АКБ.
При размыкании контактов прерывателя прекращается ток в цепи управления транзистора и значительно возрастает его сопротивление. Транзистор закрывается, выключая цепь рабочего тока низкого напряжения.
Магнитный поток изменяющегося поля пересекает витки катушки зажигания, индуктируя во вторичной обмотке ЭДС, в результате чего возникает высокое напряжение (около 30000 В), а в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (около 80-100 В).
Цепь высокого напряженияВторичная обмотка 6 катушки зажигания 5 ротор 9 распределителя 10 – свечи зажигания 7 ( в соответствии с порядком работы двигателя) – масса – вторичная обмотка 6 катушки зажигания 5.
Импульсный трансформатор необходим для быстрого запирания транзистора. При размыкании контактов прерывателя во вторичной обмотке импульсного трансформатора индуктируется ЭДС самоиндукции, направление которой противоположно направлению рабочего тока на переходе база-эмиттер. Благодаря этому быстро исчезает магнитное поле и ток в первичной обмотке 4 катушки зажигания 5. Диод 19 и стабилитрон 18 в прямом направлении – мимо первичной обмотки катушки зажигания.
Необходимо помнить, что контакты прерывателя пропускают и прерывают только силу тока управления транзистора 0,3-0,8 А. Если на них попало масло, образовалась масляная пленка или слой окиси, то ток управления транзистора не сможет пройти через контакты. Поэтому контакты прерывателя промывают бензином и следят за тем, чтобы они всегда были чистыми.
Схема и принцип работы контактно-транзисторной системы зажигания
Рис. 1. Электрические схемы контактно-транзисторной системы зажигания: а — принципиальная; б — с транзисторным коммутатором TK102.
На рис. 1, а показана принципиальная схема контактно-транзисторной системы зажигания. Контакты прерывателя S1 включены в цепь базы (Б) транзистора VT, а первичная обмотка L1 катушки зажигания Т1 — в цепь эмиттера (Э) этого транзистора.
Наличие транзистора VT значительно облегчает работу контактов прерывателя, так как через них протекает ток управления транзистором (ток базы Iб), а ток первичной обмотки катушки зажигания I1 — через переход эмиттер — коллектор транзистора.
В цепь первичной обмотки включены добавочный резистор Rд шунтируемый контактами S2 в момент пуска двигателя стартером, выключатель зажигания S3 и аккумуляторная батарея GB.
При включении зажигания и замыкании контактов прерывателя S1 потенциал базы транзистора VT будет отрицательным относительно эмиттера, поэтому транзистор откроется и в первичной цепи появится ток I1. В этом случае сопротивление транзистора (переход эмиттер—коллектор) будет минимальным (0,15 Ом).
При размыкании контактов прерывателя S1 ток базы транзистора Iб прерывается, разность потенциалов базы и эмиттера становится равной нулю, транзистор запирается (значительно повышается сопротивление перехода эмиттер—коллектор), сила тока в первичной обмотке катушки зажигания резко убывает, что обеспечивает индуктирование высокого напряжения во вторичной обмотке L2.
В случае запирания транзистора при прекращении тока базы, т. е. при обрыве цепи базы, снижается устойчивость работы транзистора.
Для улучшения процесса запирания транзистора в реальных схемах контактно-транзисторных систем зажигания применяют запирание транзистора, при котором на базу транзистора в момент размыкания контактов прерывателя подается положительный по отношению к эмиттеру потенциал.
Обратите внимание
В этом случае получается наибольшая скорость спада силы первичного тока, что способствует увеличению вторичного напряжения в катушке зажигания.
На рис. 1, б приведена электрическая схема контактно-транзисторной системы зажигания с транзисторным коммутатором ТК102, которая предназначена для восьмицилиндровых двигателей.
Схема включает транзисторный коммутатор I (ТК102), катушку зажигания Т1 (Б114), прерыватель S1 и распределитель S4, блок резисторов II (СЭ107), составленный из резисторов Rд1 (0,5 Ом) и Rд2 (0,5 Ом), выключатель добавочного резистора S2.
Резистор Rд1 ограничивает максимальную силу тока ток I1 в первичной цепи, а резистор Rд2 выполняет функции добавочного резистора, как в контактной системе зажигания. Катушка зажигания Б114 имеет первичную обмотку L1 из 180 витков провода диаметром 1,25 мм, марки ПЭВ и вторичную L2 из 41 ООО витков провода диаметром 0,06 мм марки ПЭЛ.
Сопротивление первичной обмотки 0,38 Ом, вторичной 20 500 Ом. Индуктивность первичной обмотки 3,7 мГн, а вторичной 150—170 Гн. Коэффициент трансформации Кт = w1/w2 = 228.
Уменьшение числа витков первичной обмотки и ее индуктивности по сравнению с катушками зажигания контактных систем необходимо для понижения ЭДС самоиндукции в первичной цепи чтобы исключить возможность пробоя силового транзистора коммутатора. Поэтому катушки зажигания контактных и контактно-транзисторных систем зажигания не взаимозаменяемы.
Транзисторный коммутатор включает мощный германиевый транзистор VT3 типа ГТ701А, стабилитрон VD2 (Д817В), диод VD1 (Д226), импульсный трансформатор Т2, конденсаторы C1 (1 мкФ) и С2 (50 мкФ), резистор R1 (27 Ом).
Все элементы транзисторного коммутатора смонтированы в литом алюминиевом корпусе, имеющем ребристую поверхность для увеличения теплоотдачи.
Важно
Необходимость интенсивного отвода теплоты вызвана применением германиевого транзистора.
Чтобы транзистор не перегревался, температура окружающей среды не должна превышать 65°С, поэтому транзисторный коммутатор ТК102 на автомобиле устанавливается в кабине водителя, а не под капотом двигателя.
Система работает следующим образом.
При включении выключателя зажигания S3 после замыкания контактов прерывателя S1 транзистор VT3 открывается, так как потенциал его базы (Б) становится ниже потенциала эмиттера (Э), и по первичной обмотке L1 катушки зажигания будет протекать ток I1. Сила тока базы Iб равна 0,8—0,3 А (уменьшаясь при увеличении частоты вращения кулачка валика прерывателя), а сила тока в первичной обмотке 7—8 А.
В момент размыкания контактов прерывателя транзистор VT3 запирается. Ток в первичной цепи резко уменьшается, и во вторичной обмотке L2 катушки зажигания создается высокое напряжение, импульсы которого распределяются по свечам зажигания распределителем S4.
Трансформатор Т2 обеспечивает активное запирание транзистора VT3. Первичная обмотка L3 этого трансформатора включена последовательно с контактами прерывателя.
При размыкании контактов прерывателя во вторичной обмотке L4 индуктируется ЭДС, обеспечивающая активное запирание транзистора VT3 (потенциал его базы в момент запирания становится выше потенциала эмиттера).
Резистор формирует импульс, ускоряющий запирание транзистора. При наличии резистора (27 Ом) время запирания транзистора составляет около 30 мкс, без него 60 мкс.
Для защиты транзистора при возрастании ЭДС самоиндукции, возникающей в первичной обмотке катушки зажигания (например, при отсоединении провода высокого напряжения от свечи или крышки распределителя во время работы двигателя и при проверке системы зажигания на искру), включен кремниевый стабилитрон VD2. Напряжение стабилизации стабилитрона выбрано таким, что оно вместе с напряжением питания не превышало предельно допустимого напряжения на участке эмиттер—коллектор (свыше 100 В) транзистора VT3.
Совет
Диод VD1, включенный встречно стабилитрону, предотвращает шунтирование стабилитроном первичной обмотки.
Конденсатор С2 предназначен для защиты транзистора от случайных перенапряжений в цепи питания схемы (например, при работе без батареи, при неисправности регулятора напряжения, коротком замыкании в обмотках генератора, ухудшении контакта с массой генератора и регулятора).
При увеличении скорости запирания транзистора импульсном трансформатором Т2 скорость спада силы тока первичной цепи достаточна для получения необходимого вторичного напряжения, поэтому в контактно-транзисторных системах зажигания конденсатор параллельно контактам прерывателя не включается.
Конденсатор С1 обеспечивает снижение тепловых потерь в транзисторе VT3 в период его переключения.
К преимуществам контактно-транзисторной системы зажигания относятся увеличение в два раза вторичного напряжения, энергии и длительности искрового разряда, повышение срока службы контактов прерывателя, времени наработки свечей между регулировкой зазора в свечах, так как система менее чувствительна к возрастанию искрового промежутка свечи.
Вместе с тем контактно-транзисторная система зажигания не устраняет некоторых недостатков контактных систем: вибраций контактов при большой частоте вращения валика прерывателя, износа подушечки рычажка и граней кулачка прерывателя, что требует систематической проверки и регулировки зазора и угла замкнутого состояния контактов. Последнее особенно неудобно при экранировании распределителя. Поэтому разработаны бесконтактные системы зажигания, где прерывание тока в первичной цепи осуществляется электронным устройством.
Контактные системы зажигания, устройство, принцип работы
Если вы найдете ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо.
Контактная система зажигания выделяется наличием в составе распределителя, от которого производится подача напряжения к свечам зажигания двигателя.
В чем особенности этой системы? Где она применяется, и как работает? Из каких элементов состоит, и с какими поломками может столкнуться автовладелец в процессе пользования транспортным средством? Рассмотрим эти моменты подробнее.
Где используется?
Прошлые и настоящие владельцы ВАЗ «классики», разбирающиеся в конструкции таких автомобилей, прекрасно знают слабые места и принципы функционирования схемы зажигания контактного типа.
Ее особенность заключается в распределении напряжения к камерам сгорания двигателя через контактные соединения (отсюда и название).
Современные автомобили оборудуются более современным (электронным) зажиганием, которое управляется микропроцессором.
К основным системам, работающим на контактном принципе, стоит отнести:
- КС3 (KSZ) — наиболее распространенный тип схемы, в структуре которой имеется распределитель, катушка и прерыватель.
- КТС3 (HKZ-2, JFU4, HKZk) — система зажигания с контактным датчиком и предварительным накоплением энергии.
- KTC3 (TSZi) — еще один тип системы, работающей на контактном принципе. В ее составе присутствуют транзистор и контакты, а также индукционный накопитель энергии.
Общий принцип работы
Наличие контактной системы зажигания в автомобиле подразумевает, что зажигание горючего в цилиндрах осуществляется по факту появления искры от свечи зажигания.
При этом сама искра возникает при поступлении импульса высокого напряжения от катушки зажигания.
Ключевую функцию выполняет катушка зажигания, которая по принципу работы напоминает трансформатор.
Обратите внимание
Она состоит из двух обмоток (первичной и вторичной), намотанных на сердечник из металла.
Сначала напряжение подводится к первичной обмотке, после чего в катушке создается ток.
Как только происходит кратковременный разрыв первичной цепи, магнитное поле нивелируется, но во вторичной обмотке возникает высокое напряжение (около 25000 Вольт).
В этот момент на первичной обмотке также присутствует напряжение, равное 300 Вольтам.
Причина его появления — токи самоиндукции. Именно из-за появления этого тока возникает обгорание и искрение контактов прерывателя.
Из сказанного выше можно сделать вывод, что вторичное напряжение напрямую зависит от следующих аспектов:
- Магнитного поля;
- Уровня интенсивности падения тока в первичной обмотке.
Для роста вторичного напряжения и снижения риска обгорания контактной группы, в цепочку включается конденсатор (устанавливается параллельно). Даже при незначительном размыкании конденсатор заряжается.
Принципиальная схема контактной системы зажигания показана ниже.
Разряд емкости происходит через первичную обмотку, посредством формирования импульсного тока обратного напряжения. Благодаря этой особенности, магнитное поле исчезает, а вторичное напряжение растет.
Оптимальная емкость конденсатора для контактной системы зажигания составляет 0,17-0,35 мкФ. Для примера, в «Жигулях» отечественного производства установлен конденсатор, имеющий емкость в 0,2-0,25 мкФ (при частоте от 50 до 1000 Гц).
Важно
Если система зажигания автомобиля работает без сбоев, вторичное напряжение должно постоянно расти. Оно зависит от двух основных параметров — размера зазора между свечными электродами, а также давления в цилиндрах машины.
Для контактной системы зажигания этот параметр (вторичное напряжение) должен находиться на уровне 8-12 Вольт.
Чтобы система работала без сбоев, в момент прерывания упомянутый показатель вырастает до 16-25 кВ. Наличие подобного запаса позволяет избежать неблагоприятных последствий от тех или иных колебаний в системе зажигания.
К упомянутым выше проблемам можно отнести корректировки состава горючей смеси или изменение расстояния между электродами свечи.
К примеру, снижение уровня кислорода в топливно-горючей смеси приводит к росту напряжения до 20 кВ.
Несмотря на ряд проведенных мероприятий, полностью избежать подгорания контактной группы создателям контактной системы зажигания не удалось. Оптимальным способом снижения этого эффекта является четкое выдерживание зазора на минимальном уровне (0,3-0,4 мм).
В качестве примера можно привести отечественные машины ВАЗ, в которых величина зазора в прерывателе равна 0,35-0,45 мм, что соответствует углу в 52-58 градусов Цельсия (при условии, что контактная группа находится в замкнутом состоянии).
Совет
В случае изменения этого угла корректируется и напряжение во вторичной обмотке. В итоге искры появляются не только на контактах, но и на бегунках. По этой причине уменьшается качество искры, и мотор теряет мощность.
Отдельного внимания заслуживает надежность контактной системы зажигания, которая зависит от целого ряда факторов:
- Формы, энергии и времени появления искры;
- Количества искр на определенной площади;
- Вторичного напряжения (одна из наиболее важных характеристик). Чем больше этот параметр, тем меньше зависимость системы от состава горючей смеси и уровня чистоты электродов.
Устройство
Не секрет, что контактная система зажигания состоит из множества различных элементов:
- АКБ;
- Механический прерыватель и распределитель. Первый дает ток низкого, а второй — высокого напряжения;
- Замок, катушка и свечи зажигания;
- Регуляторы опережения зажигания представлены двумя видами — центробежным и вакуумным;
- Высоковольтные провода.
Рассмотрим основные элементы подробно:
- Прерыватель — узел, который обеспечивает кратковременное разделение цепочки тока в обмотке низкого напряжения. В момент разрыва во вторичной цепи формируется высокое напряжение.
- Конденсатор — деталь, целью которой является предотвращение подгорания контактов в цепи прерывателя. Монтаж емкости производится параллельно контактной группе, что позволяет поглощать изделию больший объем энергии. К дополнительной функции конденсатора стоит отнести повышение напряжения на вторичной обмотке.
- Распределитель — элемент контактной системы зажигания, который обеспечивает раздачу потенциала напряжения на каждую из свечей цилиндров. Конструктивно устройство состоит из крышки и ротора. В верхней части расположены контакты, а потенциал от катушки направляется на центральный контакт, а через боковые контакты к свечам.
- Катушка зажигания — устройство, которое преобразует напряжение (из низкого в высокое). Находится деталь в моторном отсеке, как и большая часть элементов контактной системы зажигания. Конструктивно в изделии предусмотрено две обмотки. Одна — низкого, а другая — высокого напряжения.
- Трамблер – представляет собой устройство, в котором вместе находятся прерыватель и распределитель, функционирующие от коленчатого вала мотора.
- Центробежный регулятор — узел, который обеспечивает изменение угла опережения зажигания. Этот параметр представляет собой угол поворота коленвала, в момент достижения которого на свечи подается напряжение. Чтобы гарантировать полное сгорание горючей смеси, рассматриваемый угол устанавливается с опережением.
Конструктивно регулятор — пара грузиков, которые действуют на пластинку с размещенными на ней кулачками прерывателя. Здесь стоит отметить, что пластинка свободно перемещается, но угол опережения ставится за счет позиции трамблера мотора.
- Регулятор вакуумного типа — устройство, которое обеспечивает изменение угла опережения на фоне корректировки уровня нагрузки на мотор (меняется при нажатии на педаль газа). Регулятор объединяется с полостью дроссельного узла и корректирует угол с учетом уровня разрежения.
- Свечи зажигания — стандартные элементы запала, которые преобразуют энергию в искру, необходимую для поджигания топливной смеси в цилиндрах мотора. В момент передачи импульса на свечи формируется искра, зажигающая горючую смесь.
- Высоковольтные провода (бронепровода) — неизменный элемент контактной системы зажигания, с помощью которых высокое напряжение передается по пути «катушка — распределитель — свечи зажигания». Конструктивно изделие представляет собой гибкий проводник большого сечения с одной жилой из меди и многослойной изоляцией.
Принцип действия
Для полноценного обслуживания контактной системы зажигания важно понимать ее принцип действия, а также особенности взаимодействия различных элементов.
Пока контур прерывателя замкнут, ток проходит только по первичной обмотке.
Как только происходит разъединение цепи с помощью прерывающего устройства, во второй обмотке формируется высокое напряжение.
В этот же момент созданный импульс направляется по бронепроводам к крышке распределительного устройства, а дальше — к свечам зажигания. При этом распределение производится под определенным углом опережения.
Обороты коленчатого и распределительного валов находятся в полном взаимодействии. Это значит, что при росте оборотов первого, частота вращения второго также возрастает.
Здесь в работу вступает регулятор центробежного типа, грузики которого расходятся и передвигают передвижную пластинку с кулачками.
Немногим раньше производится разъединение цепочки прерывателя, а угол опережения растет.
В случае снижения оборотов коленвала происходит обратный процесс — снижение угла опережения.
Схема работы показана ниже.
Контактно-транзисторная система зажигания
С целью оптимизации схемы разработчики добавили в конструкцию транзисторный коммутатор, который устанавливается в первичной обмотке. Его управление производится с помощью контактов прерывателя.
Принципиальная схема показана ниже.
Особенность системы в том, что применение дополнительного устройства позволило снизить ток в цепи и продлить ресурс контактной группы прерывателя (она стала меньше подгорать).
Контактно-транзисторная схема, благодаря незначительным изменениям, получила лучшие характеристики, если сравнивать ее с классическим вариантом зажигания. Из-за применения транзистора в системе был добавлен новый узел — коммутатор.
Обратите внимание
Преимущество транзистора в этой схеме в том, что даже небольшого тока, направленного на управление (в базу), достаточно для контроля тока большей величины.
Как уже отмечалось, новая система контактно-транзисторного типа имеет небольшие отличия от прежней версии системы. Ее особенность заключается в особых характеристиках, которыми не может похвастаться стандартная контактная схема.
Главное отличие заключается в том, что прерыватель взаимодействует напрямую с транзистором, а не с «бобиной». В остальном работа контактно-транзитной системы аналогична.
Как только происходит прерывание тока в первичной обмотке, во второй цепи возникает импульс высокого напряжения.
Если не обращать внимания на конструктивные особенности и принципы подключения коммутатора, можно выделить одно главное преимущество — возможность повышения первичного тока, благодаря применению транзистора.
При этом удается решить ряд задач:
- Увеличить зазор между свечными электродами;
- Поднять вторичное напряжение;
- Устранить проблемы с пуском при низкой температуре;
- Оптимизировать процесс образования искры;
- Поднять число оборотов и мощность мотора.
Еще одна особенность контактно-транзисторной схемы заключается в необходимости использования катушки с отдельной первичной и вторичной обмоткой.
Рассмотренные изменения схемы позволили снизить нагрузку на контактную группу прерывателя и уменьшить проходящий через нее ток. В итоге контакты служат дольше, а надежность системы возрастает.
Несмотря на рассмотренные плюсы, нельзя не отметить и ряд минусов контактно-транзисторной системы, которые связаны с работой прерывателя.
Важно
Так, в схеме формируется искра в момент, когда происходит разрывание тока в «бобине». Ток, который поступает в транзистор, имеет достаточную величину для влияния на работу детали.
Кроме того, уменьшение тока на контактной группе прерывателя негативно сказывается на определенных характеристиках системы.
Неисправности и их причины
От эффективности работы контактной системы зажигания зависит стабильность пуска автомобиля. Вот почему автовладелец должен знать, какие бывают неисправности, и чем они вызваны.
К основным поломкам можно отнести:
Мощность мотора падает или возникают перебои в его работе.
Причин может быть несколько:
- Нарушение целостности крышки распределителя;
- Повреждение ротора;
- Выход из строя свечи зажигания или нарушение зазора между электродами;
- Ошибочно выставленный угол зажигания.
Для устранения поломки можно сделать следующее — отрегулировать угол опережения, поменять вышедшие из строя элементы или выставить необходимые зазоры в прерывателе и электродах свечей.
На свечах отсутствует искра.
Подобная неисправность может быть вызвана:
- Обгоранием контактов прерывателя и отсутствием необходимого зазора;
- Плохим контактом или обрывом проводов во вторичной цепи;
- Выходом из строя конденсатора, ротора, катушки зажигания, бронепроводов или свечей.
Для устранения неисправности требуется отрегулировать зазор контактов прерывателя, поменять неисправные элементы и (или) проверить исправность цепей обеих обмоток (высшей и низшей).
Рассмотренные выше поломки могут возникать по нескольким причинам — естественный износ деталей, несоблюдение правил эксплуатации, применения неоригинальных элементов схемы, а также негативное воздействие на узлы.
На современном этапе контактная система зажигания уходит в прошлое и напоминает о себе только при обслуживании старых автомобилей.
На ее смену пришли современные, точные и более надежные схемы, построенные на микропроцессорном принципе.
Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите “ОТПРАВИТЬ”. Спасибо.
ПОДЕЛИТЬСЯ НОВОСТЬЮ С ДРУЗЬЯМИ:
Контактно-транзисторная система зажигания
Явилась
переходным этапом от контактной к
бесконтактным электронным системам.
В
ней устраняется недостаток контактной
системы – подгорание и износ контактов
прерывателя, коммутирующих цепь с
индуктивностью и значительной силой
тока.
В
контактно-транзисторной системе
первичную цепь обмотки возбуждения
коммутирует транзистор, управляемый
контактами прерывателя.
С применением
контактно-транзисторной системы на
автомобиле появился новый блок –
электронный коммутатор,
объединяющий в себе силовой коммутирующий
транзистор и элементы схемы его управления
и защиты.
Совет
На рис. 4 представлена схема
контактно-транзисторного зажигания
с коммутатором ТК102, которая обеспечивает
зажигание восьмицилиндровых двигателей
автомобилей ЗИЛ и ГАЗ.
При замыкании контактов прерывателя
через них начинает протекать базовый
ток транзистора VT, который открывается
и включает первичную цепь обмотки
возбуждения в питающую сеть. При
размыкании контактов прерывателя
транзисторVTзакрывается, ток в
первичной цепи резко прерывается и на
свечах появляется всплеск высокого
напряжения, как это и было в контактной
системе.
Характеристики контактно-транзисторной
системы аналогичны контактной, за
исключением того, что снижения вторичного
напряжения на низких частотах вращения
кулачка не происходит.
Импульсный трансформатор Тв схеме
ускоряет запирание транзистора, цепьVD1,VD2защищает
транзистор от перенапряжений, а
конденсаторС2– от случайных импульсов
напряжения по цепи питания.
Конденсатор С1способствует уменьшению
коммутационных потерь в транзисторе.
Добавочный резистор 4 закорачивается
при пуске.
Срок службы контактов прерывателя в
контактно-транзисторной системе больше,
чем в контактной, так как базовый ток,
коммутируемый ими, невелик.
Однако
механический износ механизма прерывателя
и влияние вибраций на работу контактов
в этой системе не устранены.
В настоящее время выпускаются различные
электронные блоки, улучшающие работу
контактной системы зажигания и фактически
превращающие ее в контактно-транзисторную
(ТАНДЕМ-2, БУЗ-06, ОКТАН‑1, ЭРУОЗ и др.).
Контрольные
вопросы
Чем приводится в движение кулачек прерывателя и какова его роль в работе системы зажигания?
Зачем в первичную цепь катушки зажигания включают добавочный резистор?
Через какой механизм высокое напряжение подается к свечам зажигания?
Что представляет собой катушка зажигания, из чего она состоит и как работает?
Как изменяется вторичное напряжение катушки зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя и почему?
Чем отличается контактно-транзисторная система зажигания от контактной, как она работает и в чем ее преимущество?
10. Электронные системы зажигания
В электронных системах зажигания
контактный прерыватель заменен
бесконтактными датчиками. В качестве
датчиков используются оптоэлектронные
датчики, датчики Виганда, но наиболее
часто – магнитоэлектрические датчики
(МЭД) и датчики Холла (ДХ).
МЭД бывают генераторного и коммутаторного
типов. В генераторном датчике вращается
постоянный магнит, помещенный внутрь
клювообразного магнитопровода. При
этом в катушке, надетой на свой
клювообразный магнитопровод, наводится
ЭДС.
В МЭД коммутаторного типа вращается
зубчатый ротор из магнитомягкого
материала, а магнит неподвижен. ЭДС в
катушке наводится за счет изменения
величины ее магнитного потока при
совпадении и расхождении выступов
статора и ротора.
Обратите внимание
Недостатком МЭД
является зависимость выходного сигнала
от частоты вращения, а также значительная
индуктивность катушки, вызывающая
запаздывание в прохождении сигнала.
От этих недостатков избавлен датчик
Холла Особенность его состоит в том,
что ЭДС, снимаемая с двух граней его
чувствительного элемента, пропорциональна
произведению силы тока, подводимого к
двум другим граням, на индукцию магнитного
поля, пронизывающего датчик.
В реальных
системах магнитное поле создается
неподвижным магнитом, который отделен
от датчика магнитомягким экраном с
прорезями.
Если между магнитом и чувствительным
элементом попадает стальной выступ,
магнитный поток им шунтируется и на
датчик не попадает, ЭДС на выходе
чувствительного элемента отсутствует.
Прорезь беспрепятственно пропускает
магнитный поток, и на выходе элемента
появляется ЭДС.
Наиболее простой в схемном и функциональном
исполнении является бесконтактная
система зажигания с нерегулируемым
временем накопления энергии.
Бесконтактные системы зажигания с
нерегулируемым временем накопления
энергии.
Такая система зажигания принципиально
отличается от контактно-транзисторной
только тем, что в ней контактный
прерыватель заменен бесконтактным
датчиком.
На рис. 1 приведена схема системы с
коммутатором 13.3734-01 автомобилей «Волга».
Сигнал с обмотки Lмагнитоэлектрического
датчика через диодVD2, пропускающий
только положительную полуволну
напряжения, и резисторыR2,R3поступает на базу
транзистораVT1. Транзистор открывается,
шунтирует переход база-эмиттер транзистораVT2, который закрывается.
Важно
Закрывается
и транзисторVT3, ток в первичной
обмотке катушки зажигания прерывается
и на выходе вторичной обмотки возникает
высокое напряжение. В отрицательную
полуволну напряжения транзисторVT1закрыт, открытыVT2иVT3, и ток
начинает протекать через первичную
обмотку катушки зажигания.
Очевидно,
что число пар полюсов датчика должно
соответствовать числу цилиндров
двигателя.
Цепь R3-C1осуществляет фазосдвигающие
функции, компенсирующие фазовое
запаздывание протекания тока в базе
транзистораVT1из-за значительной
индуктивности обмотки датчикаL,
что снижает погрешность момента
искрообразования.
Стабилитрон VD3и резисторR4защищают схему коммутатора от повышенного
напряжения в аварийных режимах, так
как, если напряжение в бортовой цепи
превышает 18В, цепочка начинает пропускать
ток, транзисторVT1открывается и
закрывается выходной транзисторVT3.
В цепях защиты от опасных импульсов
напряжения служат конденсаторыСЗ,С4,С5,С6; диодVD4защищает
схему от изменений полярности бортовой
сети.
Форма и величина входного напряжения
магнитоэлектрического датчика изменяются
с частотой вращения, что влияет на момент
искрообразования. Кроме того, в системе,
не устранен существенный недостаток
контактного зажигания – уменьшение
вторичного напряжения при росте частоты
вращения коленчатого вала. Поэтому
более перспективна система с регулированием
времени накопления энергии.
Бесконтактная система зажигания с
регулированием времени накопления
энергии.
Регулируя
время накопления энергии, т.е.
время,
когда первичная цепь катушки зажигания
подключена к сети питания, можно сделать
ток разрыва этой цепи независимым или
мало зависимым от частоты вращения
коленчатого вала двигателя, а значит,
и избавиться от недостатка контактной
системы зажигания – снижения вторичного
напряжения с ростом частоты вращения.
Принцип такого регулирования состоит
в том, чтобы с ростом частоты вращения
увеличить относительное время включения
катушки зажигания в сеть так, чтобы
абсолютное время включения осталось
неизменным. На рис. 2 представлена
система зажигания автомобиля ВАЗ-2108
с электронным коммутатором 36.3734-20 и
датчиком Холла.
В коммутаторе применена микросхема
L497B. Стабилизация вторичного напряжения
достигается в схеме двумя путями:
регулированием времени нахождения
транзистора VT1в открытом состоянии
(т.е. времени включения первичной цепи
катушки зажигания в сеть) или ограничением
силы тока в первичной цепи значением
около 8 А. Последнее, кроме того,
предотвращает перегрев катушки.
Совет
Схема работает следующим образом. С
датчика Холла на вход коммутатора
приходит сигнал прямоугольной формы,
который приблизительно на 3В меньше
напряжения питания, с длительностью,
соответствующей прохождению выступов
экрана мимо чувствительного элемента
датчика. Нижний уровень сигнала 0,4 В
соответствует прохождению прорези.
В момент перехода от высокого уровня к
низкому, происходит искрообразование.
В микросхеме коммутатора сигнал в блоке
формирования периода накопления энергии
сначала инвертируется, затем интегрируется.
На выходе интегратора образуется
пикообразное напряжение, которое тем
больше, чем меньше частота вращения
двигателя. Это напряжение поступает на
вход коммутатора, на другой вход которого
подано опорное напряжение.
Компаратор преобразует напряжение во
время. Сигнал на входе компаратора имеет
место тогда, когда значение пилообразного
напряжения достигает опорного и превышает
его.
При большой частоте вращения пилообразное
напряжение мало, соответственно и мала
длительность сигнала на выходе
компаратора. С исчезновением выходного
сигнала компаратора через схему
управления открывается транзистор VT1
и первичная цепь зажигания включается
в сеть.
Следовательно, время накопления
энергии в катушке соответствует времени
отсутствия сигнала на выходе компаратора.
Уменьшение длительности сигнала
компаратора позволяет увеличить
относительную величину времени накопления
энергии и тем самым стабилизировать ее
абсолютное значение.
Блок ограничения силы выходного тока
срабатывает по сигналу, снимаемому с
резисторов, включенных последовательно
в первичную цепь зажигания.
Если этот
сигнал достигает уровня, соответствующего
силе тока 8 А, блок переводит выходной
транзистор в активное состояние с
фиксированием этого значения тока.
Обратите внимание
Блок
безыскровой отсечки отключает катушку
зажигания в случае, если включено
электропитание, но вал двигателя
неподвижен. При остановленном после
вращения двигателе отключение происходит
сразу, в противном случае – через 2-5 с.
Схема насыщена элементами защиты от
всплесков напряжения и включения
обратной полярности питания. Регулировка
угла опережения зажигания осуществляется
традиционными способами, т.е. центробежным
и вакуумным регуляторами.
Микросхема L497B применяется в двухканальном
коммутаторе 64.3734-20 для систем с
низковольтным распределителем энергии.
В коммутаторе 6420.3734 применен выходной
транзистор BY 931 ZPF1 с внутренней
защитой от перенапряжения, что в
значительной мере повышает надежность
работы коммутатора.
Контрольные
вопросы
Какими устройствами в электронных системах зажигания заменен прерыватель контактной системы?
Как работает бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии и в чем ее недостаток?
В чем преимущество бесконтактной система зажигания с регулированием времени накопления энергии и как работает ее электронная схема?
Контактно-транзисторная система зажигания
Что входит в устройство контактно-транзисторной системы зажигания?
Контактно-транзисторная система зажигания (рис.93) состоит из аккумуляторной батареи 1 напряжением 1.
2 В; зажима 2 стартера; включателя (замка) зажигания 3; добавочных резисторов 4, изготовленных из константа новой проволоки; транзисторного коммутатора ТК-102, включающего электролитический конденсатор 5; германиевого диода 8; транзистора 9; резисторов 6 и 10 сопротивлением 20 Ом, импульсного трансформатора с первичной 11 и вторичной 12 обмотками; стабилитрона 22; прерывателя с подвижным 14 и неподвижным 15 контактами и кулачковой муфтой 21; распределителя 16 с токоразносной пластиной 17; свечей зажигания 18; катушки зажигания 19 и помехоподавительного сопротивления 20.
Рис.93. Схема контактно-транзисторного зажигания.
Транзисторный коммутатор смонтирован в алюминиевом ребристом корпусе, установленном в кабине автомобиля, и имеет четыре зажима «Р», «К», «М» и один зажим без обозначения.
Зажим «М» надежно соединен с массой многожильным проводом; зажим «К» – с зажимом катушки зажигания; зажим без обозначения – с соответствующим зажимом этой же катушки зажигания и зажим «Р» – с подвижным контактом прерывателя.
Как работает контактно-транзисторная система зажигания?
Контактно-транзисторная система зажигания работает так. При выключенном зажигании или разомкнутых контактах прерывателя транзистор закрыт. С включением зажигания и при замкнутых контактах 14 и 15 (рис.
93) прерывателя образуется цепь тока управления транзистором: «+» батареи – зажим стартера 2 – включатель зажигания 3 – резисторы 4 – первичная обмотка катушки зажигания – зажим без обозначения транзисторного коммутатора – вторичная 12 обмотка импульсного трансформатора – резистор 10 – эмиттер – база транзистора – зажим 13, к которому подключена первичная 11 обмотка импульсного трансформатора – подвижный 14 – неподвижный 15 контакты прерывателя – «масса» – «–» аккумуляторной батареи.
В результате прохождения тока управления через переход эмиттер – база транзистора сопротивление перехода эмиттер – коллектор снижается и транзистор открывается.
Образуется такая цепь рабочего тока низкого напряжения: «+» батареи – зажим стартера 2 – включатель зажигания 3 – резисторы 4 – первичная обмотка катушки зажигания – эмиттер – база – коллектор – зажим «М» транзисторного коммутатора – «масса» – «–» батареи.
Важно
Благодаря небольшому сопротивлению транзистора в первичной обмотке катушки зажигания создается сильное магнитное поле, что способствует получению более высокого (до 30 тыс. В) напряжения во вторичной обмотке.
При вращении коленчатого вала грань кулачковой муфты 21 воздействует на рычаг подвижного контакта 14, прерывая цепь тока управления, и транзистор закрывается, что ведет к прерыванию цепи рабочего тока низкого напряжения.
В это же время во вторичной обмотке 12 импульсного трансформатора индуктируется ЭДС взаимоиндукции, действие которой противоположно направлению рабочего тока низкого напряжения. В результате этого ускоряется закрывание транзистора.
При резком прерывании тока в первичной обмотке катушки зажигания ее магнитные силовые линии, исчезая, пересекают витки вторичной обмотки и в них индуктируется ток высокого напряжения (до 30 тыс. В). Этот ток проходит по проводу напряжения через помехоподавительное сопротивление 20 на центральную клемму распределителя 16. Далее токоразносной пластиной 17 подводится к боковому электроду и по проводу на свечи зажигания 18 воспламеняет горючую смесь и по «массе» на корпус 19 катушки зажигания и во вторичную обмотку катушки зажигания. Следовательно, ток высокого напряжения не проходит через транзистор, что предотвращает его пробой и повышает надежность работы системы зажигания.
Одновременно в первичной обмотке катушки зажигания теми же магнитными силовыми линиями индуктируется ток самоиндукции напряжением до 100 В, который может повредить (пробить) транзистор.
Поэтому параллельно первичной обмотке катушки зажигания последовательно включены диод 8 и стабилитрон 22, со встречным направлением прямых проводимостей. Диод 8 препятствует протеканию тока через стабилитрон, минуя первичную обмотку катушки зажигания.
Стабилитрон пропускает ток самоиндукции, если напряжение его превышает 100 В. В результате общее напряжение в цепи первичной обмотки катушки зажигания снижается.
В момент размыкания контактов прерывателя в первичной обмотке 11 импульсного трансформатора также индуктируется ЭДС самоиндукции. Она заряжает конденсатор 7, который затем разряжается на резистор 6, а он преобразует электрическую энергию в тепловую.
Совет
Электролитический конденсатор 5 включен параллельно генератору и аккумуляторной батарее и защищает транзистор от импульсных перенапряжений, возникающих в цепи генератор – батарея в случае выключения батареи, обрыва одной из фаз обмотки статора генератора переменного тока, обрыва провода, соединяющего корпуса генератора и регулятора напряжения. В этом случае конденсатор 5 будет заряжаться, что снизит напряжение в цепи приборов, предотвращая пробой транзистора.
Какие условия следует соблюдать при эксплуатации контактно-транзисторной системы зажигания?
Во время эксплуатации контактно-транзисторной системы зажигания необходимо тщательно контролировать чистоту контактов прерывателя, так как попадание масла на них или их окисление могут вызвать нарушение работы всей системы. Соединять с «массой» только «–» аккумуляторной батареи.
Не менять местами провода, подсоединенные к транзисторному коммутатору или к резисторам. Не замыкать накоротко резисторы. Следить и своевременно регулировать зазор между контактами прерывателя и электродами свечей зажигания. Сразу же после остановки двигателя выключить зажигание.
Разбирать транзисторный коммутатор только в специальной мастерской.
***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Система электрического зажигания»
батарея, зажигание, зажим, катушка, контакт, напряжение, обмотка, ток, транзистор
Устройство катушек зажигания — Энциклопедия по машиностроению XXL
Розжиг котла осуществляется автоматически с помощью запально-контрольного устройства, катушки зажигания, электродов зажигания, блока контроля пламени. [c.70]Устройство катушки зажигания показано на фиг. 231. [c.376]
Катушки зажигания (2 шт) установлены сверху двигателя (см. рис. 2 поз. 7). Устройство катушки зажигания показано на рис. 133. Катушка зажигания представляет собой трансформатор. На магнитопроводе 1 намотана первичная обмотка 5, а сверху нее секциями намотана вторичная обмотка 4. Обмотки заключены в пластмассовый корпус 2. Пространство между обмотками заполнено компаундом 7. На корпусе имеются выводы низкого и высокого напряжения 6. Электрические импульсы низкого напряжения поступают в катушку зажигания с блока управления. В катушке зажигания они трансформируются в электрические импульсы высокого напряжения, которое по проводам передается к свечам. Электрический разряд происходит одновременно в двух свечах первого и четвертого цилиндров или второго и третьего цилиндров. [c.220]
Опыты показали также, что специальной защиты тубуса и запально-контрольного устройства от высокой температуры топки не требуется, так как внутренняя полость трубы-тубуса охлаждается за счет беспрерывного подсоса воздуха в запальную горелку. Зажигание газа в запальной горелке осуществляется от высоковольтной автомобильной катушки зажигания КР-1. [c.71]
Бесконтактная электронная система зажигания (БСЗ) высокой энергии имеет электронно-механическое устройство — датчик-распределитель, который выдает сигнал, определяющий момент искрообразования. Этот сигнал управляет коммутатором, прерывающим ток в первичной обмотке катушки зажигания, в результате чего во вторичной обмотке образуется ток высокого напряжения. [c.105]
Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в камерах сгорания карбюраторного двигателя. На современных автомобилях применяются самые различные системы зажигания. Общим для них является то, что воспламенение смеси обеспечивается искрой высокого напряжения, возникающей между электродами свечи, ввернутой в головку блока цилиндров двигателя. Источником высокого напряжения служит катушка зажигания. Она работает, как трансформатор, и преобразует ток низкого напряжения, поступающий от аккумуляторной батареи или генератора, в ток высокого напряжения. Высокое напряжение подается к электродам свечи по специальным высоковольтным проводам. В системах зажигания обязательно присутствуют устройства, обеспечивающие распределение импульсов высокого напряжения по свечам в порядке работы цилиндров, подачу их в определенный момент времени и регулирование опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя. [c.74]
Система электрического зажигания, излучая во время работы переменное электромагнитное поле, является сильным источником помех в работе радиоприемных устройств танка. Поэтому для устранения помех применяют экранировку системы зажигания и системы электрооборудования. При экранировке все элементы системы, излучающие электромагнитные волны (катушка зажигания, электромагнитные реле, распределитель, провода, свечи и пр.), покрываются металлическими оболочками — экранами. При этом для гибких проводов экраном служит плотная проволочная оплетка. Все экраны должны иметь надежное токопроводящее соединение между собой и с массой двигателя. Кроме того, последовательно с искровыми промежутками в цепь высокого напряжения включаются добавочные сопротивления. [c.415]
Принципиальная схема этого устройства представлена на фиг. 376. Оно состоит из ручного впрыскивающего насоса 6, форсунки 5, свечи зажигания 4, катушки зажигания 3 с электромагнитным прерывателем, аккумуляторной батареи 1 и включателя 2. [c.428]
Работа устройства заключается в следующем. Перед пуском двигателя включается катушка зажигания, что сопровождается искрообразованием в свече. Во время запуска при вращении коленчатого вала ручным насосом топливо подается в форсунку, которая впрыскивает его в мелкораспыленном виде во впускной трубопровод. Искры, проскакивающие между электродами свечи, воспламеняют впрыскиваемое топливо. Образующееся при этом пламя нагревает движущийся воздух, стенки впускного трубопровода и стенки цилиндров. Благодаря этому температура конца сжатия становится значительно выше, что облегчает запуск. [c.428]
Распределение искровых разрядов по цилиндрам двигателя. Возможны два основных способа распределения искровых разрядов по цилиндрам поршневого двигателя — высоковольтный и низковольтный. Высоковольтный способ (рис. 7.7, а) характеризуется наличием распределительного устройства в высоковольтной цепи катушки зажигания низковольтный (рис. 7.7, б) —наличием распределителя (коммутатора) в низковольтной цепи одной или нескольких катушек. [c.216]
Р1, Р2, —блоки соответственно коррекции времени накопления, формирования периода накопления, формирования сигнала датчика К/ узел внешней регулировки 5/, 82—узлы защиты соответственно от колебаний напряжений и перенапряжений в цепи катушки зажигания D — выходное устройство /—логическая схема управления выходным ключом 01 — ноль-регистратор Р4, Р5, Р6 — блоки соответственно безыскровой отсечки выходного тока, ограничения уровня тока, формирования сигнала тахометра [c.237]
Ниже приведены операции по ремонту электрооборудования, не представляющие особой сложности и не требующие сложного оборудования. К ним относятся замена поврежденных приборов новыми, правильное и надежное соединение электрических проводов согласно схемам, замена щеток генератора, стартера, аккумуляторной батареи. Ремонт других приборов электрооборудования (например, катушки зажигания, конденсатора и др.) не производится. Ремонт фар, подфарников, задних фонарей, переключателей света и других приборов, простых по устройству, не представляет сложности и не нуждается в особых пояснениях. [c.237]
Каково назначение и устройство распределителя катушки зажигания и свечей зажигания [c.116]
Расскажите об устройстве и работе катушки зажигания, о назначении и действии добавочного сопротивления (вариатора). [c.157]
Расскажите о назначении, устройстве и работе конденсатора, о влиянии емкости конденсатора на работу катушки зажигания, о влиянии упругости пружины рычага прерывателя на его работу. [c.157]
II. Устройство, подключающее первичную обмотку катушки зажигания к источнику тока [c.26]
I, подключенный параллельно контактам распределитель 16, в котором на валике 12 установлен бегунок с токопроводящим электродом 15, который, вращаясь, поочередно соединяет центральный неподвижный электрод 3 с боковыми неподвижными электродами 14 (конструктивно прерыватель и распределитель объединены в одно устройство — распределитель центральный электрод соединен высоковольтным проводом с вторичной обмоткой катушки зажигания, а боковые — с соответствующими свечами зажигания) свечи [c.62]
Все более широкое распространение получают катушки, которые вместо изоляционной мастики заполняются маслом. Преимущества заполнения катушек маслом заключаются в лучшем отводе тепла и в особенности в более надежной изоляции, что позволяет уменьшить размеры катушек. Однако для катушки зажигания, заполненной маслом, требуется устройство особо надежного уплотнения в месте стыка кожуха и крышки [c.229]
Повысить надежность электронных систем зажигания можно путем резервирования, или снабжения их устройством быстрого переключения с электронной системы на классическую. Проще всего это сделать в конденсаторных системах, так как в них используется стандартная катушка зажигания. [c.7]
Система состоит из электронного блока ЭБ и разъемов Х2, ХЗ устройства переключения с электронного зажигания на обычное, а также штатных элементов — катушки зажигания КЗ, выключателя зажигания ВЗ, выключателя стартера ВСт, аккумулятора ОВ и прерывателя Пр. [c.17]
Электрическая принципиальная схема системы приведена на рис. 21, Система состоит из электронного блока, устройства переключения с электронного зажигания на обычное, включающее в себя разъемы XI—ХЗ, а также штатных элементов — катушки зажигания КЗ, выключателя зажигания ВЗ, ак-ку.мулятора ОВ, выключателя стартера ВСт и прерывателя Пр. [c.41]
Блок управления 33 представляет собой устройство, которое в зависимости от частоты электрических импульсов, поступающих с катушки зажигания, управляет электромагнитным клапаном 32. При отпущенной педали дроссельных заслонок контакты микровыключателя [c.121]В Устройство катушки зажигания показано на рис. В.13 и В.14. Вторичная обмотка катушки содержит 20 ООО витков тонкого эмалированного провода, намотанного на железный сердечник. Поверх вторичной намотана первичная обмотка, состоящая из 300 витков эмалированного провода диаметром 0.5 мм, которая способна пропускать ток силой около 3 А от аккумупятора. Обмотки изолированы друг от друга бумагой или лентой. По существу, катушка является трансформатором напряжения с коэффициентом трансформации примерно ВВ 1. Для того, чтобы не допустить большого рассеяния магнитного попя, катушка снаружи закрыта кожухом из магнитопроводяшего металла. [c.107]
Запуск котла происходит в следующей последовательности. Реле пуска РП срабатывает и своим контактом РП-3 подает напряжение на первичную обмотку катушки зажигания КЗ. Со вторичной обмотки этой катушки снимается напряжение 16 — 20 тыс. В, которое подается на электроды зажигания электрозапального устройства. [c.73]
Далее розжиг котла осуществляется автоматически по заданной программе в определенной последовательности контакт реле РА-1 включает контрольный электромагнитный клапан В/С, и в течение 47 с происходит продувка газопровода через контрольный и контрольно-продувочный клапаны. Когда продувка закончится, газ начнет поступать в запальную горелку. Реле времени включит реле РВЗП, и его контакт подаст ток в катушку зажигания КЗ, которая пропустит искру между электродами зажигания запально-контроль-ного устройства, и газ, выходящий из запальной горелки, загорится. Через 52 с после начала пуска катушка зажигания отключается. С появлением факела на запальной горелке вступает в действие прибор контроля пламени, включающий контактом БКП реле 7Р, которое подготовляет цепь для отключения главного электромагнитного клапана ВР. Спустя 55 с, реле времени включает релеР/(-/, обеспечивающее включение главного электромагнитного клапана. Клапан открывается, и газ, поступающий в рабочую горелку котла, вос- [c.77]
В случае розжига запальника обеспечивается подача напряжения на клапаны отсекателя (на газовой и мазутной линиях) и обесточиваются катушки зажигания Б-1. Розя иг горелочного устройства происходит в течение 7 1,4 с (на газе) и 11 2,2 с (на мазуте). Если за это время розжиг горелочного устройства не произойдет, включаются сигнал Авария и послеостановочная вентиляция, обесточиваются клапаны запальника и клапаны-отсекатели на линии подачи топлива. По истечении времени послеостановочной вентиляции обесточиваются магнитные пускатели вентиляторов. [c.167]
Катушка зажигания преобразует ток низкого напряжения (12 в) в ток высокого напряжения (до 30 000 в). Катушка зажигания Б114, применяемая в контактно-транзисторной системе зажигания, по принципу своего действия и устройству подобна обычным катушкам зажигания и отличается от них только обмоточными данными. [c.105]
На явлениях взаимоиндукции и самоиндукции основано устройство и работа катушки зажигания с механическим прерывателем, преобразующей ток низкого напряжения в ток высокого напряжения, используемый для зажигания рабочей смеси в карбюраторных двигателях. [c.122]
Катушки зажигания. Современные катушки зажигания изготовляются на номинальное напряжение 12 В. Катушки (Б115, Б117 и др.) в основном имеют аналогичную конструкцию и отличаются обмоточными данными, конструкцией отдельных узлов и деталей, наличием дополнительных устройств, габаритными и установочными размерами. [c.79]
I — подфарник 2 — фара 3 — звуковой сигнал 4 — датчик указателя температуры охлаждающей жидкости 5 — прерыватель-распределитель 5 — свеча зажигания 7 — боковой фонарь указателя «поворота 8 — генератор 9 — реле-регулятор 10 — переключатель указателей поворотов —прерыватель указателей поворотов /2 — штепсельная розетка 13 — включатель освещения заднего хода 4 — блок плавких предохранителей 15 — включатель стоп-сигнала 1в — включатель лампы сигнального устройства гидропривода тормозов) п — контрольный включатель лампы сигнального устройства 18 — электродвигатель вентилятора отопителя 19 — аккумуляторная батарея 20 — стартер 21 — катушка зажигания 22 — датчик указателя давления масла 23 — антенна радиоприемника 24 — выключатель зажигания 25 — соединительная муфта 26 — прикуриватель 27 — переключатель электродвигателя отопителя 28 — переключатель стеклоочистителя 29 — электродвигатель привода стеклоочистителя 30 — плавкий предохранитель 5/ — радиоприемник 32 — репродуктор 33 — лампа контроля дальнего света фар 34 — лампа освещения шкал приборов 35 — лампа сигнального устройства гидропривода тормозов 36 — контрольная лампа указателей поворотов 37 — указатель температуры охлаждающей жидкости 38 указатель дав ления масла 39 — указатель уровня бензина 4(7 — амперметр 4/— включатель бокового фонаря стоянки 42 — центральный переключатель света 43 — боковой фонарь 44 — ножной переключатель света 45 — лампа освещения багажника 46 — плафон салона кузова 47 — дверной включатель плафона 48 — датчик указателя бензина 49 — задний фонарь-указатель поворота 50 — задний комбииированнай фонарь 5/— фонарь освещения номерного знака 52 — лампа освещения фонаря заднего хода 53 — лампа стоп-сигнала 54 — лампа [c.109]
Пуск котла происходит в такой последовательности. Реле пуска РП срабатывает и своим контактом РП-3 подает напряжение на первичную обмотку катушки зажигания КЗ. Со вторичной обмотки этой катушки снимается напряжение 16 000—20 000 В, которое подается на электроды зажигания электрозапального устройства. Между электродами зажигания возникает искра. Одновременно через контакт 2РА-1 реле аварий блока котла подается напряжение на электромагнит контрольного и запально-продувочного клапанов. [c.201]
Электрооборудование. Автомобиль считается неисправным при наличии хотя бы одной из следующих неисправностей в электрооборудовании повреждена изоляция электропроводов аккумуляторная батарея имеет течь, ослабленную посадку полюсных штырей, ненадежное крепление генератор не обеспечивает заряд батареи неисправны свечи, катушка зажигания, прерыватель-распределитель, звуковой сигнал отсутствует устройство, подавляющее помехи радиоприему неисправен или неоп-ломбирован спидометр неисправны амперметр, указатели теЛ1-пературы воды, уровня топлива, давления масла фары освещают дорогу менее чем на 100 м при дальнем свете и 30 ж при ближнем неисправен переключатель света фар освещение номерного знака не обеспечивает видимость при ясной погоде на расстоянии 20 м не работает стоп-сигнал или указатель поворота не горят задний или передний габаритные огни поврежден отражатель света (катафот) не освещен маршрутный знак автобуса не горит передний габаритный огонь прицепа (полуприцепа), превышающего ширину тягача- [c.275]
Бесконтактная электронная система зажигания (БСЗ) высокой энергии имеет электронно-механическое устройство —датчик-распределитель 17 (см. рис. 42), который выдает сигнал, определяющий момент искрообразования. Этот сигнал управляет коммутатором 14, прерываюищм ток в первичной обмотке катушки зажигания 16, в результате чего во вторичной обмотке образуется ток высокого напряжения, который через высоковольтный провод 18 передается на центральный электрод крышки распределителя, далее через токообразную пластину ротора на боковой электрод крышки и по проводу на соответствующую свечу зажигания. [c.93]
В выпущенных до сих пор моделях с расположением коленчатого вала параллельно оси мотоцикла коленчатый вал двигателя и валы коробки передач также расположены параллельно ведущие диски сцепления, как это принято в автомобилях, связаны с коленчатым валом. Двигатель получается низким, однако очень широким (при горизонтальных противолежащих цилиндрах) и довольно длинным. Генератор и распределитель расположены на переднем конце коленчатого вала (см. фиг. 7) катушка зажигания установлена в верхней части картера двигателя. Доступ к сцеплению, коробке передач, механизму переключения и механизму кик-стартера получается менее удобным, чем при компоновке по фиг. 6 в некоторых случаях для того, чтобы получить доступ к этим устройствам, приходится снимать с рамы двигатель и коробку передач и производить в большом объеме сборочные и разбороч- [c.670]
Устройство контактно-транзисторной системы зажигания. Контактнотранзисторная система зажигания (рис. 137, в) состоит из транзисторного коммутатора /, катушки зажигания 5, свечей зажигания 7, распределителя 10, добавочных резисторов 14, замыкателя 15 добавочного резистора, аккумуляторной батареи 16 и выключателя зажигания 17. Ниже кратко описана конструкция отдельных приборов, входящих в эту систему зажигания, и работа последней. [c.171]
Затем вольтметр постоянного тока отсоединяют и проверяют работу системы зажигания при различных частотах искрообразования. Во время работы прерывателя в искровом промежутке разрядника должно наблюдаться устойчивое искрообразование. Напряжение, подводимое к первичной обмотке катушки зажигания, при этом можно измерять с помощью импульсного вольтметра, описанного в предыдущем разделе (см. рис. 12), или осциллографа. Устанавливают напряжение источника питания 14 В и увеличивают частоту работы прерывателя (или устройства, его заменяющего) до200 Гц (6000 об/мин), при этом напряжение, подводимое к первичной обмотке катушки зажигания, не должно уменьшаться. Если же оно уменьшается, это значит, что преоб- [c.49]
Как по другому называется катушка зажигания
Как работает катушка зажигания в автомобиле?
Автоликбез28 января 2018
Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.
Зачем нужна катушка?
Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:
- мощность электрического разряда порядка 20 тыс. вольт;
- подача импульса на свечу при достижении поршнем верхней точки с опережением 5° оборота коленчатого вала;
- зазор между электродами – 0,8–1,0 мм.
За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.
Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:
- Когда поршень в одном из цилиндров приближается к верхней мертвой точке (ВМТ), завершается такт сжатия.
- Электронный блок управления, получающий информацию от датчика положения коленчатого вала, дает команду на искрообразование, отправляя сигнал размыкающему реле.
- В режиме ожидания катушка постоянно находится под напряжением бортовой сети – 12 В. Реле по команде контроллера размыкает данную цепь и питание обмотки прекращается.
- В момент разрыва элемент вырабатывает высоковольтный импульс, отправляемый по изолированным проводам к электродам соответствующей свечи.
Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.
Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.
Конструкция и принцип действия
Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:
- металлический сердечник подключен к основному контакту, соединяемому с центральным электродом свечи зажигания посредством высоковольтного провода;
- вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков тонкого медного проводника с изоляцией;
- поверх вторичной обмотки предусмотрен слой диэлектрика и небольшое количество витков толстой медной проволоки – первичная обмотка;
- сердечник с обмотками помещен внутрь герметичного пластикового корпуса, наполненного трансформаторным маслом;
- обмотки подключены по последовательной схеме, 2 соединенных конца выведены на одну внешнюю клемму, два других – на отдельные контакты.
Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.
К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.
Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:
- К первичной обмотке после включения зажигания подводится напряжение 12 В от аккумулятора. Возникает электромагнитное поле, усиливаемое железным сердечником.
- Когда стартер проворачивает коленчатый вал и какой-либо поршень доходит до ВМТ, электроника посредством реле разрывает низковольтную цепь питания.
- Разрыв цепи провоцирует образование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В этот момент напряжение на катушке зажигания достигает 20 тыс. вольт и более.
- Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и топливная смесь поджигается. Двигатель заводится.
После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.
Виды высоковольтных элементов
Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.
В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:
- с двумя контактами высокого напряжения;
- индивидуальные.
Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.
На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.
Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.
Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:
- первичная и вторичная обмотка поменялись местами – вторая находится сверху;
- габариты устройства существенно уменьшились;
- мини-катушка устанавливается прямо на центральный контакт свечи;
- высоковольтные провода отсутствуют.
Количество индивидуальных трансформаторов зависит от числа цилиндров силового агрегата – на каждую свечу ставится отдельная катушка. Преимущество данного устройства – отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до свечных электродов, то бишь, – на бронепроводе. Второе достоинство – снижение стоимости ремонта: заменить один малый трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.
Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.
О неисправностях и способах устранения
Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.
В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:
- Причиной преждевременной поломки элемента часто становится длительный перегрев.
- С годами свойства изоляционных материалов внутри обмоток ухудшаются. Повышается вероятность межвиткового замыкания, ведущего к перегреву и перегоранию проводников.
- В силу особенностей конструкции высоковольтная катушка не подлежит ремонту и восстановлению. Некоторые модели можно разобрать и попытаться устранить обрыв или замыкание, но практика показывает, что надежнее и дешевле поставить новую запчасть.
- Для нормальной работы элемента и стабильного искрообразования нужно обеспечить минимальное напряжение бортовой сети 11,5 вольт. Если из-за неисправности генератора либо разрядки аккумуляторной батареи вольтаж не достигает нормы, износ трансформатора ускоряется.
- По той же причине уменьшается мощность искрового разряда на электродах свечей, рабочая смесь воспламеняется и сгорает хуже.
- Пробой изоляции или обрыв высоковольтных проводов, вызывающий искрение на кузов машины, сокращает срок службы катушки. Если игнорировать неполадку в течение длительного времени, она придет в негодность.
- Мини-катушки индивидуального типа иногда выходят из строя из-за вибрации силового агрегата. Причина – внутренний обрыв проводников.
За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.
Катушка зажигания — это… Что такое Катушка зажигания?
Катушка зажиганияКатушка системы зажигания двигателя (часто называемая «бобина») — элемент cистемы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.
Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.
Устройство
Контактная батарейная система зажиганияКатушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор (упрощённая катушка Румкорфа) системы зажигания ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения, например 12 вольт (6 вольт на старых автомобилях и мотоциклах), вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков, благодаря чему во вторичной обмотке создаётся высокое импульсное выходное напряжение до 25.000 — 35.000 вольт по формуле: напряжение = индукция в витке × количество витков. Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подаётся на распределитель (трамблер), от него с помощью высоковольтных кабелей напряжение распределяется по свечам зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.
Раньше катушки зажигания делали с незамкнутым магнитопроводом, в настоящее время появились трансформаторы зажигания с замкнутым магнитопроводом.
Принцип действия
Принцип действия любой катушки зажигания следующий. Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. В момент, когда нужна искра, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя, механически связанных с кулачком на вале, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, содержащей датчик Холла). Согласно закону электромагнитной индукции, э.д.с., индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна
,
учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток , где очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает искру пробоя между электродами свечи зажигания.
Схема включения двухискровой катушки зажиганияНа некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.
В последнее время получили распространение выносные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).
Добавочное сопротивление
Двигатель автомобиля ГАЗ-63 Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.
Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, при нагревании которого резко увеличивается температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.
Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой («кривым стартером») двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).См. также
Литература
- Карягин А. В., Соловьёв Г. М., Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства Обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.
Ссылки
Виды, устройство и принцип работы катушки зажигания
Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.
Принцип работы катушки зажигания
Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).
Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.
Схема работы катушки зажигания в автомобилеПри повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.
Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.
Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная. Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора. Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.
Катушка зажигания — это… Что такое Катушка зажигания?
Катушка зажиганияКатушка системы зажигания двигателя (часто называемая «бобина») — элемент cистемы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.
Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.
Устройство
Контактная батарейная система зажиганияКатушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор (упрощённая катушка Румкорфа) системы зажигания ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения, например 12 вольт (6 вольт на старых автомобилях и мотоциклах), вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков, благодаря чему во вторичной обмотке создаётся высокое импульсное выходное напряжение до 25.000 — 35.000 вольт по формуле: напряжение = индукция в витке × количество витков. Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подаётся на распределитель (трамблер), от него с помощью высоковольтных кабелей напряжение распределяется по свечам зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.
Раньше катушки зажигания делали с незамкнутым магнитопроводом, в настоящее время появились трансформаторы зажигания с замкнутым магнитопроводом.
Принцип действия
Принцип действия любой катушки зажигания следующий. Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. В момент, когда нужна искра, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя, механически связанных с кулачком на вале, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, содержащей датчик Холла). Согласно закону электромагнитной индукции, э.д.с., индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна
,
учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток , где очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает искру пробоя между электродами свечи зажигания.
Схема включения двухискровой катушки зажиганияНа некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.
В последнее время получили распространение выносные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).
Добавочное сопротивление
Двигатель автомобиля ГАЗ-63 Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.
Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, при нагревании которого резко увеличивается температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.
Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой («кривым стартером») двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).См. также
Литература
- Карягин А. В., Соловьёв Г. М., Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства Обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.
Ссылки
Виды, устройство и принцип работы катушки зажигания
Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.
Принцип работы катушки зажигания
Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).
Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.
Схема работы катушки зажигания в автомобилеПри повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.
Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.
Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная. Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора. Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.
Виды катушек зажигания
Основными параметрами катушек зажигания являются следующие характеристики:
- Индуктивность первичной обмотки — способность накапливать энергию.
- Коэффициент трансформации — во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
- 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.
- Энергия образующейся искры.
- Напряжение пробоя — величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.
Наибольшее распространение получили три вида конструкций катушек зажигания: общая, индивидуальная и двухвыводная.
Классическая конструкция катушки зажигания
Общее устройство катушки зажиганияСамые простые катушки имеют две медные обмотки до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Обе обмотки изолированы, что предотвращает возникновение короткого замыкания.
Корпус представляет собой стакан с крышкой, на которую выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка расположена внутри первичной и соединена одним концом с обмоткой низкого напряжения.
Читайте также: Виды, устройство и принцип работы свечей зажиганияВторой конец также выведен на крышку бобины и предназначен для подключения цепи, соединяющей трансформатор со свечой. Внутри обмоток находится железный сердечник, увеличивающий силу формирующегося внутри магнитного поля.
Такие конструкции на сегодняшний день практически не применяются в автомобилестроении. Однако их еще можно встретить при ремонте старых авто и других транспортных средств.
Конструктивные отличия индивидуальных катушек
Этот тип используется преимущественно в электронных системах. Принцип работы индивидуальной катушки зажигания аналогичен классической. Конструктивно она также имеет обмотки высокого и низкого напряжения, но в отличие от классической схемы, первичная находится внутри вторичной. Также, вместо одного сердечника, их два — внешний и внутренний.
Индивидуальные катушки зажигания. Компактная (слева) и стержневая (справа)Первый находится внутри первичной обмотки, а второй — вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащается специальным диодом. Он отсекает токи высоких напряжений.
Индивидуальные катушки разделяют на два типа, которые отличаются конструкцией сердечника: компактные и стержневые. Последние могут объединяться в модули по четыре штуки. За один цикл индивидуальная катушка формирует одну искру, что обуславливает необходимость синхронизации всех катушек относительно распредвала двигателя.
Двухвыводные катушки зажигания
Конструкция сдвоенной (двухвыводной) катушки зажигания аналогична классической схеме, но единственным отличием является наличие двух выводов от обмотки высокого напряжения. Такая конструкция позволяет формировать искру одновременно на двух свечах (на два цилиндра двигателя). В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси, а во втором — на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).
Двухвыводная катушка зажиганияТакие конструкции используются в двигателях с четным числом цилиндров. Они позволяют упростить систему зажигания, а также исключить из схемы распределитель. Подключаются сдвоенные трансформаторы двумя способами:
- оба контакта соединяются со свечами высоковольтной проводкой;
- один контакт соединен наконечником (напрямую со свечой), а второй — высоковольтной проводкой.
Для четырехцилиндровых двигателей могут применяться четырехвыводные катушки, которые фактически являются системой из пары двухвыводных.
Сухие и маслозаполненные катушки
В классической конструкции катушки системы зажигания внутреннее пространство заполнено трансформаторным маслом. Это необходимо для того, чтобы под действием тока ее обмотки не перегревались. Сам корпус такой бобины изготавливается из металла, что не всегда рационально.
Поэтому в большинстве современных автомобилей используется альтернативная конструкция — «сухой» трансформатор. Она не имеет корпуса, а покрыта слоем эпоксидного компаунда, который служит одновременно и корпусом, защищающим от загрязнений и влаги, и системой охлаждения.
Помимо этого, в ряде импортных автомобилей используются комбинированные модели, объединяющие контактный коммутатор и сухую катушку или же предполагающие интеграцию катушки в распределитель.
Срок службы и неисправности катушек зажигания
Теоретически современные катушки зажигания имеют срок эксплуатации 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако реальные показатели во многом зависят от условий эксплуатации. Причин возникновения неисправностей может быть множество:
- Короткое замыкание на обмотках.
- Перегрев катушки.
- Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации.
- Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения.
- Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
- Повреждение корпуса.
В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о неисправности катушки включением на приборной панели индикатора Check Engine. Помимо этого, признаками нарушения работы являются:
- Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
- Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
- Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
- Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
- Слабый разгон автомобиля.
Из-за особенностей конструкции ремонт катушек зажигания невозможен, и при обнаружении неполадок они просто меняются на новые. Проводить диагностику состояния и их замену лучше в сервисных центрах, поскольку от точности работы этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка…Каковы принципы работы катушки зажигания? Основные технические характеристики устройства
Катушка считается основной деталью системы зажигания, при ее неработоспособности пуск мотора машины невозможен. Это связано с тем, что принцип работы катушки зажигания позволяет произвести появление искры, необходимой для запуска силового агрегата.
Такое устройство предназначено для накапливания энергии и выработки напряжения. Оно требуется для появления разряда, подающегося на электрод свечки. Наличие искры способствует эффективному запуску силового агрегата. Основная опция устройства основана на работе закона индукции. Ток, поставляемый АКБ, в нужный момент зажигания перестает подаваться на устройство.
Конструктивные особенности КЗ
КЗ для машины устроена следующим образом:
- Изоляторный элемент. Применяется в качестве изоляционной детали.
- Корпус устройства. В него заключены остальные компоненты КЗ. Обычно выполняется из металла, может производиться из высокопрочного пластика.
- Изоляционная бумага.
- Первичная обмотка. Независимо от типа системы, эта деталь состоит из основного проводника. Кабель должен быть заизолирован. В зависимости от модели КЗ он может насчитывать от 100 о 150 витков. Первичная обмотка оборудуется выходами, каждый из которых рассчитан на 12 вольт.
- Вторичная обмотка. Ее монтаж обычно выполняется снаружи устройства, а количество витков в детали может состоять от 15 до 30 тысяч. Подобные механизмы устанавливаются в модули зажигания, двухвыводные, а также сдвоенные катушки, их наличие могут включать в себя индивидуальные системы. Внутри вторичного элемента формируется напряжение, составляющее около 35 тысяч вольт, оно в дальнейшем подается на свечи. Для качественной изоляции контактных элементов в КЗ используются наконечники.
- Клеммный контакт первичной детали. Он может обозначаться на КЗ символом К.
- Контактный болт. Применяется для фиксации устройства и передачи контакта.
- Центральный выход, по которому передается высоковольтное напряжение. Оно подается на свечи.
- Защитная крышка устройства.
- Клеммный элемент питания. Предназначается для подключения катушки к бортовой сети.
- Контактная пружинка устройства.
- Скоба.
- Внешний кабель для подключения устройства.
- Сердечник. Конструкция элемента препятствует образованию вихревых токов.
Расположение катушки зажигания в автомобиле
Чтобы узнать, где находится КЗ в конкретном автомобиле, рекомендуем обратиться к сервисному руководству по эксплуатации. Обычно устройство располагается в моторном отсеке. Его можно увидеть на крыле либо на разделительной перегородке, которая отделяет салон машины от моторного отсека. В некоторых случаях устройство может находиться непосредственно на силовом агрегате.
Принцип действия катушки зажигания
В целом принцип работы катушки зажигания можно разделить на четыре этапа:
- Ток подается на первичное устройство трансформаторного узла и образует в нем магнитное поле.
- В результате прекращения подачи тока поле образует ток высокого напряжения на вторичном устройстве.
- От вторичного компонента напряжение подается на основную клемму узла.
- С клеммного элемента напряжение поступает на распределительный узел. Оттуда оно подается на свечи, где происходит искровой разряд.
Автомобильная КЗ работает по принципу трансформаторного устройства. Сначала наматывается вторичная обмотка, она оснащена тонким проводником, а затем — первичная. Количество витков последней меньше, но проводник значительно толще. Когда происходит соединение контактных частей, величина первичного тока возрастает до наибольшего значения. Она определяется параметром напряжения АКБ, а также значением омического сопротивления первичного устройства.
Ток, нарастающий в системе, встречает сопротивление самоиндукции, которое направлено встречно на напряжение АКБ. При замыкании контактных элементов по первичному устройству проходит ток и создает магнитное поле, пересекающее в том числе и вторичную обмотку. В результате в последней образуется ток высокого напряжения. В тот момент, когда происходит размыкание контактных элементов прерывательного устройства, в обеих обмотках появляется ЭДС самоиндукции. Чем величина вторичного напряжения выше, тем быстрее пропадает магнитный поток, образованный первичным устройства.
На ферромагнитный сердечник может подаваться первичный ток, что способствует снижению энергии, которая собирается в магнитном поле. Чтобы понизить насыщение, в конструкцию может добавляться разомкнутый магнитопровод. Это дает возможность создавать КЗ, в которых величина индуктивности первичного устройства составит до 10 мГн, а параметр первичного тока — 3-4 ампера. Не допускается использование более высокой величины тока, поскольку это приведет к обгоранию контактных элементов прерывательного устройства.
Принцип работы катушки зажигания в авто подробно представлено в видеоролике канала NGKNTK EMEA.
В результате увеличения силы тока на вторичном участке электроцепи напряжение резко снижается до так называемого напряжения дуги. Последняя величина остается неизменной до момента, пока запас энергии не упадет до минимального параметра. В среднем длительность батарейного зажигания в автомобилях составляет около 1,4 мс. Как правило, этого хватает для возгорания горючей смеси. Когда напряжение дуги из системы пропадает, остаточная энергия используется для поддержки затухающих колебаний тока и напряжения.
Длительность дугового заряда зависит от:
- значения запасенной энергии;
- соотношения топлива и воздуха в горючей смеси;
- частоты, с которой вращается коленчатый вал двигателя;
- степени сжатия и т. д.
Если частота вращения коленчатого вала ДВС возрастает, то время, при котором контактные элементы прерывательного устройства остаются замкнутыми, снижается. А первичный ток за этот промежуток не успевает увеличиться до максимального значения. Это приводит к уменьшению запаса энергии, которая собирается в магнитной системе КЗ, в результате чего падает вторичная величина напряжения.
Отрицательные характеристики систем, в которых используются механические контактные элементы, проявляются при слишком низких либо высоких обротах двигателя. Если частота вращения небольшая, то между контактными компонентами прерывательного узла появляется дуговой заряд, который забирает часть энергии. При слишком высоких оборотах падает параметр вторичного напряжения, что связано с вибрацией контактов прерывательного узла. В зависимости от типа КЗ может оснащаться добавочным резисторным элементом, такие устройства работают по другому принципу.
Канал Soldering подробно рассказал о проверке такой характеристики КЗ, как сопротивление, с использованием мультиметра.
При пусковом режиме, когда напряжение от АКБ снижается, резисторное устройство замыкается посредством дополнительных контактов, расположенных на тяговом реле. Для этого могут применяться контактные элементы дополнительного реле активации стартерного устройства. Это позволяет первичному механизму выработать напряжение, составляющее 7-8 вольт. При рабочем режиме функционирования силового агрегата параметр напряжения, необходимого для питания электрооборудования, составляет 12-14 вольт.
Для намотки добавочного резисторного устройства обычно применяется никелевая либо константовая проволока. Если используется первый вариант, то сопротивление считается вариаторным, поскольку оно изменяется в соответствии с величиной проходящего тока. При работе ДВС на повышенных оборотах величина первичного тока снижается, а параметр сопротивления падает.
Требования к современным катушкам зажигания
Требования, которые предъявляются ко всем современным КЗ:
- Простота конструкции. Чем проще устроена КЗ, тем легче ее установить и обслужить в дальнейшем. При более простом устройстве потребитель сможет самостоятельно провести диагностику в случае появления неполадок.
- Небольшие габариты и масса.
- Высокий ресурс эксплуатации. Надежность устройства позволит обеспечить долгий срок службы.
- Надежная защита от воздействия влажности и повышенных температур. Важно, чтобы конструкция катушки, а также материалы, которые применялись для ее производства, были устойчивы к повышенным температурам и влаге. Это позволит обеспечить эффективную работу КЗ при изменении погодных условий и воздействии агрессивной среды, характерной для моторного отсека. Пары, которые исходят от топлива и моторной жидкости, не должны нанести вред устройству и его корпусу. Если будет поврежден корпус конструкции, это приведет к ухудшению функционирования КЗ в целом.
- Точность посадки устройства, а также устойчивость к появлению короткого замыкания. Конструкция КЗ должна быть выполнена так, чтобы ее размеров хватало 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 электроэнергию и измеряется в Гн. Энергия, собирающаяся внутри первичного элемента устройства, является пропорциональной показателю индуктивности. Чем выше значение индуктивности, тем больше энергии сможет накопить механизм |
| Параметр трансформации | Определяет, как сильно КЗ может увеличить величину первичного напряжения. На первичный элемент поступает 12-вольтное напряжение от АКБ, а когда цепь размыкается, ток снизится от 6-20 ампер до 0. В результате изменения тока появляется напряжение на первичной составляющей, а параметр трансформации определяет, как сильно выросла эта величина. Данное значение определяется соотношением количества витков во вторичном и первичном устройствах |
| Величина сопротивления КЗ | Первичное устройство катушки обладает сопротивлением, составляющим около 0,25-0,55 Ом, а вторичное — от 2 до 25 кОм. Величина мощности образования искры, а также ее энергии обратно пропорциональны параметру сопротивления в первичной составляющей. Чем больше это значение, тем меньше величина энергии и мощности, которая образуется при подаче искры |
| Энергия искры | Данный параметр составляет около 0,1 джоуля и расходуется на протяжении 1,2 мс. В самой свече энергия появляется в результате образования дугового заряда при появлении пробоя между электродными элементами. Значение напряжения на деталях определяется диаметром свечи, а также зазора между электродными компонентами и материала, из которого он изготовлен. Также на эту величину влияет температура и давление в камерах сгорания ДВС, состав горючей смеси. Для эффективной работы свечей величина напряжения, образующегося в КЗ, будет в полтора раза больше напряжения, необходимого для обеспечения пробоя |
| Параметр напряжения пробоя | Сам пробой образуется между электродными компонентами свечи, если величина напряжения на них и пробое соответствует друг другу. Рабочий параметр определяется зазором между электродами, параметром давления в камерах сгорания, а также температурой горючего состава. При пуске ДВС на холодную данная величина должна быть больше, это позволит появиться пробою и появлению искрового разряда. Это важно, поскольку горючее, а также воздух в двигателе еще холодные |
| Число искр, появляющихся в минуту | Для расчета количества искр за одну минуту надо знать показатель оборотов коленчатого вала, а также число цилиндров в ДВС. Значение искр можно вычислить путем разделения количества оборотов, умноженных на число цилиндров. А полученный показатель поделить на число тактов мотора |
Виды катушек зажигания автомобиля
Существует несколько разновидностей КЗ, использующихся в автомобилях. Каждый тип имеет свою схему и особенности.
Общая катушка зажигания
Такой тип устройств применяется в системах с распределительным устройством либо без него. Эта разновидность катушек является самой простой по устройству и наиболее распространенной.
Ранее общие катушки зажигания повсеместно устанавливались на все авто.
Схема общей катушки зажигания
Схема подключения общей автомобильной КЗОсобенности общей катушки
Особенности, характерные для общего типа устройств:
- Максимальная величина рабочего вторичного напряжения варьируется в диапазоне от 18 до 20 кВ.
- Сердечник устройства выполняется из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Толщина каждой из них составляет от 0,35 до 0,5 мм. Все пластины изолированы относительно друг друга, в качестве изоляционного слоя используется лак либо окалина.
- На сердечник устройства монтируется изоляционная трубка, сверху которой устанавливается вторичный элемент.
- Корпус устройства изготовляется из листовой стали либо алюминия. Внутри него по стенке располагается магнитопровод. Последний сделан в виде свертка широкой ленты из электротехнической стали.
- Величина скорости, при которой в общей КЗ нарастает вторичное напряжение, составляет от 200 до 250 В/мкс.
- Общая продолжительность фаз, при которых происходит разряд искры — до полутора секунд.
- Рабочее значение энергии, при которой происходит разряд искры, составляет от 15 до 20 мДж.
Индивидуальная катушка зажигания
Индивидуальный тип устройств появился позже. Такие катушки применяются в системах электронного зажигания и считаются более надежными.
Схема индивидуальной катушки зажигания
Схема конструкции и подключения индивидуальной КЗОсобенности индивидуальной катушки
Особенности, характерные для устройств индивидуального типа:
- Такие КЗ также оснащаются двумя обмотками — первичной и вторичной. Но в них первичный элемент устанавливается внутри вторичного.
- Один сердечник монтируется внутри первичного устройства, а второй — вокруг вторичного.
- Сама КЗ монтируется на свечу. Благодаря этому передача высоковольтного сигнала производится без потери энергии.
- Устройства индивидуального типа могут включать в себя электронные элементы воспламенительного механизма.
- Подача высоковольтного сигнала, который образуется во вторичном устройстве, осуществляется непосредственно на свечку. Передача производится благодаря наличию наконечника, который состоит из пружинного элемента, высоковольтного стержня, а также изоляционного слоя.
- Основной особенностью данного типа КЗ является наличие диода. Он используется для оперативного отсекания высоковольтного тока на вторичном устройстве.
Сдвоенная катушка зажигания
Сдвоенный вариант КЗ — усовершенствованная версия общего типа устройства. Используется во многих электронных системах зажигания.
Схема сдвоенной катушки зажигания
Схема устройства КЗ сдвоенного типаОсобенности сдвоенной катушки
Особенности, характерные для сдвоенного типа устройств:
- Такой тип оборудования оснащается двумя высоковольтными контактами. Каждый из них предназначен для синхронного образования искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. Причем только один из них будет располагаться в конце такта сжатия. На втором цилиндре искра будет проходить вхолостую.
- Подключение к свечкам может быть выполнено двумя методами. Либо посредством высоковольтных кабелей, либо одна из них соединяется напрямую с помощью наконечника, а вторая — с помощью кабеля.
- По конструкции сдвоенные устройства устанавливаются в одном блоке по две штуки. Тогда КЗ будет считаться четырехвыводной.
- В конструкции устройства может не использоваться распределительный узел, но тогда подача искры будет осуществляться на два цилиндра ДВС.
Рекомендации по эксплуатации катушек зажигания
Длительность срока службы катушек зажигания в первую очередь зависит от правильности их использования.
Поэтому автовладельцу надо знать о техническом обслуживании и нюансах эксплуатации устройств. Разумеется, дешевые и низкокачественные КЗ не могут похвастаться высоким ресурсом эксплуатации.
Правила технического обслуживания катушек
Правила обслуживания устройств:
- Нельзя оставлять машину на долгое время с активированным зажиганием, если силовой агрегат не заведен. При включенном зажигании не только быстрее разряжается аккумулятор, но и падает ресурс эксплуатации КЗ.
- Периодически катушка нуждается в техническом обслуживании. Устройство надо очищать от пыли и загрязнений. Требуется диагностика качества фиксации высоковольтных кабелей. Они должны быть надежно зафиксированы как на свечах, так и на самой катушке. При проверке надо убедиться, что на корпус устройства и внутрь не попадает вода, в противном случае возможен скорый выход из строя КЗ.
- Не допускается отключение «высоковольтника» от устройства голыми руками, когда выполняется техобслуживание системы. Нельзя этого делать и при активированном зажигании.
- Неполадки в работе КЗ можно выявить посредством визуальной диагностики или проверить устройство на наличие искры. Визуальная проверка позволит определить трещины и прочие дефекты на корпусе устройства. О проблемах в работе КЗ сообщат электрические прожиги, которые имеются на крышке рядом с разъемом для «высоковольтника».
Неисправности КЗ
Неполадки, которые могут произойти при длительной эксплуатации или неправильном использовании:
- При долгом использовании есть вероятность появления замыкания в обмотках устройства. Если это произойдет, то трансформаторный узел будет перегреваться и не сможет выполнять свои функции.
- Длительное использование КЗ при температуре более 150 градусов станет причиной выхода из строя устройства.
- Поломка устройства может произойти при некорректной работе АКБ. Если батарея не в состоянии выдать необходимое напряжение, то катушка будет функционировать неправильно. Важно, чтобы АКБ могла выдавать как минимум 11,5 вольт напряжения.
- Нарушения в работе устройства могут быть спровоцированы повреждением высоковольтного кабеля.
- Повреждение изоляционного слоя внутри механизма приведет к тому, что устройство не сможет генерировать необходимое напряжение. Подобные проблемы обычно проявляются в результате попадания жидкости или смазочного вещества внутрь через поврежденный уплотнитель. Это приводит к увеличению величины сопротивления.
- Индивидуальные катушки особенно чувствительны к повышенным вибрациям, которые издает ГБЦ. Это приводит к быстрой поломке устройств.
Фотогалерея
Фото разных типов устройств представлены в этом разделе.
Классическая машинная КЗ Индивидуальные КЗ для каждой свечи Устройство сдвоенного типаВидео «Самостоятельная диагностика работы КЗ»
Канал MotoDalnoBoy рассказал о причинах неисправностей, а также показал способы проверки катушки с использованием тестера.
Загрузка …Лабораторная работа №7 Источники тока.
Изучить источники тока, назначение, работу, конструкцию, условия работы и их конструктивные особенности.
При выполнении работы необходимо изучить следующие вопросы и отразить их в письменном виде от руки в отчете:
Аккумуляторная батарея (эскиз в разрезе), основные характеристики, устройство, электродвижущая сила, состав и плотность электролита, материал положительных и отрицательных пластин, максимальная величина силы тока;
Устройство генератора (эскиз в разрезе), тип, привод, способ включения в систему, принцип регулирования, принцип получения напряжения.
Свеча зажигания (эскиз в разрезе), конструкция; калильное число; материалы корпуса, изолятора, центрального и бокового электродов; зазор между электродами, связь маркировки и тепловых характеристик свечей зажигания.
Провода высокого напряжения: устройство, защита от излучения радиопомех.
Катушки зажигания, требования, материалы, конструкция, электрическая схема, конструкция, работа вариатора (дополнительного сопротивления).
Стартер (эскиз в разрезе), муфта свободного хода, втягивающее реле.
Как по маркировке свечи зажигания определить диаметр и шаг ее резьбы?
Как и в какую обмотку катушки зажигания включен дополнительный резистор (вариатор)?
Каково назначение конденсатора в цепи тока низкого напряжения?
Как должен меняться угол опережения зажигания при увеличении оборотов двигателя?
Как должен меняться угол опережения зажигания при увеличении нагрузки на двигатель?
Каким образом обеспечивается изменение угла опережения зажигания при увеличении оборотов двигателя?
В каких случаях площадка с закрепленными на ней контактами прерывателя поворачивается относительно вала прерывателя?
Каким образом осуществляется привод вала прерывателя?
Каков нормальный зазор между контактами прерывателя?
Зачем необходимо устанавливать на двигателе начальный угол опережения зажигания?
Каково назначение токоразносной пластины прерывателя?
Какие имеются клеммы на крышке катушки зажигания?
Каково назначение втягивающего реле стартера?
Каково назначение коллектора стартера?
Каким образом шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом маховика в случае, если её зубья оказываются напротив зубьев венца?
Зачем нужна муфта свободного хода на валу стартера?
Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора.
Каким образом аккумуляторы соединены в батареи?
Каковы состав и плотность (в заряженном и разряженном состояниях) электролита аккумулятора?
Какой тип электрического генератора используется в электрической системе, почему?
Какое устройство согласовывает работу генератора и аккумулятора?
От каких эксплуатационных условий и как зависит емкость аккумуляторной батареи?
Каково назначение, принцип действия и устройство генератора?
Каков принцип действия генератора переменного тока?
Из каких основных элементов состоит генератор?
Какую роль играет обмотка возбуждения генератора?
Какие выводные клеммы имеет генератор переменного тока?
Каким образом обеспечивается системой зажигания порядок работы цилиндров?
Как осуществляется привод прерывателя-распределителя?
Каким образом образуется ЭДС высокого напряжения (20…25 тыс. В) при постоянном напряжении в первичной цепи 12 В?
По какому признаку различают “холодные” и “горячие” свечи зажигания? Почему провода, соединяющие аккумулятор и стартер, имеют большое сечение?
Как работает катушка зажигания и какие факторы влияют на ее работу?
Выход катушки — это фактор ее отношения витков, сопротивления первичной обмотки и входного напряжения — при условии, что у нее достаточно времени для полной «перезарядки» между импульсами зажигания.
Листая каталог системы зажигания, можно увидеть всевозможные катушки зажигания для обычных систем зажигания распределительного типа. Сказать, что это немного сбивает с толку — значит ничего не сказать! Как работает катушка зажигания? , чтобы повысить напряжение батареи с 12 вольт (даже меньше с балластным резистором) до десятков тысяч вольт, необходимых для зажигания свечей зажигания?
Извилистая дорога: Все начинается с понятий индуктивности и электромагнетизма.Внутри катушки зажигания есть два набора обмоток проводов (также называемых катушками, поэтому они называются «катушками», понимаете?). Две обмотки, известные как первичная и вторичная обмотки, окружают железный сердечник. Когда ток батареи течет в первичную обмотку, она создает магнитное поле. Когда выключатель — размыкающий элемент распределителя или электронный спусковой механизм — прерывает прохождение тока батареи, магнитное поле разрушается во вторичных обмотках.
Просмотреть все 6 фотографий При замкнутой цепи переключения (точки или электронный триггер) ток течет от батареи в первичные обмотки катушки.
Фото: Steve Amos
Размыкание цепи переключения останавливает ток, вызывая схлопывание магнитного поля на вторичных обмотках катушки. Это вызывает высокое напряжение во вторичных обмотках, которое вытекает из вторичного вывода и зажигает свечу зажигания.
Фото: Стив Амос
Магнитное притяжение: Сам факт открытия точек или разрыва цепи электронного сигнала (прерывание магнитного поля) вызывает мгновенный всплеск напряжения.Поскольку магнитное поле продолжает разрушаться, электромагнитное явление индуктивности заставляет другой ток течь во вторичных обмотках. Поскольку количество вторичных обмоток намного больше, чем количество первичных обмоток, в результате получается огромный множитель напряжения. Итак: разрыв цепи , скачок начального напряжения, коллапс магнитного поля, индуктивность приводит к созданию сильно увеличенного тока во вторичной обмотке с.
Оборотов к лучшему: Соотношение между первичной и вторичной обмотками катушки, отвечающими за повышение напряжения, называется «отношением витков».«T Чем больше коэффициент витков, тем больше скачок напряжения. Соотношение витков 100: 1 (типичное для многих катушек на рынке) означает, что на каждый первичный виток приходится 100 вторичных обмоток. При 100: 1 отношение витков и, например, начальный всплеск прерывания тока 250 вольт, теоретически будет искровой выход 25000 вольт (при условии отсутствия потерь на сопротивление). Регулировка передаточного отношения, очевидно, изменяет величину выхода, но больше не всегда лучше.Идеальное передаточное число может варьироваться в зависимости от общих проектных характеристик всей группы системы зажигания.В какой-то момент более высокий коэффициент оборотов становится контрпродуктивным. Слишком высокое отношение вызывает уменьшение вторичного напряжения. Также обратите внимание, что по мере увеличения выходного напряжения выходной ток уменьшается. Все более высокие отношения витков влияют на другие электронные свойства, такие как сопротивление, реактивное сопротивление и импеданс.
Посмотреть все 6 фотографий MSD имеет целую серию катушек зажигания Blaster 2 и 3 канистрового типа, которые могут заменить стандартные катушки, используемые в различных системах зажигания оригинальных производителей. Они также являются хорошим дополнением к системам зажигания MSD 6-й серии.При соотношении витков 100: 1 и относительно низком сопротивлении выходная мощность составляет около 45 000 вольт. Бластеры запрещены к смогу для автомобилей 2003 года и ранее, и теперь они бывают разных цветов, помимо традиционного красного MSD.
Фото: MSD
Сопротивление бесполезно: Катушки даже с одинаковым соотношением витков могут иметь разное сопротивление. При равном числе витков , чем ниже сопротивление первичной обмотки, тем сильнее магнитное поле и выше выходное напряжение. Однако, если сопротивление слишком низкое, более высокий ток может повредить точки распределителя или электронный спусковой механизм.
Время не ждет ни смертного … ни катушки зажигания. Хотя коллапс магнитного поля и скачок напряжения происходят мгновенно для нас, простых людей, магнитному полю катушки требуется некоторое время для генерации полного потенциального тока и напряжения: время для того, чтобы катушка стала полностью насыщенной; время для того, чтобы катушка разрядила накопленную энергию, чтобы зажечь свечу зажигания. Инженеры называют коэффициент заряда катушки «выдержкой», который выражается в градусах коленчатого вала. Продолжительность задержки может варьироваться в зависимости от типа системы зажигания — 30 градусов для большинства традиционных точечных систем, но различные электронные триггеры могут иметь (в зависимости от конструкции) меньшую задержку, большую задержку или даже переменную задержку.
Жить не вздут. При низких оборотах 30 градусов времени выдержки катушки может быть в 2 или 3 раза больше, чем необходимо, что приводит к чрезмерному тепловыделению системы зажигания и ненужному потреблению энергии генератора.Это сокращает срок службы компонентов. Но на высоких оборотах 30 градусов недостаточно: чем быстрее вращается кривошип (чем выше частота вращения двигателя), тем меньше времени остается на подзарядку катушки. При определенных оборотах двигателя катушка не может полностью перезарядиться, пока не наступит время зажигания следующей свечи зажигания в порядке зажигания двигателя. При недостаточной энергии для проскока зазора свечи зажигания и ионизации топливовоздушной смеси происходит пропуск воспламенения.
Просмотреть все 6 фотографий Промышленный распределитель HEI с большой крышкой производства GM является ярким примером индуктивного распределителя с электронным управлением и изменяемой выдержкой.Модуль OE GM / Delco имеет схему прогнозирования задержки, которая сокращает время задержки на низких оборотах до 15 градусов и удлиняет его до 40 градусов при высоких оборотах.
Фото: Марлан Дэвис
Зарядка вперед с CD: Одним из способов решения этой проблемы является система зажигания емкостным разрядом (CD). Как следует из названия, система «емкостного разряда» использует отдельный конденсатор для хранения энергии на пороге высокого напряжения (например, 580 первичных и 50 000 вторичных вольт в MSD 8-Plus), которая затем разряжается через систему зажигания. катушка.Конденсаторы заряжаются намного быстрее, чем катушка, и лучшие из этих систем могут полностью заряжаться до 15 000 об / мин двигателя. Катушка, предназначенная для использования с системой CD, неизменно имеет другую частоту витков, внутреннее сопротивление и время нарастания по сравнению с катушкой, используемой в традиционной индуктивной системе. (Для обсуждения емкостного разряда и традиционных чисто индуктивных систем зажигания см .: «Индуктивные и емкостные системы зажигания».)
Best Bros: Также часто упускается из виду изменение поведения катушки при использовании с CD-система. В сочетании с конденсатором катушка становится настраивающим устройством для системы зажигания. Меняя местами разные катушки с разными уровнями индуктивности, можно улучшить мощность и производительность на треке (подробное объяснение того, как это сделать, см. В разделе «Настройка катушек»).
«Горячий» змеевик работает … горячее: По мере увеличения мощности змеевика увеличивается и его потребность в излучении тепла. Больше тепла, больше сопротивления. Чтобы охладить их, традиционные змеевики в форме канистры заполнены маслом.Если масло начнет вытекать, это знак того, что дни змеевика сочтены. Современные катушки нестандартной формы и гоночные катушки обычно отводят тепло с помощью эпоксидной заливки. И в новых конструкциях железный сердечник больше не является круглой трубкой. Например, катушки MSD с E-образным сердечником и U-образным сердечником оказались более эффективными, чем традиционные конфигурации контейнеров, для излучения тепла при повышении напряжения между обмотками из-за их меньшей и более закрытой области, где поле схлопывается. Более эффективная катушка, которая лучше отводит тепло, будет выдавать большее количество вольт и тока (обычно выражается в миллиамперах; 1 миллиампер = 1/1000 ампер).
Просмотреть все 6 фотографий Высокотехнологичные катушки MSD: компактный E-core Blaster SS — доступный высокопроизводительный блок для индуктивного зажигания и зажигания от компакт-дисков. Катушки с большим U-образным сердечником, такие как HVC II, предназначены для длительного использования с высокими эксплуатационными характеристиками при зажигании компакт-дисков, когда стоимость не является главной проблемой. Пластины железного сердечника содержат намного больше тонких металлических слоев, чтобы получить катушку с более высокой частотой с меньшими потерями энергии.
Фото: MSD
Требуется деревня (зажигание): В сумме для достижения максимальной производительности, катушка должна быть оптимизирована для типа используемой системы зажигания (индуктивный или емкостной разряд) и переключения распределителя механизм (точечный или электронный), ожидаемый диапазон рабочих оборотов двигателя и рабочий цикл (уличные, краткосрочные гонки или гонки на выносливость).Катушка с правильным соотношением витков для правильной работы с одним типом системы зажигания может быть не лучшим решением для другого типа системы. Время нарастания или выдержки катушки и выходная мощность должны быть совместимы с остальной системой зажигания. Некоторые катушки с чрезвычайно высокой выходной мощностью могут использоваться только в краткосрочных гонках, по сравнению с другими, оптимизированными для длительной овальной трассы или увеличенного срока службы на улице. Это прекрасный баланс, объединяющий все эти факторы, чтобы найти катушку, подходящую для конкретного применения.Но именно поэтому их так много! В случае применения с критически важными характеристиками стоит проконсультироваться с производителем вашей системы зажигания, чтобы создать команду, которая будет работать вместе слаженно.
Факторы, влияющие на работу катушки зажигания
- Первичное сопротивление: Более низкое внутреннее сопротивление увеличивает выходную мощность, но становится слишком низким, и вы можете повредить систему зажигания.
- Передаточное число: До определенного момента более высокое передаточное число — разница между количеством первичных и вторичных проводов — увеличивает выходную мощность.
- Входное напряжение: Чем выше входное напряжение, тем выше выходное напряжение.
- Отвод тепла: При прочих равных катушка, работающая с более низкой температурой, имеет меньшее сопротивление и, следовательно, выдает большее напряжение.
- Время выдержки в зависимости от частоты вращения двигателя: Чем выше частота вращения двигателя, тем меньше времени доступно для полной перезарядки змеевика.
- Совместимость системы зажигания : Катушка и тип системы зажигания должны работать вместе как оптимизированная команда.
- Система зажигания емкостного разряда : Более быстрое время перезарядки и более высокое начальное напряжение, подаваемое на катушку, увеличивает выходную мощность катушки, сводя к минимуму проблемы, связанные с временем задержки.
- Рабочий цикл : Как долго змеевик должен работать без повреждений; например, дрэг-рейсинг против расширенного уличного вождения.
Источник
Посмотреть все 6 фотоКатушка зажигания — Функция — Типы катушек — Признаки неисправности
Катушка зажигания — Функция — Типы катушек — Признаки неисправности — Тестирование Катушка зажигания предназначена для создания высокого напряжения из низкого. Высокое напряжение от катушки зажигания необходимо для зажигания топлива и запуска двигателя.Итак, чтобы катушка зажигания работала, на ее положительном выводе должно быть напряжение аккумуляторной батареи. Кроме того, он должен быть заземлен, включая и выключая модуль или цепь зажигания. Но если искра не возникает, катушка неисправна и ее необходимо заменить.
Итак, катушка зажигания очень прочная и надежная. Но он может потерпеть неудачу по разным причинам.Тепло и вибрация могут повредить обмотки и изоляцию катушки; вызывая короткое замыкание или обрыв в первичной или вторичной обмотке. Но убийца номер один катушек зажигания — это перегрузка по напряжению. Следовательно, это вызвано неисправными свечами зажигания или свечными проводами.
Типы катушек зажиганияИтак, внутри катушки зажигания два набора обмоток. Обмотки первичной катушки, содержащие сотни витков тяжелого провода. А вторичная сторона содержит тысячи витков тонкой проволоки. В старых автомобилях одна катушка обслуживала все свечи зажигания и использовала распределитель.В современных системах распределитель отсутствует. Потому что катушка зажигания теперь управляется электроникой. Но со всеми этими новыми технологиями необходимо решить новую проблему.
Признаки неисправности катушки зажиганияСтепень выраженности симптомов зависит от того, какая катушка зажигания вышла из строя:
- Возгорание
- Экономия топлива
- Остановка автомобиля
- Подергивание двигателя, резкий холостой ход, недостаточная мощность
- Двигатель не запускается
- Пропуски зажигания в автомобиле
- Плохое ускорение или потеря мощности
- Блок управления двигателем переходит в аварийный режим
- Коды неисправностей двигателя
Каталитический нейтрализаторЕсли неисправность катушки вызывает пропуски зажигания, это приведет к попаданию сырого топлива; необратимо повреждает каталитический нейтрализатор.
Примите меры для проверки на утечки масла, наличие влаги и проблем со свечами зажигания; чтобы предотвратить серьезное повреждение двигателя.
Итак, наиболее вероятная причина — утечка масла из прокладки клапанной крышки. На многих двигателях типа (COP) устанавливаются свеча зажигания и катушка зажигания; внутри трубки свечи зажигания. Эта трубка герметично закрыта вокруг части крышки клапана.
Утечка масла в трубку свечи зажиганияСо временем может выйти из строя уплотнение между крышкой клапана и этой трубкой свечи зажигания.В результате происходит просачивание масла и его заливка вокруг свечи зажигания и катушки зажигания. Это, в свою очередь, может привести к выходу из строя свечи зажигания и катушки зажигания.
Типы катушек зажигания Существует четыре основных типа катушек зажигания; Обычный Обычная катушка зажиганияТак, прерыватель с обычной точечной системой зажигания; первичная цепь получает питание от батареи через резистор.Ток течет через обмотки первичной катушки, создавая магнитное поле. Когда точки открываются, электрическая цепь тока разрывается. В результате схлопывается магнитное поле.
Сила разрушения проходит через обмотки вторичной катушки и создает в них электрический ток.
Ток течет в крышку распределителя и, в конечном итоге, в свечи зажигания; все за доли секунды. Но у этих первых полностью механических распределительных систем были свои недостатки.Точки зажигания выходили из строя и меняли угол зажигания, снижая эффективность двигателя. В результате требовалась замена аж через каждые 12 000 км пробега.
Электронный Электронная катушка зажиганияИтак, этот тип зажигания очень похож на обычную систему. Но вместо распределителя кулачок и очки; электронная система использует приемную катушку для подачи сигнала на модуль управления.
Это повысило надежность. Но твердотельные переключатели по-прежнему принимали заказы от распределительного вала.Валы распределителя
будут иметь тенденцию к появлению определенного количества «зазоров» или перекосов после 120 000 миль или около того. Поскольку износ шестерен всегда был препятствием для правильного выбора момента зажигания, механические системы зажигания должны были развиваться.
Без дистрибьютора (DIS) Катушка зажигания без распределителя (DIS)Итак, в системе зажигания без распределителя (DIS) ее конструкция позволяла получать больше энергии от нескольких катушек. Кроме того, в пакете катушек установлено три или более катушек.
В этой системе используется магнитное пусковое устройство для определения частоты вращения двигателя и положения коленчатого вала. Эта система определяет время зажигания на основе двух датчиков положения вала и компьютера.
Датчик положения коленчатого вала (CKP) и датчик положения распределительного вала (CMP). Эти датчики постоянно контролируют положение обоих валов и передают эту информацию в компьютер.
Катушка на штекере (COP) Катушка зажигания с катушкой на свече (COP)Итак, система зажигания типа «катушка-свеча» (КС) включает в себя; все электронные элементы управления в системе зажигания (DIS).Но вместо двух цилиндров, использующих одну катушку, каждая катушка (COP) обслуживает только один цилиндр.
В результате некоторые системы зажигания (COP) генерируют до 50 000 вольт и намного более горячие и сильные искры.
Катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания. В результате необходимость в проводах для свечей зажигания больше не является проблемой.Наконец, основные причины отказа:
- Неисправные свечи зажигания
- Плохие провода вилки
- Перегрузка по напряжению
Итак, никогда не отсоединяйте провод свечи или выходной провод высокого напряжения катушки, чтобы проверить наличие искры.Помимо риска серьезного удара током, обрыв провода вилки или катушки; повысит требования к напряжению на катушке до такой степени, что может повредить катушку. Единственный безопасный способ проверить наличие искры — использовать тестер свечей зажигания.
ЗаключениеТаким образом, тепло и вибрация могут повредить обмотки и изоляцию катушки. В результате возникает короткое замыкание или разрыв цепи в первичной или вторичной обмотке. Наконец, новые свечи зажигания продлят срок службы катушек зажигания.
Пожалуйста, поделитесь порталом двигателя Дэнни.com Новости
% PDF-1.4 % 1008 0 объект > эндобдж xref 1008 92 0000000016 00000 н. 0000003239 00000 н. 0000003390 00000 н. 0000004086 00000 н. 0000004185 00000 н. 0000004336 00000 н. 0000004435 00000 н. 0000004586 00000 н. 0000004685 00000 н. 0000004836 00000 н. 0000004935 00000 н. 0000005086 00000 н. 0000005185 00000 п. 0000005336 00000 п. 0000005435 00000 н. 0000005586 00000 н. 0000005685 00000 н. 0000005836 00000 н. 0000006326 00000 н. 0000006477 00000 н. 0000006622 00000 н. 0000006773 00000 н. 0000006897 00000 н. 0000007048 00000 н. 0000007459 00000 н. 0000007517 00000 н. 0000007632 00000 н. 0000007745 00000 н. 0000008089 00000 н. 0000008518 00000 н. 0000008617 00000 н. 0000008768 00000 н. 0000008867 00000 н. 0000009018 00000 н. 0000009117 00000 н. 0000009268 00000 н. 0000016276 00000 п. 0000022244 00000 п. 0000028544 00000 п. 0000028735 00000 п. 0000028894 00000 п. 0000034548 00000 п. 0000040828 00000 п. 0000047134 00000 п. 0000047209 00000 п. 0000053102 00000 п. 0000059166 00000 п. 0000059307 00000 п. 0000059449 00000 п. 0000059588 00000 п. 0000059725 00000 п. 0000059861 00000 п. 0000059999 00000 н. 0000060143 00000 п. 0000060286 00000 п. 0000060429 00000 п. 0000060573 00000 п. 0000062597 00000 п. 0000062740 00000 п. 0000062880 00000 п. 0000063024 00000 п. 0000063164 00000 п. 0000063300 00000 п. 0000063442 00000 п. 0000063580 00000 п. 0000063690 00000 п. 0000063796 00000 п. 0000063938 00000 п. 0000064044 00000 п. 0000064187 00000 п. 0000064324 00000 п. 0000064434 00000 п. 0000064540 00000 п. 0000064889 00000 н. 0000065240 00000 п. 0000065279 00000 п. 0000065423 00000 п. 0000065567 00000 п. 0000065706 00000 п. 0000065848 00000 п. 0000065986 00000 п. 0000066127 00000 п. 0000066269 00000 п. 0000066411 00000 п. 0000066553 00000 п. 0000066696 00000 п. 0000066839 00000 п. 0000111014 00000 н. 0000111055 00000 н. 0000121208 00000 н. 0000003038 00000 н. 0000002136 00000 п. трейлер ] / Назад 3266778 / XRefStm 3038 >> startxref 0 %% EOF 1099 0 объект > поток h ެ TILSQ = + «e hLZE «T] X @ Rh4A`Qc $ n1qB511q {` @ ct-> y˿xW? y7owǾC]} õ7nwe = * guKk {W’0; + 96slrYdvwZKJe W 阼 2pc̬ ‚ܼ HeteTwXkGFL5Me / (JKxVFLnb {Jmw | sA4SP» pnx: [nOҦ.w] iQ4 # mji ++ m0WO {j ޱ B [% ҠM [Br8E9ˎʼ + W | e # H8y! ‘) ig_0] Z: Oˤ \ .h5H_`.a Oabx \ `[4V, cjVCl , @! t [ W! {¿ yͼ: f ٔ FH $ ub) 2q-NxO1.ETAjR # jѴȼPQcTKY`0PT`Lp :! # ܲ F @@>! FK ӒgPĂn ‘* vOq «? BA` @ 0` 5caL1gd} FVAgP3! Ab (qmDӍXJ * $; A _ +’ (_ ~ $ լ xzfW Ո 7: `
Создание знаний: современные системы зажигания
По мере того, как количество электрических компонентов в современных транспортных средствах увеличивается, растет потребность не только в понимании их функций и рабочих характеристик, но и в том, как они собираются.
Во многих случаях технический специалист может улучшить свое понимание конкретной системы не только следуя сервисной информации производителя, но и изучая, как система работает изнутри и что составляет каждый отдельный компонент.
Основная цель системы зажигания — подавать искру в двигатель для надлежащего воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания. Сегодняшние автомобили используют модуль управления двигателем (ECM) для управления системами зажигания, которые используют такие конструкции, как катушка-свеча, для распределения мощности на каждый отдельный цилиндр.(На некоторых автомобилях по-прежнему могут использоваться крышка распределителя и ротор.) Оба типа систем должны выполнять одну и ту же работу: обеспечивать мощность в нужном цилиндре в точное время. Малейшая ошибка в хронометражем приведет к неработающему двигателю.
Для возникновения искры напряжение на свече зажигания должно составлять в среднем от 20 000 до 50 000 вольт. В некоторых случаях напряжение может быть даже выше.
Чтобы система зажигания работала, она должна выполнять две работы одновременно.Основная задача — повысить напряжение с 12,4 вольт, обеспечиваемых аккумулятором, до более чем 20 000 вольт, необходимых для воспламенения заряда воздуха / топлива. Вторая задача — обеспечить подачу напряжения на нужный цилиндр в нужное время.
Катушка зажигания является источником энергии и действует как силовой трансформатор. Корпус катушки удерживает первичную и вторичную обмотки цепи зажигания. Обмотки вторичной цепи могут находиться в диапазоне от 15 000 до 30 000 витков медного провода.Стальные пластины, на которые наматываются провода, являются ламинированными, что изолирует напряжение цепи от скачков или короткого замыкания, уменьшая при этом вихревые токи. Проволока также покрыта эмалью, исключающей межвитковые замыкания. Также может использоваться дополнительная изоляция, например, формованный пластик. Вторичные обмотки зажигания расположены внутри обмоток первичной цепи. Чтобы помочь в создании магнитных полей в цепи, используется сердечник из мягкого железа.
Катушка зажигания является компонентом системы зажигания, допуски ошибки производителя в которой очень малы.Если какая-либо из обмоток, пластиковая защита, сердечник из мягкого железа или охлаждающий агент выйдет из строя, это может привести к серьезным проблемам с управляемостью двигателя. Клиент может жаловаться на многие вещи, такие как пропуски зажигания, трудности с запуском или грубая работа в любых условиях.
Производители внесли множество улучшений в катушки зажигания, как с точки зрения производительности, так и с точки зрения конструкции. Между слоями был добавлен шумоподавляющий материал, чтобы уменьшить слышимый шум катушки. Использование композитных железных катушек может обеспечить программируемое управление энергией.Более низкая первичная индуктивность обеспечивает более быструю работу катушки. Прямое соединение со свечой зажигания с катушкой для каждого цилиндра позволяет повысить точность выдержки, что снижает температуру модуля и катушки, улучшая быстродействие, улучшая отвод тепла и повышая надежность.
Дизайн и стили катушек также изменились. Все мы знакомы с блоками катушек с отработанными искрами; производители работали над уменьшением их размера до 40% по сравнению со старыми моделями.Блоки катушек использовались в системах зажигания с полупрямым креплением, которые были дополнительно обновлены до различных конфигураций, таких как свечи рядом с катушкой, катушки с верхней частью вилки или катушки на вилке и стержневые катушки.
Дальнейшие разработки в конструкции катушек включают ионно-сенсорные системы зажигания и многозарядные системы зажигания. Ионно-сенсорные системы зажигания обеспечивают прямое измерение качества сгорания в цилиндрах. В этой системе используются обычные свечи зажигания в качестве датчиков качества сгорания в цилиндрах. Эта система предлагает более точное обнаружение детонации и пропусков зажигания, определяемое по результатам сгорания, а не по измерениям частоты вращения коленчатого вала.
Многозарядные змеевики предназначены для двигателей с сильно разбавленными топливными смесями, например, для многослойного прямого впрыска. Они обеспечивают более длительную продолжительность искры, больше энергии и повторное зажигание в случае, если горение гаснет при наличии жидкости, что может компенсировать изменение распыления топлива.
Управление зажиганием, управляемое модулем зажигания или контроллером ЭСУД, может быть двух видов в зависимости от операции: зажигание с индуктивным разрядом (IDI) или зажигание с емкостным разрядом (CDI).
В модулях CDI энергия искры накапливается в конденсаторе, расположенном внутри модуля. Энергия передается в соответствующую башню зажигания для свечи зажигания в любое время в течение цикла зажигания, как определяется модулем управления двигателем. При этом модуль управления может автоматически регулировать синхронизацию двигателя при изменении условий движения.
Чтобы накопленная энергия не приводила к повреждению внутренних компонентов модуля зажигания, производители теперь используют множество функций для повышения надежности и долговечности своих деталей.Использование медных радиаторов для рассеивания тепла, создаваемого высоким электрическим током, помогает улучшить способность модуля работать в неблагоприятных температурных условиях. Соединения выводов во всех точках модуля теперь сварены электронным способом; это значительно улучшает точки контакта в соединениях и увеличивает надежность модуля, когда целостность цепи играет важную роль.
Внутренний конденсатор модуля CDI заряжается через систему зарядки двигателя.В тот момент, когда должен быть воспламенен заряд воздуха / топлива, модуль управления двигателем посылает сигнал модулю зажигания, чтобы остановить заряд конденсатора и выпустить ток, посылая его в соответствующий цилиндр для события воспламенения. Чтобы ток был достаточно сильным для воспламенения топливно-воздушной смеси, напряжение в этих системах может достигать 40 000 вольт (в зависимости от марки автомобиля). В модуле зажигания должен использоваться трансформатор, расположенный внутри его корпуса. Сигнал 12,4 В сначала повышается примерно до 400-600 В.
Повышенное напряжение затем отправляется на конденсатор для зарядки и хранения. Зарядная часть модуля зажигания содержит собственный выпрямитель; это используется для исключения любого случайного выброса энергии в цепь зажигания.
Когда модуль управления двигателем посылает сигнал о воспламенении, конденсатор очень быстро высвобождает полностью сохраненное напряжение. Сначала ток поступает на катушку зажигания с низкой индуктивностью в модуле зажигания, где ток увеличивается до 40000 вольт, необходимых для надлежащего зажигания свечей зажигания.
По мере того как мы видим все больше и больше «умных» систем зажигания, знание своих частей и того, как они работают, имеет жизненно важное значение.
Для получения дополнительной информации об автомобильных технологиях посетите курс обучения CARS OnDemand на сайте www.cars-council.ca.
Катушка зажигания — проверка, измерение, неисправности
Конструкция обычной катушки зажигания в основном аналогична конструкции трансформатора. Катушка зажигания предназначена для создания высокого напряжения из низкого напряжения. Наряду с железным сердечником основными компонентами являются первичная обмотка, вторичная обмотка и электрические соединения.
Ламинированный железный сердечник предназначен для усиления магнитного поля. На этот стальной сердечник помещена тонкая вторичная обмотка. Он изготовлен из изолированного медного провода толщиной около 0,05-0,1 мм, намотанного до 50 000 раз. Первичная обмотка изготовлена из медного провода с покрытием толщиной около 0,6-0,9 мм и намотана поверх вторичной обмотки. Омическое сопротивление катушки составляет около 0,2–3,0 Ом на первичной стороне и около 5–20 кОм на вторичной стороне. Соотношение первичной и вторичной обмоток составляет 1: 100.Техническая конструкция может отличаться в зависимости от области применения катушки зажигания. В случае обычной катушки зажигания цилиндра электрические соединения обозначаются как клемма 15 (подача напряжения), клемма 1 (контактный выключатель) и клемма 4 (высоковольтное соединение).
Первичная обмотка соединена со вторичной обмоткой через соединение общей обмотки с клеммой 1. Это общее соединение известно как «экономичная схема» и используется для упрощения производства катушек.Первичный ток, протекающий через первичную обмотку, включается и выключается с помощью контактного выключателя. Величина протекающего тока определяется сопротивлением катушки и напряжением, приложенным к клемме 15. Очень быстрое направление тока, вызванное контактным выключателем, изменяет магнитное поле в катушке и индуцирует импульс напряжения, который преобразуется в высоковольтный. импульс вторичной обмотки. Он проходит через кабель зажигания к искровому промежутку свечи зажигания и воспламеняет топливно-воздушную смесь в бензиновом двигателе.
Величина индуцированного высокого напряжения зависит от скорости изменения магнитного поля, количества обмоток вторичной катушки и силы магнитного поля. Индукционное напряжение открытия первичной обмотки составляет от 300 до 400 В. Высокое напряжение на вторичной обмотке может достигать 40 кВ, в зависимости от катушки зажигания.
Руководство по проектированию автомобильных систем зажигания
(Изображение / Автолит)
Системы зажигания прошли долгий путь с момента появления автомобилей.
Система зажигания эволюционировала от ранних схем типа «точка» до современных конфигураций «катушка на вилке».
Существует пять основных типов систем зажигания. У каждого есть свои преимущества и недостатки. Мы обратились к нашим друзьям из Autolite, чтобы объяснить, что дает каждый тип системы зажигания. Они все сломали для нас, и теперь мы делимся с вами пятью типами.
1. Система зажигания точки прерыванияЭта система «точечного типа» — самый старый тип системы зажигания.Он полностью механический и электрический — наиболее сложным механизмом в этой системе является распределитель , который приводится в действие распределительным валом двигателя . Использует:
- Пункты прерывателя для срабатывания катушки зажигания для генерации импульса высоковольтной энергии.
- Колпачок и вращающийся ротор для распределения высокого напряжения на каждую свечу зажигания в соответствующее время.
Преимущества: Относительно легко диагностировать и ремонтировать.
Недостатки: Он содержит много движущихся частей и требует частого обслуживания. Ухудшение точки прерывания не может обеспечить максимальную энергию искры для каждого случая искры в течение всего срока службы двигателя (возможны частые пропуски зажигания, увеличивающие выбросы). Момент зажигания нельзя точно контролировать.
2. Высокоэнергетическая (электронная) система зажиганияЭта система заменяет точки прерывания и конденсатор транзисторным переключателем в модуле зажигания, который выполняет ту же задачу — запускает катушку зажигания для генерации тока высокого напряжения.Колпачок распределителя и ротор по-прежнему выполняют ту же работу по распределению тока на свечи зажигания.
Преимущества: У нее меньше движущихся частей, чем у системы зажигания с прерывателем, и ее все еще относительно легко диагностировать и ремонтировать. Он также может постоянно обеспечивать высокое напряжение для каждой искры на протяжении всего срока службы двигателя (минимальные пропуски зажигания).
Недостатки: Он по-прежнему полагается на обычный распределитель, который со временем изнашивается и требует замены.Время зажигания нельзя контролировать так точно, как в более сложных системах.
3. Система зажигания без распределителяЭта система полностью исключает распределитель и использует несколько катушек зажигания — по одной на каждую пару цилиндров. Используя датчики двигателя для определения положения коленчатого вала , а иногда и положения распределительного вала, электронный блок управления запускает соответствующую катушку зажигания и направляет распределение электрического тока на свечи зажигания.
Уловка, стоящая за этой системой, заключается в использовании «отработанной искры» для одного из спаренных цилиндров. Эта установка соединяет два поршня , которые будут одновременно находиться в верхней мертвой точке — один будет в конце своего такта сжатия, а другой — в конце своего такта выпуска. Каждая из свечей зажигания в этих цилиндрах будет гореть одновременно, используя высокое напряжение от одной катушки. Поршень в конце своего такта сжатия будет вырабатывать энергию от воспламенения топливовоздушной смеси.Зажигание свечи зажигания для поршня в конце его такта выпуска не будет выполнять никакой функции — это цилиндр отработанной искры.
Преимущества: В нем нет движущихся частей, поэтому затраты на техническое обслуживание обычно ниже. Он может быть спроектирован для генерации высокого напряжения, а момент зажигания можно точно контролировать для снижения выбросов.
Недостатки: Система зажигания без распределителя сложнее диагностировать и дороже, чем традиционная система, и по-прежнему требует высоковольтных проводов от катушек к свечам зажигания, как и в традиционной системе.
4. Катушка зажигания (прямое)В этой самой сложной из всех систем зажигания катушка зажигания размещается непосредственно над каждой свечой зажигания. Все моменты зажигания обрабатываются блоком управления двигателем на основе входных данных от различных датчиков. Поскольку каждая свеча зажигания имеет свою собственную специальную катушку, высоковольтные провода свечи зажигания полностью исключены.
Преимущества: Отсутствие движущихся частей, что означает снижение затрат на техническое обслуживание.Он может быть спроектирован для генерации высокого напряжения, а момент зажигания можно точно контролировать для снижения выбросов. Схема «катушка на свече» идеальна для двигателей с высокими оборотами.
Недостатки: Может быть сложнее диагностировать и дороже ремонтировать, чем традиционную систему.
5. Система зажигания конденсатора (CDI) для малых двигателей СистемыCDI обычно используются в небольших двигателях — газонокосилках, цепных пилах, подвесных лодочных моторах или мотоциклах, включая двухтактные и четырехтактные двигатели.Конфигурации сильно различаются и могут включать батарею и генератор переменного тока или магнето и без батареи. В базовой системе, описанной ниже, маховик двигателя используется как в качестве магнето для создания начального напряжения, так и в качестве пускового устройства, такого как ротор распределителя.
- Постоянные магниты, встроенные в маховик, вращаются вокруг неподвижных катушек источника, создавая начальное напряжение.
- Напряжение поступает на конденсатор, который увеличивает электрический заряд до 250+ вольт.
- Пусковое устройство, установленное рядом с маховиком, подает сигнал транзисторному коммутационному устройству блока управления CDI (также известному как тиристор) о прекращении зарядки конденсатора.
- В этот момент конденсатор разряжает свое напряжение в первичной обмотке катушки. Вторичная обмотка катушки увеличивает напряжение, чтобы она могла перепрыгнуть через зазор свечи зажигания.
Преимущества: Относительно легко диагностировать и ремонтировать. Его короткое время зарядки и короткое время искры подходят для работы на высоких скоростях.
Недостатки: Короткая продолжительность искры может быть слишком короткой для надежного зажигания с более бедными воздушно-топливными смесями. Может быть трудно запустить и, как правило, не подходит для автомобильных приложений.
Автор: Дэвид Фуллер Дэвид Фуллер — управляющий редактор OnAllCylinders. За свою 20-летнюю карьеру в автомобильной промышленности он освещал множество гонок, шоу и отраслевых мероприятий, а также написал статьи для нескольких журналов.Он также сотрудничал с ведущими и отраслевыми изданиями по широкому кругу редакционных проектов. В 2012 году он помог создать OnAllCylinders, где ему нравится освещать все аспекты хот-роддинга и гонок. Катушки зажигания— Что нужно знать каждому техническому специалисту | 2011-06-16
Процесс сжигания топлива и воздуха приводит в действие большинство транспортных средств в США и во всем мире. На самом базовом уровне это горение представляет собой химический процесс. Сжигание топлива и воздуха требует сначала смешивания, сжатия и воспламенения двух газов за счет добавления тепла.
Требуемое тепло может поступать из нескольких источников. В дизельном двигателе реакция горения запускается теплом, возникающим при нагревании смеси за счет очень сильного сжатия. В бензиновом двигателе зажигание обычно достигается за счет электрической искры, которая вызывает дугу или перескакивает через выводы свечи зажигания. Это ток искры, протекающий через сопротивление зазора, который вызывает тепло, необходимое для начала горения.
Необходимое тепло можно подавать другими способами; Форд, например, экспериментировал с двигателем, который использует энергию лазерного луча для запуска процесса сгорания.В очень ранних двигателях, построенных до изобретения катушки зажигания, для начала сгорания использовались горячие трубы или даже пламя. Дело в том, что это тепло необходимо добавлять в нужное время и в нужном месте для достижения максимальной эффективности двигателя. Каждый техник должен знать, как это работает.
Деловая часть свечи зажигания
Понимание систем зажигания и того, как они на самом деле работают, начинается с рассмотрения деловой части свечи зажигания. Типичные свечи зажигания состоят из одного центрального электрода и заземляющего электрода J-образной формы.В зависимости от полярности приложенного напряжения дуга может перемещаться от центрального электрода к земле или наоборот. Обычно отрицательным делают центральный электрод. Таким образом искра попадает в центральный электрод от заземляющего электрода.
Обычно нет токопроводящего пути между центральным и заземляющим электродами. Цель системы зажигания — создать проводящий путь через воздух или что-то еще между электродами.Молекулы воздуха обычно не могут поддерживать проводимость, потому что внешние слои их атомов / молекул не имеют свободных электронов. Чтобы воздух проводился, требуется достаточно высокое напряжение, чтобы буквально оторвать электроны от удерживающих их атомных сил. Этот процесс называется ионизацией.
Для ионизации требуется не только высокое напряжение, но и концентрированное высокое напряжение. Здесь важна конструкция свечи зажигания и ее электродов. Чтобы сконцентрировать высокое напряжение, должны быть острые края.Когда свеча новая, центральный электрод представляет собой идеальный цилиндр с плоской вершиной. Верхний край этого центрального электрода острый и помогает концентрировать напряжение.
Современные технологии позволяют улучшить характеристики свечей зажигания двумя способами. Первый — перейти на более мелкие и заостренные электроды за счет использования очень жаропрочных металлов, таких как иридий. Эти свечи зажигания, которые иногда называют свечами с тонкой проволокой, имеют центральные электроды, которые вдвое меньше и диаметр обычных свечей
[PAGEBREAK]
Во-вторых, на концы электродов нужно добавить платиновые наконечники или подушечки.Платина инертна при давлениях и температурах камеры сгорания. Этот металл практически исключает износ электродов. Единственная причина для замены свечи — если она загрязнена или засорена (обычно из-за очень богатого топлива) и больше не может нормально зажигаться.
Существует ряд факторов, которые вам необходимо знать с точки зрения того, какое напряжение потребуется для переключения свечи зажигания. Первое — это форма электродов, как указано выше. Изношенные закругленные электроды свечи зажигания не могут эффективно фокусировать высокое напряжение.В результате для зажигания изношенных свечей требуется большее напряжение.
Другие факторы включают характер материалов между электродами свечи. Это может быть сложнее, чем вы думаете. Типичная свеча зажигания представляет собой керамический конус, который поддерживает центральный электрод и служит для разделения центрального и заземляющего электродов. Эта керамика может быть загрязнена топливом, остатками топлива или маслом, проникающим через кольца или уплотнения штока клапана, а также побочными продуктами сгорания.Хотя шунтирующие отложения не являются проблемой для исправного двигателя, они представляют собой альтернативный путь для высокого напряжения, которое может вызвать пропуски зажигания.
Одной из конструктивных особенностей свечи зажигания является то, что эта керамика предназначена для достижения заданной рабочей температуры или «нагрева» во время нормальной работы двигателя. Причина в том, чтобы сжечь остатки загрязнений на керамике.
Одним из преимуществ современных систем зажигания является скорость, с которой катушка переходит от 0 до требуемого напряжения зажигания.Чем быстрее это произойдет, тем больше вероятность возникновения дуги на электродах, а не через отложения свечей зажигания. Переход на топливо, не содержащее свинца, также помог за счет значительного уменьшения отложений на свечах зажигания. Двигатель, который находится в достаточно плохом состоянии, поэтому загрязнение свечей зажигания является проблемой, следует рассмотреть для восстановления или замены.
Можно ожидать, что основными газами в свече зажигания и вокруг нее будут топливо и воздух. Хотя это по большей части верно, в некоторых случаях это неверно.Когда газы в этой области загрязнены, это может повлиять на напряжение, необходимое для скачка искрового промежутка. Основными источниками загрязнения являются поток клапана рециркуляции ОГ и низкий объемный КПД.
Термин «объемный КПД» относится к тому, насколько хорошо цилиндр заполняется в каждом цикле впуска. Цилиндр имеет известный рабочий объем в зависимости от размера исходной конструкции двигателя. Газы, поступающие в двигатель и выходящие из него, обладают инерцией. Они не начинают двигаться, как только открывается впускной клапан, и не хотят останавливаться в момент закрытия клапана.В некоторых конструкциях двигателей существует период перекрытия между открытием впускного клапана и окончательным закрытием выпускного клапана. Эффект наиболее заметен на холостом ходу. Результатом для системы зажигания является то, что иногда то, что действительно течет внутри электродов свечи зажигания и вокруг них, представляет собой смесь свежего воздуха, свежеиспаренного бензина, неиспарившихся капель топлива и, возможно, выхлопных газов. Также возможны загрязнения, такие как вода, водяной пар, антифриз и даже несвежий нелетучий бензин.
Решение для этого — иметь срок службы или срок службы искры. В большинстве систем зажигания после проскока искры электроды продолжают гореть не менее 1000 микросекунд, а может и больше. Идея состоит в том, чтобы зазор оставался освещенным достаточно долго, чтобы обеспечить возгорание летучего топлива и воздуха.
Требуемое напряжение зажигания свечи зажигания также зависит от давления внутри цилиндра. Давление возникает из-за сжатия, а также из-за большой нагрузки двигателя.Наибольшие напряжения зажигания обычно возникают при резком ускорении дроссельной заслонки. Изменение числа оборотов двигателя, изменение топливной смеси и нагрузка на двигатель способствуют повышению требуемого напряжения.
[PAGEBREAK]
Типы катушек зажигания
Катушки современной технологии бывают нескольких основных типов. Катушки с карандашом обычно имеют диаметр от одного дюйма до четырех дюймов в длину. Эти катушки предназначены для установки между кулачками двигателей DOHC и SOHC.Обычной практикой для карандашных катушек является включение переключающей электроники, необходимой для управления катушкой, в небольшой карман рядом с внешним концом пакета катушек.
Карандашные катушки имеют то преимущество, что они сделаны таким образом, чтобы уместиться в пределах небольшой площади, доступной между кулачками. Несмотря на то, что они очень хорошо упаковываются в двигатель, карандашные катушки имеют недостаток в том, что они расположены. Эта часть двигателя обычно работает при очень высокой температуре. Металл, окружающий катушку, может мешать магнитному действию катушки, уменьшая ее мощность.Это главное соображение в двигателях с прямым впрыском. Катушки с карандашом также более дороги в производстве и, возможно, менее надежны при практическом использовании, чем обычные катушки.
В приложенияхCoil Near Plug (CNP) используется короткая палка с пластиковой изоляцией или резиновый колпачок свечи зажигания для проникновения в двигатель и свечу зажигания. Это удерживает трансформаторную часть катушки вверх и подальше от металла головки цилиндров. Хотя CNP не упаковываются так аккуратно, как катушки с карандашом, их рабочая температура ниже и, следовательно, их надежность выше.CNP, возможно, на треть дешевле в производстве, чем сопоставимые катушки. Некоторые CNP включают интегрированные электронные пакеты, а другие нет.
В некоторых двигателях до сих пор используются катушки зажигания катушечного типа. Внутри пакетов змеевиков находятся двухсторонние змеевики, которые могут быть подключены для одновременного зажигания свечи для одного цилиндра при сжатии, а также для второго цилиндра на его такте выпуска. Искра, которая возникает в цилиндре при «выхлопе», является бесполезной искрой, не имеющей смысла.Тем не менее, такое расположение позволяет одному блоку катушек обслуживать пару цилиндров. При следующем обороте двигателя то, что было потраченной впустую искрой, станет полезной искрой, когда этот цилиндр находится под сжатием.
Недостатком систем катушечного типа является то, что они по-прежнему используют провода свечей зажигания и башмаки для отвода искры от катушки к свечам зажигания. Провода и пыльники свечей зажигания уже давно имеют проблемы, связанные с гарантией, и исключаются из конструкции двигателей с самыми современными технологиями.Блоки катушек также сравнительно большие и тяжелые по сравнению с CNP.
По-прежнему существуют миллионы дорожных транспортных средств и сельскохозяйственных машин, в которых до сих пор используются распределитель, крышка распределителя, ротор и провода свечей зажигания. В системе этого типа могут использоваться цилиндрические маслонаполненные змеевики. В системе этого типа катушка предназначена для подачи искры на восемь цилиндров. Колпачок и ротор действуют как переключатель высокого напряжения, который распределяет выходной сигнал катушки на требуемую свечу зажигания.Колпачок, ротор и провода свечи зажигания подвержены износу и загрязнению. Кроме того, змеевик в этой системе с оригинальным оборудованием не успевает накапливать полный объем искровой энергии при каждом событии возгорания. В конечном итоге эти системы имеют более низкое выходное напряжение и более низкую надежность, чем более новые системы, которые их заменили.
Конструкция катушки зажигания
Основная конструкция катушки зажигания начинается с двух витков провода.Первичная обмотка состоит примерно из 100 витков так называемого магнитного провода. На самом деле, в «магнитном» проводе нет ничего особенного, кроме того, что он предназначен для изготовления электромагнитных узлов, таких как трансформаторы или катушки. Для типичной катушки зажигания первичная обмотка представляет собой одножильный медный провод примерно 22 калибра. Провод изолирован тонким слоем полиэфирной изоляции.
Эта изоляция позволяет намотать первичную обмотку (для увеличения индуктивности) без замыкания отдельных витков на соседние.Намотка катушки круглой трубчатой формы помогает сконцентрировать индуктивность.
Вторичная обмотка катушки обычно наматывается на пластиковую бобину, которая разделена на секции или отсеки. Провод, используемый во вторичной обмотке, намного тоньше, чем первичный. Это тоже магнитная проволока. Обычно этот тип провода представляет собой одножильную проволоку сечением от 42 до 44, покрытую дюжиной или более очень тонкими слоями изоляции. Для сравнения, эта проволока меньше в диаметре, чем средний человеческий волос.Это зависит от типа изготавливаемой катушки, но на вторичную катушку наматывается до 10 000 витков тонкой проволоки. Вторичная катушка будет иметь сопротивление от 6000 до 10 000 Ом. Первичная катушка устанавливается внутри вторичной катушки. В растянутом состоянии на вторичную катушку может быть намотано до полумили проволоки.
Внутри первичной и вторичной обмоток находится пакет ламинирования. Стопка ламп может состоять из 20-30 слоев тонкой электротехнической стали, уложенных по прямоугольной траектории.Часто две детали в форме буквы «C» или «U» изготавливаются таким образом, чтобы их можно было собрать лицом к лицу, при этом одна сторона проходит через первичную и вторичную обмотки. Два C не составляют полный путь. На прямоугольной траектории остается зазор примерно 1 мм (0,039 дюйма). Этот зазор важен для хранения магнитной энергии в первичной обмотке катушки.
[PAGEBREAK] Изготовление пакета из такого количества слоев стали имеет целью уменьшить потери на вихревые токи, которые в противном случае ограничили бы мощность катушки.В некоторых катушках используется особый металлический порошок, частицы которого изолированы пластиком, образующим магнитный сердечник катушки.
После изготовления пакета змеевиков необходимо полностью пропитать змеевик эпоксидной смолой. Смола подается под давлением во все уголки змеевика. Смола служит для изоляции и улавливания высокого напряжения внутри рабочей катушки. Эпоксидная смола также служит для предотвращения попадания влаги в змеевик и для распределения тепла, выделяемого при нормальной работе змеевика.Обратной стороной эпоксидной смолы является то, что она относительно хрупкая и может треснуть во время сильного термоциклирования змеевика.
Как работает катушка
При фактическом использовании одна сторона первичной катушки подключена к положительной стороне аккумуляторной батареи автомобиля. Противоположный конец катушки подключен через транзистор драйвера катушки зажигания к земле. Когда драйвер включен, ток начнет течь в первичной катушке.
С батарейным питанием 14.0 вольт и сопротивление первичной обмотки 0,5 Ом, по закону Ома казалось бы, что будет течь ток в 28 ампер. Это не так по нескольким причинам. Первая причина заключается в том, что первичный ток ограничен индуктивностью первичной катушки и ему противодействует. Если смотреть на осциллограф, ток возрастает примерно под углом 45 градусов до примерно 7 ампер. Ток, работая с индуктивностью первичной катушки, накапливает энергию в магнитном поле, окружающем первичную катушку. Он варьируется, но время ожидания, необходимое для накопления энергии в первичной обмотке, обычно составляет от двух до четырех миллисекунд.
Компьютер двигателя заранее знает, когда ему нужна искра из катушки. Цель состоит в том, чтобы начать период выдержки достаточно до возникновения искры, чтобы ток первичной обмотки достиг полного накопления энергии. Это время в некоторой степени зависит от напряжения аккумулятора и больше от точной внутренней температуры катушки зажигания. Это может быть труднее предсказать. По этой причине большая часть электроники катушки включает функцию ограничения тока катушки. Когда достигается целевой уровень тока, транзистор драйвера катушки частично выключается, ограничивая дальнейшее повышение тока.Цель состоит в том, чтобы максимально сократить время ограничения тока катушки, чтобы избежать чрезмерного нагрева драйвера катушки. Время ограничения катушки можно рассматривать как плоский участок, который наступает после 45-градусного наклона кривой заряда и непосредственно перед событием искры.
Включение и выдержка катушки контролируется прямоугольным импульсом от управляющего компьютера двигателя. Нарастающий фронт прямоугольной волны включает драйвер катушки, начиная период задержки. Время, в течение которого импульс остается включенным, представляет команду компьютера для включения катушки или периода задержки.Когда импульс компьютера падает до нуля, драйвер выключается, и ток перестает течь в первичной катушке.
Когда первичный ток катушки отключен, энергия, запасенная в магнитном поле вокруг первичной катушки, схлопывается обратно в катушку, которая ее создала. Именно это коллапсирующее магнитное поле индуцирует в обмотках первичной катушки обратное напряжение приблизительно 400 вольт. Разница в скорости обрушения. Чем быстрее движутся магнитные силовые линии, тем большее напряжение создается в первичной катушке.Коллапсирующее магнитное поле создает импульс 400 вольт в первичной катушке.
Этот первичный импульс преобразуется между первичным и вторичным. Отношение витков примерно 100 к одному (вторичная обмотка к первичной) означает, что напряжение на выходе вторичной обмотки будет повышено до 100x 400 или примерно 40 000 вольт.
Конечно, здесь есть компромисс. В то время как напряжение повышалось с первичной обмотки на вторичную, ток понижается.Типичные вторичные токи находятся в миллиамперном диапазоне. Однако этого достаточно, чтобы создать тепло, которое запустит реакцию горения.
В некоторых катушках используется редкоземельный магнит, встроенный в пластинки, чтобы улучшить характеристики катушки и уменьшить ее размер. Магнит смещает пластину стали в одном направлении.
Магнитное поле первичной катушки притягивает магнитное поле в направлении, противоположном полю магнита. Когда первичный ток отключается, поле схлопывается.Поскольку сталь была смещена магнитом, результирующее изменение магнитного потока намного больше. Повышенное изменение магнитного потока приводит к более высокой выходной мощности катушки для данного размера.
[PAGEBREAK]
Работа катушки на автомобиле
Несмотря на то, что катушка может выдавать выходное напряжение 40 000 вольт, в реальной жизни этого почти никогда не бывает. Что произойдет, так это то, что напряжение вырастет настолько, насколько это необходимо для ионизации зазора свечи зажигания.Основываясь на переменных, обсужденных ранее, необходимое напряжение может составлять от 3000 вольт до 30 000 вольт.
Более низкого напряжения может быть достаточно для ионизации зазора в условиях высокой скорости и небольшой нагрузки. Максимально необходимое напряжение достигается при сильном ускорении, когда нагрузка высока, а топливная смесь богатая.
Типичное напряжение зажигания при розжиге составляет от 8 до 22 кв. Наличие более высокого напряжения на катушке не может быть преимуществом. Провода свечей зажигания, чехлы, крышки и роторы могут быть повреждены перенапряжением.Если вилка не сработала на 30 кВ, соединение могло быть потеряно как внутри, так и снаружи.
По мере того, как напряжение увеличивается дальше и ему некуда деваться, оно может выскочить из стороны чехла, провода свечи зажигания или даже самого пакета катушек.
Слишком высокое повышение напряжения на катушке часто приводит к повреждению системы.
Типичные формы сигналов катушки зажигания
Безусловно, лучший инструмент для диагностики неисправностей катушек зажигания — это осциллограф.На некоторых конструкциях катушек можно измерить сопротивление первичной и вторичной катушек снаружи катушки. Сопротивление первичной обмотки имеет низкое значение (обычно 0,5 Ом), и его трудно точно измерить даже с помощью цифрового омметра. Хотя вторичное сопротивление можно измерить, ответ, который вы получите, может не сказать вам очень много. Сопротивление катушки весьма чувствительно к фактической температуре внутри катушки. Изменение, связанное с температурой, может эффективно «скрыть» изменение сопротивления, вызванное коротким замыканием витков во вторичной обмотке.Даже небольшой процент закороченных витков может значительно снизить доступное выходное напряжение катушки.
Есть три различных формы волны катушки, которые определяют рабочие характеристики катушки. Первый — это форма волны первичного тока катушки (см. Рисунок 1). Правильно работающая катушка будет иметь плавное линейное изменение от 0 ампер в начале периода выдержки до любого значения, которое, по определению автопроизводителя, требуется для искры с полной энергией. Пожалуйста, помните, что некоторые катушки будут иметь плоскую область в верхней части рампы, которая представляет собой ограничение тока катушки.
[PAGEBREAK]
Первичное напряжение катушки (Рисунок 4) — это всплеск обратного напряжения 400 В, который возникает при отключении тока катушки. Амплитуда и форма волны указывают не только на величину выброса, но и на способность катушки колебаться после первоначальной искры. В нормально работающей катушке энергия колеблется взад и вперед, создавая затухающие синусоидальные волны.
Эти синусоидальные волны являются хорошим показателем «добротности» или качества катушки и ее способности свободно обмениваться энергией.Короткое замыкание витков и другие проблемы с качеством катушки более очевидны на осциллографе.
Ключевым моментом здесь является то, что первичная обмотка и вторичная обмотка окружают один и тот же пакет ламинирования. Это означает, что то, что видно на первичных осциллограммах, является показателем того, что может происходить во вторичных или наоборот. Короткие витки вторичной обмотки часто видны на осциллограмме тока первичной обмотки. Когда у вас есть такая ситуация, форма волны поднимется по вертикали, может быть, на один или два ампера, прежде чем взлетит под обычным углом в 45 градусов.
У большинства технических специалистов нет необходимого высоковольтного пробника для непосредственного просмотра вторичных сигналов. Хорошая новость заключается в том, что обычно в таком измерении нет необходимости. Неисправности, которые могут возникать во вторичной обмотке, часто видны на первичной форме волны.
[PAGEBREAK]
Виды отказа катушки зажигания
Как уже отмечалось, существует несколько различных типов или стилей катушек зажигания. У каждого свои строительные сложности и возможные виды отказов.Наиболее частый сбой при установке MIL или кода неисправности указывает на пропуск зажигания в конкретном цилиндре (что указывает на то, что событие сгорания не произошло). Это может происходить на очень низких уровнях в нормально работающем двигателе. Код неисправности устанавливается, когда процент пропусков зажигания превышает стандарты, установленные производителем. Это может составлять около 0,1% случаев возгорания.
Недостаточное сгорание может быть вызвано дефектом свечи зажигания, дефектом катушки или дефектом башмаков или проводов, связанных с этим цилиндром.Очень распространенная проблема связана со свечами зажигания. Когда соединение со свечой зажигания размыкается или свеча становится невоспламеняемой, напряжение на катушке повышается. Часто это приводит к пробою изоляции кабельного наконечника свечи зажигания или проводов. Это приводит к возникновению дуги, которая проходит через боковую часть ботинка и прибивает ближайшую точку с потенциалом земли. После возникновения дуги точечное отверстие, созданное дугой, представляет собой необратимое повреждение этого башмака.
Следующий импульс высокого напряжения легче пройдет через отверстие под штифт, что приведет к дальнейшему повреждению чехла.Когда ситуация становится достаточно плохой, сначала возникает дуга, даже если свеча зажигания была восстановлена до нормального состояния зажигания. Решение — заменить поврежденный пыльник и поврежденную свечу зажигания. Катушка действительно не вышла из строя.
Как отмечалось выше, катушки изготавливаются из различных материалов, включая медь, сталь, пластик и, возможно, латунь или алюминий. Каждый из этих материалов имеет свой коэффициент теплового расширения. Поскольку при нормальной работе змеевик нагревается и охлаждается, эти коэффициенты работают друг против друга.Эти силы эффективно пытаются разорвать катушку. Визуальные повреждения часто проявляются в трещинах на эпоксидной смоле или корпусе.
Отказ катушки также может быть результатом короткого замыкания обмоток первичной или вторичной обмотки.