Катушка зажигания — назначение, устройство и работа

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.

1. Принцип работы катушки зажигания
2. Виды катушек зажигания
3. Классическая конструкция катушки зажигания
4. Конструктивные отличия индивидуальных катушек
5. Двухвыводные катушки зажигания
6. Сухие и маслозаполненные катушки
7. Срок службы и неисправности катушек зажигания

Как проверить исправность катушки зажигания

Проверка катушки зажигания для систем с распределителем зажигания начинается с «прозвонки» (измерения сопротивлений) обмоток.

Какое сопротивление должно быть на катушке зажигания

Для этого переключатель мультиметра сначала устанавливается в положение 200 Ом и измеряется сопротивление первичной обмотки, прикладывая щупы мультиметра к выводам «+» и «К».

Сопротивление должно быть в пределах от 0,2 Ома до 3 Ом (в зависимости от модели катушки и точности показаний мыльтиматра). В любом случае контакты «+» и «К» должны прозваниваться.

Затем мультиметр переключается в положение «20кОм», то есть предел измерения устанавливается 20 килоОм. Далее измеряется сопротивление между выводами «К» и центральным выводом высоковольтного провода (для этого щуп необходимо упереть в контактную медную зону внутри круглой ниши установки высоковольтного провода). Сопротивление должно быть в пределах от 2 до 4 килоОм.

Более эффективна проверка катушки зажигания непосредственно в рабочем режиме. Для этого можно построить схему, аналогичную, показанной на рисунке 7:

Но еще проще соединить контакт «+» с положительной клеммой аккумулятора проводом толщиной не менее 2 кв.мм. К высоковольтному выводу катушки подключить провод зажигания с закрепленной заведомо исправной свечой зажигания. Корпус свечи соединить с массой автомобиля, двигателя автомобиля или отрицательной клеммой аккумулятора, если АКБ снята с машины, и проверка происходит в стационарных условиях.

Далее подключить к выводу «К» катушки зажигания провод также сечением не менее 2 кв.мм. Если другим концом провода касаться отрицательной клеммы аккумулятора, должны проскакивать искры в свече. Касания должны быть обязательно кратковременными, чтобы не выгорела катушка первичной обмотки и проскакивала хорошая искра. В таком случае лучше вообще зачищенным торцом провода проводить вдоль клеммы аккумулятора, чтобы шел поток искрения.

Однако иногда второй способ проверки не годится для электронных катушек зажигания. Искры может не наблюдаться при исправной катушке.

Труднее произвести проверку сдвоенных катушек зажигания. Первичная обмотка у них обычно подключена к разъему. Прозванивать ее мультиметром можно, только зная схему катушки зажигания. Вторичная обмотка прозванивается между двух высоковольтных выводов. Сопротивление вторичной обмотки может быть немного выше, чем 4 килоОма.

Неисправность индивидуальных катушек зажигания определить, не имея знаний в области радиотехники сложно, так как для проверки необходимо собирать электронную схему.

Однако есть стопроцентный способ найти неисправную катушку. Если двигатель троит, можно последовательно отключать разъемы от катушек зажигания при заведенном двигателе.

Если после отключения катушки обороты двигателя меняются, двигатель начинает двоить, следовательно, искра зажигания в данном цилиндре присутствует. Тогда вновь подключают разъем и переходят к проверке следующей катушки, пока не найдут цилиндр, в котором при отключении разъема, характер работы двигателя не изменяется.

Видео — как ПРАВИЛЬНО проверить катушки зажигания:

Конечно, проще это сделать при помощи компьютерной диагностики. Она может сразу показать код ошибки и расшифровку, например, «пропуск зажигания к цилиндре 3».

Но отсутствие искры в конкретном цилиндре – это еще не повод утверждать, что неисправна катушка. В индивидуальные катушки зажигания встроен добавочный резистор (позиция 8 на приведенной ниже схеме индивидуальной катушки в разрезе).

Обычно его легко достать, сняв резиновый наконечник 9. Далее следует измерить его сопротивление (от 500 Ом до нескольких килоОм). Если он не прозванивается, следует поменять.

Затем катушку зажигания цилиндра с отсутствием искры меняют местами с заведомо исправной катушкой с соседнего цилиндра. Если пропуск зажигания теперь уже будет наблюдаться в соседнем цилиндре, а нерабочий цилиндр заработает, тогда точно проблема в катушке зажигания.

Видео — как вычислить неисправную катушку зажигания:

Обычно в первую очередь выходит из строя встроенный коммутатор, сама высоковольтная катушка исправна, но приходится менять все целиком. Есть мастера, которые перепаивают выходной транзистор во встроенном коммутаторе, но опыт показывает, что восстановленные индивидуальные катушки работают недолго.

Как определить неисправную катушку зажигания

Порядок проверки исправности катушки зависит от того, сколько катушек зажигания в машине. Если в вашем автомобиле установлены индивидуальные катушки зажигания, для того, чтобы с высокой степенью вероятности определить неисправную, можно поменять местами предположительно неисправную и заведомо исправную катушку. Если в результате данной замены, в цилиндре, в котором отсутствовала искра, она появляется, а в другом пропадает, следовательно, бобина действительно неисправная. Таким же образом можно проверить сдвоенные и блочные катушки, но при этом придется видоизменять схему, что не всегда удобно.

Для этого необходимо запастись толстыми диэлектрическими перчатками, сухим резиновым ковриком. Использование только обычных диэлектрических перчаток недопустимо: они выдерживают по пробою напряжение 6300 Вольт, на свечу подается напряжение приблизительно в три раза больше.

Если в вашем автомобиле установлено две и более катушки зажигания, автомобиль при неисправности одной из них должен завестись, но сильно троить. Снимая по очереди наконечники высоковольтных проводов свечей либо разъемы с индивидуальных катушек, оценивают стабильность работы двигателя. Если ДВС не изменил характер работы в результате снятия разъема, то искры в данном цилиндре нет. Если двигатель стал троить еще больше, либо вообще заглох, искра имеется, бобина неисправна, либо на нее на поступают импульсы или питание.

Высоковольтный разрядник

Мультиметр

Если двигатель автомобиля вообще не заводится и не схватывает, оценить исправность катушки можно параметрическим методом. Для этого понадобится мультиметр. Обычную катушку наподобие жигулевской можно прозвонить без труда. Для этого сначала устанавливают предел измерения мультиметра на режим измерения сопротивления 200 Ом либо «диод, прозвонка» и измеряют сопротивление между клеммами катушки + и К. Сопротивление должно быть в пределах от 0,2 до 1,0 Ома. Учтите, что во время измерения на данном пределе может появиться небольшая погрешность, которая немного увеличит показания мультиметра. Затем переключают режим мультиметра на предел 20 кОм и измеряют величину сопротивления второй обмотки (между выводом К и медным наконечником, в который вставляется высоковольтный провод). Сопротивление должно находиться в диапазоне 1 килоом до 3 килоом (2000 – 3000 Ом).

Проверить таким методом катушку с встроенным импульсным усилителем нельзя, так как к ее выводам не подключен вывод первичной обмотки. Частая неисправность индивидуальных устройств – пробой ограничивающего резистора. Он находится под резиновым удлинителем конструкции катушки, который легко демонтируется. Резистор следует извлечь и измерить его сопротивление мультиметра на пределе 20 килоом. Оно должно быть в пределах от 1 до 3 килоом.

Мегаомметр

Также можно оценить сопротивление изоляции, если в распоряжении имеется мегаомметр. Сопротивление изоляции (между медным контактом, в который вставляется высоковольтный провод свечи и корпусом) должно быть более 300 мегаом. Это измерение носит оценочный характер. Если сопротивление меньше, катушка вероятно неисправна, больше – вероятно исправна, точнее судить нельзя.

Простую трехвыводную катушку можно проверить «на весу», то есть, собрав простейшую схему. К выводу + подключают напряжение с АКБ +12В, вставляют в разъем высоковольтный провод, на второй вывод которого соединяют свечу. Корпус свечи соединяют с металлической частью двигателя. Далее соединяют к контакту К многожильный изолированный проводник сечением от 2 кв.мм. Держась за изоляцию, другим зачищенным концом провода кратковременно касаются металлической части двигателя. Должна проскакивать искра в мете касания двигателя и через свечу. В электронных катушках искра свечи менее интенсивная. Долго экспериментировать подобным методом нельзя.

На некоторых специализированных СТО есть самостоятельно изготовленные стенды для проверки. Их использование требует специальных методов.

Как это работает

Катушка зажигания работает как обратный трансформатор. Ее функционал – преобразовать низкое напряжение, поступающее от аккумуляторной батареи или генератора, в высокое.

Конструктивно устройство состоит из двух катушек и железного сердечника. Катушка представляет собой обмотку из медной проволоки. Обе катушки вложены друг в друга, внутри находится железное ядро. Одна катушка называется первичной, она имеет относительно мало витков. При включении зажигания напряжение составляет 12 вольт, что соответствует напряжению бортовой сети автомобиля. Ток проходит через катушку, образуется магнитное поле. Для запуска искры происходит следующее: ток резко отключается, что вызывает разрушение магнитного поля. Это вызывает напряжение во второй, или вторичной бобине. Она имеет значительно большее количество витков, чем первичная, и напряжение колеблется от 15000 до 30000 вольт.

За включение и выключение первичного тока первоначально отвечал механический контакт, контакт прерывания. Его настройка была сложной, необходимо было найти оптимальное расстояние до контакта, чтобы время создания магнитного поля – и значит, время зажигания – не было слишком коротким. К тому же срок службы такого контакта был сравнительно небольшим – не более 15 000 километров.

Начиная с середины 1970-х годов, производители начали использовать электронику. В середине 1980-х инженеры связали воспламенитель с системой впрыска и контролировали процесс через «цифру». Однако микроэлектроника работает только с небольшими потоками, а катушка зажигания нуждается в 5 амперах. Так появился новый компонент: усилитель мощности. Он функционирует примерно так же, как усилитель в стереосистеме.

Через несколько лет стал лишним распределитель зажигания, и каждая свеча получила свою собственную катушку зажигания. В этом был ряд преимуществ. Напряжение зажигания генерируется там, где необходимо, отсутствует высоковольтный кабель. Кроме того, увеличилось время зарядки и, несмотря на меньший размер, искра получалась более сильной. Такие одиночные катушки зажигания обычно также включают усилитель мощности. Для двигателей с тремя или четырьмя цилиндрами они часто объединяются в один корпус, в противном случае они устанавливаются отдельно над свечой зажигания.

2-искровые устройства

2-ухискровая катушка зажигания работает с одним отличием от одноискровой (общей или индивидуальной). У неё оба вывода вторичной обмотки выполнены для подключения свечей. Т.е. за один цикл работы искра проскакивает в двух свечах. А свечи соответственно выбираются в цилиндрах, в одном из которых идёт рабочий ход, а во втором начинается цикл впуска.

Использование такой схемы работы требует дополнительных конструктивных решений, что, как ни странно, повышает ресурс катушки. В данной конструкции легко обеспечить большой зазор высоковольтной обмотки от массы автомобиля, что облегчает работу диэлектрика обмоток. И легко вынести сердечник за корпус обмоток, что унифицирует катушку зажигания с другими намоточными радиоэлектронными приборами, от этого снижается цена устройства.

Цены на катушки

Ценообразование на катушки зажигания в основном зависит от их конструктивных особенностей и схемы устройства. В частности, объединение двухискровых катушек в блоки позволяет не только уменьшить конечные габариты устройства, но и снизить его стоимость.

Неисправности зажигания

Чаще всего мы задумываемся о ремонте уже после того, как бензопила перестала заводиться, или появились визуальные признаки серьезных поломок.

Признаки неисправности зажигания:

• Бензопила заводится, но работает неровно (троит), часто чихает и стреляет;
• Заметно упала мощность бензопилы;
• При резком нажатии на гашетку акселератора наблюдаются провалы в работе двигателя;
• Бензопила плохо заводится на холодную, сильно троит, пока не прогреется;
• Значительно увеличился расход топлива;

Если в работе вашей бензопилы появились подобные огрехи, то пора проводить диагностику, регулировку, а возможно и ремонт системы зажигания.

Определение локализации неисправности:

Прежде всего, необходимо осмотреть свечу, если или на ней скопилось много нагара, то причина неисправности, скорее всего, связана с работой карбюратора, поршневой группы или качеством топлива. Если визуально свеча выглядит исправной, ее не забрасывает и она сухая – убедитесь в наличии искры.

• Выкрутите свечу, наденьте на нее кабель зажигания;
• При помощи плоскогубцев с изолированными ручками, прижмите резьбу свечи к корпусу мотора;
• Резко потяните на себя ручку стартера и убедитесь в наличии искры;

Если искра отсутствует, меняем свечу зажигания на новую и снова тестируем. Убедившись в наличии искры, запускаем двигатель. Но что делать, если даже на исправной свече отсутствует искра? Продолжаем поиск:

Тестируем электрокабель на предмет обрыва и недостаточного контакта со свечой зажигания. Проверяем исправность пружины в колпачке насвечника и наличие контакта с бронекабелем;

Для проверки исправности электропроводки лучше всего использовать тестер.

Проверяем зазор между модулем зажигания и магнитопроводом маховика. Он должен составлять не более 0,3 – 0,4 мм.

Выставить правильный зазор можно при помощи щупа, они не являются дефицитом и доступны за небольшую плату.

Диагностика неисправности мультиметром

Определить неисправность катушки зажигания можно и так называемым аппаратным методом. Впрочем, для этого у вас должен быть мультиметр, при помощи которого проводится диагностика.

Пошаговая диагностика зажигания мультиметром:

• Выставляем мультиметр в положение, при котором стрелка находится на отметке в 200 Ом.
• Изучаем инструкцию бензопилы. Выясняем оптимальное сопротивление для обмотки катушки, установленной на нашей модели (в большинстве современных бензопил этот показатель колеблется в пределах 3-5 Ом.);
• Подключаем мультиметр к первичной обмотке катушки и измеряем сопротивление, если оно находится в норме – продолжаем тестирование;
• Подключаем мультиметр к вторичной обмотке катушки, сравниваем полученные показания с указанными в руководстве по эксплуатации;
• Производим подключение мультиметра к отверстию катушки, в которое вставляются провода. В случае если прибор выдает нормальные показатели, приходим к выводу, что катушка исправна. Если же результаты измерения далеки от оптимальных, придется заменить узел (катушку) на новый;

Видео обзор определение неисправности с помощью мультиметра

Регулировка зажигания

Как мы уже отмечали, отрегулировать систему зажигания можно как в мастерской, так и в домашних условиях. Для этого вам понадобятся обычные гаечные ключи, отвертка и щуп 0,4 мм (изготовить щуп можно своими руками из подручных материалов — обычной бумаги для ксерокса, пластиковой бутылки и т.п.).

Пошаговая регулировка зажигания бензопилы:

• Диагностируем неисправность;
• Демонтируем защитную крышку;
• Снимаем модуль с насвечником и электрокабелем. Проводим их визуальный осмотр, в случае необходимости заменяем на новый;
• Устанавливаем модуль зажигания, но не затягиваем винты крепления до упора;

• Определяем на маховике участок с магнитом;
• Выставляем зазор должным образом, в соответствии с параметрами, указанными в руководстве по эксплуатации;
• Затягиваем винты крепления модуля до упора, проверяем настройки щупом, при необходимости проводим повторную регулировку;
• Устанавливаем защитную крышку и проверяем наличие искры на свече;
• Ввинчиваем свечу, заводим бензопилу;

Также следует проверить, не цепляет ли маховик противовесом за модуль. Если это происходит, возможно, у вас вышел из строя подшипник или образовался люфт на валу.

Советы по эксплуатации

Вот несколько советов, которые помогут продлить «жизнь» катушки зажигания.

• Следите за исправностью всех элементов бортовой электросети. «Убить» деталь может любое отклонение от нормы: скачки напряжения в аккумуляторе, нарушение целостности высоковольтного кабеля, некорректное функционирование блока управления.
• Не покупайте слишком дешевые свечи. Они имеют слабый уплотнитель, который может привести к прорыву отработавших газов. Если используются индивидуальные катушки, это самым непосредственным образом влияет на их работу, увеличивая температуру в области обмотки, что может привести к перегреву и нарушению ее целостности. Лучше купить модель подороже – это убережет от поломки другие элементы электросети.
• Проверяйте прибор мультиметром не только когда он даст знать о неисправности. Регулярно проводите профилактические замеры. Порой поломка начинается с незначительного изменения сопротивления, которое никак не проявляет себя. В дальнейшем это может привести к перегреву и появлению более ощутимых проблем.
• Используйте для установки устройства штатные крепления. Не располагайте рядом с ним дополнительных приспособлений, которые не предусмотрены конструкцией двигателя. Все это может привести к нарушению вентиляции и перегреву. А это, в свою очередь, приводит к перегоранию изоляции или проволоки в обмотке.
• Следите за тем, чтобы корпус прибора всегда оставался чистым. Загрязнения также негативно сказываются на способности приспособления к отдаче тепла и могут вызвать значительный перегрев.

Если прибор исправен, но водителю все равно кажется, что двигатель запускается медленно, можно приобрести модель с более хорошими характеристиками, которая выдает более высокое напряжение.

Как работает катушка

Если рассматривать общий принцип paбoты ĸaтyшĸи зaжигaния и ее устройство, выcoĸoвoльтный импyльcный пoвышaющий тpaнcфopмaтoр имеет пepвичную oбмoтĸу  и вторичную.

Первичная  обмотка с несколькими витками из толстого провода рассчитана на низĸoe нaпpяжeниe. Bтopичнaя oбмoтĸa ĸaтyшĸи имеет  намного больше витков из тонкого пpoвoда. За счет элeĸтpoмaгнитнoй индyĸции на втopичнoй oбмoтĸe удается создать выcoĸoe нaпpяжeниe на выходе.

Далее по высоковольтным проводам  напряжение передается нa пpepывaтeль-pacпpeдeлитeль (тpaмблеp) в авто с батарейным зажиганием. Что касается моделей с тpaнзиcтopным или элeĸтpoнным зaжигaниeм, в данном случае  напряжение подается на блoĸ yпpaвлeния зaжигaниeм, после чего поступает  нa cвeчи зажигания.

Также отметим, что в пepвичнoй oбмoтĸe некоторых катушек может присутствовать peзиcтop. Если коротко, это спиpaль из стального cплaвa с выcoĸим  ĸoэффициeнтoм coпpoтивлeния. Когда на обмотке сила тока большая, тогда coпpoтивлeниe yвeличивaeтcя, что позволяет в автоматическом режиме осуществлять регуляцию.

Кстати, при запуске мотора с севшим АКБ следует пpинyдитeльнo зaмыĸать такой peзиcтop (можно отверткой или проволокой). Это позволит двигателю запуститься легче и быстрее.

Еще можно выделить то, что существует несколько типов ĸaтyшeĸ, хотя уcтpoйcтвo ĸaтyшĸи зaжигaния зачастую не сильно отличается. Первый тип —  oбщaя ĸaтyшĸa, которая гeнepиpyeт выcoĸoвoльтнoe нaпpяжeниe. Устанавливается пepeд пpepывaтeлeм-pacпpeдeлитeлeм или электронным блоком управления зажиганием.

Второй тип представляет собой индивидyaльную ĸaтyшĸу, которая работает только на одном цилиндре.  Ставится такое решение перед свечей зaжигaния и считается более надежным по причине того, что если одна катушка выйдет из строя, двигатель все равно сохраняет возможность работать. Также отметим, что на разных авто ĸaтyшки зaжигaния имеют разные характеристики, что зависит от типа ТС, класса автомобиля, мощности ДВС и т.д.

Рекомендации по эксплуатации катушек зажигания

Длительность срока службы катушек зажигания в первую очередь зависит от правильности их использования.

Поэтому автовладельцу надо знать о техническом обслуживании и нюансах эксплуатации устройств. Разумеется, дешевые и низкокачественные КЗ не могут похвастаться высоким ресурсом эксплуатации.

Правила технического обслуживания катушек

Правила обслуживания устройств:

1. Нельзя оставлять машину на долгое время с активированным зажиганием, если силовой агрегат не заведен. При включенном зажигании не только быстрее разряжается аккумулятор, но и падает ресурс эксплуатации КЗ.
2. Периодически катушка нуждается в техническом обслуживании. Устройство надо очищать от пыли и загрязнений. Требуется диагностика качества фиксации высоковольтных кабелей. Они должны быть надежно зафиксированы как на свечах, так и на самой катушке. При проверке надо убедиться, что на корпус устройства и внутрь не попадает вода, в противном случае возможен скорый выход из строя КЗ.
3. Не допускается отключение «высоковольтника» от устройства голыми руками, когда выполняется техобслуживание системы. Нельзя этого делать и при активированном зажигании.
4. Неполадки в работе КЗ можно выявить посредством визуальной диагностики или проверить устройство на наличие искры. Визуальная проверка позволит определить трещины и прочие дефекты на корпусе устройства. О проблемах в работе КЗ сообщат электрические прожиги, которые имеются на крышке рядом с разъемом для «высоковольтника».

Неисправности КЗ

Неполадки, которые могут произойти при длительной эксплуатации или неправильном использовании:

При долгом использовании есть вероятность появления замыкания в обмотках устройства. Если это произойдет, то трансформаторный узел будет перегреваться и не сможет выполнять свои функции.
Длительное использование КЗ при температуре более 150 градусов станет причиной выхода из строя устройства.
Поломка устройства может произойти при некорректной работе АКБ. Если батарея не в состоянии выдать необходимое напряжение, то катушка будет функционировать неправильно

Важно, чтобы АКБ могла выдавать как минимум 11,5 вольт напряжения.
Нарушения в работе устройства могут быть спровоцированы повреждением высоковольтного кабеля.
Повреждение изоляционного слоя внутри механизма приведет к тому, что устройство не сможет генерировать необходимое напряжение. Подобные проблемы обычно проявляются в результате попадания жидкости или смазочного вещества внутрь через поврежденный уплотнитель

Это приводит к увеличению величины сопротивления.
Индивидуальные катушки особенно чувствительны к повышенным вибрациям, которые издает ГБЦ. Это приводит к быстрой поломке устройств.

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.

Дело в том, что катушки контактной системы имеют достаточно много отличий от аналогичных элементов бесконтактной системы. Так или иначе, независимо от типа катушек, их работоспособность и долговечность будет  зависеть от правильного их использования.

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.