Схема та влаштування котушки запалювання автомобіля. Як підключити котушку запалювання Скільки дротів підходить до котушки запалювання

Д. Соснін, О. Фещенко
Котушка запалювання – обов'язковий компонент будь-якої автомобільної електроіскрової системи запалювання. Опису різних сучасних котушок запалення присвячено цю статтю.

1. Загальні відомості

У найбільш поширених системах запалення з накопиченням енергії в індуктивності котушка запалення є не тільки підвищуючим імпульсним трансформатором (або автотрансформатором), але й накопичувачем енергії.

Як індуктивний накопичувач енергії, котушка запалення повинна мати певну місткість магнітного поля, яку називають індуктивністю котушки. Для збільшення індуктивності первинної обмотки котушки запалювання застосовують феромагнітний сердечник. Щоб сердечник не насичувався первинним струмом, що неминуче призводить до зменшення енергії, що накопичується в магнітному полі, магнітопровід роблять розімкненим. Це дозволяє створювати котушки запалення з індуктивністю первинної обмотки 5.. .10 мГн, при максимальній величині первинного струму 3...4 А. Такі параметри котушки прийнятні для контактної батарейної системи запалювання, так як в такій системі первинний струм не може бути вищим за 3 ...4 А через швидко прогресуючу ерозію та обгорання контактної пари переривника (максимально допустимий струм розриву на контактах - 4 А).

У котушці з індуктивністю Lк=10 мГн при максимальному струмі I1=4 А і ККД=50% можна запасти електромагнітної енергії Wк трохи більше 40 мДж (Wk=Lk*I*I/2).

У першому наближенні цього достатньо для стійкого функціонування системи запалення на всіх режимах роботи двигуна внутрішнього згоряння(ДВЗ). Але з підвищенням "обертовості" двигуна і числа його циліндрів струм розриву на контактній парі через велику індуктивність котушки не встигає досягти свого максимального значення I1=Uб/R1=4 А (Uб - напруга в бортмережі автомобіля, R1 - опір первинної обмотки котушки запалення) і енергія, що запасається в індуктивності, починає швидко (за квадратичним законом) падати. При цьому накопичувач не дозаряджається до розрахункової величини і електрорушійна сила (ЕРС) самоіндукції у вторинній обмотці котушки запалення, а отже, і вторинна (вихідна) напруга системи запалення стають меншими. Як наслідок, коефіцієнт запасу по вторинному напрузі в контактній системі запалювання дуже низький (не більше 1,2).

Слід зазначити, що збільшенням індуктивності первинної обмотки котушки запалення вище 10...11 мГн домогтися підвищення енергії, що запасається в контактній системі запалювання не вдається, так як при цьому збільшується час наростання первинного струму і на високих оборотах ДВССтрум не встигає досягти необхідного значення. При зменшенні індуктивності накопичувача швидкість наростання первинного струму пропорційно зростає, а активний опір первинної обмотки знижується. Таким чином, зі зменшенням індуктивності первинної обмотки можна збільшувати струм розриву до 9...10 А і керувати цим струмом, змінюючи час накопичення енергії. При цьому енергія, що запасається, зростає до 80...100 мДж. Все це стає можливим, якщо замінити контактну пару в первинній обмотці котушки запалювання транзисторний ключ (електронний комутатор). Тепер за достатньої надмірності енергії, накопиченої в котушці запалювання, можливо нормувати час накопичення з метою підтримки струму розриву в заданих межах. Це забезпечує стабілізацію параметрів системи запалення на всіх режимах. роботи ДВС, у тому числі й полегшений пуск холодного двигуна під час падіння напруги в бортмережі автомобіля.

Розглянемо котушку запалювання як підвищує імпульсний трансформатор. Котушка містить дві обмотки - первинну та вторинну, намотані на загальний сердечник розімкнутого магнітопроводу, виконаного з магнітом'якої електротехнічної сталі. Первинна обмотка складається з невеликої кількості витків, а вторинна - з дуже великої кількості витків тоншого дроту. У системах запалення з накопиченням енергії в індуктивності первинна обмотка котушки запалення підключається безпосередньо до бортмережі автомобіля. При цьому по ній протікає струм, який наводить навколо витків котушки магнітне поле. Силові лінії цього поля, замикаючись навколо котушки, пронизують витки обох обмоток. На момент розриву струмового ланцюга в магнітному полі котушки накопичується електромагнітна енергія Wk. Переривання первинного струму I1 призводить до зникнення магнітного поля та індукування у витках обох обмоток ЕРС самоіндукції. Величина наведеної в такий спосіб ЕРС пропорційна індукції запасеного магнітного поля та швидкості його зникнення, а також числу витків в обмотках. Так як вторинна обмотка складається з дуже великої кількості витків, то ЕРС, наведена у вторинній обмотці, досягає значної величини (у сучасних котушках - до 35000), з надлишком достатньої для пробою іскрового проміжку в свічках запалювання. Наведена ЕРС у первинній обмотці не перевищує 500 Ст.

Пристрій та параметри конкретної котушки запалювання залежать від типу системи запалювання, в якій котушка працює. Розглянемо особливості котушок різних систем запалювання.

2. Конструкція та параметри класичної котушки запалювання

Котушка запалювання класичної батарейної системи запалювання (рис. 1)

Є електричним автотрансформатором з розімкненим магнітним ланцюгом і з великою індуктивністю первинної обмотки.

Серце 2 котушки набрано з пластин електротехнічної сталі товщиною 0,35...0,5 мм, ізольованих один від одного окалиною або лаком. Іноді осердя виготовляють у вигляді пакета з відрізків відпаленого сталевого дроту. На сердечник надіта ізолююча трубка 16, поверх якої намотана вторинна обмотка 4. Кожен шар вторинної обмотки ізольований кабельним папером 5, а високовольтні шари намотані із зазором 2.3 мм, щоб зменшити небезпеку міжвиткового пробою. Первинна обмотка 15 намотана на вторинну. Корпус 1 котушки штампується з листової сталі або витягується з алюмінію. Усередині корпусу по його стінці покладений зовнішній по відношенню до обмоток магнітопровід 14, виконаний у вигляді згортка широкої стрічки з відпаленої електротехнічної сталі. В електричному відношенні цей згорток є широкий стрічковий виток навколо котушки, розімкнений паперовою ізоляцією і заземлений однією точкою на корпус. У магнітному відношенні такий виток із відпаленої сталевої стрічки є обмежуючим екраном для магнітного поля котушки.

З'єднання обмоток котушки наступне: початок вторинної обмотки з'єднується з виведенням ВР високої напруги. Кінець вторинної обмотки та початок первинної обмотки з'єднані між собою та підведені до затиску 10 (клема "Б"). Кінець первинної обмотки з'єднаний із затискачем 7 (клема "-"), який з'єднується з переривником.

Висновок високої напруги із котушки запалювання має оригінальне виконання. Початок вторинної обмотки знаходиться під високим потенціалом і з'єднаний із центральним стрижнем 2 магнітопроводу (точка 13 або 18 на рис. 1). Далі, через стрижень 2 і електричне з'єднання 11, висока напруга вторинної обмотки надходить на контакт 9 високовольтного центрального виведення 8 котушки запалювання. Таким чином, центральний стрижень магнітопроводу і намотана на нього вторинна обмотка є високовольтною серцевиною котушки запалювання і знаходяться на достатньому, з точки зору електричної міцності, віддаленні від корпусу. Щоб серцевина була жорстко зафіксована в корпусі, але не мала з ним електричного контакту, знизу встановлена ​​керамічна ізолююча опора 17, а зверху корпус завальцований пластмасовою ізоляційною кришкою 6. Первинна обмотка як низькопотенційна, але більш нагрівається під дією первинного струму, таким чином, знаходиться ближче до захисного кожуха (корпуса котушки). Так як порожнечі між корпусом і обмотками всередині котушки заповнені трансформаторним маслом (або іншим теплопровідним наповнювачем) 12, то така конструкція має не тільки досить високу електричну і механічну міцність, але і хороший теплообмін з "масою" автомобіля через захисний кожух.

Реалізовані таким способом внутрішня електрична ізоляція та природне охолодження котушки підвищують термін її служби та експлуатаційну надійність.

Котушка запалювання кріпиться до кузова автомобіля за допомогою скоби 3. Надійне кріплення сприяє кращому охолодженнюкотушки.

Деякі котушки запалювання працюють із додатковим резистором, який зазвичай встановлюють під кріпильну скобу в керамічному ізоляторі (рис. 2).

Схема з'єднань обмоток у таких котушках змінена. Так, загальна точка з'єднання первинної W1 і вторинної W2 обмоток з'єднана не з клемою Б ("+" напруги бортмережі), а через клему 1 з переривником ("-" напруги бортмережі). При цьому кінець первинної обмотки виводиться на додаткову клему ВКі далі через додатковий резистор Rд-на клему Б. Таким чином, додатковий резистор підключається до первинної обмотки котушки запалювання послідовно і обмотка розраховується на знижену напругу 7...8 В. На робочих режимах двигуна живлення в бортмережі автомобіля становить 12...14 В. Частина цієї напруги гаситься на додатковому резистори. На пускових режимах двигуна, коли напруга на акумуляторній батареї падає, додатковий резистор закорочується допоміжними контактами тягового реле стартера або контактами додаткового реле включення стартера (залежно від марки автомобіля), що забезпечує первинну обмотку котушки запалення необхідну робочу напругу 7...8.

Додатковий резистор зазвичай намотується з константанового або нікелевого дроту. У разі він виконує роль так званого варіатора. Опір варіатора змінюється в залежності від величини струму, що протікає по ньому: чим більше струм, тим вище температура нагріву варіатора і тим більше його опір. Величина первинного струму, що споживається котушкою запалювання, залежить від частоти обертання колінчастого валу двигуна. При низькій частоті обертання, коли сила первинного струму на момент його переривання встигає досягти максимального значення, опір варіатора також максимально. При підвищенні частоти обертання сила первинного струму падає, нагрівання варіатора слабшає та його опір зменшується. Так як вторинна напруга, що розвивається котушкою запалювання, залежить від струму розриву в первинному ланцюзі, то застосування варіатора дає можливість знизити вторинну напругу при малій і підвищити при великій частоті обертання валу двигуна, що дещо зменшує основний недолік контактної системи запалення - зниження вторинної напруги зі збільшенням частоти обертання. Якщо додатковий резистор виконаний із константану, варіаційні властивості у ньому не виявляються. Додатковий резистор може також встановлюватись окремо від котушки запалювання. На деяких автомобілях, наприклад, на автомобілях фірми "АвтоВАЗ", додатковий резистор у системі запалення відсутній, що обумовлено застосуванням акумуляторної батареїз підвищеними пусковими властивостями, напруга якої під час пуску двигуна знижується незначно.

Котушка запалювання як трансформатор, що підвищує, характеризується числом витків в обмотках. Залежно від типу та призначення котушки число витків лежить у межах 180...330 - для первинної та 18 000...26 000 - для вторинної обмоток. Відповідно діаметр дроту первинної обмотки - 0,53...0,86 мм, а вторинної - 0,07...0,095 мм. Коефіцієнт трансформації – 55...100. Для котушок запалювання без додаткового резистора опір R1 первинної обмотки - 2,9...3,4 Ом. Якщо котушка запалення входить у ланцюг живлення через додатковий резистор, то опір первинної обмотки зменшують до 1,5...2,1 Ом. При цьому опір додаткового резистора в залежності від типу котушки - 0,9...1,9 Ом. Опір R2 вторинної обмотки може становити кілька десятків кілоом. Значення індуктивності L1 первинної обмотки котушки запалювання для систем запалення з індуктивним накопичувачем енергії знаходиться в межах 6...11 мГн. У системах запалення з ємнісним накопичувачем індуктивність первинної обмотки котушки запалення не є накопичувачем енергії, тому її значення може бути значно меншим (до 0,1 мГн). Індуктивність L2 вторинної обмотки становить кілька десятків генрі.

Котушки, що працюють у контактних системах запалювання, забезпечують наступні вихідні характеристики:
- максимальна вторинна напруга 18...20 кВ;
- швидкість наростання вторинної напруги 200...250 В/мкс;
- Сумарна тривалість фаз іскрового розряду 1,1 ... 1,5 мс;
- Енергія іскрового розряду 15 ... 20 мДж.

3. Котушки запалювання електронних систем запалювання

У контактно-транзисторних та транзисторних системах запалення переривання первинного струму котушки здійснюється не контактами механічного переривника, а силовим транзистором. При цьому первинний струм I1 може бути збільшений до 10...11 А. Це призвело до необхідності створення спеціальних котушок запалювання з низькими значеннями опору та індуктивності первинної обмотки та великим коефіцієнтом трансформації (див. таблицю).

Тривалий час котушки для електронних систем запалювання виготовлялися з електрично розділеними обмотками, тобто. із трансформаторним зв'язком. При такій схемі з'єднання один із висновків вторинної обмотки з'єднаний з корпусом котушки, тобто. з "масою" автомобіля. Вважалося, що застосування трансформаторної схеми включення обмоток можна уникнути перевантаження вихідного транзистора комутатора додатковим сплеском напруги, що виникає в первинній обмотці під час розрядних процесів у вторинному ланцюгу системи запалювання. Це твердження справедливе лише тоді, коли корпус котушки має надійний контакт із "масою" автомобіля. Однак окислення цього контакту, що часто трапляється в експлуатації, призводить до його порушення, що стає причиною виходу з ладу силового транзистора комутатора. Тому в даний час котушки контактно-транзисторних та транзисторних систем запалювання випускаються з автотрансформаторною схемою з'єднання обмоток.

Первинна обмотка котушки в таких системах запалювання низькоомна і підключається до джерела живлення, як правило, через додатковий виносний резистор. Іноді застосовується блок із двох додаткових резисторів. Тоді один з резисторів увімкнений постійно і обмежує струм у низькоомному первинному ланцюзі, а другий резистор виконує роль додаткового резистора, як і в класичній системі запалювання.

Котушки запалення, розраховані до роботи з транзисторним ключем, є потужними споживачами електричної енергії. Слід пам'ятати, що якщо на автомобілі, обладнаному електронною системою запалювання, вийде з ладу генераторна установка, то на акумуляторній батареї можна проїхати лише кілька десятків кілометрів, тоді як на автомобілі з контактною системою запалювання в аналогічному випадку – сотні кілометрів.

Котушки контактно-транзисторних та транзисторних систем запалювання мають класичну конструкцію та виконані за традиційною технологією: вони маслонаповнені, з розімкненим магнітопроводом та в металевому корпусі. Від котушок контактної системи запалення вони відрізняються лише обмотковими даними. Витрата обмотувальної міді у них порівняно з котушками звичайної контактної системи більше в 1,2...1,3 рази за рахунок збільшення діаметра дроту первинної обмотки та збільшення числа вторинних витків. Вихідні характеристики котушок контактно-транзисторних та транзисторних систем запалення близькі до характеристик котушок контактних систем. Однак останнім вони поступаються за швидкістю наростання вторинної напруги (100...200 В/мкс) і, як наслідок, чутливіші до впливу нагару на свічках.

В електронних системах запалювання високої енергії з нормованим часом накопичення (часом протікання первинного струму) застосовуються котушки запалення, аналогічні конструкції з вище розглянутими: вони мають автотрансформаторну схему з'єднання обмоток і розімкнений магнітопровід. Але оскільки ці котушки розвивають підвищену вторинну напругу під час роботи на відкритий ланцюг (до 35 кВ), їхня високовольтна ізоляція посилена. Крім того, при виборі параметрів котушок для сучасних електронних систем запалювання враховуються такі особливості роботи цих систем:
- тривалість імпульсів первинного струму формується таким чином, щоб мав місце мінімум розсіюваної потужності в котушці та на силовому транзисторі комутатора;
- час протікання первинного струму залежить від частоти обертання колінчастого валу двигуна та напруги живлення;
- амплітуда імпульсів первинного струму обмежується лише на рівні 6,5.10 А залежно від типу електронного комутатора;
- при непрацюючому двигуні, але включеному запалюванні, струм у первинній обмотці котушки запалення не протікає.

Конструктивна особливість котушок запалювання, що застосовуються в електронних системах з нормованим часом накопичення енергії, - наявність спеціального захисного клапана у кришці високовольтної або в лінії завальцювання кришки з корпусом. Цей клапан відкривається у разі збільшення тиску олії, що має місце у разі підвищення його температури. Спрацювання клапана – це аварійна ситуація, що виникає тоді, коли виходить з ладу система керування часом накопичення енергії в електронному комутаторі. При цьому тривалість перебігу первинного струму збільшується, котушка сильно нагрівається і тиск олії всередині її корпусу підвищується. Спрацювання захисного клапана запобігає вибуху котушки. Але після цього котушка відновленню не підлягає. Представницею таких котушок є котушка 27.3705, яка широко застосовується у складі електронної системи запалювання, наприклад, на автомобілях ВАЗ-2108, 09. Ця котушка і подібні до неї працюють без додаткового резистора, а стабільні вихідні характеристики системи запалювання при пуску двигуна (при зниженні до 6...7 У) забезпечуються з допомогою низького опору первинної обмотки (0,4...0,5 Ом).

4. Котушки запалювання мікропроцесорних систем запалювання

У сучасних мікропроцесорних системах запалення з накопиченням енергії в індуктивності розподіл високовольтних імпульсів по свічках у циліндрах двигуна здійснюється без високовольтного розподільника та найчастіше із застосуванням двовивідних котушок запалювання. Такий спосіб іноді називають статичним розподілом. Система запалення з двовивідними котушками придатна для роботи на чотиритактному двигуні з будь-яким парним числом циліндрів (2, 4, 6, 8).

На рис. 3 показана схема вихідного каскаду системи запалення для 4-циліндрового ДВС.

Щоб чергування спалахів паливоповітряної суміші в циліндрах відповідало порядку роботи двигуна (1243 або 1342), перша свічка згрупована з четвертою, а друга - третьою. При такому з'єднанні свічок "робочі" іскри з'являються на циліндрах наприкінці такту стиснення, а "холости" іскри - наприкінці такту випуску. Зрозуміло, що робочі іскри спалахують паливоповітряну суміш, а неодружені - розряджаються в середовищі відпрацьованих газів.

Перші двовивідні котушки запалювання були виготовлені на базі традиційних одновивідних котушок із розімкненим магнітопроводом в маслонаповненому металевому корпусі. Вони мали збільшені габарити та масу та значно відрізнялися від прототипу по конструкції. Такі котушки не знайшли широкого застосування.

Розробка нових полімерних матеріалів, що мають високі діелектричні властивості, дозволила створювати так звані "сухі" двовивідні котушки запалювання.

Двовивідна котушка запалювання (рис. 4) має розімкнений магнітопровід і двосекційну вторинну обмотку. Вторинна обмотка розташована зверху первинною, що забезпечує надійну ізоляцію виводів високої напруги. Охолодження первинної обмотки - через центральний стрижень магнітопроводу, який виступає назовні і має отвір для кріплення. Обмотки котушки просочені компаундом і опресовані поліпропіленом, з пропілену виконані корпус, гнізда високовольтних і низьковольтних висновків.

Нині дедалі більшого поширення набувають трансформатори запалювання, тобто. двовивідні котушки запалення із замкнутим магнітопроводом 1 (рис. 5).

У таких котушках вторинна обмотка 3 має каркасну секційну намотування, що дозволяє зменшити вторинну ємність та посилити ізоляцію вторинної обмотки. Котушка має пластмасовий каркас 9, який вмонтовані обмотки. При складанні обмотки заливаються епоксидним компаундом 8. Котушка в зборі з обмотками і висновками є монолітною конструкцією з високою стійкістю до механічних, електричних і кліматичних впливів.

Сердечник котушки 1, набраний з тонких листів електротехнічної сталі, складається з двох симетричних половин, при стягуванні яких у центральному стрижні утворюється зазор 0,3...0,5 мм для деякого збільшення індуктивності первинної обмотки трансформатора, що підвищує (див. поз. 7, 4). Наявність замкнутого магнітопроводу дозволяє зменшити габарити та вагу котушки, підвищити ККД перетворення енергії, зменшити витрату обмотувального дроту та електротехнічної сталі, покращити параметри іскрового розряду, знизити трудомісткість виготовлення.

У деяких модифікаціях мікропроцесорних систем запалення застосовуються чотирививідні котушки запалення, що складаються з двох двовивідних котушок, зібраних на загальному Ш-подібному магнітопроводі (рис. 6). У такій конструкції загальним елементом є середній стрижень магнітопроводу, а взаємний вплив двох котушок один на одного виключається за допомогою двох повітряних зазорів б. Величина цих зазорів може досягати 1...2 мм, чим збільшується магнітний опір у магнітопроводі і досягається розв'язка каналів.

Найбільш поширеною є схема чотирививідної котушки з високовольтними діодами (рис. 7), яка містить дві зустрічно намотані первинні обмотки та одну вторинну. Полярність вторинної напруги визначається напрямом укладання витків у первинних обмотках. Якщо точці S (див. рис. 7) напруга має позитивну полярність, то відкриваються високовольтні діоди VD1, VD4 й у відповідних циліндрах двигуна з'являються іскрові розряди (робоча і холоста іскри). Друга первинна обмотка намотана у зворотному напрямку, і при перериванні в ній струму полярність вторинної напруги в точці S зміниться на негативну. При цьому іскрові розряди виникнуть у двох циліндрах двигуна зі свічками FV2 та FV3. Для виключення взаємного впливу первинних обмоток під час утворення імпульсів високої напруги до висновків низької напруги підключені розділові діоди VD5, VD6.

До загальних недоліків систем запалення з дво- і чотирививідними котушками відноситься різнополярність високовольтних імпульсів щодо маси автомобіля на спарених свічках запалення. За рахунок цього пробивна напруга у свічках може відрізнятись на 1,5...2 кВ.

У системах запалення з накопиченням енергії в ємності котушка запалювання виконує функцію тільки імпульсного трансформатора, що підвищує, її габарити при цьому можуть бути значно зменшені. Це дозволяє виготовляти індивідуальні котушкизапалювання кожної свічки окремо і монтувати їх безпосередньо на свічках (рис. 8б).

Для такої системи не потрібні високовольтні дроти, які є джерелом радіоперешкод. Крім того, виключається неодружена іскра. Вторинне напруження дещо збільшується і має лише негативну полярність, що продовжує термін служби свічки запалювання.

Для мікропроцесорних систем запалення з накопиченням енергії в індуктивності випускаються індивідуальні одновивідні котушки запалення із замкнутим магнітопроводом - так звані трансформатори запалювання (див. рис. 8).

Котушки, що працюють у складі сучасних електронних та мікропроцесорних систем запалювання з накопиченням енергії в індуктивності, забезпечують високі вихідні характеристики:
- максимальна вторинна напруга до 35 кВ;
- швидкість його наростання >700 В/мкс;
- Сумарна тривалість фаз іскрового розряду 2,0 ... 2,5 мс;
- Енергія іскрового розряду 80 ... 100 мДж.

Високий рівень вторинної напруги та параметрів іскрового розряду сприяють виконанню жорстких вимог до сучасного. автомобільного двигуназ економічності та токсичності. Підвищення швидкості наростання вторинної напруги робить систему запалення менш чутливою до нагароутворення тепловому конусі іскрової свічки. Однак при цьому на 20...30% зростає пробивна напруга на свічках, що пояснюється сумірністю часу формування іскрового розряду у свічці з часом наростання на ній вторинної напруги. При великому запасі по вторинному напрузі це важливо.

5. Технічне обслуговування

Котушка запалювання – досить надійний апарат електроустаткування автомобіля, тому її технічне обслуговуваннязведено до мінімуму.

Насамперед котушка має бути чистою, як і інші високовольтні елементи системи запалювання. Часто після миття автомобіля наявність вологи на кришці запалювання котушки є причиною відмови пуску двигуна. Тому в тих випадках, коли волога може потрапити в моторний відсік автомобіля (мийка, дощ, тривала стоянкапри підвищеній вологості повітря) перед поїздкою необхідно просушити або насухо обтерти високовольтні елементи системи запалення. Особливу увагуслід звернути на висновок високої напруги котушки запалювання. Не вставлений до упору в гніздо котушки високовольтний провід може призвести до пробою ізоляції, який виявляється за прогаром кришки або виплавлення пластмасового покриття (оболонки) корпусу. Якщо високовольтний контакт у котушці почорнів, але його ізоляція не порушена, контакт зачищають до блиску дрібною шкіркою, згорнутою трубочкою. Так само слід обробити наконечник високовольтного дроту. Після зачистки переконуються у щільній посадці дроти в контактне гніздо. При необхідності надійність контакту досягається збільшенням ширини прорізу високовольтного наконечника проводу.

Забезпечення надійного кріплення котушки до кузова автомобіля запобігає появі механічних пошкоджень та покращує її охолодження. Крім того, в контактно-транзисторних та транзисторних системах запалювання з котушками типу Б114, Б116, у яких обмотки мають трансформаторний зв'язок, запобігає виходу з ладу силового транзистора комутатора.

Несправність котушки класичної конструкції можна виявити зовнішнім оглядом із подальшою перевіркою її працездатності "на іскру". Зовнішнім оглядом можуть бути знайдені тріщини та електричні пропалювання на кришці навколо високовольтного виведення. Для перевірки котушки "на іскру" від'єднують центральний високовольтний провід від розподільника та розташовують його на відстані 5.10 мм від корпусу двигуна. Потім стартером прокручують колінчастий валдвигуна і спостерігають за іскроутворенням у зазорі між наконечником високовольтного дроту та "масою". У контактній системі запалювання перевіряти іскроутворення можна без обертання колінчастого валу. Для цього знімають кришку розподільника та встановлюють контакти переривника у замкнутий стан. Потім, увімкнувши запалювання важелем переривника або ротором розподільника, розмикають та замикають контакти. Безперебійне іскроутворення свідчить про справність котушки запалювання.

Двовивідні котушки запалювання мікропроцесорних систем та електронних систем запалення високої енергії перевіряють "на іскру" із застосуванням спеціального переносного розрядника (рис. 9).

Це робиться для того, щоб не отримати травми або не вивести з ладу електронні прилади на автомобілі. За допомогою розрядника можна досить точно виміряти вторинну напругу на будь-якій котушці запалювання. Розмір зазору між кулями розрядника майже лінійно залежить від прикладеної до них напруги в момент появи іскри (див. графік на рис. 9).

За відсутності іскри в зазорі між корпусом двигуна і наконечником дроту, від'єднаного від центрального виведення розподільника, або між електродами розрядника перевірку котушки завершують вимірюванням опорів обмоток. Якщо виміряні значення опорів відповідають нормальним (див. таблицю), а високовольтної іскри не виникає, то в котушці може мати місце високовольтний (неконтрольований) простим способом) пробою ізоляції між витками чи корпус.

Така несправність може бути виявлена ​​лише на спеціальному випробувальному стенді. У будь-якому випадку котушка запалення, у якій виявлено несправності, не ремонтується та підлягає заміні.

Насамкінець слід зазначити, що з написанні цієї статті використовувалася, переважно, інформація з вітчизняним котушкам запалювання (див. таблицю). Що стосується котушок запалювання імпортних автомобілів, то вони мають дуже схожі параметри та конструктивні показники, оскільки розраховуються та виготовляються за аналогічними принципами. Звідси зрозуміло, що заміна імпортних котушок запалювання вітчизняними можлива і цілком допустима. Слід лише мати на увазі, що котушки запалення від різних типівсистем запалення не взаємозамінні, наприклад, батарейна котушка запалювання не працюватиме в електронної системиі навпаки - їх параметри абсолютно різні.

При заміні котушки запалення на її місце підбирають котушку зі схожими робочими параметрами, які не повинні відрізнятися більш ніж на 20...30%, а котушки повинні мати однакове конструктивне виконання.

У таблиці, як приклад, жовтим рядком виділено параметри взаємозамінних котушок запалювання.

[email protected]

Важко уявити життя сучасної людини без автомобіля. Підтримка автотранспортного засобув порядку – одне з головних завдань будь-якого водія, адже від цього залежить якість водіння та безпека на дорозі. Машину можна назвати своєрідним будинком на колесах, а будь-якому будинку потрібен трансформатор, який розподілить струм по всіх частинах. Таким трансформатором в автомобілі служить котушка системи запалення, що перетворює низьковольтний струм від батареї акумулятора, генератора високовольтний (електричний імпульс). Схема котушки запалювання така:

• від котушки виводяться «+» разом з «-», де плюс приєднується до плюс акумулятора, а мінус підключається до розподільника струму;
• комутатор, що дозволяє контролювати напругу бобіни, буває механічним і сучаснішим – електронним;
• первинна обмотка складається з кількох оборотів ущільнених проводів, які застосовуються проведення напруги низького ряду (наприклад, 12 Вольт). Провід ізолюється, що дозволяє уникати різких змін напруги чи замикання;
• вторинна високовольтна обмотка складається з більшої кількості обертів тонкого шнура і проводить напругу високого ряду (25000-35000 Вольт);
• розподільник (трамблер) дає напругу у свічки запалювання, де йде стиск, після чого випаровування бензину починають горіти.

Схема котушки запалювання

Принцип роботи легше уявити, якщо знати, як влаштовано бобіну та її складові елементи. Автомобільна котушка запалювання – пристрій із сердечником із заліза, який посилює магнітне поле. Навколо нього намотується вторинна обмотка (до 30 000 витків). Поверх розташована первинна обмотка, що має 100-300 обмоток. Обмотки з одного боку скріплюються між собою, інші кінці йдуть до акумулятору – від первинної обмотки, до трамблеру – від вторинної. Скріплені між собою кінці обвивки приєднуються до комутатора струму. Поверх пристрою встановлюється корпус із кришкою із ізоляцією. Бобина наповнюється трансформаторним маслом, щоб уникнути нагрівання струму.

Котушка запалювання

Принцип дії бобіни

Як працює котушка?

1. Постійний струм іде крізь первинну обвивку.
2. Поршень піднімається до верхньої точки.
3. При утворенні іскри ланцюг розривається комутатором.
4. Внаслідок чого утворюється висока напруга у вторинці, яка по високовольтних дротах йде до свічки.
5. У свічці циліндра відбувається утворення іскри.
6. Починається згоряння палива.

на різних видахавтотранспорту можуть застосовуватися бобіни, що мають не один висновок:

• у двигунах з парною кількістю циліндрів іскра виникає на першій і другій свічці одночасно, для чого потрібна двоіскрова котушка. Пальне згоряє в одному з циліндрів, у другому відбувається розрядження іскри;
• індивідуальні котушки запалюваннявикористовуються, коли у всіх свічок є окремі бобіни, але обвивки переміщаються: первинна (з внутрішнім сердечником) піде під вторинну (має зовнішній сердечник). Напруга високого характеру із вторинки прямує на свічку запалювання через наконечник. Діод високої напруги дозволяє вторинному обвивуванню усікати надходження струму.

Параметри оцінки котушки запалювання:

• Індуктивність: первинна обмотка дозволяє зберігати деяку кількість енергії. Високий показник індуктивності говорить про велику кількість накопиченої енергії;
• коефіцієнт трансформації, який дає уявлення про те, наскільки первинна напруга стала більшою (числове співвідношення вторинної та первинної витків котушки);
• опір первинної (0,25-0,55 Ом) та вторинної (2-25 кОм) обмоток. Потужність та енергія іскри знижуються, якщо опір первинної обмотки підвищується;

Якщо опір обмоток не відповідає заявленому, цей факт свідчить про поломку бобіни.

• енергія іскри (0,05-0,1 Дж). Для роботи свічок запалювання без перебоїв величина напруги котушки має бути більше величини напруги для пробивання люфту між електродами в 1,5 рази;
• напруга люфта між електродами свічок: під час початкового запуску двигуна потрібна висока напруга для пробивання люфту і появи іскри (холодне паливо та низька температурав камері згоряння можуть заважати цьому процесу).

Додатковий опір

Іноді за первинною обмоткою бобіни додається додатковий резистор. Що таке додатковий опір (резистор)? Воно необхідно для регуляції сили струму, який при надлишку може підвищувати температуру котушки. Матеріал, з якого виготовлений резистор (сплав сталі), дозволяє зменшити силу струму, завдяки електричному опору.

На автомобілях ВАЗ 2101 встановлюється контактна система батареї запалювання. У завдання цієї системи входить своєчасна подача іскри в циліндри двигуна для займання паливної суміші.

Вона включає в себе котушку запалювання, в якій формується високовольтний імпульс, розподільник-переривник (він же трамблер), що розподіляє імпульс по циліндрах, свічок запалювання, що забезпечують іскру в циліндрах, замку запалювання, що включає і вимикає подачу енергії на котушку, АКБ , звичайної проводки та проводів високої напруги.

1-Вимикач запалювання, 2-Котушка запалювання, 3-Розподільник запалення, 4-Провід високої напруги, 5-Свічка, 6-Конденсатор, 7-АКБ, 8-Генератор напруги, 9-Ротор розподільника, 10-Кулачковий1. -Контакти переривника

Котушка запалювання

Котушка - герметична з магнітопроводом розімкнутого типу, всередині наповнена олією для трансформаторів. Модель її - Б.117А. Корпус цього елемента – алюмінієвий, зверху герметично закритий пластиковою кришкою.

Найменування позначень

1.	Керамічний ізолятор	10.	Корпус
2.	Корпус	11.	Клема підключення живлення
3.	Ізоляційний спеціальний папір	12.	Пружина контактна
4.	Первинна обмотка	13.	Корпус первинної обмотки
5.	Вторинна обмотка	14.	Зовнішня ізоляція первіч. обмотки
6.	Ізоляція	15.	Монтажний хомут
7.	Клема первіч. обмотки	16.	Магнітопровід зовнішній
8.	Гвинт контактний	17.	Сердечник
9.	Клема для центрального дроту

Котушка запалювання ВАЗ-2101 - це по суті двообмотувальний трансформатор:

• первинна обмотка на 300-400 витків (перетин дроту - 0.7-0.8 мм.),
• вторинна обмотка - на 20-30 тисяч витків (перетин дроту - 0.1-0.7 мм).

Принцип дії котушки

При розмиканні контактів трамблера магнітний потік, що створюється АКБ, різко знижується. Проходячи магнітопровід і обмотки електромагнітний потік створює ЕРС самоіндукції в 200-300 на первинній обмотці і понад 10 кВ - на вторинній. Напруга вторинної обмотки подається на свічки для створення іскри.

розподільник

На моделях ВАЗ 2101 до 1980 використовувався розподільник (трамблер) моделі Р-125Б. Особливістю його була відсутність вакуумного регулятора, був лише октан-коректор механічного типущо дозволяє трохи змінювати кут випередження запалення (ОЗ).

Починаючи з 1986 р. разом із встановленням карбюратора «Озон» на ВАЗівські двигунипочали встановлювати трамблер, оснащений вакуумним регулятором ОЗ (модель 303706), конструкція якого описана нижче.

Модель 30.3706 складається з розподільника, переривача та двох регуляторів – відцентрового, а також вакуумного.

Розподільник забезпечує розподіл імпульсів котушки по свічках відповідно до порядку роботи силової установки.

Складається він з ротора, що обертається, і нерухомих сегментів, що розташовуються в пластиковій кришці. На роторі є два контакти - центральний і бічний, між ними закріплений резистор. Зверху до центрального контакту притискається графітовий електрод, кращого контакту підтискання здійснюється пружинкою.

Працює розподільник так:

напруга від вторинної обмотки подається на ротор, далі через іскровий проміжок приблизно 0,5 мм потрапляє в один із сегментів кришки трамблера, потім по проводах високої напруги до свічки, яка забезпечує появу іскри.

Переривник забезпечує розмикання електричного кола в потрібний момент. У конструкцію його входить кулачкова шайба з гранями та контактна стійка. Грані кулачкової шайби мають особливу форму, щоб досягалося швидке розмикання контактів, плавне замикання і відсутність деренчання.

Кулачок обертаючись, поперемінно замикає та розмикає контакти, тим самим перериває подачу напруги на первинний ланцюг котушки.

Переривник та розподільник повинні працювати синхронно з кривошипно-шатунним механізмом. Для забезпечення синхронізації кулачкова шайба і ротор розташовуються на одному валу і отримують привід від розподільного валу.

Відцентровий регулятор – забезпечує зміну кута ОЗ відповідно до оборотів колін. валу.

До верхньої частини втулки кулачка приварена пластина з рухомими вантажами. При збільшенні оборотів колін. вала вантажі за рахунок відцентрової сили розсуваються, провертаючи пластину разом із кулачком у бік обертання валу. Це забезпечує більш раннє розмикання контактів (збільшення кута ОЗ).

Вакуумний регулятор – коригує кут ОЗ залежно від навантаженості силового агрегатута положення дросельної заслінки.

Прикріплений він до розподільника, і включає корпус та кришку. Корпус розділений пластичною мембраною на дві порожнини, одна з порожнин з'єднана із задроссельним простором у карбюраторі, а друга – з атмосферою. Мембрана за допомогою тяги може вплинути на переривник.

При зниженні навантаження зменшується наповнення циліндрів горючою сумішшю та тиск при займанні, а це потребує збільшення кута ОЗ. І тому мембрана згинається (під впливом різниці тиску) і провертає переривник на потрібний кут.

Свічки запалювання

На ВАЗ-2101 застосовувалися радянські свічки марки А17ДВ, але зараз, коли ринок наповнений якісними марками зарубіжного виробництва, легко можна вибрати свічки з набагато кращими характеристиками, головне не потрапити на китайську підробку

Конструктивні особливості свічок

Довжина різьбової частини свічки – 19 мм, з кроком 1,25. Шестигранна частина (під свічковий ключ) Зроблена з розміром 20,8 мм.

Допустимий зазор між електродами свічки перевіряється щупом. За книжкою при контактній системі, зазор свічки ВАЗ 2101 повинен відповідати 0,5 – 0,6 мм.

Замок запалювання ВАЗ 2101

Включає корпус із замковим механізмом, протиугінний механізм і контактну частину.

При поломці замкового механізму чи протиугінного механізму замок замінюється повністю. Контактна частина кріпитися стопорним кільцем в корпусі, і при несправності її можна замінити окремо.

Акумуляторна батарея

Застосовується акумулятор будь-якої марки зі стандартними параметрами, а саме 6СТ - 55Ач, що означає:

• 6 – кількість послідовно з'єднаних акумуляторів (банок),
• СТ - стартерний,
• 55Ач – ємність батареї.

Відео — Контактна система запалювання

Коли ви помітили, що сильно гріється котушка запалювання, слід негайно провести діагностику даного елемента. Адже він грає величезну роль у роботі всієї системи запалення, саме про це ми й поговоримо трохи нижче, а також навчимося усувати проблеми.

Визначаємо, чому гріється котушка запалювання

Основна функція котушки полягає в перетворенні низьковольтної напруги, яка надходить від генератора або акумуляторної батареї, на високовольтне. Відбувається генерація високовольтних електричних імпульсів на свічках. Схема підключення котушки запалювання забезпечує певний механізм роботи: при включенні стартера завдяки контактному диску включається додатковий опір, це призводить до зростання струму, що проходить через первинну обмотку, і, як наслідок, підвищується напруга вторинної обмотки, що сприяє надійному займанню робочої суміші.

Несправності котушки запалювання можна побачити за такими ознаками. Насамперед, якщо вона має високу температуру при вимкненому моторі. Причиною такого симптому може бути поворот ключа в активне положення на досить тривалий період при вимкненому двигуні. Наступною тривожною ознакою є коротке замикання, коли двигун не запускається взагалі, при цьому з'являється запах горілої ізоляції і сильний, а також стартера. В цьому випадку необхідний ремонт та заміна котушки запалювання.

Зрозуміти, що терміново потрібна діагностика, допомагає і нестабільна робота автомобіля. Він починає смикатися при русі на швидкостях, що перевищують 60 км/год, а при тривалій зупинці, наприклад, у пробці, може взагалі пропасти іскра, тоді перевірка котушки запалення повинна бути якомога швидше.

Чим зумовлені несправності котушки запалювання?

Є котушка імпульсний трансформатор, що складається з двох обмоток: первинної, що має невелику кількість витків товстого дроту, і вторинної, що складається з безлічі витків щодо тонкого дроту. Крім того, кожна бобіна має додатковий опір котушки запалювання. Тому багато несправностей можуть статися елементарно через розрив якоїсь з обмоток котушки, також можливе і коротке замикання в обмотках бобіни.

Якщо ключ повернутий в активний стан, але поки що при двигуні, що не працює, це призводить до надмірного нагрівання ізоляції обмоток бобіни, і, як наслідок, вона пересихає і обсипається. Таким чином, дроти залишаються оголеними, що й сприяє виникненню короткого замикання. Крім того, схильний до старіння і силікон, з якого виготовлені наконечники котушок запалювання, що сприяє виникненню витоків, і двигун «троїт».

Як перевірити котушку запалювання – основні методи

В принципі визначити причину можна і самостійно, тому що перевірити працездатність котушки запалення досить просто. Для цього потрібно зняти її. Залежно від моделі машини, шукати її слід у районі двигуна, а саме блоку циліндрів. Щоб не нашкодити електриці, від'єднайте мінусовий провід з АКБ та роз'єм на котушці. Далі треба схематично замалювати на папері, як саме він був встановлений і, звичайно ж, підключений. Найбільше цікавлять високовольтні дроти, їх схема вкрай важлива, замалювавши її, зніміть їх клеми з котушки.

Залишається відкрутити чотири болтики, і деталь знята. Потім здійсніть візуальний огляд на дефекти та сколи, їх не повинно бути. Також очистіть її корпус від бруду, адже він сприяє виникненню великих витоків напруги.. Для того щоб перевірити бобіну на обриви, необхідно знати, як продзвонити котушку запалювання, для цього вам знадобиться лише омметр (одна його клема підключається на вхід обмотки, друга - на вихід). Спочатку продзвоніть первинну, а потім вторинну обмотки. Опір на першій має бути набагато нижчим, ніж на другій.

Є ще один спосіб перевірити котушку запалювання, якщо попередні способи не виявили несправностей. У цьому випадку необхідно підключити первинну обмотку бобіни до джерела постійного струму (12 В), під'єднавши його до кнопок, вони розраховані на струм 20 В. Паралельно підключіть конденсатор з такою ж ємністю, як у системі запалювання. До другої обмотки і кілька разів швидко включається джерело. Виниклий тріск свідчить про наявність пробоїв. Таким чином, немає нічого складного в тому, як перевірити справність котушки запалення, головне, стежити за її станом, оскільки будь-які несправності можуть призвести до негативних наслідків. Ремонт же полягає у відновленні обмотки або повній заміні деталі, це недорого, швидко та надійно.

Запалювання автомобіля – це сукупність пристроїв та приладів, які забезпечують запалення горючої суміші в циліндрах відповідно до режимів роботи двигуна. Я розповім вам, що являє собою ця котушка, наскільки важлива її правильна робота для системи запалення. Розглянемо, як виглядає схема підключення котушки запалювання, і, з чого вона складається.

Котушка запалювання - трансформатор, робота якого спрямована на підвищення постійного струму. Основне його завдання – генерація високовольтного струму, без якого не можливий підпал паливної суміші. Струм від акумулятора надходить на первинну обмотку. Складається вона із ста і більше витків мідного дроту, який ізольований спеціальною речовиною. До країв підводиться низьковольтна напруга (дванадцять вольт). Краї підведені до контактів на кришці. На вторинній кількість витків набагато більша (до тридцяти тисяч) і дріт набагато тонший. На вторинній створюється висока напруга (від двадцяти п'яти до тридцяти тисяч Вольт) за рахунок товщини та кількості витків.

Приєднується вона так: контакт вторинного контуру з'єднується з мінусовим контактом первинного, а другий контакт обмотки приєднується до нейтральної клеми на кришці, саме цей провід є передавачем високої напруги. До цього висновку приєднується високовольтний провід, інший край якого приєднується до нейтральної клеми на кришці. Щоб створити велику силу магнітного поля, між обмотками розташований залізний осердя. Вторинна обмотка розташовується всередині первинної.

Конструктивно котушка запалення складається з наступних елементів:

• Ізолятор;
• Корпус;
• Папір ізоляційний;
• Обмотка (первинна та вторинна);
• Ізоляційний матеріал між обмоток;
• Клема виведення первинної обмотки;
• Гвинт контактний;
• Клема центральна;
• Кришка;
• Клема виведення на первинній та вторинній обмотках;
• Пружина центральної клеми;
• Каркас первинної обмотки;
• Зовнішня ізоляція на первинній обмотці;
• Кріпильна скоба;
• Зовнішній магнітопровід та сердечник.

Отже, коротко про принцип роботи.

На вторинній обмотці виникає струм високої напруги, а в цей момент на первинній проходить низький струм. Таким чином виникає магнітне поле, в результаті чого на вторинній обмотці з'являється імпульс струму високої напруги. У момент, коли потрібно створити іскру, контакти переривника запалювання розмикаються, і в цей момент відбувається розмикання ланцюга на первинній обмотці. На центральний контакт кришки надходить високовольтний струм і спрямовується в контакт, біля якого розташований бігунок.

Схема підключення досить проста для фахівця, але в ній легко заплутатися новачкові.

Виконуючи підключення котушки до системи запалення автомобіля, в принципі, у вас не повинно виникнути жодних труднощів, у тому випадку, коли при попередньому демонтажі ви позначили або запам'ятали які дроти підключаються. Якщо ви цього не зробили, то я розповім, як це зробити. Підключення виконується так: до позитивної клеми потрібно підключити коричневий провід. Зазвичай позитивна клема позначається «+», але якщо ви не спостерігаєте знака, то вам потрібно самостійно її знайти.
Для цього можна скористатися індикаторною викруткою. Я думаю, що користуватися ним ви вмієте. Важливо, перш ніж підключати, почистіть усі контакти та перевірте дроти на справність. До другої клеми (клеми «К») підключається чорний проводок. Цей провід пов'язаний із розподільником напруги (трамблером).

Схема зв'язки кількох елементів виглядає так. До бортової мережі підключається один із кінців котушки. Другий кінець підключається до наступної, і таким чином підключається до останньої. Вільний контакт останньої котушки, що залишився, потрібно підключити до трамблера. А до комутатора напруги підключається загальна точка. Після того, як всі кріпильні болти і гайки будуть добре затягнуті, можна вважати заміну виконаною.

Кілька важливих порад перед заміною та підключенням. У випадку, коли ви для себе визначили, що проблемою несправності запалення є саме котушка, краще відразу ж придбати нову і підключити її (схема вказана вище). Таким ви точно будете впевнені, що тепер проблем із нею немає, оскільки вона абсолютно нова.

У разі виявлення вами на поверхні деяких дефектів, краще її відразу замінити. В іншому випадку вона попрацює ще деякий час і вам знову доведеться повернутися до цієї теми. Краще перестрахуватися заздалегідь, щоб не зупинитися десь на дорозі. Адже запалення автомобіля вимагає не прощає помилок та недбалості.

Під час ремонту автомобіля, особливо коли йдеться про систему запалення, необхідно бути дуже акуратним у діях. Тому що можна зіткнутися з високовольтними проводами. Тому при проведенні заміни або виконанні ремонту потрібно дотримуватись правил техніки безпеки.

Відео “Схема приєднання котушки запалювання”

На записі показано як можна самостійно приєднати котушку.