Svarkin-spb.ru

Устройство катушки зажигания

Принцип работы катушки зажигания

Катушка зажигания или по-народному «бобина» – составляющая конструкции зажигания. Она преобразует малую частоту напряжения, идущую от АКБ или генератора автомобиля, в высокую. Первостепенная роль катушки зажигания – генерирование электроимпульса на свече.

Строение

Катушка зажигания по своей сути есть автомобильный трансформатор. Устройство катушки зажигания заключено в двухслойной обмотке кабелями с изоляцией каждого слоя. Первый слой обмотки обладает сравнительно маленькой численностью витков (от 100 до 150) толстого кабеля из меди, предусмотренного на импульсы с маленьким напряжением (в относительно новых машинах – 12 вольт, а в старых – 6). Второй слой обмотки катушки зажигания находится под начальной обмоткой, которая создана из проводов малого сечения с крупным числом витков – от 15 до 30 тысяч, благодаря которым возникает наивысшее импульсное напряжение с высоким коэффициентом.

В центре катушки зажигания размещается сердечник из железа, повышающий магнитное поле обмоток. Вся конструкция закрыта в каркас со специальной крышкой, обеспечивающей изоляцию. Внутренности механизма наполнены трансформаторным маслом, чтобы не допускать токовый нагрев.

На старых транспортных средствах катушки делались с не замыкающимся магнитным кабелем, в то время как современные автомобили – с замыкающимся.

Функционирование

Принцип работы катушки зажигания заключается в передаче необходимого импульса тока трамблеру (распределителю) посредством высоковольтного кабеля, от которого по тем же высоковольтным проводам напряжение равномерно направляется к отдельной свече зажигания. Далее на электродах образуется искра, воспламеняющая топливо.

Схема действия 2-х искрового устройства

Сквозь первый слой обмотки проходит постоянный импульс напряжения. В миг, когда поршень достигает верхней мертвой отметки, на первой обмотке размыкаются контакты прерывателя и напряжение подается второй обмотке. В последующем, по центральной клемме импульс передается на распределитель, а после – на свечи.

Сегодня активное применение имеют выносные катушки зажигания для отдельной свечи (сколько цилиндров, столько же и трансформаторов).

Индивидуальная тип катушки

Индивидуальная катушка зажигания нашла свое применение в электросхеме прямого зажигания. Аналогично обычному трансформатору автомобиля, она включает в себя первый и второй слой обмотки. Однако существует одно главное отличие – первый слой обмотки теперь размещен на месте второго, а второй – на месте первого (а не наоборот, как в стандартной схеме). В центре первичной обмотки стоит внутренний сердечник, а внешний, соответственно, на поверхности вторичной.

Такая конструкция может обладать электро элементами воспламенителя. Ток из второй обмотки по прямой передается свече посредством наконечника, состоящего из стержня высокого тока, пружины и материала изоляции. Стремительное отсечение напряжения во второй обмотке выполняется диодом высокого импульса тока.

Дополнительный резистор

Зачастую параллельно работе первой обмотки, запускается добавочное сопротивление, которое считается дополнительным резистором.

При пониженных оборотах силового агрегата, контакты прерывателя длительное время замкнуты, поэтому по обмотке протекает излишнее количество тока, нагревающего трансформатор. На стальной спирали резистора, в процессе нагревания стремительно повышается температурный показатель электро сопротивления. Во время прохождения излишнего тока внутри катушки, сопротивление спирали резистора соответственно становится сильнее и напряжение автоматически регулируется.

При повышенных оборотах контакты почти всегда разомкнуты, отсутствует избыточный ток, резистор незначительно нагревается, следовательно, добавочное сопротивление уменьшается.

В момент запуска мотора добавочное сопротивление присоединяется к участку электромагнитной цепи контактами реле стартера, таким образом, увеличивается энергия искры.

В некоторых, особенно в советских, автомобилях, чтобы запустить двигатель при разряженной аккумуляторной батарее, необходимо принудительно шунтировать (или попросту говоря, замкнуть) резистор проводящей ток проволокой.

Неисправности

Катушка зажигания – это деталь с продолжительным сроком функционирования. Несмотря на это, все же существует вероятность утрачивания токопроводящих характеристик и выхода из строя данного устройства.

  1. Чем больше времени эксплуатируется трансформатор, тем выше риск появления короткого замыкания в нем и как следствие перегрева всей детали.
  2. Продолжительная эксплуатация при температуре более 150 приводит к неремонтоспособному состоянию катушки зажигания.
  3. В случае, если аккумулятор не дает нужного питания, это также провоцирует неправильную работу трансформатора. Так как для полноценной работоспособности ей требуется электричество (минимальный коэффициент нужного напряжения должен быть не меньше 11,5 В).
  4. Поврежденный провод системы зажигания тоже может быть причиной нарушения рабочего процесса катушки зажигания.
  5. Часто механизм не генерирует напряжение из-за дефекта в изоляции. Такая неприятность может произойти, если через изношенные уплотнения в трансформатор попадет моторное масло или вода, из-за чего увеличивается сопротивление и утрачивается баланс между напряжением и сопротивлением.
  6. Индивидуальный тип устройства чувствителен к чрезмерной вибрации от головки цилиндров. Вследствие этого катушка быстро приходит в негодность.
Читать еще:  Рейтинг самых быстрых машин в мире на 2018 год

В некоторых случаях катушка зажигания поддается ремонту. Но в домашних условиях достаточно сложно оценить степень повреждения и процент вероятности возврата ее рабочих характеристик. Поэтому рекомендуется не экономить и заменить старое устройство на новое.

Прежде чем устанавливать новую деталь, важно проверить все контакты и, особенно, высоковольтный провод; убедиться в отсутствии ржавчины, коррозии и других повреждений на месте установки трансформатора автомобиля.

Заключение

Узнав устройство данной детали, можно сделать выводы, что она обладает весьма надежными свойствами, благодаря своей конструкции. Ресурс катушек нередко достигает двухсот тысяч километров пробега, что является внушительным результатом.

Катушка зажигания

Катушка зажигания является сердцем системы зажигания, т.к. обеспечивает в ней создание высокого напряжения. Катушка зажигания применяется во всех системах зажигания: контактной, бесконтактной, электронной. По своей сути катушка зажигания это трансформатор с двумя обмотками.

Различают следующие типы катушек зажигания: общая, индивидуальная и сдвоенная.

Общая катушка зажигания применяется в контактной, бесконтактной системах зажигания и электронной системе зажигания с распределителем.

Катушка зажигания имеет следующее устройство. Катушка объединяет две обмотки – первичную и вторичную. Первичная обмотка содержит от 100 до 150 витков толстой медной проволоки. Для предупреждения скачков напряжения и короткого замыкания проволока изолирована. Первичная обмотка имеет два низковольтных вывода на крышке катушки зажигания.

Вторичная обмотка имеет от 15000 до 30000 витков тонкой медной проволоки. Вторичная обмотка находится внутри первичной обмотки. Один конец вторичной обмотки соединен с отрицательной клеммой первичной обмотки, другой – с центральной клеммой на крышке, обеспечивающей вывод высокого напряжения.

Для повышения силы магнитного поля обмотки располагаются вокруг железного сердечника. Обмотки вместе с сердечником помещены в корпус с изолирующей крышкой. Для предотвращения токового нагрева катушка заполнена трансформаторным маслом.

Основными характеристиками катушки зажигания являются сопротивление обмоток, которое для каждой модели индивидуальное. Для примера, сопротивление первичной обмотки составляет порядка 3-3,5 Ом, вторичной обмотки – 5000-9000 Ом. Отклонение величины сопротивления обмотки от нормативного значения свидетельствует о неисправности катушки.

Работа катушки зажигания основана на возникновении во вторичной обмотке высокого напряжения при прохождении по первичной обмотке импульса тока низкого напряжения. При прохождении через первичную обмотку тока создается магнитное поле. При отсечке тока магнитное поле наводит во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который выводится через центральную клемму катушки и с помощью распределителя подается к свечам зажигания.

Двухвыводная катушка зажигания может иметь различное соединение со свечами зажигания:

  • с помощью проводов высокого напряжения;
  • одна свеча – напрямую через наконечник, другая – с помощью провода высокого напряжения.

Конструктивно две двухвыводные катушки могут объединяться в единый блок, который носит собственное название – четырехвыводная катушка зажигания.

Катушка классической системы зажигания

Назначение

Катушка зажигания используется как высоковольтный повышающий трансформатор — накопитель электрической энергии в индуктивности, для создания на электродах свечи зажигания дугового разряда, продолжительностью 1-3 мс.

Принцип работы катушки зажигания

Рис. Катушка зажигания в разрезе: 1 — изолятор; 2 — корпус, 3 — изоляционная бумага, 4 — первичная обмотка, 5 — вторичная обмотка, 6 — клемма вывода первичной обмотки (обозначения: «1», «-«, «К»), 7 — контактный винт, 8 — центральная клемма высокого напряжения, 9 — крышка, 10 — клемма питания (обозначения: «+Б», «Б» «+», «15»), 11 — контактная пружина, 12 — скоба, 13 — наружный провод, 14 — сердечник.

На рисунке приведено изображение катушки зажигания в разрезе и одна из схем соединения обмоток. Повторим, изложенное ранее: катушка — это трансформатор с двумя обмотками намотанными на специальный сердечник.

Вначале намотана вторичная обмотка тонким проводом и большим количеством витков, а сверху на нее намотана первичная обмотка толстым проводом и небольшим количеством витков. При замыкании контактов (или другим способом) первичный ток постепенно нарастает и достигает максимального значения, определяемого напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной обмотки. Нарастающий ток первичной обмотки встречает сопротивление э.д.с. самоиндукции, направленное встречно напряжению аккумуляторной батареи.

Когда контакты замкнуты, по первичной обмотке протекает ток и создаёт в ней магнитное поле, которое пересекает и вторичную обмотку и в ней индуцируется ток высокого напряжения. В момент размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотках наводится э.д.с. самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный магнитотоком первичной обмотки, чем больше отношение чисел витков и тем больше первичный ток в момент разрыва.

Такая конструкция характерна при построении систем зажигания с использованием контактов прерывателя. Ферромагнитный сердечник может насыщаться первичным током, что приводило бы к уменьшению накапливаемой в магнитном поле энергии. Для уменьшения насыщения используют разомкнутый магнитопровод. Это позволяет создавать катушки зажигания с индуктивностью первичной обмотки до 10 мГн и первичном токе 3-4 А. Выше ток нельзя использовать т.к. при этом токе может начаться обгорание контактов прерывателя.

Если в катушке индуктивность Lk = 10 мГн и ток I = 4 А,то в катушке можно запасти энергии W не более 40 мДж при КПД = 50 % (W = Lk * I * I/2). При некотором значении вторичного напряжения между электродами свечи зажигания возникает электрический разряд. Из-за возрастания тока во вторичной цепи вторичное напряжение резко падает до, так называемого, напряжения дуги, которое поддерживает дуговой разряд. Напряжение дуги остаётся почти постоянным до тех пор, пока запас энергии не станет меньше некоторой минимальной величины. Средняя продолжительность батарейного зажигания составляет 1,4 мс. Обычно этого достаточно для воспламенения топливовоздушной смеси. После этого дуга исчезает; а остаточная энергия расходуется на поддержание затухающих колебаний напряжения и тока. Продолжительность дугового разряда зависит от величины запасённой энергии, состава смеси, частоты вращения коленвала, степени сжатия и пр. При увеличении частоты вращения коленвала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается и первичный ток не успевает нарасти до максимальной величины. Из-за этого уменьшается запас энергии, накопленной в магнитной системе катушки зажигания и понижается вторичное напряжение.

Отрицательные свойства систем зажигания с механическими контактами проявляются при очень малых и высоких частотах вращения коленвала. При малых частотах вращения между контактами прерывателя возникает дуговой разряд, поглощающий часть энергии, а при высоких частотах вращения вторичное напряжение уменьшается из-за «дребезга» контактов прерывателя. Контактные системы за рубежом давно не применяются. По нашим дорогам ещё колесят ам, выпущенные в 80 х годах.

Читать еще:  Что увеличивает расход топлива?

Некоторые катушки зажигания работают с добавочным резистором. Функциональная схема соединения такой катушки с контактной системой зажигания приведена рядом.

Рис. Схема соединения катушки зажигания с контактной системой зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — распределитель, 3 — стартер, 4 — замок зажигания, 5 — втягивающее реле стартера, 6 — добавочное сопротивление, 7 — катушка зажигания.

Схема соединения обмоток катушки другая. На пусковых режимах, когда напряжение на аккумуляторной батарее падает, добавочный резистор закорачивается вспомогательными контактами втягивающего реле стартера или контактами дополнительного реле включения стартера, что обеспечивает первичной обмотке катушки зажигания рабочее напряжение 7-8 В. На рабочих режимах двигателя напряжение питания 12-14 В. Добавочные резистор наматывается обычно из константановой или никелевой проволоки. Если проволока никелевая, то такое сопротивление называют вариатором из-за изменения сопротивления от величины протекающего по нему тока: чем больше ток, тем выше температура нагрева и выше сопротивление. На повышенных частотах вращения коленвала сила первичного тока падает, нагрев вариатора ослабевает и его сопротивление уменьшается. Тж. вторичное напряжение зависит от тока разрыва в первичной цепи, то применение вариатора даёт возможность снизить вторичное напряжение при малой и повысить — при большой частоте вращения коленвала двигателя.

В транзисторных системах зажигания прерывание первичного тока осуществляется силовым транзистором. В таких системах первичный ток увеличен до 10 — 11 А. Используются катушки зажигания с низким сопротивлением первичной обмотки и высоким коэффициентом трансформации. Приведем образцы осциллограмм, снятых в исправной системе на первичной и вторичной обмотках катушки зажигания.

Рис. Осциллограмма первичной обмотки.

Рис. Осциллограмма вторичной обмотки.

Форма осциллограмм очень похожа, т.к. обмотки катушки связаны между собой трансформаторной связью (взаимной индукцией). Катушки контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания имеют классическую конструкцию: маслонаполненные, с разомкнутым магнитопроводом, в металлическом корпусе. Приведём некоторые данные по выпускавшимся отечественным катушкам зажигания.

Как водно из таблицы катушки зажигания отличаются количеством витков в обмотках и коэффициентом трансформации в различных системах зажигания. Конструкции катушек мало отличались.

Расположение

Под капотом на крыле или на разделительной панели между подкапотным пространством и салоном автомобиля. Иногда непосредственно на двигателе.

Неисправности катушки зажигания

Основная неисправность обрыв первичной или вторичной обмоток. Иногда от перегрева срабатывает аварийный клапан давления масла. После слива масла катушка выходит из строя. Некоторые катушки продолжают работать даже при обрыве вторичной обмотки, при этом при дросселировании наблюдаются пропуски искрообразования.

При длительной эксплуатации ам изоляционные свойства материалов, применяемых в катушках зажигания теряют свойства и случаются высоковольтные прогары, позволяющие «уходить» части заряда на массу. При осмотре катушки зажигания такую неисправность легко обнаружить по серому следу на поверхности изолятора катушки (похож на след от простого карандаша) или чернота прогара с частично обугленной поверхностью.

Необходимо осмотреть разъем высоковольтного (ВВ) провода, выходящего из катушки зажигания. В 70% случаев там окисленная поверхность или ржавчина. В таком случае обязательно проверьте центральный высоковольтный провод. Сопротивление его должно быть не более 20 кОм. Нередкая ситуация: высоковольтный провод прозванивается, сопротивление до 20 кОм, а осциллограмма горения на всех цилиндрах одинаково неправильная. При резком дросселировании осциллограмма горения ещё сильнее искажается, наблюдается хаотичное искрообразование и только замена центрального ВВ провода приносит положительный результат.

Методика проверки

Проверку производить при подключённом автомобильном осциллографе. Формы осциллограмм такие же, как и у микропроцессорных катушек зажигания. Измерить значения сопротивлений первичной и вторичной обмототок.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector