Катушки зажигания принцип работы. Катушка зажигания: устройство, принцип работы и признаки неисправности Напряжение индивидуальной катушки зажигания

Катушка зажигания является важной частью системы запуска транспортного средства. Без её применения не добиться старта мотора. Невозможно запустить двигатель без аккумулятора, так как не будет формироваться первая искра.

Устроена данная деталь достаточно просто, но время от времени, как и иные детали и элементы автомобиля, она выходит из строя. Причиной может стать неисправность или определённый заводской дефект. Стандартным пуском двигателя работа катушки не ограничивается. Если устройство внезапно выйдет из строя при уже работающем двигателе, это автоматически приведёт к его полной остановке.

Знание ответа на вопрос, как проверить катушку зажигания – это простой и верный способ выявить неисправность детали и понять, требуется или нет его замена.

Назначение

Основным предназначением катушек зажигания является трансформация низковольтного электрического тока, который получается от аккумулятора или от генератора, в специальный электрический импульс с достаточно высоким напряжением. За счёт данного процесса в свечах зажигания вырабатывается необходимая для запуска двигателя искра.

Принцип работы

Принцип работы описываемого устройства достаточно прост. В первичную обмотку катушки осуществляется подача низковольтного напряжения, создающего магнитное поле. Иногда подобное напряжение полностью отсекается прерывателем, способствуя тем самым резкому сокращению магнитного поля и образованию в витках катушки зажигания оптимальной электродвижущей силы.

Согласно закону физики по электромагнитной индукции, показатель образующейся электродвижущей силы является прямо пропорциональным количеству витков контура. Именно по этой причине во вторичной катушке, где присутствует больше витков, появляется импульс высокого напряжения. Он проходит по высоковольтным проводам и подаётся к свече зажигания. Благодаря данному импульсу, который передаётся катушкой, между электродами свечи зажигания появляется искра, воспламеняющая воздушно-топливную смесь.

В более устаревших моделях авто напряжение от катушки зажигания передавалось к свечам посредством распределителя зажигания. Подобная схема не отличалась надёжностью, потому свечные катушки зажигания более современных авто объединены в специальную систему и распределены строго по одной на каждую свечу.

Виды катушек

На данный момент различается три основных вида катушек зажигания. Каждый из них характеризуется своими конструкционными особенностями и требует более внимательного рассмотрения:

• классические, которые используются на автомобилях с системами зажигания, где присутствует распределитель;
• двухвыводные – используются в системе стандартного зажигания с прямой подачей электрического напряжения;
• индивидуальные – в данной системе для каждой свечи предназначена одна катушка.

Все три вида схожи по своей конструкции, за исключением некоторых нюансов. Классический вариант состоит из двух обмоток – вторичной и первичной. Вторая при этом помещается внутрь первой. Разница между обмотками заключается в количестве витков используемой проволоки, а также в толщине провода.

Во внутренней части данных обмоток размещён сердечник, выполненный из ферромагнитного сплава. Каждая обмотка имеет по два вывода. У первичной они оба являются входными. У вторичной один вывод является выходным, а второй соединен с первичной обмоткой. Все перечисленные выше элементы помещены в герметичный корпус. Что касается выводов, то они выходят на крышку корпуса.

Двухвыводная катушка от классического варианта отличается присутствием двух сердечников – внутренний, который помещён в обмотки, а также внешний, что находится над ними. Вместо одного высоковольтного вывода вторичного варианта обмотки, у подобной катушки их всего два.

Что касается индивидуальной катушки, то она отличается тем, что сверху размещается не первичная, но вторичная обмотка. При этом высоковольтный вывод её подсоединён к специальному наконечнику, что надевается на вывод свечи.

Все виды катушек являются неразборными и не подлежат ремонту. Данные элементы необходимо проверять и своевременно осуществлять замену. Это очень важно, так как обрыв или замыкание обмоток может стать причиной сбоев в работе, а также приведёт к полной неработоспособности двигателя.

Основные неисправности катушки зажигания и их причины

Причин появления у катушек зажигания разных неисправностей может быть несколько. Среди самых распространённых из них можно выделить следующие:

1. Короткое замыкание во внутренней части устройства.
2. Перегрев катушки по причине её постепенного износа.
3. Увеличение времени зарядки катушки. Это возникает по причине низкого источника напряжения, то есть слабого аккумулятора. В последствии это приводит к преждевременному износу или к повышенной нагрузке блока управления зажигания.
4. Нарушение герметичности узлов в двигателе. Течи могут стать причиной замыкания, вызывая тем самым нарушение в работе общей системы зажигания.

Причины выхода из строя катушек зажигания необходимо знать. Если не устранить их, есть риск столкнуться с быстрым выходом из строя более новых элементов.

Симптомы неисправностей, или На что следует обратить внимание

Какой бы вид катушки ни был установлен в транспортном средстве, через определённое время эксплуатации он может выйти из строя.

Можно выделить следующие признаки неисправности катушки зажигания:

• слабый разгон;
• потеря мощности;
• ошибочные показатели на панели приборов;
• переход двигателя в режим safe-mode;
• самый серьёзный признак выхода свечи из строя – двигатель не заводится.

Перечисленные признаки сбоя в работе катушки зажигания могут проявляться, как при определённом режиме работы двигателя, так и в постоянном.

Инструкция по проверке катушки зажигания мультиметром

Проверка описываемого элемента представляет собой трёхступенчатый процесс. Начинается он с тщательной подготовки. Затем осуществляется визуальный осмотр и всё заканчивается тестированием системы с задействованием специальных приборов.

Функционирование катушки может проверяться на профессиональных диагностических стендах в специальных сервисах и дилерских центрах. Для проведения самостоятельной проверки потребуется использовать мультиметр. Данный инструмент представляет собой универсальный диагностический прибор максимально широкого спектра применения.

Подготовительные операции

Перед тем, как начать саму диагностику катушки зажигания, потребуется подготовить мультиметр. Данный прибор в состоянии определить точные показатели напряжения и уровень электрического сопротивления в Ом.

В современных авто установлены разного рода катушки зажигания. Параметры каждой из моделей обозначены ПТС каждого авто. Подобные показатели необходимо знать, чтобы можно было провести диагностику. Проверка заключается в выявлении такого параметра, как сопротивление катушки зажигания, то есть сопротивление вторичной и первичной обмоток. Если в процессе проверки не удаётся обнаружить показатели сопротивления, можно будет опираться на общепринятые признаки.

Внешний осмотр

Внешние характеристики системы могут в зависимости от модели немного различаться. Отличаются такие характерные элементы, как:

• крышка;
• корпус;
• расположенная по центру клемма;
• два контакта.

В процессе визуального осмотра элемента потребуется внимательно изучить состояние корпуса и постараться обнаружить на поверхности трещины, сколы и прожжённые участки. По той причине, что корпус выполнен из эбонита и, соответственно, не пропускает ток, неисправность прибора по большей части будет связана с внутренними повреждениями.

Если в процессе изучения состояния внешних характеристик катушки выявляются определённые проблемы, элемент потребуется заменить на новый. Новая катушка должна строго соответствовать всем необходимым техническим характеристикам – сопротивлению обмотки, длительности и энергии искры. Если проблем с внешними характеристиками не обнаруживается, можно перейти к проверке первичной и вторичной обмоток.

Проверка первичной обмотки

На данном этапе мультиметр требуется присоединить к минусовому и плюсовому выводам, а прибор настроить на замер уровня сопротивления. Несмотря на то, что устройства от разных авто характеризуются разными значениями уровня сопротивления, показатель колеблется в диапазоне 0,4 — 2 Ом.

Если в процессе диагностики прибор показывает величину, входящую в данный диапазон, можно судить об исправности устройства. Отображение на дисплее значения 0 Ом прямо говорит о том, что в обмотке произошло короткое замыкание. Если же полученным значением является бесконечность, произошел обрыв в электрической цепи. После проверки первичной обмотки можно приступать к обнаружению проблем со вторичной.

Проверка вторичной обмотки

Во время данной проверки щупы мультиметра потребуется присоединить к плюсовому контакту и к проводам высокого напряжения. Если устройство обладает специальным пластинчатым сердечником, параметры сопротивления будут находиться в диапазоне 6 — 9 кОм. Все остальные категории катушек будут превышать 15 кОм.

Сравнение результатов измерений с нормированными значениями

После проверки и определения уровня сопротивления двух категорий обмоток, все полученные показания нужно сравнить со стандартными, установленными производителем параметрами. Тщательная проверка сдвоённой катушки – это более сложная задача. Первичная обмотка в катушках такого плана подключается непосредственно к разъёму.

Стандартная схема сдвоённой катушки несколько отличается от обычной и её знание необходимо в процессе проверки первичной обмотки. Вторичная обмотка будет прозваниваться без особых проблем. Для этой цели достаточно просто присоединить тестер к паре высоковольтных выводов.

Дефекты катушек, которые не выявляются тестером

Кроме проблем с обмоткой, которые можно определить при помощи мультиметра, существуют иные дефекты, которые нельзя определить при помощи данного устройства. Большинство из них определяются посредством внешнего осмотра.

Среди проблем такого плана можно определить неисправность контакта и протечку масла при сильной вибрации. Элементарное перегревание катушки может свидетельствовать о нарушении её герметичности.

Вне зависимости от обнаруженной неисправности катушку невозможно будет отремонтировать. Всё, что можно сделать – заменить деталь на новый элемент.

Выводы

Автомобильная катушка зажигания может быть отнесена к сверхточным и достаточно чувствительным устройствам. Любое, даже самое незначительное отклонение от показателей нормы может привести к достаточно серьёзным поломкам и неисправностям элементов автомобиля при его последующей эксплуатации. Не стоит также забывать о том, что катушка является тем устройством, которое нельзя отремонтировать. При обнаружении неисправностей деталь потребуется полностью заменить.

(9 оценок, среднее: 4,22 из 5)

Широко используются вы­ходные каскады с индивидуальными катушками за­жигания для каждой свечи в отдельности. В объединенной блок на катушки могут устанавливаться силовые транзисторы. Это делается с целью разгрузки контроллера от множества выходных каскадов.

Рис. Блок свеча-катушка зажигания:
1 – втулка болта крепления; 2 – радиатор выходного каскада; 3 – электронный блок; 4 – сердечник катушки зажигания; 5 – первичная обмотка; 6 – замыкающий магнитопровод; 7 – демпфирующая шайба; 8 – помехогасящий резистор; 9 – силиконовый изолятор; 10 – вторичная обмотка

Примером системы зажигания с блоками свеча-катушка может служить система зажигания фирмы BOSCH, интегрированная в электронную систему автоматиче­ского управления (ЭСАУ) двигателем, которая извест­на под названием Мотроник.

В качестве примера можно привести функциональную схему ЭСАУ Мотроник M-3.2, которая устанавливается на четырехцилиндровых двигателях автомобилей AUDI-A4 выпуска после 1995 года.

Рис. Статическая система зажигания Мотроник M-3.2 AUDI-A4 с индивидуальной катушкой на каждый цилиндр:
ДН – датчик нагрузки (потенциометр дроссельной заслонки); ДХ – датчик угла опережения зажигания (датчик Холла); ДО – датчик частоты вращения (магнитоэлектрический датчик на коленчатом валу); ДТ – датчик температуры двигателя (термистор); ДД – пьезоэлектрический датчик детонации; S – сигнал зажигания, поочередно подаваемый на входы коммутатора; А, В – контакты соединительного разъема; VТ – силовые транзисторы коммутатора; N – индуктивные накопители; ТЗ – катушки зажигания; СВ – свечи зажигания.

В контроллере J220 имеется микропроцессор с блоком памяти, в котором хранится трехмерная ха­рактеристика зажигания. По этой ха­рактеристике, а также по сигналам датчика ДО G-28 (датчик частоты вращения двигателя) и датчика ДН G 69 (датчик нагрузки двигателя) устанавливается начальный угол опережения зажигания. Далее по сигналам датчиков ДХ G-40, ДТ G-62 и ДД G-66 в цифровом микропроцессоре производится вычис­ление текущего (необходимого для данного режима работ ДВС) значения угла опережения зажигания, который с помощью электронной схемы переключе­ния каналов подается в виде основного импульса S зажигания в соответствующий канал электронного, коммутатора К-122. К этому времени в этом канале индуктивный накопитель N находится в заряженном, (от бортовой сети +12 В) состоянии и по сигналу S разря­жается на соответствующую . Через 180° поворота коленчатого вала описанные процессы будут иметь место в следующем (по порядку работы двига­теля) канале коммутатора.

Основные преимущества системы зажигания Moтроник состоят в следующем:

• индивидуальное статическое распределение высокого напряжения по свечам зажигания
• катушки зажигания с заземленной вторичной обмоткой
• все входные датчики ( , датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик температуры ДВС, дат­чики дроссельной заслонки, датчик детонации) – это формирователи электрических сигналов из неэлект­рических воздействий бесконтактного принципа действия. Аналоговые сигналы от этих датчиков преобразуются в контроллере в цифровые сигналы
• селективная коррекция угла опережения зажигания по детонации (в каждом цилиндре в отдельности)
• отключение цилиндров ДВС при перебоях в искрообразовании (защита дорогостоящих компонентов двигателя – кислородного датчика и каталитического нейтрализатора от повреждений
• наличие в контроллере функций самодиагностики и резервирования

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

Задачи катушки зажигания

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

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

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

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.

Первичный ток

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 2x2

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.

Д. Соснин, А. Фещенко
Катушка зажигания - обязательный компонент любой автомобильной электроискровой системы зажигания. Описанию различных современных катушек зажигания посвящена настоящая статья.

1. Общие сведения

В наиболее распространенных системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности катушка зажигания представляет собой не только повышающий импульсный трансформатор (или автотрансформатор), но и накопитель энергии.

Как индуктивный накопитель энергии, катушка зажигания должна обладать определенной вместимостью магнитного поля, которую называют индуктивностью катушки. Для увеличения индуктивности первичной обмотки катушки зажигания применяют ферромагнитный сердечник. Чтобы сердечник не насыщался первичным током, что неизбежно приводит к уменьшению накапливаемой в магнитном поле энергии, магнитопровод делают разомкнутым. Это позволяет создавать катушки зажигания с индуктивностью первичной обмотки 5.. .10 мГн, при максимальной величине первичного тока 3...4 А. Такие параметры катушки приемлемы для контактной батарейной системы зажигания, так как в такой системе первичный ток не может быть выше 3...4 А из-за быстро прогрессирующей эрозии и обгорания контактной пары прерывателя (максимально допустимый ток разрыва на контактах - 4 А).

В катушке с индуктивностью Lк=10 мГн при максимальном токе I1= 4 А и КПД=50% можно запасти электромагнитной энергии Wк не более 40 мДж (Wk=Lk*I*I/2).

В первом приближении этого достаточно для устойчивого функционирования системы зажигания на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Но с повышением "оборотистости" двигателя и числа его цилиндров ток разрыва на контактной паре из-за большой индуктивности катушки не успевает достичь своего максимального значения I1=Uб/R1=4 А (Uб - напряжение в бортсети автомобиля, R1 - сопротивление первичной обмотки катушки зажигания) и запасаемая в индуктивности энергия начинает быстро (по квадратичному закону) падать. При этом накопитель не дозаряжается до расчетной величины и электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции во вторичной обмотке катушки зажигания, а следовательно, и вторичное (выходное) напряжение системы зажигания становятся меньше. Как следствие, коэффициент запаса по вторичному напряжению в контактной системе зажигания очень низкий (не более 1,2).

Следует заметить, что увеличением индуктивности первичной обмотки катушки зажигания выше 10...11 мГн добиться повышения запасаемой энергии в контактной системе зажигания не удается, так как при этом увеличивается время нарастания первичного тока и на высоких оборотах ДВС ток не успевает достичь требуемого значения. При уменьшении индуктивности накопителя скорость нарастания первичного тока пропорционально растет, а активное сопротивление первичной обмотки падает. Таким образом с уменьшением индуктивности первичной обмотки можно увеличивать ток разрыва до 9...10 А и управлять этим током, изменяя время накопления энергии. При этом запасаемая энергия возрастает до 80...100 мДж. Все это становится возможным, если заменить контактную пару в первичной обмотке катушки зажигания на транзисторный ключ (электронный коммутатор). Теперь при достаточной избыточности энергии, накопленной в катушке зажигания, возможно нормировать время накопления с целью поддержания тока разрыва в строго заданных пределах. Это обеспечивает стабилизацию параметров системы зажигания на всех режимах работы ДВС, в том числе и облегченный пуск холодного двигателя при падении напряжения в бортсети автомобиля.

Рассмотрим катушку зажигания как повышающий импульсный трансформатор. Катушка содержит две обмотки - первичную и вторичную, намотанные на общий сердечник разомкнутого магнитопровода, выполненного из магнитомягкой электротехнической стали. Первичная обмотка состоит из небольшого числа витков, а вторичная - из очень большого числа витков более тонкого провода. В системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности первичная обмотка катушки зажигания подключается непосредственно к бортсети автомобиля. При этом, по ней протекает ток, который наводит вокруг витков катушки магнитное поле. Силовые линии этого поля, замыкаясь вокруг катушки, пронизывают витки обеих обмоток. К моменту разрыва токовой цепи в магнитном поле катушки накапливается электромагнитная энергия Wk. Прерывание первичного тока I1 приводит к исчезновению магнитного поля и индуцированию в витках обеих обмоток ЭДС самоиндукции. Величина наведенной таким способом ЭДС пропорциональна индукции запасенного магнитного поля и скорости его исчезновения, а также числу витков в обмотках. Так как вторичная обмотка состоит из очень большого числа витков, то ЭДС, наведенная во вторичной обмотке, достигает значительной величины (в современных катушках - до 35000 В), с избытком достаточной для пробоя искрового промежутка в свечах зажигания. Наведенная ЭДС в первичной обмотке не превышает 500 В.

Устройство и параметры конкретной катушки зажигания зависят от типа системы зажигания, в которой данная катушка работает. Рассмотрим особенности катушек различных систем зажигания.

2. Конструкция и параметры классической катушки зажигания

Катушка зажигания классической батарейной системы зажигания (рис. 1)

Представляет собой электрический автотрансформатор с разомкнутой магнитной цепью и с большой индуктивностью первичной обмотки.

Сердечник 2 катушки набран из пластин электротехнической стали толщиной 0,35...0,5 мм, изолированных друг от друга окалиной или лаком. Иногда сердечник изготавливают в виде пакета из отрезков отожженной стальной проволоки. На сердечник надета изолирующая трубка 16, поверх которой намотана вторичная обмотка 4. Каждый слой вторичной обмотки изолирован кабельной бумагой 5, а высоковольтные слои намотаны с зазором в 2.3 мм, чтобы уменьшить опасность междувиткового пробоя. Первичная обмотка 15 намотана на вторичную. Корпус 1 катушки штампуется из листовой стали или вытягивается из алюминия. Внутри корпуса по его стенке уложен наружный по отношению к обмоткам магнитопровод 14, выполненный в виде свертка широкой ленты из отожженной электротехнической стали. В электрическом отношении этот сверток представляет собой широкий ленточный виток вокруг катушки, разомкнутый бумажной изоляцией и заземленный одной точкой на корпус. В магнитном отношении такой виток из отожженной стальной ленты является ограничивающим экраном для магнитного поля катушки.

Соединение обмоток катушки следующее: начало вторичной обмотки соединяется с выводом ВВ высокого напряжения. Конец вторичной обмотки и начало первичной обмотки соединены между собой и подведены к зажиму 10 (клемма "Б"). Конец первичной обмотки соединен с зажимом 7 (клемма "-"), который соединяется с прерывателем.*

Вывод высокого напряжения из катушки зажигания имеет оригинальное исполнение. Начало вторичной обмотки находится под высоким потенциалом и соединено с центральным стержнем 2 магнитопровода (точка 13 или 18 на рис. 1). Далее, через стержень 2 и электрическое соединение 11, высокое напряжение вторичной обмотки поступает на контакт 9 центрального высоковольтного вывода 8 катушки зажигания. Таким образом центральный стержень магнитопровода и намотанная на него вторичная обмотка являются высоковольтной сердцевиной катушки зажигания и находятся на достаточном, с точки зрения электрической прочности, удалении от корпуса. Чтобы сердцевина была жестко зафиксирована в корпусе, но не имела с ним электрического контакта, снизу установлена керамическая изолирующая опора 17, а сверху корпус завальцован пластмассовой изоляционной крышкой 6. Первичная обмотка как низкопотенциальная, но более нагревающаяся под действием первичного тока, намотана поверх вторичной и, таким образом, находится ближе к защитному кожуху (корпусу катушки). Так как пустоты между корпусом и обмотками внутри катушки заполнены трансформаторным маслом (или другим теплопроводящим наполнителем) 12, то такая конструкция обладает не только достаточно высокой электрической и механической прочностью, но и хорошим теплообменом с "массой" автомобиля через защитный кожух.

Реализованные таким способом внутренняя электрическая изоляция и естественное охлаждение катушки повышают срок ее службы и эксплуатационную надежность.

Катушка зажигания крепится к кузову автомобиля с помощью скобы 3. Надежное крепление способствует лучшему охлаждению катушки.

Некоторые катушки зажигания работают с добавочным резистором, который обычно устанавливают под крепежную скобу в керамическом изоляторе (рис. 2).

Схема соединений обмоток в таких катушках изменена. Так, общая точка соединения первичной W1 и вторичной W2 обмоток соединена не с клеммой Б (" + " напряжения бортсети), а через клемму 1 с прерывателем ("-" напряжения бортсети). При этом конец первичной обмотки выводится на дополнительную клемму ВКи далее через дополнительный резистор Rд- на клемму Б. Таким образом, добавочный резистор подключается к первичной обмотке катушки зажигания последовательно и обмотка рассчитывается на пониженное напряжение 7...8 В. На рабочих режимах двигателя напряжение питания в бортсети автомобиля составляет 12...14 В. Часть этого напряжения гасится на добавочном резисторе. На пусковых режимах двигателя, когда напряжение на аккумуляторной батарее падает, добавочный резистор закорачивается вспомогательными контактами тягового реле стартера или контактами дополнительного реле включения стартера (в зависимости от марки автомобиля), что обеспечивает первичной обмотке катушки зажигания необходимое рабочее напряжение 7...8 В.

Добавочный резистор обычно наматывается из константановой или никелевой проволоки. В последнем случае он выполняет роль так называемого вариатора. Сопротивление вариатора изменяется в зависимости от величины протекающего по нему тока: чем больше ток, тем выше температура нагрева вариатора и тем больше его сопротивление. Величина первичного тока, потребляемого катушкой зажигания, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При низкой частоте вращения, когда сила первичного тока к моменту его прерывания успевает достигнуть максимального значения, сопротивление вариатора также максимально. При повышении частоты вращения сила первичного тока падает, нагрев вариатора ослабевает и его сопротивление уменьшается. Так как вторичное напряжение, развиваемое катушкой зажигания, зависит от тока разрыва в первичной цепи, то применение вариатора дает возможность снизить вторичное напряжение при малой и повысить при большой частоте вращения вала двигателя, что несколько уменьшает основной недостаток контактной системы зажигания - снижение вторичного напряжения с увеличением частоты вращения. Если добавочный резистор выполнен из константана, вариационные свойства в нем не проявляются. Добавочный резистор может также устанавливаться отдельно от катушки зажигания. На некоторых автомобилях, например, на автомобилях фирмы АвтоВАЗ, добавочный резистор в системе зажигания отсутствует, что обусловлено применением аккумуляторной батареи с повышенными пусковыми свойствами, напряжение которой при пуске двигателя снижается незначительно.

Катушка зажигания как повышающий трансформатор характеризуется числом витков в обмотках. В зависимости от типа и назначения катушки число витков лежит в пределах 180...330 - для первичной и 18 000...26 000 - для вторичной обмоток. Соответственно диаметр провода первичной обмотки - 0,53...0,86 мм, а вторичной - 0,07...0,095 мм. Коэффициент трансформации - 55...100. Для катушек зажигания без добавочного резистора сопротивление R1 первичной обмотки - 2,9...3,4 Ом. Если катушка зажигания включается в цепь питания через добавочный резистор, то сопротивление первичной обмотки уменьшают до 1,5...2,1 Ом. При этом сопротивление добавочного резистора в зависимости от типа катушки - 0,9....1,9 Ом. Сопротивление R2 вторичной обмотки может составлять несколько десятков килоом. Значения индуктивности L1 первичной обмотки катушки зажигания для систем зажигания с индуктивным накопителем энергии находится в пределах 6.. .11 мГн. В системах зажигания с емкостным накопителем индуктивность первичной обмотки катушки зажигания не является накопителем энергии, поэтому ее значение может быть значительно меньше (до 0,1 мГн). Индуктивность L2 вторичной обмотки составляет несколько десятков генри.

Катушки, работающие в контактных системах зажигания, обеспечивают следующие выходные характеристики:
- максимальное вторичное напряжение 18...20 кВ;
- скорость нарастания вторичного напряжения 200...250 В/мкс;
- суммарная длительность фаз искрового разряда 1,1...1,5 мс;
- энергия искрового разряда 15...20 мДж.

3. Катушки зажигания электронных систем зажигания

В контактно-транзисторных и транзисторных системах зажигания прерывание первичного тока катушки осуществляется не контактами механического прерывателя, а силовым транзистором. При этом первичный ток I1 может быть увеличен до 10...11 А. Это привело к необходимости создания специальных катушек зажигания с низкими значениями сопротивления и индуктивности первичной обмотки и большим коэффициентом трансформации (см. таблицу).

Длительное время катушки для электронных систем зажигания изготовлялись с электрически разделенными обмотками, т.е. с трансформаторной связью. При такой схеме соединения один из выводов вторичной обмотки соединен с корпусом катушки, т.е. с "массой" автомобиля. Считалось, что применением трансформаторной схемы включения обмоток можно избежать перегрузки выходного транзистора коммутатора дополнительным всплеском напряжения, возникающим в первичной обмотке во время разрядных процессов во вторичной цепи системы зажигания. Это утверждение справедливо только тогда, когда корпус катушки имеет надежный контакт с "массой" автомобиля. Однако окисление этого контакта, что довольно часто случается в эксплуатации, приводит к его нарушению, что становится причиной выхода из строя силового транзистора коммутатора. Поэтому в настоящее время катушки контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания выпускаются с автотрансформаторной схемой соединения обмоток.

Первичная обмотка катушки в таких системах зажигания низкоомная и подключается к источнику питания, как правило, через выносной добавочный резистор. Иногда применяется блок из двух добавочных резисторов. Тогда один из резисторов включен постоянно и ограничивает ток в низкоомной первичной цепи, а второй резистор выполняет роль добавочного резистора, как и в классической контактной системе зажигания.

Катушки зажигания, рассчитанные для работы с транзисторным ключом, являются мощными потребителями электрической энергии. Следует помнить, что если на автомобиле, оборудованном электронной системой зажигания, выйдет из строя генераторная установка, то на аккумуляторной батарее можно проехать всего несколько десятков километров, тогда как на автомобиле с контактной системой зажигания в аналогичном случае - сотни километров.

Катушки контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания имеют классическую конструкцию и выполнены по традиционной технологии: они маслонаполненные, с разомкнутым магнитопроводом и в металлическом корпусе. От катушек контактной системы зажигания они отличаются только обмоточными данными. Расход обмоточной меди у них по сравнению с катушками обычной контактной системы больше в 1,2...1,3 раза за счет увеличения диаметра провода первичной обмотки и увеличения числа витков вторичной. Выход ные характеристики катушек контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания близки к характеристикам катушек контактных систем. Однако последним они уступают по скорости нарастания вторичного напряжения (100...200 В/мкс) и, как следствие, более чувствительны к влиянию нагара на свечах.

В электронных системах зажигания высокой энергии с нормированным временем накопления (временем протекания первичного тока) применяются катушки зажигания, аналогичные по конструкции с выше рассмотренными: они имеют автотрансформаторную схему соединения обмоток и разомкнутый магнитопровод. Но поскольку эти катушки развивают повышенное вторичное напряжение при работе на открытую цепь (до 35 кВ), их высоковольтная изоляция усилена. Кроме того, при выборе параметров катушек для современных электронных систем зажигания учитываются следующие особенности работы этих систем:
- длительность импульсов первичного тока формируется таким образом, чтобы имел место минимум рассеиваемой мощности в катушке и на силовом транзисторе коммутатора;
- время протекания первичного тока зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и напряжения питания;
- амплитуда импульсов первичного тока ограничивается на уровне 6,5.10 А в зависимости от типа электронного коммутатора;
- при неработающем двигателе, но включенном зажигании, ток в первичной обмотке катушки зажигания не протекает.

Конструктивная особенность катушек зажигания, применяемых в электронных системах с нормируемым временем накопления энергии, - наличие специального защитного клапана в высоковольтной крышке или в линии завальцовки крышки с корпусом. Этот клапан открывается в случае увеличения давления масла, что имеет место при повышении его температуры. Срабатывание клапана - это аварийная ситуация, возникающая тогда, когда выходит из строя система управления временем накопления энергии в электронном коммутаторе. При этом длительность протекания первичного тока увеличивается, катушка сильно нагревается и давление масла внутри ее корпуса повышается. Срабатывание защитного клапана предотвращает взрыв катушки. Но после этого катушка восстановлению не подлежит. Представительницей таких катушек является катушка 27.3705, которая широко применяется в составе электронной системы зажигания, например, на автомобилях ВАЗ-2108, 09. Эта катушка и подобные ей работают без добавочного резистора, а стабильные выходные характеристики системы зажигания при пуске двигателя (при снижении напряжения питания до 6...7 В) обеспечиваются за счет низкого сопротивления первичной обмотки (0,4...0,5 Ом).

4. Катушки зажигания микропроцессорных систем зажигания

В современных микропроцессорных системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности распределение высоковольтных импульсов по свечам в цилиндрах двигателя осуществляется без высоковольтного распределителя и чаще всего с применением двухвыводных катушек зажигания. Такой способ иногда называют статическим распределением. Система зажигания с двухвыводными катушками пригодна для работы на четырехтактном двигателе с любым четным числом цилиндров (2, 4, 6, 8.).

На рис. 3 показана схема выходного каскада системы зажигания для 4-х цилиндрового ДВС.

Чтобы чередование воспламенений топливовоздушной смеси в цилиндрах соответствовало порядку работы двигателя (1243 или 1342), первая свеча сгруппирована с четвертой, а вторая - с третьей. При таком со единении свечей "рабочие" искры возникают в цилиндрах в конце такта сжатия, а "холостые" искры - в конце такта выпуска. Ясно, что рабочие искры воспламеняют топливовоздушную смесь, а холостые - разряжаются в среде отработавших газов.

Первые двухвыводные катушки зажигания были изготовлены на базе традиционных одновыводных катушек с разомкнутым магнитопроводом в маслонаполненном металлическом корпусе. Они имели увеличенные габариты и массу и значительно отличались от прототипа по конструкции. Такие катушки не нашли широкого применения.

Разработка новых полимерных материалов, обладающих высокими диэлектрическими свойствами, позволила создавать так называемые "сухие" двухвыводные катушки зажигания.

Двухвыводная катушка зажигания (рис. 4) имеет разомкнутый магнитопровод и двухсекционную вторичную обмотку. Вторичная обмотка расположена сверху первичной, что обеспечивает надежную изоляцию выводов высокого напряжения. Охлаждение первичной обмотки - через центральный стержень магнитопровода, который выступает наружу и имеет крепежное отверстие. Обмотки катушки пропитаны компаундом и опрессованы полипропиленом, из пропилена выполнены также корпус, гнезда высоковольтных и низковольтных выводов.

В настоящее время все большее распространение получают трансформаторы зажигания, т.е. двухвыводные катушки зажигания с замкнутым магнитопроводом 1 (рис. 5).

В таких катушках вторичная обмотка 3 имеет каркасную секционную намотку, позволяющую уменьшить вторичную емкость и усилить изоляцию вторичной обмотки. Катушка имеет пластмассовый каркас 9, в который вмонтированы обмотки. При сборке обмотки заливаются эпоксидным компаундом 8. Катушка в сборе с обмотками и выводами представляет собой монолитную конструкцию с высокой стойкостью к механическим, электрическим и климатическим воздействиям.

Сердечник катушки 1, набранный из тонких листов электротехнической стали, состоит из двух симметричных половин, при стягивании которых в центральном стержне образуется зазор 0,3...0,5 мм для некоторого увеличения индуктивности первичной обмотки повышающего трансформатора (см. поз. 7, рис. 4). Наличие замкнутого магнитопровода позволяет уменьшить габариты и вес катушки, повысить КПД преобразования энергии, уменьшить расход обмоточного провода и электротехнической стали, улучшить параметры искрового разряда, снизить трудоемкость изготовления.

В некоторых модификациях микропроцессорных систем зажигания применяются четырехвыводные катушки зажигания, состоящие из двух двухвыводных катушек, собранных на общем Ш-образном магнитопроводе (рис. 6). В такой конструкции общим элементом является средний стержень магнитопровода, а взаимное влияние двух катушек друг на друга исключается с помощью двух воздушных зазоров б. Величина этих зазоров может достигать 1...2 мм, чем увеличивается магнитное сопротив ление в магнитопроводе и достигается развязка каналов.

Более распространенной является схема четырехвыводной катушки с высоковольтными диодами (рис. 7), которая содержит две встречно намотанные первичные обмотки и одну вторичную. Полярность вторичного напряжения определяется направлением укладки витков в первичных обмотках. Если в точке S (см. рис. 7) напряжение имеет положительную полярность, то открываются высоковольтные диоды VD1, VD4 и в соответствующих цилиндрах двигателя появляются искровые разряды (рабочая и холостая искры). Вторая первичная обмотка намотана в обратном направлении, и при прерывании в ней тока полярность вторичного напряжения в точке S изменится на отрицательную. При этом искровые разряды возникнут в двух цилиндрах двигателя со свечами FV2 и FV3. Для исключения взаимного влияния первичных обмоток в период образования импульсов высокого напряжения к их выводам низкого напряжения подключены разделительные диоды VD5, VD6.

К общим недостаткам систем зажигания с двух- и четырехвыводными катушками относится разнополярность высоковольтных импульсов относительно "массы" автомобиля на спаренных свечах зажигания. За счет этого пробивное напряжение в свечах может отличаться на 1,5...2 кВ.

В системах зажигания с накоплением энергии в емкости катушка зажигания выполняет функцию только повышающего импульсного трансформатора, ее габариты при этом могут быть значительно уменьшены. Это позволяет изготовлять индивидуальные катушки зажигания для каждой свечи в отдельности и монтировать их непосредственно на свечах (рис. 8б).

Для такой системы не нужны высоковольтные провода, которые являются источником радиопомех. Кроме того, исключается холостая искра. Вторичное напряжение несколько увеличивается и имеет только отрицательную полярность, что продлевает срок службы свечи зажигания.

Для микропроцессорных систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности выпускаются индивидуальные одновыводные катушки зажигания с замкнутым магнитопроводом - так называемые трансформаторы зажигания (см. рис. 8).

Катушки, работающие в составе современных электронных и микропроцессорных систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности, обеспечивают высокие выходные характеристики:
- максимальное вторичное напряжение до 35 кВ;
- скорость его нарастания >700 В/мкс;
- суммарная длительность фаз искрового разряда 2,0...2,5 мс;
- энергия искрового разряда 80...100 мДж.

Высокий уровень вторичного напряжения и параметров искрового разряда способствуют выполнению жестких требований, предъявляемых к современному автомобильному двигателю по экономичности и токсичности. Повышение скорости нарастания вторичного напряжения делает систему зажигания менее чувствительной к нагарообразованию на тепловом конусе искровой свечи. Однако при этом на 20...30% возрастает пробивное напряжение на свечах, что объясняется соизмеримостью времени формирования искрового разряда в свече со временем нарастания на ней вторичного напряжения. При большом запасе по вторичному напряжению это не принципиально.

5. Техническое обслуживание

Катушка зажигания - достаточно надежный аппарат электрооборудования автомобиля, поэтому ее техническое обслуживание сведено к минимуму.

Прежде всего катушка должна быть чистой, как и другие высоковольтные элементы системы зажигания. Часто после мойки автомобиля наличие влаги на крышке катушки зажигания является причиной отказа пуска двигателя. Поэтому в тех случаях, когда влага может попасть в моторный отсек автомобиля (мойка, дождь, длительная стоянка при повышенной влажности воздуха), перед поездкой необходимо просушить или насухо обтереть высоковольтные элементы системы зажигания. Особое внимание следует обратить на вывод высокого напряжения катушки зажигания. Не вставленный до упора в гнездо катушки высоковольтный провод может привести к пробою изоляции, который обнаруживается по прогару крышки или выплавлению пластмассового покрытия (оболочки) корпуса. Если высоковольтный контакт в катушке почернел, но его изоляция не нарушена, контакт зачищают до блеска мелкой шкуркой, свернутой трубочкой. Таким же образом следует обработать наконечник высоковольтного провода. После зачистки убеждаются в плотной посадке провода в кон¬тактное гнездо. При необходимости надежность контакта достигается увеличением ширины прорези наконечника высоковольтного провода.

Обеспечение надежного крепления катушки к кузову автомобиля предупреждает появление механических повреждений и улучшает ее охлаждение. Кроме того, в контактно-транзисторных и транзисторных системах зажигания с катушками типа Б114, Б116, у которых обмотки имеют трансформаторную связь, предотвращается выход из строя силового транзистора коммутатора.

Неисправность катушки классической конструкции можно обнаружить внешним осмотром с последующей проверкой ее работоспособности "на искру". Внешним осмотром могут быть найдены трещины и электрические прожоги на крышке вокруг высоковольтного вывода. Для проверки катушки "на искру" отсоединяют центральный высоковольтный провод от распределителя и располагают его на расстоянии 5.10 мм от корпуса двигателя. Затем стартером прокручивают коленчатый вал двигателя и наблюдают за искрообразованием в зазоре между наконечником высоковольтного провода и "массой". В контактной системе зажигания проверять искрообразование можно без вращения коленчатого вала. Для этого снимают крышку распределителя и устанавливают контакты прерывателя в замкнутое состояние. Затем, включив зажигание рычажком прерывателя или ротором распределителя, размыкают и замыкают контакты. Бесперебойное искрообразование свидетельствует об исправности катушки зажигания.

Двухвыводные катушки зажигания микропроцессорных систем и электронных систем зажигания высокой энергии проверяют "на искру" с применением специального переносного разрядника (рис. 9).

Это делается для того, чтобы не получить травму или не вывести из строя электронные приборы на автомобиле. С помощью разрядника можно достаточно точно измерить вторичное напряжение на любой катушке зажига ния. Размер зазора между шарами разрядника почти линейно зависит от приложенного к ним напряжения в момент появления искры (см. график на рис. 9).

При отсутствии искры в зазоре между корпусом двигателя и наконечником провода, отсоединенного от центрального вывода распределителя, или между электродами разрядника проверку катушки завершают измерением сопротивлений обмоток. Если измеренные значения сопротивлений соответствуют нормальным (см. таблицу), а высоковольтной искры не возникает, то в катушке может иметь место высоковольтный (неконтролируемый простым способом) пробой изоляции между витками или на корпус.

Такая неисправность может быть обнаружена только на специальном испытательном стенде. В любом случае катушка зажигания, в которой обнаружены неисправности, не ремонтируется и подлежит замене.

В заключение следует отметить, что при написании настоящей статьи использовалась, в основном, информация по отечественным катушкам зажигания (см. таблицу). Что касается катушек зажигания импортных автомобилей, то они имеют очень схожие параметры и конструктивные показатели, так как рассчитываются и изготовляются по совершенно аналогичным принципам. Отсюда ясно, что замена импортных катушек зажигания отечественными возможна и вполне допустима. Следует только иметь ввиду, что катушки зажигания от разных типов систем зажигания не взаимозаменяемы, например, батарейная катушка зажигания не будет работать в электронной системе и наоборот - их параметры совершенно различны.

При замене катушки зажигания на ее место подбирают катушку со схожими рабочими параметрами, которые не должны отличаться более чем на 20...30%, а сами катушки должны иметь одинаковое конструктивное исполнение.

В таблице, в качестве примера, желтой строкой выделены параметры взаимозаменяемых катушек зажигания.

[email protected]

Катушка зажигания является одним из основных элементов в системе управления бензиновых двигателей. Ее неработоспособность приводит к отсутствию воспламенения в одном и более цилиндрах. Поэтому каждый автовладелец должен знать основные признаки неисправности катушки зажигания, симптомы, предшествующие появлению этой ситуации.

Устройство является наиболее консервативной деталью в бензиновом ДВС. Ее прототип был изобретен в Германии инженером Румкорфом в середине девятнадцатого века. Она заменила магнето в двигателях автомобилей в начале 20-го века.

Основное назначение устройства – преобразование низковольтных электрических импульсов амплитудой около 12 Вольт (напряжение бортовой сети автомобиля) в высоковольтные импульсы амплитудой более 15.000 Вольт. Высокое напряжение необходимо для пробоя рабочей зоны свечи зажигания.

По типу исполнения и схеме зажигания катушки классифицируют:

• одиночные;
• сдвоенные (строенные, четырехблочные);
• индивидуальные.

Одиночные устройства применяются в системах с распределителем зажигания. Сдвоенные используют в четырехцилиндровых ДВС без распределителя. Одна часть формирует высоковольтный импульс на 1-й и 4-й цилиндр, вторая обслуживает 2 и 3-й. Строенные и четырехблочные катушки иногда применяются соответственно в шестицилиндровых и восьмицилиндровых двигателях. В современных автомобилях широкое распространение получили индивидуальные катушки. Они устанавливаются на каждую свечу зажигания индивидуально. Индивидуальная катушка свечи зажигания имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными:

• отказ одного из устройств не ведет к полному останову двигателя;
• более просто организовать схему электронного управления;
• отсутствие механического распределителя зажигания делает систему более надежной;
• распределение импульсной нагрузки уменьшает токи, способствует увеличению ресурса;
• облегчается определение неисправного устройства, которое легко производится компьютерной диагностикой;
• в большинстве индивидуальных катушек установлен импульсный усилитель, он управляется малыми сигнальными токами, что уменьшает электрические помехи, увеличивает надежность электрооборудования.

По типу управления подразделяют:

• контактные;
• электронные;
• со встроенным коммутатором (импульсным усилителем).

В контактных бобинах зажигания низковольтный импульс формируется прерывателем. При коммутировании первичной цепи прерывателем в первичной цепи индуцируется импульс электродвижущей силы. Устройство представляет автотрансформатор, который увеличивает амплитуду импульса в N раз, где N – коэффициент трансформации, равный отношению числа витков во вторичной к первичной обмотке. Коэффициент трансформации контактных устройств превышает 1000.

В бесконтактных системах применяют электронные катушки. Их коэффициент трансформации больше, они формируют стабильную искру. При ремонте нельзя взаимозаменять контактные и бесконтактные устройства.

Встроенный коммутатор установлен на большинство индивидуальных катушек, часто устанавливается на сдвоенные. К их недостатку относится более высокая вероятность отказа в связи с наличием электронных комплектующих.

Симптомы неисправности

Чаще всего бобина не отказывает внезапно. Обычно этому предшествует ряд предупреждающих симптомов.

Основные симптомы неисправности катушки зажигания:

• пропуски искры в одном и более цилиндрах, их можно определить с помощью сканера, по наличию эффекта «троения» двигателя;
• появление «дорожек пробоя» на корпусе, можно определить визуально при запуске двигателя в темное время суток;
• возникновение трещин, сколов на диэлектрической зоне;
• перегрев конструкции;
• подгорание резиновых наконечников высоковольтных проводов;
• замасливание, загрязнение.

При появлении вышеперечисленных симптомов необходимо задуматься о приобретении запасного устройства. Нельзя безучастно наблюдать за тем, как умирает катушка зажигания. В случае внезапного выхода из строя катушки, дальнейшее самостоятельное движение будет невозможно (если у вас не установлены индивидуальные катушки).

Причины выхода из строя катушки зажигания

Рассмотрим причины, почему выходит из строя катушка зажигания.

Естественный износ

Как и все электрические и электронные блоки, бобина имеет определенный ресурс безотказной работы. Средний срок службы катушек зажигания приблизительно семь-десять лет эксплуатации либо 150.000 – 200.000 тысяч пробега. Устройство эксплуатируется в экстремальных условиях при большом перепаде температур, влажности, возможности попадания влаги, грязи, посторонних жидкостей. При этом через первичную обмотку протекают большие токи, во вторичной обмотке формируется высоковольтный импульс.

Электрический пробой

Разберемся, почему пробивает катушку зажигания. Во-первых, со временем в результате действия высоких перепадов температур диэлектрическая изоляция растрескивается, в микротрещины может попасть соленая влага, являющаяся проводником. Для напряжений более 15.000 вольт, формируемых во вторичной обмотке, в качестве проводника выступает даже чистая недистиллированная вода. Во-вторых, в процессе эксплуатации меняются физические свойства диэлектрика, резиновой изоляции наконечников высоковольтных проводов, особенно, сомнительного производства. Высоковольтный пробой может являться причиной установки нештатных высоковольтных проводов, в которых отсутствует распределенное ограничивающее ток сопротивление. Пробой может возникнуть в результате сильного загрязнения, переувлажнения. Даже в случае единичного пробоя в конструкции наступают необратимые изменения, дальнейшая эксплуатация не рекомендуется.

Перегрев

В некоторых автомобилях катушки зажигания установлены непосредственно в верхней части двигателя либо вблизи от нее. В случае, если к их конструкции отсутствует доступ воздуха для естественной вентиляции (такое возможно при установке дополнительного оборудования), может наступить перегрев устройства и выход его из строя.

Крепление катушки должно быть штатное. Некоторые автолюбители пренебрегают этим требованиям, «подвешивая» ее на самодельные конструкции.

Износ свечей, высоковольтных проводников

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

Неисправность реле регулятора напряжения генератора

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

Неисправность контактной группы замка, электронного коммутатора

Если во время стоянки на катушку постоянно подается напряжение +12 Вольт в случае нештатного замыкания контактной группы замка, устройство может перегреться и выйти из строя. Такая же ситуация возможна в случае неисправности коммутатора.

Чтобы предотвратить преждевременный выход из строя, следует максимально устранить все возможные причины неисправности катушки зажигания в автомобиле.

Признаки неисправности

Основные признаки выхода из строя катушки зажигания – отсутствия воспламенения. Если это одиночное устройство с распределителем, то во всех цилиндрах, если сдвоенная, либо одиночная – в обслуживаемых ей. Не обязательно отсутствие искры является стопроцентным признаком неисправной катушки. Возможно, перегорел ограничительный резистор, неисправна свеча, пробил высоковольтный провод, есть неисправность в системе зажигания. Необходима комплексная диагностика неисправности.

Визуальные признаки того, что не работает катушка зажигания:

• наличие «дорожек пробоя», окалов на катушке;
• изменение цвета диэлектрика;
• подгорание контактов и разъемов;
• следы перегрева на корпусе;
• повышенное загрязнение.

Как определить неисправную катушку зажигания

Порядок проверки исправности катушки зависит от того, сколько катушек зажигания в машине. Если в вашем автомобиле установлены индивидуальные катушки зажигания, для того, чтобы с высокой степенью вероятности определить неисправную, можно поменять местами предположительно неисправную и заведомо исправную катушку. Если в результате данной замены, в цилиндре, в котором отсутствовала искра, она появляется, а в другом пропадает, следовательно, бобина действительно неисправная. Таким же образом можно проверить сдвоенные и блочные катушки, но при этом придется видоизменять схему, что не всегда удобно.

Как определить, какая катушка зажигания не работает, не внося изменений в электрическую схему

Для этого необходимо запастись толстыми диэлектрическими перчатками, сухим резиновым ковриком. Использование только обычных диэлектрических перчаток недопустимо: они выдерживают по пробою напряжение 6300 Вольт, на свечу подается напряжение приблизительно в три раза больше.

Если в вашем автомобиле установлено две и более катушки зажигания, автомобиль при неисправности одной из них должен завестись, но сильно троить. Снимая по очереди наконечники высоковольтных проводов свечей либо разъемы с индивидуальных катушек, оценивают стабильность работы двигателя. Если ДВС не изменил характер работы в результате снятия разъема, то искры в данном цилиндре нет. Если двигатель стал троить еще больше, либо вообще заглох, искра имеется, бобина неисправна, либо на нее на поступают импульсы или питание.

Мультиметр

Если двигатель автомобиля вообще не заводится и не схватывает, оценить исправность катушки можно параметрическим методом. Для этого понадобится мультиметр. Обычную катушку наподобие жигулевской можно прозвонить без труда. Для этого сначала устанавливают предел измерения мультиметра на режим измерения сопротивления 200 Ом либо «диод, прозвонка» и измеряют сопротивление между клеммами катушки + и К. Сопротивление должно быть в пределах от 0,2 до 1,0 Ома. Учтите, что во время измерения на данном пределе может появиться небольшая погрешность, которая немного увеличит показания мультиметра. Затем переключают режим мультиметра на предел 20 кОм и измеряют величину сопротивления второй обмотки (между выводом К и медным наконечником, в который вставляется высоковольтный провод). Сопротивление должно находиться в диапазоне 1 килоом до 3 килоом (2000 – 3000 Ом).

Проверить таким методом катушку с встроенным импульсным усилителем нельзя, так как к ее выводам не подключен вывод первичной обмотки. Частая неисправность индивидуальных устройств – пробой ограничивающего резистора. Он находится под резиновым удлинителем конструкции катушки, который легко демонтируется. Резистор следует извлечь и измерить его сопротивление мультиметра на пределе 20 килоом. Оно должно быть в пределах от 1 до 3 килоом.

Мегаомметр

Также можно оценить сопротивление изоляции, если в распоряжении имеется мегаомметр. Сопротивление изоляции (между медным контактом, в который вставляется высоковольтный провод свечи и корпусом) должно быть более 300 мегаом. Это измерение носит оценочный характер. Если сопротивление меньше, катушка вероятно неисправна, больше – вероятно исправна, точнее судить нельзя.

Простую трехвыводную катушку можно проверить «на весу», то есть, собрав простейшую схему. К выводу + подключают напряжение с АКБ +12В, вставляют в разъем высоковольтный провод, на второй вывод которого соединяют свечу. Корпус свечи соединяют с металлической частью двигателя. Далее соединяют к контакту К многожильный изолированный проводник сечением от 2 кв.мм. Держась за изоляцию, другим зачищенным концом провода кратковременно касаются металлической части двигателя. Должна проскакивать искра в мете касания двигателя и через свечу. В электронных катушках искра свечи менее интенсивная. Долго экспериментировать подобным методом нельзя.

На некоторых специализированных СТО есть самостоятельно изготовленные стенды для проверки. Их использование требует специальных методов.

Для того, чтобы катушка проработала дольше, соблюдайте правила:

• устанавливайте устройство на штатные крепления;
• не загромождайте место устройства, обеспечивая хорошую вентиляцию;
• следите за чистотой на корпусе;
• своевременно (перед началом каждого сезона эксплуатации) проверяйте свечи и высоковольтные провода.