Катушка зажигания — виды, как работает, неисправности, как проверить

Катушка зажигания является частью системы зажигания автомобиля. Она преобразует напряжение аккумулятора 12 вольт в высокое напряжение, чтобы создать искру в свече зажигания. Искра зажигает воздушно-топливную смесь в цилиндрах двигателя.

Большинство современных автомобилей имеют индивидуальную (штекерную) катушку зажигания на цилиндр. Обычно она устанавливается прямо над свечой зажигания, как на этом двигателе ВАЗ на фотографии.

В некоторых автомобилях катушки зажигания всех цилиндров объединены в один пакет катушек. В старых автомобилях с распределителем (трамблёром) для всех цилиндров используется одна катушка. Посмотрите этот пример двигателя с одной катушкой зажигания:

Устройство

Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками — первичной и вторичной. Внутри обмоток находится стальной сердечник, а снаружи — изолированный корпус.

На первичную обмотку подаётся 12 вольт. Она намотана толстым медным проводом и насчитывает 100–150 витков. Вторичная обмотка располагается снаружи первичной. Она имеет 15000–30000 витков тонкой медной проволоки.

Во вторичной обмотке наводится импульсное напряжение до 45 000 вольт, которое подаётся на свечи зажигания.

Такое устройство характерно как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки.

Виды катушек зажигания

Строение катушек разных моделей автомобилей может отличаться. Рассмотрим несколько различных видов.

По принципу работы катушки зажигания можно разделить на два основных вида: одноискровые и двухискровые.

• Одноискровая технология — для каждой свечи зажигания устанавливается своя катушка.
• Двухискровая технология — одна катушка зажигания управляет воспламенением смеси в двух цилиндрах.

В зависимости от строения и особенностей работы выделяют четыре типа катушек зажигания.

1. Катушка зажигания с распределителем. В современных автомобилях такие катушки зажигания уже не используются. Однако их всё ещё можно встретить в старых автомобилях, где они использовались до 1990-х годов. Такие катушки создают импульс высокого напряжения, который проходит через провод зажигания к механическому распределителю зажигания (трамблёру). Он в свою очередь передает импульс высокого напряжения на соответствующий провод зажигания, через который напряжение подается на нужный цилиндр.
2. Модуль зажигания. Модуль зажигания состоит из нескольких катушек зажигания, которые создают импульсы высокого напряжения для свечей. Эти импульсы подаются к свечам через соответствующие высоковольтные выводы и провода зажигания. Бывают одноискровые и двухискровые модули зажигания.
3. Индивидуальная катушка зажигания. Индивидуальные (штекерные) катушки зажигания не требуют использования высоковольтных проводов. Они устанавливаются непосредственно на свечи зажигания, при этом импульс высокого напряжения создается прямо на свече. Преимущество такого решения — отсутствуют потери напряжения в проводах. Кроме того, эта компактная конструкция позволяет экономить место, что особенно важно для современных автомобилей.
4. Система («рейка») катушек зажигания. Этот вид состоит из нескольких катушек, объединённых в едином компактном корпусе.

Неисправности катушки зажигания

Во многих автомобилях катушки зажигания часто выходят из строя. Симптомами плохой катушки зажигания являются тряска двигателя, отсутствие тяги (пропуски зажигания) или остановка двигателя.

На приборной панели будет мигать или постоянно гореть индикатор Check Engine. В автомобилях с одной катушкой зажигания или пакетом катушек неисправность приведет к тому, что двигатель не запустится.

Часто катушки зажигания выходят из строя после попадания воды в отсек двигателя. Часто катушки выходят из строя, если свечи зажигания не заменялись в течение длительного времени. Это связано с тем, что старая свеча зажигания имеет больший зазор и более высокое сопротивление, что увеличивает нагрузку на катушку зажигания.

В некоторых автомобилях вождение с неисправной катушкой зажигания может повредить каталитический нейтрализатор или даже блок управления двигателя (ЭБУ).

Меры предосторожности

Катушка зажигания создает очень высокое напряжение, которое опасно для вашего здоровья. При работе с компонентами зажигания соблюдайте меры предосторожности, приведенные в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля.

Первым шагом при проверке или замене катушки зажигания является отсоединение отрицательного провода аккумуляторной батареи.

Как проверить катушку зажигания

Сначала нужно проверить блок управления двигателя на наличие кодов неисправностей. Это можно сделать с помощью диагностического сканера или адаптера ELM327 с программой Torque.

Код неисправности может указывать на то, в каком цилиндре или на какой катушке произошел сбой. Например, код P0301 означает, что пропуски зажигания в первом цилиндре. Код P0351 говорит о неисправности в цепи катушки зажигания «A» (цилиндр 1).

После считывания кодов неисправности необходимо проверить соответствующую катушку зажигания, следуя инструкции по обслуживанию.

Обычно проверка катушки включает в себя измерение сопротивления между конкретными клеммами. Если сопротивление не соответствует техническим характеристикам, катушку зажигания нужно заменить.

Иногда, чтобы определить неисправную катушку зажигания, можно попытаться заменить её на заведомо исправную с другого цилиндра, чтобы проверить, перемещаются ли пропуски зажигания вместе с катушкой или остаются в том же цилиндре.

Например, с кодом P0302 (пропуски в цилиндре 2) можно поменять местами катушки зажигания цилиндра 2 и цилиндра 3 и запустить двигатель на короткое время. Если код неисправности изменяется с P0302 на P0303 (пропуски зажигания в цилиндре 3), катушка зажигания, которая изначально находилась в цилиндре № 2, неисправна.

Катушки зажигания также рекомендуется заменять, если на них есть трещины, следы искрения или другие повреждения, которые могут вызывать замыкание.

Замена катушки зажигания

Неисправная катушка зажигания не подлежит ремонту, её нужно менять. В большинстве автомобилей с 4-цилиндровым или 6-цилиндровым двигателем замена катушки зажигания — простая и недорогая работа.

В некоторых двигателях V6 для получения доступа к задним катушкам зажигания необходимо снять впускной коллектор (например, Ford Edge, Ford Escape V6, Nissan Murano, Toyota Camry V6). Это требует больше труда и затрат. В подобных случаях, чтобы предотвратить будущие проблемы, автомеханик может порекомендовать заменить все три задние катушки зажигания.

Когда одна из катушек зажигания выходит из строя, рекомендуется также заменить все свечи зажигания, если они не менялись в течение долгого времени. Новые свечи помогут катушкам зажигания работать дольше.

Катушка зажигания

Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Высокое напряжение, возникающее в катушке зажигания, вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Устройство катушки зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.

• Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.
• Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. а. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.

Катушка зажигания автомобиля масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.

Принцип действия катушки зажигания
В первичную обмотку катушки подается низковольтное напряжение, который создает магнитное поле. Время от времени это напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (э.д.с.).
Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом э.д.с. прямо пропорциональна количеству витков обмотки контура. Поэтому во вторичной катушке с большим количеством витков образуется импульс высокого напряжения, который по высоковольтным проводам (не применимо к индивидуальной катушке зажигания, установленной прямо на свечу)подается к свече зажигания. Благодаря импульсу, передаваемому катушкой, между электродами свечи зажигания образуется искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.
В устаревших моделях автомобилей напряжение от катушки зажигания подавалось ко всем свечам с помощью распределителя зажигания. Такая схема оказалась недостаточно надежной, поэтому катушки зажигания (их ещё называют свечными) современного автомобиля объединены в систему и распределены по одной на каждую свечу.

Виды катушек зажигания автомобиля
Различают общие и индивидуальные катушки зажигания.

• Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.
• Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.

Рекомендации по эксплуатации модулей зажигания
1. Не оставляйте включенным зажигание без запуска двигателя на долгое время. Это существенно сокращает срок службы катушек зажигания.
2. Найдите время для очистки и проверки состояния катушки. Убедитесь в том, что крепления проводов в порядке, особенно важно проверить высоковольтный провод. Убедитесь также, что на корпус или внутрь его не попадает вода.
3. Не отсоединяйте высоковольтный провод от катушки голыми руками при включенном зажигании.

Виды, устройство и принцип работы катушки зажигания

Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.

Принцип работы катушки зажигания

Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).

Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.

Схема работы катушки зажигания в автомобиле

При повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.

Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.

Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная. Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора. Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.

Виды катушек зажигания

Основными параметрами катушек зажигания являются следующие характеристики:

• Индуктивность первичной обмотки – способность накапливать энергию.
• Коэффициент трансформации – во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
• Сопротивление обмоток. Для каждой модели есть свой диапазон, так для обмотки низкого напряжения сопротивление может быть 3-3,5 Ом, а для обмотки высокого – 5000-9000 Ом.
• Энергия образующейся искры.
• Напряжение пробоя – величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.

Наибольшее распространение получили три вида конструкций катушек зажигания: общая, индивидуальная и двухвыводная.

Классическая конструкция катушки зажигания

Самые простые катушки имеют две медные обмотки до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Обе обмотки изолированы, что предотвращает возникновение короткого замыкания.

Корпус представляет собой стакан с крышкой, на которую выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка расположена внутри первичной и соединена одним концом с обмоткой низкого напряжения.

Второй конец также выведен на крышку бобины и предназначен для подключения цепи, соединяющей трансформатор со свечой. Внутри обмоток находится железный сердечник, увеличивающий силу формирующегося внутри магнитного поля.

Такие конструкции на сегодняшний день практически не применяются в автомобилестроении. Однако их еще можно встретить при ремонте старых авто и других транспортных средств.

Конструктивные отличия индивидуальных катушек

Этот тип используется преимущественно в электронных системах. Принцип работы индивидуальной катушки зажигания аналогичен классической. Конструктивно она также имеет обмотки высокого и низкого напряжения, но в отличие от классической схемы, первичная находится внутри вторичной. Также, вместо одного сердечника, их два – внешний и внутренний.

Индивидуальные катушки зажигания. Компактная (слева) и стержневая (справа)

Первый находится внутри первичной обмотки, а второй – вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащается специальным диодом. Он отсекает токи высоких напряжений.

Индивидуальные катушки разделяют на два типа, которые отличаются конструкцией сердечника: компактные и стержневые. Последние могут объединяться в модули по четыре штуки. За один цикл индивидуальная катушка формирует одну искру, что обуславливает необходимость синхронизации всех катушек относительно распредвала двигателя.

Двухвыводные катушки зажигания

Конструкция сдвоенной (двухвыводной) катушки зажигания аналогична классической схеме, но единственным отличием является наличие двух выводов от обмотки высокого напряжения. Такая конструкция позволяет формировать искру одновременно на двух свечах (на два цилиндра двигателя). В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси, а во втором – на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).

Двухвыводная катушка зажигания

Такие конструкции используются в двигателях с четным числом цилиндров. Они позволяют упростить систему зажигания, а также исключить из схемы распределитель. Подключаются сдвоенные трансформаторы двумя способами:

• оба контакта соединяются со свечами высоковольтной проводкой;
• один контакт соединен наконечником (напрямую со свечой), а второй – высоковольтной проводкой.

Для четырехцилиндровых двигателей могут применяться четырехвыводные катушки, которые фактически являются системой из пары двухвыводных.

Сухие и маслозаполненные катушки

В классической конструкции катушки системы зажигания внутреннее пространство заполнено трансформаторным маслом. Это необходимо для того, чтобы под действием тока ее обмотки не перегревались. Сам корпус такой бобины изготавливается из металла, что не всегда рационально.

Поэтому в большинстве современных автомобилей используется альтернативная конструкция – «сухой» трансформатор. Она не имеет корпуса, а покрыта слоем эпоксидного компаунда, который служит одновременно и корпусом, защищающим от загрязнений и влаги, и системой охлаждения.

Помимо этого, в ряде импортных автомобилей используются комбинированные модели, объединяющие контактный коммутатор и сухую катушку или же предполагающие интеграцию катушки в распределитель.

Срок службы и неисправности катушек зажигания

Теоретически современные катушки зажигания имеют срок эксплуатации 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако реальные показатели во многом зависят от условий эксплуатации. Причин возникновения неисправностей может быть множество:

• Короткое замыкание на обмотках.
• Перегрев катушки.
• Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации.
• Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения.
• Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
• Повреждение корпуса.

В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о неисправности катушки включением на приборной панели индикатора Check Engine. Помимо этого, признаками нарушения работы являются:

• Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
• Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
• Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
• Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
• Слабый разгон автомобиля.

Из-за особенностей конструкции ремонт катушек зажигания невозможен, и при обнаружении неполадок они просто меняются на новые. Проводить диагностику состояния и их замену лучше в сервисных центрах, поскольку от точности работы этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.