Катушка зажигания автомобиля

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.

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.

Характеристики популярных катушек зажигания

Катушка зажигания	Коэффициент трансформации	Конструктивные особенности	Применяемость катушек зажигания
Б114-Б	227	Р, М, ДР	ЗиЛ-130, 131; ГАЗ-56, 66, 3102; ПАЗ, КАвЗ
Б115-В	88	Р, М, ДР	М-412, 2140, 2141; ГАЗ-24; ЗАЗ-968 и др.
Б116	153	Р, М, ДР	ГАЗ-2410, 31029
Б117	78.5	Р,М	ВАЗ-2101,…07, 2121
Б118	115	Р, М, Э, ДР	ЗиЛ-131; ГАЗ-66 и др.
27.3705	82	Р, М	ВАЗ-2104,…09, 2121; М-2141; ЗАЗ-1102
29.3705	90	Р, С	ВАЗ-2108, 09 (МСУД); ВАЗ-1111; ВАЗ-2110
3009.3705	70	З, С	ГАЗ-3302 (МСУД)
3112.3705	80	З, С	ВАЗ-2107,…12; ГАЗ-31029
8352.12		Р, М	ВАЗ-2110,…12

Р — разомкнутый магнитопровод;
З — замкнутый магнитопровод;
М — маслонаполненная катушка;
С — сухая катушка;
Э — экранированная катушка;
ДР — катушка имеет добавочное сопротивление (0,9…1,0 Ом)

Бобины могут отличаться некоторыми незначительными нюансами, влияющими на слаженность работы двигателя. Например, бобина Б-115В может быть заменена на Б-117А. По характеристикам Б-115В и Б-117А практически идентичны. Но ток искрового разряда у Б-115В мощнее – 38 мА, а у Б-117А всего лишь – 30 мА. Мощная искра лучше, чем слабая, и замена Б-115В на Б-117А не приводит ни к каким негативным последствиям. Но владельцы автомобилей с тахометрами, обнаружат, что показания прибора не совпадают с действительными. Это происходит из-за отсутствия в 117 модели добавочного резистора. То есть, замена практически одинаковых приборов Б-115В на Б-117А, или наоборот, не всегда корректна.

Если в вашем автомобиле установлена катушка зажигания Б116, то следует знать, что они выпускаются в двух модификациях. Для контактных и бесконтактных систем. Модификации 03, 04 для бесконтактных.

В современных автомобилях чаще применяются индивидуальные катушки, для каждой свечи отдельно. Индивидуальные повышающие трансформаторы для каждой свечи значительно упрощают систему зажигания, исключая из электрической цепи модуль распределения

Наиболее популярными производителями подобных устройств являются:

• немецкая компания Бош;
• тайваньская Dynatec;
• итальянская

Но если первую компанию, Бош, можно считать генеральным разработчиком устройств, то вторые Dynatec и ERA изготавливают их клоны, но на достаточно высоком техническом уровне и по надежности почти не уступают оригиналу, несмотря на более низкую цену.

Причины выхода из строя катушки зажигания

Рассмотрим причины, почему выходит из строя катушка зажигания.

Естественный износ

Как и все электрические и электронные блоки, бобина имеет определенный ресурс безотказной работы. Средний срок службы катушек зажигания приблизительно семь-десять лет эксплуатации либо 150.000 – 200.000 тысяч пробега. Устройство эксплуатируется в экстремальных условиях при большом перепаде температур, влажности, возможности попадания влаги, грязи, посторонних жидкостей. При этом через первичную обмотку протекают большие токи, во вторичной обмотке формируется высоковольтный импульс.

Электрический пробой

Разберемся, почему пробивает катушку зажигания. Во-первых, со временем в результате действия высоких перепадов температур диэлектрическая изоляция растрескивается, в микротрещины может попасть соленая влага, являющаяся проводником. Для напряжений более 15.000 вольт, формируемых во вторичной обмотке, в качестве проводника выступает даже чистая недистиллированная вода. Во-вторых, в процессе эксплуатации меняются физические свойства диэлектрика, резиновой изоляции наконечников высоковольтных проводов, особенно, сомнительного производства. Высоковольтный пробой может являться причиной установки нештатных высоковольтных проводов, в которых отсутствует распределенное ограничивающее ток сопротивление. Пробой может возникнуть в результате сильного загрязнения, переувлажнения. Даже в случае единичного пробоя в конструкции наступают необратимые изменения, дальнейшая эксплуатация не рекомендуется.

Перегрев

В некоторых автомобилях катушки зажигания установлены непосредственно в верхней части двигателя либо вблизи от нее. В случае, если к их конструкции отсутствует доступ воздуха для естественной вентиляции (такое возможно при установке дополнительного оборудования), может наступить перегрев устройства и выход его из строя.

Механическая нагрузка.

Крепление катушки должно быть штатное. Некоторые автолюбители пренебрегают этим требованиям, «подвешивая» ее на самодельные конструкции.

Износ свечей, высоковольтных проводников

Несмотря на то, что в схеме имеется ограничивающее сопротивление, износ свечей и высоковольтных проводников может вызвать в них электрический пробой. Тогда увеличивается ток нагрузки, бобина может перегреться.

Неисправность реле регулятора напряжения генератора

Иногда приводит к повышению напряжения бортовой сети автомобиля, выходу из строя электронного усилителя (коммутатора).

Неисправность контактной группы замка, электронного коммутатора

Если во время стоянки на катушку постоянно подается напряжение +12 Вольт в случае нештатного замыкания контактной группы замка, устройство может перегреться и выйти из строя. Такая же ситуация возможна в случае неисправности коммутатора.

Чтобы предотвратить преждевременный выход из строя, следует максимально устранить все возможные причины неисправности катушки зажигания в автомобиле.

Проверка напряжения на обмотках катушек

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.

Классическая конструкция катушки зажигания

Общее устройство 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.

Конструкция и принцип действия

Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:

• металлический сердечник подключен к основному контакту, соединяемому с центральным электродом свечи зажигания посредством высоковольтного провода;
• вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков тонкого медного проводника с изоляцией;
• поверх вторичной обмотки предусмотрен слой диэлектрика и небольшое количество витков толстой медной проволоки – первичная обмотка;
• сердечник с обмотками помещен внутрь герметичного пластикового корпуса, наполненного трансформаторным маслом;
• обмотки подключены по последовательной схеме, 2 соединенных конца выведены на одну внешнюю клемму, два других – на отдельные контакты.

К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.

Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:

1. К первичной обмотке после включения зажигания подводится напряжение 12 В от аккумулятора. Возникает электромагнитное поле, усиливаемое железным сердечником.
2. Когда стартер проворачивает коленчатый вал и какой-либо поршень доходит до ВМТ, электроника посредством реле разрывает низковольтную цепь питания.
3. Разрыв цепи провоцирует образование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В этот момент напряжение на катушке зажигания достигает 20 тыс. вольт и более.
4. Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и топливная смесь поджигается. Двигатель заводится.

После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.

Где находится катушка зажигания

В автомобилях более ранних годов выпуска найти катушку зажигания (или как ее раньше называли бобина) найти было просто. Она всегда располагалась на виду. В крайнем случае, ее поиск можно было вести, начиная с центрального провода распределителя зажигания.

Индивидуальные катушки зажигания найти также просто: они находятся над свечами зажигания цилиндров. Но в некоторых моделях автомобилей, особенно с V-образным двигателем, чтобы обеспечить к ней доступ, даже для снятия свечей, необходимо демонтировать впускной коллектор, часть элементов конструкции двигателя.

Сдвоенные катушки зажигания обычно располагаются на перегородке подкапотного пространства. Но иногда производители их могут поместить в места, труднодоступные для замены и, тем более, контроля работоспособности.

Например, в некоторых моделях Rover 200-й серии катушка зажигания находится под выпускным коллектором в подкапотном пространстве между двигателем и салоном. Произвести измерение её параметров при контроле работоспособности можно только от разъема блока управления двигателем.

Иногда катушки зажигания крепятся на головку блока цилиндров двигателя (например, некоторые модели ГАЗ). Хоть это и удобно для проверки, но в процессе работы двигателя они нагреваются до температуры более 100 градусов Цельсия, изолирующий компаунд рассыхается и трескается, что приводит к уменьшению их долговечности.

В некоторых автомобилях индивидуальные катушки зажигания объединены в общий неразборный корпус. Даже, если вышла из строя одна катушка, необходимо менять весь дорогостоящий блок целиком.

Назначение и принцип работы

Модуль зажигания современного автомобиля выполняет функцию генерации высокого напряжения для образования искры на свечах. Он состоит из двух катушек с замкнутым магнитопроводом и двухканального коммутатора. Иногда коммутатор выполнен в виде отдельного устройства, но в большинстве случаев его совмещают с электронным БУ двигателя. Внешне модули отличаются по числу проводов разъема подключения: модуль с коммутатором имеет 4 провода, а спаренные катушки – 3.

Модуль зажигания контролируется ЭБУ, который подает в нужный момент на обмотки его катушек постоянное напряжение в виде низковольтных управляющих сигналов. Конец сигнала является началом искры. Благодаря магнитной индукции, в момент подачи генерируется высокое напряжение, создающее искру на свече зажигания. Устройство располагают в подкапотном пространстве, его легко определить по высоковольтным проводам, идущих к свечам зажигания.

Как проверить катушку зажигания

Катушку зажигания можно проверить несколькими способами:

• заменой на заведомо исправную — это самый точный метод проверки
• осциллографом мотор-тестера
• омметром
• «на искру»

Допустим, мы обычные автолюбители и у нас нет в запасе рабочих катушек и, уж тем более, мотор-тестера. Остаётся два последних варианта.

Но вариант «на искру» также требует некоторого оборудования, а именно — высоковольтного разрядника

Банальным выкручиванием свечи и проверкой искры абсолютно ничего не выяснишь. Искра будет и при исправной катушке и при уставшей. А вот при установке свечи обратно в цилиндр во втором случае искры уже не будет. Почему?

Потому что на напряжение пробоя влияет несколько факторов и самый главный из них — давление! Чем выше давление, тем больше требуется напряжение пробоя на одном и том же искровом промежутке.

То есть, чтобы пробить зазор 1мм в свече зажигания при атмосферном давлении (выкрученной свече) требуется гораздо меньшее напряжение, чем при большем давлении (вкрученной свече), так как давление в цилиндрах при работающем двигателе гораздо больше атмосферного.

А разрядник даёт возможность изменять расстояние между своими электродами в широких пределах. Это позволяет выставить зазор для проверки в несколько миллиметров. Но эти несколько миллиметров требуют такого же напряжения пробоя, как и 1мм на свече, ввернутой в цилиндр при работающем двигателе.

Как проверить катушку зажигания мультиметром

Остаётся самый простой способ, как проверить катушку зажигания — мультиметром. Этот прибор уже есть практически в каждом доме, поэтому это самый доступный способ проверки.

Суть проверки заключается в измерении сопротивления первичной и вторичной обмоток. Алгоритм действий одинаков для всех видов катушек. Отличия есть в сопротивлении первичной обмотки новых катушек по отношению к катушкам старого образца. Новые катушки имеют меньшее сопротивление первичной обмотки и за счёт этого удаётся получить более высокую энергию. В старых — около 3-4 Ом, а в новых — около 1-2 Ом.

Первым делом проверяем вторичную обмотку. Для этого необходимо установить мультиметр в режим измерения сопротивления до 20 кОм и подключить щупы к высоковольтным выводам катушки зажигания

Сопротивление должно быть около 13-14 кОм

Примечание! Сопротивление вторичной обмотки катушки зажигания имеет допуски. При температуре окружающей среды 21 градус сопротивление вторичной обмотки может составлять 11.5 кОм — 14 кОм. Также учитывайте температуру, погрешность Вашего омметра и сопротивление самих щупов!

То же самое делаем и со второй катушкой

Затем отключаем низковольтный разъём от катушки зажигания

Переводим мультиметр в режим измерения сопротивления до 200 Ом и подключаем щупы к низковольтным выводам катушки. Сопротивление должно быть около 1 -2 Ома при температуре окружающего воздуха 21 градус по Цельсию.

Так же проверяем вторую катушку зажигания.

На этом проверку можно закончить, но лучше ещё, конечно, снять катушки зажигания, очистить их и визуально осмотреть на наличие следов пробоя или трещин.

Снятие или замена катушек зажигания

Для этого понадобится всего два инструмента — торцевой ключ на 10 мм и крестовая отвёртка.

Отворачиваем три гайки крепления пластины катушек зажигания. Одна под первой катушкой

вторая между катушками вверху

третья под второй катушкой

Снимаем обе катушки в сборе

Останется только крестовой отвёрткой открутить 4 болтика и снять катушки с пластины.

Хочется отдельно обратить внимание на то, что если выйдет из строя одна из катушек, тогда перестанут работать сразу два цилиндра, что, согласитесь, будет ощущаться гораздо ярче, чем пропуски воспламенения в одном цилиндре. Поэтому если проблема возникает в одном конкретном цилиндре, тогда ищите проблему не в катушке зажигания

Также советую периодически смазывать контакты специальным средством.

Всем Мира и ровных дорог!!!

По теме:

15+

Принцип действия

Двухискровая катушка зажигания на лодочном моторе:1 — катушка зажигания;2 — высоковольтные провода;3 — свечи зажигания.

Схема включения двухискровой катушки зажигания.

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E=−L12dIdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-L_{12}{\frac {dI}{dt}}},

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L12∝N1N2{\displaystyle L_{12}\propto N_{1}N_{2}}, где N2{\displaystyle N_{2}} очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление

Двигатель автомобиля ГАЗ-63Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

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.

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.

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.

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.

Система («рейка») катушек зажигания. Этот вид состоит из нескольких катушек, объединённых в едином компактном корпусе