Как работает катушка зажигания в автомобиле

Катушка автомобильного зажигания: устройство, принцип работы, виды и диагностика неисправностей

Катушка зажигания – неотъемлемый элемент системы зажигания бензиновых и газовых двигателей внутреннего сгорания. Поговорим подробнее, как она устроена, по какому принципу работает и какие у нее чаще всего возникают неисправности.

Что такое катушка зажигания и замем она нужна

Чтобы заряд, поступивший на свечу зажигания, пробил расстояние между двумя электродами и сгенерировал искру, нужно очень высокое напряжение. 12 Вольт, которые производит аккумулятор, для этого недостаточно. Нужны куда более высокие показатели – от 10 до 50 кВ. Соответственно, требуется специальный прибор, который увеличил бы напряжение до минимально необходимых значений. Его называют умножителем (или преобразователем). Функции такого прибора и выполняет катушка зажигания. Она обеспечивает повышение напряжение и своевременное образование искры. Это и есть основное назначение детали. По сути, от работы катушки зажигания зависит, удастся завести двигатель автомобиля или нет.

Следует отметить, что на некоторые двигатели помимо катушки устанавливают трамблер. По сути, он представляет собой прерыватель-распределитель напряжения. Главная задача прибора – распределение высоковольтного электротока между цилиндрами.

В зависимости от того, используется ли это устройство в автомобильном моторе, он может относится к одному из 2 типов:

Отметим, что при желании можно заменить трамблер на катушку, которая не требует его наличия. Однако это довольно сложная процедура, поэтому ее целесообразность стоит под вопросом.

Устройство катушки зажигания

Рассмотрим устройство детали на примере общей катушки.

Прибор зажигания представляет собой трансформатор, который имеет сердечник и 2 обмотки. Первичная состоит из относительно небольшого количества витков (от 250 до 400) и рассчитана на прием небольшого напряжения (то есть стандартного для бортовой электросети транспортного средства – 12 В). Вторая имеет гораздо больше витков (обычно 25 000 – 30 000). Благодаря этому в ней формируется очень высокое импульсное напряжение, которое и поступает на свечи (на некоторых двигателях – на трамблер). Свечи генерируют искру, после чего воспламеняется топливная смесь.

Если взглянуть на фото детали в разрезе, то она будет выглядеть как бобина с намотанной на нее медной проволокой в изоляции. Подобное изображение можно найти в Википедии.

Похожие статьи

Принцип работы катушки зажигания

Устройство фактически представляет собой индукционную катушку Румкорфа и работает как высоковольтный преобразователь. Впервые ее изобрел немецкий механик Генрих Румкорф. Принцип, заложенный в основу ее функционирования – электромагнитная индукция.

Устройство работает следующим образом.

• На первичную обмотку поступает электрический ток низкого напряжения (в нашем случае – 12 В).
• За счет электромагнитного поля, возникающего в первой обмотке, а также постоянного магнитного поля сердечника во второй обмотке генерируется электрический ток. Поскольку вторичная обмотка имеет несколько тысяч витков, напряжение этого тока составляет несколько десятков тысяч вольт.
• Сгенерированной вторичной обмоткой напряжение подается на свечи зажигания, где генерируется искра, которая воспламеняет топливную смесь.

Виды катушек

Катушки зажигания бывают нескольких видов.

• Общая (или классическая). Наиболее старая разновидность детали. Катушка с двумя обмотками и одним сердечникам, которая подает один высоковольтный разряд на каждый цилиндр по очереди. Очередность подачи тока определяет трамблер.
• Сдвоенная (или двухвыводная). Устройство аналогично общей, но каждая обмотка имеет по 2 вывода. Каждый из них параллельно подсоединен к 2 цилиндром. При этом когда на одном из 2 подключенных к выводу цилиндров поршень отходит назад и искра не нужна, свеча отработает вхолостую. При такой схеме подключения отпадает необходимость в трамблере, поэтому при использовании этой разновидности катушки он отсутствует. Поскольку общая конструкция проще, ее надежность гораздо выше.
• Четырехвыводная. Конструкция аналогична сдвоенной. Однако вместо 2 выводов здесь 4. Каждый из них отвечает за свой цилиндр, передавая на свечу ток по высоковольтному кабелю. Подобная схема использовалась на автомобилях ВАЗ 10-й серии.
• Индивидуальная (или свечная). В народе ее называют «на свече». Представляет собой уменьшенный вариант катушки, который надевается непосредственно на головку свечи. Таким образом, каждая свеча имеет собственную катушку, каждая катушка отвечает за собственную свечу. Высоковольтный ток на каждый цилиндр подается индивидуально. Так как искра не срабатывает вхолостую, срок работы свечей в данном случае выше. А поскольку цепь между катушкой и свечой теперь не содержит не только трамблер, но и высоковольтный провод, общая конструкция надежнее. Кроме того, она отличается стабильной работой. Когда на какую катушку нужно подать ток с бортовой сети, определяется электронным блоком управления. Чаще всего такая схема используется на машинах иностранного производства.

Как подключить катушку зажигания

Подключение катушки зависит от ее разновидности.

• Если речь идет об общей, то 2 входные клеммы подключают к бортовой электросети, а выходную высоковольтную – к кабелю, который идет к трамблеру.
• Клеммы сдвоенной подсоединяют к бортовой электросети, а высоковольтный выход – к кабелю, который идет к свечам.
• Индивидуальную подключают непосредственно к свече. Устройство имеет пластиковый кожух, который на нее надевается. Внутри кожуха находится высоковольтный контакт.

Срок службы

Четко определенного срока службы деталь не имеет. В теории она может работать неограниченное количество времени. На практике через несколько лет она выходит из строя. Это обусловлено тем, что во время преобразования низковольтного тока в высоковольтный обмотка нагревается. Это может вызвать одно из двух последствий:

• перегорание изоляции, которое приводит к уменьшению сопротивления обмотки;
• перегорание самой обмотки, результат которого полная поломка детали.

Как проверить катушку

Прибор можно проверить тремя различными способами:

• визуально осмотрев;
• замерив сопротивление на контактах обмоток;
• путем поочередного отсоединения клемм при запущенном моторе.

Первый метод самый простой. Отсоединяем деталь и визуально ее осматриваем. Корпус должен быть целым, не иметь нагара, оплавления. Не будет лишним понюхать прибор – от него не должно пахнуть гарью. Неплохо сравнить исправную деталь с той, на которую пало подозрение в поломке.

Второй способ подразумевает измерение мультиметром сопротивления обеих обмоток. Он является самым надежным, поскольку предоставляет водителю точные параметры обмотки катушек. Для проверки первой щупы прибора помещают на входные клеммы. Сколько должен составлять результат замеров? Показания должны находиться в диапазоне от 0,4 до 2 Ом. Для измерения сопротивления вторичной один щуп подсоединяют к контакту, второй – к пружине, которая идет непосредственно к обмотке. Результат будет отличаться у разных моделей детали. Обычно он находится в диапазон от 6 до 20 кОм. Если замеры показали меньше, это повод для беспокойства.

Третий способ подойдет только для индивидуальных или четырехвыводных катушек потребует выполнить следующие действия:

• завести двигатель;
• поочередно отсоединить провода от катушек;
• наблюдать за изменениями в работе цилиндра.

Если при очередном отсоединении никаких изменений не произошло, деталь, от которой отключили провод, неисправна. Работу цилиндра проверяют в первую очередь на слух. При незначительных отклонениях напряжения, которое подается на свечи, почувствовать разницу зачастую достаточно сложно. Поэтому такой метод никак нельзя назвать точным.

Признаки неисправности

Неисправная деталь приводит к появлению следующих «симптомов»:

• нестабильность в работе мотора (иногда может проявляться только на определенных оборотах);
• перегрев детали;
• обратный выхлоп;
• резкое увеличение расхода ГСМ во время передвижения на транспортном средстве;
• пропуски зажигания при включении двигателя, которые сопровождаются характерным «кашлем» при попутках запустить мотор;
• самопроизвольная остановка мотора;
• рывки во время езды;
• нестабильная работа на холостом ходу;
• проблемы с запуском мотора;
• существенное падение мощности при резком нажатии на акселератор.

Иногда при поломке на приборной панели машины может загореться лампочка Check Engine.

Советы по эксплуатации

Вот несколько советов, которые помогут продлить «жизнь» катушки зажигания.

• Следите за исправностью всех элементов бортовой электросети. «Убить» деталь может любое отклонение от нормы: скачки напряжения в аккумуляторе, нарушение целостности высоковольтного кабеля, некорректное функционирование блока управления.
• Не покупайте слишком дешевые свечи. Они имеют слабый уплотнитель, который может привести к прорыву отработавших газов. Если используются индивидуальные катушки, это самым непосредственным образом влияет на их работу, увеличивая температуру в области обмотки, что может привести к перегреву и нарушению ее целостности. Лучше купить модель подороже – это убережет от поломки другие элементы электросети.
• Проверяйте прибор мультиметром не только когда он даст знать о неисправности. Регулярно проводите профилактические замеры. Порой поломка начинается с незначительного изменения сопротивления, которое никак не проявляет себя. В дальнейшем это может привести к перегреву и появлению более ощутимых проблем.
• Используйте для установки устройства штатные крепления. Не располагайте рядом с ним дополнительных приспособлений, которые не предусмотрены конструкцией двигателя. Все это может привести к нарушению вентиляции и перегреву. А это, в свою очередь, приводит к перегоранию изоляции или проволоки в обмотке.
• Следите за тем, чтобы корпус прибора всегда оставался чистым. Загрязнения также негативно сказываются на способности приспособления к отдаче тепла и могут вызвать значительный перегрев.

Если прибор исправен, но водителю все равно кажется, что двигатель запускается медленно, можно приобрести модель с более хорошими характеристиками, которая выдает более высокое напряжение.

Подведем итог

Катушка зажигания – прибор, который обеспечивает формирование искры на электродах свечи. Напряжения тока, который дает аккумулятор, для этого недостаточно. Катушка делает его выше, увеличивая в несколько десятков тысяч раз, чем делает возможным генерацию искры и поджиг топливной смеси. Неисправности прибора приводят к проблемам с запуском мотора, нарушением его работы.

Катушка зажигания в автомобиле: назначение, принцип действия, конструктивные особенности

В топливной системе любого автомобиля имеется катушка зажигания (КЗ или бобина). Этот механизм отвечает за работу всей системы и является её «сердцем». Если в работе КЗ имеются сбои, то и автомобиль не сможет нормально функционировать.

Каждому автомобилисту стоит познакомиться с этим механизмом, выяснить причины её неисправности, также нужно обязательно знать, как проверить катушку зажигания.

Для чего нужна катушка зажигания в автотранспортном средстве

Для начала стоит разобраться зачем нужна катушка зажигания и почему она так важна для работы автомобиля. Бензиновые двигатели устроены таким образом, что топливо должно поджигаться. Для этой цели используются свечи зажигания, которые знакомы практически каждому автомобилисту. Процесс создания искры требует большого количества энергии (от 10 до 50 тыс. вольт). В этом случае разряд на электродах свечей зажигания будет обладать достаточной мощностью.

Современная катушка зажигания автомобиля

Бортовая сеть машины не способна создавать столь высокое напряжение, ведь портативный источник питания с такими показателями пока никому не удалось создать. Для генерирования такого высокого напряжения как раз и нужны катушки зажигания. Это устройство способно из тока с аккумулятора в 12 Вольт создать высоковольтную энергию.

Конструктивные особенности КЗ

Теперь самое время изучить устройство катушки зажигания. Его особенностью является наличие нескольких обмоток:

1. Первичная обмотка или низковольтная принимает на себя напряжение, которое генерирует аккумулятор/генератор. Эта обмотка состоит из крупной проволоки, которая образует не более 150 витков. Сверху проволока покрыта изоляцией, которая предупреждает скачки напряжения и короткое замыкание. Концы с первичной обмотки выводятся на крышку механизма, где соединяются с проводкой, для которой характерно напряжение 12 В.
2. Вторичная обмотка располагается внутри низковольтной. Для неё используется проволока с мелким сечением, потому количество витков возрастает до 30 тыс. К одному концу присоединяется минус с первичной обмотки. Второй вывод соединяется с центральным выводом и является положительным. С него напряжение подаётся дальше по топливной системе.

Из чего состоит катушка зажигания мы выяснили, а вот где располагается этот механизм пока не рассказали.

Расположение катушки зажигания в автомобиле

Мы не можем однозначно сказать где находится катушка зажигания, поскольку её расположение зависит от конструкции автомобиля и типа самой бобины.

1. Механизм общего типа обычно располагается один, используется для генерации напряжения с высоким показателем, в электрической схеме располагается перед ЭБУ или прерывателем/распределителем. Такие бобины используются в системах батарейного типа.
2. Индивидуальный элемент используется для отдельного цилиндра, находится перед свечой. Устанавливаются индивидуальные катушки зажигания в системах с транзисторным и электронным типом зажигания.

Чтобы узнать точное расположение КЗ в авто, необходимо изучить инструкцию к нему. В этом документе производитель всегда указывает информацию о типе катушке и её расположение.

Принцип действия катушки зажигания

Не менее интересным будет изучить принцип работы катушки зажигания, чем мы сейчас и займёмся. Работа КЗ основана на следующих принципах:

1. Напряжение от аккумулятора направляется на первичную обмотку катушки, что способствует образованию магнитного поля.
2. Вторичная обмотка испытывает воздействие магнитного поля, которое отображается в виде импульса напряжения с высоким значением.
3. Импульс напряжения получается высоким из-за большого числа витков вторичной обмотки. Ведь индукция магнитного поля умножается именно на количество витков. Потому и получается на выходе высокое напряжение.
4. Для увеличения магнитного поля внутрь катушки помещается специальный железный сердечник.

Вот мы и разобрались с тем, как работает катушка зажигания. На самом деле всё просто, впрочем, как и всё гениальное.

Причины выхода из строя катушки зажигания

Никому ещё не удалось создать вечную КЗ. Даже самые современные и совершенные катушки зажигания имеют ограниченный срок службы. Существует два главных «врага» этих механизмов:

• воздействие влаги;
• перегрев приводит к разрушению внутренней изоляции, образованию пробоев и дальнейшему перегоранию всей детали.

Нет искры в катушке зажигания

Проблемы в работе механизма проявляются в виде ряда признаков:

• пропуски зажигания, при которых двигатель троит, может наблюдаться постоянно или возникать периодически;
• снижение мощности двигателя во время разгона автомобиля;
• работа мотора в режиме safe-mode, в который он переходит самостоятельно;
• активизация «check engine»;
• автомобиль отказывается запускаться.

При выявлении одного из этих признаков необходимо незамедлительно проводить диагностику всей топливной системы. Можно смело начинать с КЗ. Почему она выходит из строя нам известно, осталось разобраться с методами диагностики её состояния.

Проверка работоспособности катушки

Одной из причин выхода из строя механизма является его перегрев. Внутри корпуса имеется трансформаторное масло, которое снимает избыток температуры. Крышка полости, в которой находится охлаждающая жидкость, очень плотно прилегает к корпусу, создавая герметичность. Из-за этой особенности катушка не подлежит разборке, следовательно, проведение ремонтных работ не представляется возможным.

Диагностика работоспособности катушки зажигания

Признаки неисправности катушки зажигания автомобиля были разобраны выше. При их выявлении необходимо проводить диагностику, которая позволит подтвердить/опровергнуть догадки. Проверка основана на измерении показателей сопротивления. В этом случае показатели напряжения (входного и выходного) не принимаются за основные. Для измерения сопротивления необходимо знать, как проверить катушку зажигания мультиметром. Этот способ является простым и результативным.

Для проверки работоспособности механизма необходимо знать какое сопротивление должно быть на катушке зажигания, которая исправно работает. Для первой обмотки характерно сопротивление на уровне 0,3 Ом. Вторичная обмотка характеризуется сопротивлением на уровне 7-9 тыс. Ом. При выявлении отклонений в этих показателях можно с уверенностью говорить про сбои в работе этого элемента. Ремонт, как мы уже знаем, не производится, потому остаётся только выполнять замену.

Не всегда можно проверить катушку зажигания тестером в виде мультиметра. В этих случаях можно воспользоваться другими методами. Например, проверить искру. Эта диагностика популярна среди владельцев старых автомобилей. Для проверки искры необходимо центральный высоковольтный провод расположить от корпуса мотора на расстоянии около 6 мм. Пробуем завести автомобиль и смотрим на проскакивающую искру. Синяя или фиолетовая искра будет свидетельствовать о нормальной работе бобины. Желтая искра или её отсутствие является прямым доказательством наличия проблем в работе КЗ.

Система с индивидуальными бобинами должна проверяться поочередно. Для этого с каждой катушки отсоединяется питание при заведённом автомобиле. В случае нормальной работы бобины при отключении разъёма будет меняться звук работы мотора. Если таких изменений не происходит, значит диагностируемая катушка работает не так, как полагается.

Такими нехитрыми способами можно проверить катушку зажигания в домашних условиях. С этой работой справится любой автомобилист. Не стоит затягивать с диагностикой топливной системы, если были замечены признаки неисправности бобины. Такая осмотрительность и сознательность оградит от внезапной остановки автомобиля посреди пути.

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:

1. Наиболее широкий диапазон настройки угла опережения зажигания.
2. Диагностика пропусков зажигания с первичной и вторичной обмоток.
3. 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.

1. 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).
2. 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.