Где находится катушка зажигания

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.

Назначение

В бензиновых двигателях топливо в цилиндре требует поджига, для чего используются искровые свечи зажигания. Для создания заветной искорки требуется много энергии: порядка 10-50 тыс. вольт, чтобы разряд на электродах свечи был достаточно мощным. Источником такого напряжения и является катушка зажигания, преобразовывающая 12-вольтный ток от автомобильного аккумулятора в высоковольтный. От стабильности работы катушки зависит и работа двигателя: не будет искры – не будет и движения.

Устройство, принцип работы

Принципиальное устройство катушки зажигания одинаково для всех модификаций, независимо от разницы в конструкции:

• Первичная обмотка (наружный слой) из 250-400 витков толстой (Ø 0,8 мм) медной проволоки;
• Вторичная обмотка (внутренний слой) из 19-25 тыс. витков тонкой (Ø 0,1 мм) медной проволоки, изолированной от первичной обмотки;
• Внутренний металлический сердечник из слоистой трансформаторной стали;
• Наружный кольцевой сердечник (магнитопровод);
• Клеммы низкого напряжения для тока от аккумулятора (генератора) и на «массу»;
• Контактная клемма высокого напряжения.

Во всей системе зажигания катушка является промежуточным звеном между источником тока и свечами зажигания.

Принципиальная (классическая) схема системы зажигания:
1. Источник питания. 2. Катушка зажигания.
3. Прерыватель. 4. Распределитель. 5. Свечи.

Принцип действия основан на законе самоиндукции. Ток низкого напряжения от источника питания (аккумулятора или генератора) поступает на первичную обмотку, в результате чего вокруг нее возникает электромагнитное поле. Затем контакт размыкается, и ток в первичной обмотке исчезает. Магнитный поток исчезает тоже, но перед этим проходит сквозь первичную и вторичную обмотки, в которых возникает электродвижущая сила (ЭДС). Показатель ЭДС тем выше, чем больше количество витков во вторичной обмотке и чем короче время убывания напряжения в первичной (в идеале размыкание контакта должно быть одномоментным). За счет того, что в современных катушках вторичная обмотка насчитывает 25 тыс. витков и больше, на ней индуцируется высокое напряжение до 40 тыс. В, которое и необходимо для системы зажигания.

Для оптимизации работы катушки принимаются дополнительные меры: установка конденсатора параллельно прерывателю для уменьшения искрообразования на контактах, использование дополнительного резистора для предохранения первичной обмотки от перегрева при низких нагрузках, изоляция между слоями обмотки и т.д.

Виды катушек и систем зажигания

Систему зажигания можно и нужно улучшать, что и делают современные автопроизводители. С началом эры электронного управления автомобили постепенно избавляются от ненадежных механических деталей, а самые новые – и от высоковольтных проводов.

Катушка с распределителем и модуль зажигания

В первых автомобилях использовался распределитель зажигания: от катушки заряд подавался на свечу в зависимости от положения контактов трамблера. Таким образом использовалась одна катушка зажигания для всех цилиндров двигателя.

Схема общей катушки зажигания

Следующая ступень эволюции системы зажигания – технология «сдвоенной искры», когда одна катушка подает напряжение сразу на две свечи в тех цилиндрах, в которых поршни движутся синхронно (пары первый-четвертый и второй-третий), но на разных тактах. При этом в одном из двух цилиндров, находящемся на такте компрессии, искра поджигает топливную смесь, а во втором, на такте выпуска, срабатывает «вхолостую». Такая система называется DIS (Double Ignition System).

Система двойной искры. Сдвоенные катушки с разными
вариантами подключения: DIS (слева) и DIS-COP (справа)

Эта технология дала возможность избавиться от одного из ненадежных узлов – распределителя.

Схема сдвоенной катушки зажигания

И, наконец, самый современный вариант – индивидуальные катушки зажигания, устанавливаемые непосредственно на свечу. В этой системе не нужны уже и высоковольтные провода – еще одно «слабое место» системы, подверженное поломкам. Катушки устанавливаются на каждую свечу отдельно или монтируются в общей рейке.

Индивидуальные катушки по отдельности
и в единой рейке зажигания

Эта система называется COP (Coil on Plug) или «катушка на свече».

Схема индивидуальной катушки
(без использования высоковольтных проводов)

Дополнительные конструктивные особенности

Все катушки во время работы нагреваются, и для предотвращения перегрева используется наполнитель (заливка): трансформаторное масло или эпоксидная смола. Основное требование к заливке – отсутствие пузырьков воздуха при нагреве до высоких температур.

Внутренняя изоляция первичной и вторичной обмоток необходима для предотвращения короткого замыкания и «пробоев» высокого напряжения. Некоторые производители устанавливают изоляционный слой (тонкий картон с пропиткой) между каждым витком проволоки. В результате высокое напряжение, возникающее на контактах, не пробивает слои изоляции.

Однако чаще изолируют только вторичную обмотку, соблюдая соотношение количества витков между первичной и вторичной как 1:150-1:200.

Слои обмотки в изоляции

Системы батарейного зажигания (с одной катушкой на все цилиндры) имеют техническую особенность: чем медленней едет автомобиль (меньше нагрузка на двигатель), тем длительней то время, пока цепь низкого напряжения (источник питания → первичная обмотка) замкнут, что вызывает нежелательный перегрев катушки. Для предотвращения перегрева, и в конечном итоге перегорания обмотки, используется дополнительный резистор с термоактивным сопротивлением: при нагреве металла резистора показатель его сопротивления возрастает и пропускная способность уменьшается. В системах с электронным управлением в этой детали уже нет необходимости, продолжительность и очередность подачи тока на первичную обмотку регулируется компьютером.

При работе катушки в сердечнике индуцируются вихревые токи, вызывающие нагрев самого сердечника и всей катушки, а также снижающие мощность ЭДС в обмотке. Для уменьшения вихревых токов сердечник делается из изолированных друг от друга слоев трансформаторной стали (с добавлением кремниевых лигатур для увеличения сопротивления). На сегодняшний день методику слоистого сердечника используют все производители.

Признаки, причины и следствия неисправностей

Даже самые лучшие суперсовременные катушки рано или поздно выходят из строя. Признаки поломки могут проявляться по-разному, но обязательно отразятся на работе двигателя:

• пропуски зажигания (мотор троит) постоянно или время от времени,
• потеря мощности при разгоне,
• переход двигателя на режим safe-mode,
• загорается «check engine» на приборной панели,
• двигатель не заводится.

Это типичные проблемы системы зажигания, требующие диагностики для точного определения причины сбоя. Аналогичные симптомы могут выдавать и неисправные провода, форсунки, свечи или распределитель.

Основных причин поломки катушки зажигания две: влага и перегрев. Даже самые прочные материалы «стареют» от времени и теряют свои свойства. Это относится и к корпусу катушки, и к изоляции обмоток. При перегреве катушки изоляция внутри нарушается и возникают пробои и короткое замыкание – катушка сгорает.

Попадание влаги на разогретый корпус может вызвать появление коррозии и микротрещин, через которые происходят утречки тока, ощутимые при касании к металлическим деталям кузова.

Иногда причиной поломки катушки становятся некачественные свечи зажигания: пробой изоляции свечи ведет к перегоранию катушки, а проникновение раскаленных газов из камеры сгорания портит наконечники. Даже самые дорогие свечи дешевле новых катушек, так что на них лучше не экономить.

Следствием поломки катушки будет повышенный расход бензина, нестабильная работа двигателя и выход из строя катализатора.

Эксплуатация и проверка

Чтобы как можно реже менять катушки зажигания, необходимо соблюдать стандартные правила эксплуатации: поддерживать электрооборудование автомобиля (особенно высоковольтное) в чистоте, периодически проверять исправность и подключение проводов (как высоковольтных, так и низковольтных), вовремя менять свечи зажигания и следить за их состоянием.

Одной из проблем может быть плохой контакт между катушкой и высоковольтным проводом, когда на клеммах появляется грязь и окислы. Из-за этого разъемы перегреваются и клеммы с колпачками выходят из строя.

Проверить работоспособность катушки можно с помощью тестера: замерить сопротивление на обмотках, и если оно не соответствует номинальным параметрам – катушка не работает.

Катушка имеет две низковольтных клеммы (плюс и минус от аккумулятора), один высоковольтный выход (у двухискровых катушек – два), а также может иметь один (у двухискровых – два) контакт «массы» от вторичной обмотки (на фото внизу это контакт №2).

1. Отсоединить низковольтные и высоковольтные провода от катушки.

2. Осмотреть катушку: она должна быть абсолютно целой, без коррозии, трещин, потеков масла, расплавленных участков, нагара.

3. Замерить собственную погрешность мультиметра: установить измерение до 200 Ом и замкнуть щупы. Идеальный аппарат покажет 0,0 Ом, другие показатели и являются погрешностью, которую затем нужно будет вычитать из результатов измерений.

4. Замерить сопротивление первичной обмотки: тестер подключить к низковольтным клеммам (1 и 3), полярность не важна. Значение сопротивления должно быть 0,4-3 Ом (или другое, в зависимости от типа катушки). Сопротивление ниже (стремящееся к 0) – короткое замыкание в обмотках, бесконечность – обрыв провода.

5. Проверка вторичной обмотки: установить тестер на измерение до 2000 кОм, один щуп на высоковольтный выход, второй щуп на клемму №2 или на плюсовую клемму. Сопротивление вторичной обмотки должно составлять 5-10 кОм (возможны и другие значения в зависимости от технических параметров катушки). Так же, как и в предыдущем случае, не 0 и не бесконечность.

6. В двухискровых катушках для диагностики вторичной обмотки замеряется сопротивление на сдвоенных контактах: 1-4 и 2-3.

7. И, наконец, можно проверить катушку на пробой изоляции: один щуп мультиметра на высоковольтную клемму, другой на металлическую деталь корпуса катушки. Сопротивление в этом случае должно составлять бесконечность. Способ не слишком надежный, но явные нарушения изоляции покажет.

Старый способ, которым проверялись катушки на советских автомобилях – оценить образование искры на свече – для современных систем зажигания может закончиться серьезной поломкой: даже абсолютно рабочая катушка зажигания не выдерживает такого обращения и сгорает. При сомнениях в качестве работы зажигания лучше обратиться за профессиональной диагностикой: на хороших СТО есть возможность протестировать всю систему высокоточным оборудованием.

Катушка зажигания – устройство неремонтопригодное, ее можно только заменить новой. Ресурс качественной катушки составляет 60-80 тыс. км, но из-за неблагоприятных условий эксплуатации она может выйти из строя раньше срока.

Катушка зажигания: как работает, где находится, основные неисправности

Катушка зажигания (на ВАЗ и других авто с карбюратором или инжектором) — важный элемент в системе зажигания, который обеспечивает создание высокого напряжения путем преобразования низкого напряжения от генератора или аккумуляторной батареи автомобиля. Далее разряд по ВВ — проводам передается на свечи зажигания.

В случае полной неработоспособности катушки зажигания автомобиль не заведется, то есть двигатель не запустится. Если же возникнут сбои, двигатель будет работать нестабильно. Далее мы рассмотрим более подробно, что представляет собой катушка зажигания, типы катушек, как работает катушка, где находится и т. д.

Конструктивные особенности и принцип работы катушки зажигания

Итак, сразу отметим, что возникающее в катушке высоковольтное напряжение, вызывая искру между электродами свечи зажигания, обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС. При этом соблюдая правила эксплуатации и проведения ТО катушки зажигания, можно увеличить не только ее срок службы, но и избежать нежелательных поломок.

Схема катушки зажигания и основные ее составляющие:

• корпус;
• изолятор, изоляционная бумага;
• первичная, вторичная обмотки и изоляция между ними;
• центральная клемма и ее пружина;
• клеммы выводов первичной обмотки и клемма вывода вторичной;
• сердечник;
• каркас вторичной обмотки и наружная изоляция первичной обмотки;
• наружный магнитопровод;
• провода на катушку зажигания;
• первичная обмотка – от 100 до 150 витков толстой медной проволоки (на крышке катушки зажигания находятся два вывода номиналом 12 Вольт);
• вторичная обмотка – от 15000 до 30000 витков тонкой медной проволоки (импульсное напряжение, поступающее к свечам зажигания до 35000 Вольт).

Работа катушки зажигания аналогична работе трансформатора и заключается в следующем:

• подаваемое напряжение на цепь первичной обмотки создает магнитное поле в катушке;
• далее происходит генерация и самоиндуцирование напряжения посредством вторичной обмотки катушки за счет толщины и количества витков проволоки;
• через центральную клемму катушки, с помощью распределительного устройства, происходит вывод преобразованного напряжения на свечи зажигания.

Также выделяют основные типы катушек. Существует несколько вариантов: индивидуальная, общая (катушка зажигания бесконтактная) и сдвоенная. Каждая из них имеет свою конструкцию и схему подключения.

• Общие катушки зажигания применяются в электронной системе зажигания с распределителем, бесконтактной и контактной системах зажигания. Корпус устройства может быть изготовлен из алюминия или из листовой стали, сердечник устройства, на который монтируется изоляционная трубка (сверху устанавливается вторичный элемент), выполнен из изолированных относительно друг друга электротехнических стальных пластин. Продолжительность фаз во время разряда искры — до полутора секунд, а рабочее значение энергии от 15 до 20мДж;
• Индивидуальные катушки зажигания применяются в системах прямого электронного зажигания. Катушка монтируется на свечу и имеет две обмотки (первичный элемент устанавливается внутри вторичного, то есть один сердечник находится внутри первичного устройства, а второй вокруг вторичного). Катушка имеет диод высокого напряжения, с помощью которого происходит оперативное отсекание высоковольтного тока на вторичном устройстве. Передача высоковольтного сигнала производится посредством наконечника, состоящего из пружинного элемента, изоляционного слоя и высоковольтного стержня;
• Сдвоенные катушки зажигания (двухвыводные катушки зажигания) применяются во многих электронных системах прямого зажигания. Катушка оснащена двумя высоковольтными выводами, посредством которых обеспечивается синхронность получения искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. Подключение к свечам может быть выполнено двумя способами: путем использования высоковольтных кабелей, посредством соединения с наконечником и кабелем высокого напряжения. Две сдвоенные катушки могут устанавливать по паре в одном блоке (четырехвыводная катушка зажигания). Если в конструкции устройства используют распределительный узел, подача искры будет осуществляться на два цилиндра двигателя.

Где стоит катушка зажигания и как выполняется замена

Точное месторасположение катушки зажигания можно узнать из сервисного руководства по эксплуатации. Например, на автомобилях ВАЗ, как правило, катушка расположена в моторном отсеке под капотом автомобиля на крыле. Также она может стоять на разделительной перегородке, отделяющей салон автомобиля от моторного отсека. В некоторых других случаях устройство может быть расположено непосредственно на ДВС автомобиля.

Особенности расположения разных типов катушек:

• индивидуальная катушка может находиться над свечами зажигания цилиндров;
• сдвоенная катушка может находиться на перегородке подкапотного пространства.

Если рассматривать рекомендации по эксплуатации и основные неисправности, а также демонтаж и установку катушки зажигания, нужно учесть ряд особенностей. Первое, для бесперебойной работы такого устройства как катушка зажигания, необходимо придерживаться следующих правил эксплуатации:

• нельзя на длительное время оставлять включенным зажиганием без запуска ДВС;
• своевременно проводить ТО устройства (очистка и проверка состояния проводов, корпуса катушки);

Также важно понимать, что при длительной эксплуатации или при неправильном использовании могут возникнуть такие неисправности, как:

• появления замыкания в обмотках катушки (перегрев трансформаторного узла);
• использование катушки зажигания при высоких температурах длительное время (более 150 градусов);
• повреждение высоковольтного кабеля и т.д.

Далее рассмотрим замену и установку катушки зажигания на примере ВАЗ 2114:

• сначала выполняется отключение минусовой клеммы с АКБ автомобиля;
• затем нужно снять от катушки отключить высоковольтные провода;
• ключом на «13» выкрутить два крепежных элемента, а ключом на «7» ослабить один болт крепления катушки;
• вынуть модуль и шестигранником открутить катушку зажигания от держателя;
• далее выполняется ремонт (старое устройство) либо замена на новую катушку;
• установка проводится в обратном порядке.

При этом важно, чтобы соблюдался порядок расположения высоковольтных проводов, так как ошибки приведут к сбоям в работе всей системы зажигания.

Что в итоге

Как видно, катушки разных типов по принципу действия практически не отличаются друг от друга. Однако конструктивные отличия часто не позволяют устройствам быть взаимозаменяемыми.

Также важно проверять катушку при малейшем подозрении на появление неисправностей. В ряде случаев проблемы с данным элементом имеют свойство быстро прогрессировать. По этой причине нужно знать, как поверить катушку зажигания, а также когда и в каких случаях это нужно делать.

Что делать, если пропала искра зажигания. Диагностика отдельных элементов: свечи, катушка, модуль зажигания. Как проверить искру на инжекторном моторе.

Тюнинг и модернизация свечей зажигания своими руками для улучшения топливной экономичности и других характеристик ДВС. Как самому доработать свечи.

Признаки неисправности или пробоя высоковольтного свечного провода системы зажигания. Как проверить автомобильные бронепровода своими руками.

Признаки неисправности свечей зажигания. Оценка состояния свечи при визуальном осмотре, способы проверки свечей зажигания. Налет на электродах свечи.

Основные причины попадания моторного масла в свеченые колодцы. Что делать водителю, если масло течет в свечной колодец, как провести ремонт своими руками.

Частые причины, по которым возникают проблемы с запуском двигателя автомобиля, мотор заводится с перебоями или у ДВС наблюдается полный отказ запускаться.

Катушка зажигания автомобилей ВАЗ 2104, 2105, 2107

Катушка зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения (12В) в ток высокого напряжения (10-20кВ), который необходим для образования искры между электродами свечей зажигания и воспламенения топливной смеси.

Расположение катушки зажигания на автомобилях ВАЗ 2104, 2105, 2107

Катушка зажигания на автомобилях ВАЗ 2104, 2105, 2107 расположена в моторном отсеке на левом брызговике к которому крепится на двух шпильках.

Применяемость катушек зажигания на автомобилях ВАЗ 2104, 2105, 2107

На автомобилях ВАЗ 2104, 2105, 2107 с контактной системой зажигания применяется катушка зажигания Б-117А. С бесконтактной системой — 27.3705 (с разомкнутым магнитопроводом, маслонаполненная) или 3122.3705 (с замкнутым магнитопроводом, сухая). Возможно применение аналогов импортного производства.

Устройство катушки зажигания 2104. 2105, 2107

На примере катушки Б-117А. Подробнее см. «Схема катушки зажигания Б-117А».

Катушка состоит из корпуса с пластмассовой крышкой. Внутри находится стальной сердечник и вокруг него две обмотки (первичная и вторичная). На крышке имеются три вывода: центральный — высоковольтный, вывод вторичной обмотки (так же соединенный с сердечником), на низковольтный «+Б» подводится напряжение от выключателя зажигания и далее подается на первичную и вторичную обмотки, безымянный вывод (он же вывод «К») — соединен с первичной обмоткой.

Принцип действия катушки зажигания

Электрический ток, подающийся на вывод «+Б» и далее протекающий по первичной обмотке катушки зажигания, создает вокруг ее витков магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в цепи первичной обмотки исчезает, магнитное поле резко сокращается и, пересекая витки первичной и вторичной обмоток, индуцирует в них электродвижущую силу (ЭДС), пропорциональную количеству витков.

Во вторичной обмотке ЭДС достигает 12.000 — 24.000 В, а в первичной 200-300 В, что вполне достаточно для пробивания искрой воздушного зазора между электродами свечей зажигания и последующего воспламенения топливной смеси в камерах сгорания.

Неисправности катушки зажигания

Неисправностей у катушек зажигания обычно всего две: короткое замыкание и «обрыв». В любом случае двигатель автомобиля не запустится или запустится, но будет сильно «троить». Необходимо проведение проверки катушки зажигания. См. «Проверка катушки зажигания автомобилей ВАЗ 2104, 2105, 2107».

Примечания и дополнения

— Характеристики катушек зажигания Б-117А и 27.3705

Еще статьи по электрооборудованию автомобилей ВАЗ 2104, 2105, 2107