Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 0

Катушка зажигания: устройство, принцип работы и признаки неисправности

Особенности выбора мотоциклетных катушек зажигания

Повышающими трансформаторами для искрообразования оснащаются не только автомобильные двигатели внутреннего сгорания, они присутствуют в:

  • лодочных моторах;
  • мопедах и мотоциклах;
  • газонокосилках;
  • бензопилах;
  • электрических генераторах.

Если вы подбираете катушку зажигания для мопеда Верховина, обычно в нем устанавливалась Б-300, то обратите внимание, что устройство с похожим названием Б-300Б имеет меньшее количество витков в обмотке возбуждения. Поэтом замена Б-300 на Б-300Б невозможна

Обычно двигатель даже не заводится. Но если Б-300 заменить аналогичным устройством от мотоцикла ИЖ, мотор будет отлично работать.

Б-300

В советских мотороллерах типа «Муравей», «Турист» использовались бобины Б-51. От автомобильных устройств, она отличается, тем, что на первичную обмотку подается не 12, а 6 вольт. Своим устройством Б-51 ничем не отличается от других мотоциклетных катушек. Многие владельцы мотороллеров с катушками Б-51 меняют их на автомобильные 12-вольтовые. Коэффициента трансформации достаточно, что бы образовывать качественную искру, не хуже чем от Б-51.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

На рисунке приведёно изображение двухвыводной катушки зажигания с разомкнутым магнитопроводом в разрезе и одна из схем соединения обмоток.

Использование таких катушек возможно в четырехтактном двигателе с чётным числом цилиндров. Если двигатель 4-х цилиндровый, то первая свеча сгруппирована с четвёртой, а вторая — с третьей. При таком соединении «рабочие» искры создаются в цилиндрах в конце такта сжатия, а «холостые» — в конце такта выпуска.

Осциллограмма такого процесса приведена на рисунке «Рабочие» искры поджигают топливо воздушную смесь, а «холостые» — разряжаются в среде отработанных газов. Первые двухвыводные катушки зажигания были выполнены на базе одновыводных маслонаполненных катушек с разомкнутым магнитопроводом в металлическом корпусе. Не получили распостранение из-за увеличенных габаритов и массы.

Позже были разработаны «сухие» двухвыводные катушки зажигания с разомкнутым магнитопроводом. Вторичная обмотка имеет две секции и намотана сверху первичной, что обеспечивает улучшенную изоляцию выводов высокого напряжения. Обмотки катушки пропитаны компаундом и опресованы полипропиленом. Охлаждение первичной обмотки катушки осуществляется через центральный стержень магнитопровода, который имеет крепежное отверстие. В настоящее время более распостранены катушки зажигания с замкнутым магнитопроводом — трасформаторы зажигания. Сердечник катушки набран из тонких листов электротехнической стали и состоит из двух половин. Обмотки намотаны на каркасы, имеют повышенную изоляционную стойкость. После сборки катушки заливаются эпоксидным компаундом.

В некоторых модификациях систем управления применяются 4-х выводные катушки зажигания, состоящие из двух двухвыводных катушек, собранных на общем магнитопроводе. Взаимное влияние катушек исключается, использованием двух воздушных зазоров размером 1 -2 мм. Более распространённой является 4 х выводная катушка с высоковольтными диодами. Такая катушка имеет две встречно намотанные первичные обмотки и одну вторичную. Полярность вторичного напряжения определяется направлением укладки витков в первичных обмотках и поданным напряжением.

Если в точке S напряжение имеет положительную полярность, то открываются ВВ диоды VD1 ,VD4 и в соответствующих цилиндрах (1 и 4) появляются искровые разряды. 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 произойдут в цилиндpax 2 и 3. Для исключения взаимного влияния первичных обмоток в момент образования импульсов высокого напряжения к их выводам подключены разделительные диоды VD5, VD6.

Общим недостатком систем, использующих 2-х и 4-х выводные катушки, является разнополярность высоковольтных импульсов относительно «массы» автомобиля на спаренных свечах зажигания. За счёт этого пробивное напряжение может отличаться на 2 кВ. Сопротивление первичной обмотки до 2 х Ом. Вторичной — до 25 кОм. Напряжение 12 В. Ток 8 А.

Небольшие габариты позволяют изготовлять индивидуальные катушки зажигания для каждой свечи в отдельности и монтировать их непосредственно на свечах. Для такой системы не нужны высоковольтные провода, исключается холостая искра. Вторичное напряжение имеет только отрицательную полярность. Максимальное вторичное напряжение на таких катушках достигает 35 кВ, энергия искрового разряда от 80 до 100 мДж. Внешний вид и схема подключения приведены на рисунке.

Некоторые производители (МАЗДА, ТОЙОТА, НИССАН) «упростили» конструкцию: датчики фазы и оборотов — коммутатор — катушку зажигания, поместили в корпус распределителя зажигания (HEI).

С этих (2G, 2Е) и других датчиков информация поступает в ЭБУ (100), вычисляется момент опережения зажигания и снова возвращается в распределитель зажигания, но уже на коммутатор (2F) для усиления и управления первичной обмоткой катушки зажигания.

Такие агрегаты удобны при изготовлении, монтаже а\м, но при ремонте доставляет массу неприятностей, т.к. высоковольтного центрального провода не существует (между катушкой зажигания и бегунком осуществляется связь через подпружиненные скользящие контакты и внутри крышечным соединением и не каждый мотор-тестер можно подсоединить для анализа сигналов высоковольтной части системы и проверки работы катушки зажигания. При выявлении неисправности какого-нибудь элемента, расположенного под крышкой распределителя, хозяина а\м ждёт сюрприз — деталь, вероятнее всего, отдельно не поставляется и необходимо покупать весь узел в сборе, но, возможно, это хитрость наших продавцов запчастей.

Как подключить катушку

Катушка зажигания – трансформатор, работа которого направленная на повышение постоянного тока. Основная его задача – генерация высоковольтного тока, без которого не возможен поджог топливной смеси. Ток от аккумулятора поступает на первичную обмотку. Состоит она из ста и более витков медной проволоки, которая изолирована специальным веществом. К краям подводится низковольтное напряжение (двенадцать вольт). Края подведены к контактам на ее крышке. На вторичной количество витков гораздо больше (до тридцати тысяч) и проволока намного тоньше. На вторичной создается высокое напряжение (от двадцати пяти до тридцати тысячи Вольт) за счет толщины и количества витков.

Подсоединяется она так: контакт вторичного контура соединяется с минусовым контактом первичного, а второй контакт обмотки подсоединяется к нейтральной клемме на крышке, именно этот провод является передатчиком высокого напряжения. К этому выводу подсоединяется высоковольтный провод, другой край которого подсоединяется к нейтральной клемме на крышке. Чтобы создать большую силу магнитного поля, между обмотками расположен железный сердечник. Вторичная обмотка располагается внутри первичной.

Конструктивно катушка зажигания состоит из следующих элементов:

  • Изолятор;
  • Корпус;
  • Бумага изоляционная;
  • Обмотка (первичная и вторичная);
  • Изоляционный материал между обмоток;
  • Клемма вывода первичной обмотки;
  • Винт контактный;
  • Клемма центральная;
  • Крышка;
  • Клемма вывода на первичной и вторичной обмотках;
  • Пружина центральной клеммы;
  • Каркас первичной обмотки;
  • Наружная изоляция на первичной обмотке;
  • Крепежная скоба;
  • Наружный магнитопровод и сердечник.

На вторичной обмотке возникает ток высокого напряжения, а в этот момент на первичной проходит низкий ток. Таким образом, возникает магнитное поле, в результате чего на вторичной обмотке появляется импульс тока высокого напряжения. В момент, когда нужно создать искру, контакты прерывателя зажигания размыкаются, и в этот момент происходит размыкание цепи на первичной обмотке. На центральный контакт крышки поступает высоковольтный ток и устремляется в контакт, возле которого расположен бегунок.

Выполняя подключение катушки к системе зажигания автомобиля, в принципе, у вас не должно возникнуть никаких затруднений, в том случае, когда при предварительном демонтаже вы обозначили или запомнили какие провода куда подключаются. Если же вы этого не сделали, то я расскажу, как это сделать. Подсоединение выполняется следующим образом: к положительной клемме нужно подключить коричневый провод. Обычно, положительная клемма обозначается «+», но если вы не наблюдаете знака, то вам нужно самостоятельно ее найти.

Схема связки нескольких элементов выглядит следующим образом. К бортовой сети подключается один из концов катушки. Второй конец подключается к следующей, и таким образом подключается каждая до последней. Оставшийся свободный контакт последней катушки нужно подключить к трамблеру. А к коммутатору напряжения подключается общая точка. После того как все крепежные болты и гайки будут хорошо затянуты, можно считать замену выполненной.

Несколько важных советов перед заменой и подключением. В случае, когда вы для себя определили, что проблемой неисправности зажигания является именно катушка, то лучше сразу же приобрести новую и подключить ее (схема указана выше). Таким вы точно будете уверены, что теперь проблем с ней нет, так как она абсолютно новая.

В случае обнаружения вами на поверхности неких дефектов, то лучше ее сразу заменить. В противном случае она поработает еще некоторое время и вам снова придется вернуться к этой теме. Лучше перестраховаться заранее, чтобы не остановиться где-нибудь на дороге. Ведь зажигание автомобиля требует не прощает ошибки и халатность.

Во время ремонта автомобиля, особенно когда речь идет о системе зажигания, необходимо быть предельно аккуратным в действиях. Так как можно столкнуться с высоковольтными проводами. Поэтому при провождении замены или выполнении ремонта нужно соблюдать правила техники безопасности.

Основные неисправности катушек зажигания

В любой автомобильной катушке зажигания всегда имеются две обмотки – первичная (с небольшим количеством витков и толстым проводом) и вторичная (тонкий провод с большим кол-вом витков). С помощью КЗ низкое напряжение в цепи преобразуется в высокое, и если в первичной цепи имеется напряжение в 12 Вольт, то во вторичной цепочке оно уже доходит до нескольких десятков Киловольт.

Под воздействием окружающей среды происходит разрушение МЗ, также они со временем подвержены старению. В катушках встречаются дефекты:

  • обрыв в первичной или вторичной обмотке;
  • межвитковое замыкание в обмоточных проводах;
  • трещины в корпусе (если корпус пластмассовый).

Если в КЗ есть короткое замыкание, то катушка перегревается, и в результате может полностью выйти из строя. Если в корпусе МЗ появилась трещина, искра начинает пробивать на массу, мотор троит, а в некоторых случаях работает и на двух цилиндрах.

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:

  • катушечный;
  • трамблерный.

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.

катушка зажигания

Структура и функции БСЗ

При включении зажигания (2) подается напряжение питания на первичную обмотку катушки зажигания (3). Через первичную обмотку проходит ток, как только коммутатор (4) получит сигнал с датчика зажигания (5), ток первичной обмотки прерывается. Клемма 1 катушки зажигания по средством коммутатора соединяется с массой. Во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение более 20 кВ.

Вторичное напряжение системы зажигания через клемму 4 катушки зажигания передается на датчик-распределитель на соответствующий цилиндр и свечу зажигания.

Блок управления определяет частоту вращения коленчатого вала (сигналы датчика) и на ее основании управляет временем накопления тока первичной обмотки катушки зажигания (длительностью открытого состояния выходного транзистора или тиристора системы зажигания) и его величиной. В соответствии с частотой вращения и напряжением аккумуляторной батареи, незадолго до появления искры зажигания устанавливается заданное значение первичного тока, то есть при увеличении частоты вращения длительность протекания тока увеличивается так же, как при уменьшении напряжения аккумуляторной батареи.

При включенном зажигании и неработающем двигателе (отсутствие сигнала датчика) через некоторое время (как правило, через одну секунду) отключается ток первичной обмотки катушки зажигания. Как только блок управления получит сигнал датчика (например, при запуске), он снова переходит в рабочее состояние.

Для адаптации момента зажигания к разным состояниям нагрузки регулировка осуществляется так же, как и в контактных системах зажигания, механическим способом посредством мембранного механизма вакуумного регулятора, а также центробежного регулятора. В результате сигнал датчика (и вместе с ним момент зажигания) изменяется в зависимости от оборотов и нагрузке двигателя.

Индуктивное формирование сигнала в бесконтактной транзисторной системе зажигания накоплением энергии в индуктивности

В результате вращения ротора датчика управляющих импульсов изменяется магнитное поле и в индукционной обмотке (статоре) создается представленное на рисунке а, б переменное напряжение. При этом напряжение увеличивается по мере приближения зубцов ротора к зубцам статора. Положительный полупериод напряжения достигает своего максимального значения, когда расстояние между зубцами статора и ротора минимальное. При увеличении расстояния магнитный поток резко меняет свое направление и напряжение становится отрицательным.

В этот момент времени (tz) в результате прерывания первинного тока коммутатором инициируется процесс зажигания.

Количество зубцов ротора и статора в большинстве случаев соответствует количеству цилиндров. В этом случае ротор вращается с уменьшенной вдове частотой вращения коленчатого вала. Пиковое напряжение (± U) при низкой частоте вращения составляет прибл. 0,5 В, при высокой — прибл. до 100 В.

Момент зажигания можно проконтролировать только при работающем двигателе, поскольку без вращения ротора изменение магнитного поля не происходит и в результате не создается сигнал.

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию