Катушка зажигания — что это такое, как работает и зачем она нужна

Катушка зажигания — «наследственно немецкая». В 1851 году немецкий механик Генрих Румкорф (хотя он жил в Париже) изобрел прерывистую катушку, которая вырабатывала высоковольтные импульсы, а в 1925 году компания Роберта Боша начала массово использовать ее как часть системы батарейного зажигания двигателя бензинового автомобиля. Давайте рассмотрим, в каком виде катушка зажигания дошла до наших дней и как она работает.

Маслонаполненная бобина

Более полувека эволюции карбюраторных бензиновых двигателей с контактной системой зажигания катушка зажигания (или, как ее часто называли шоферы прошлых лет, «шпуля») оставалась практически неизменной по конструкции и внешнему виду — высоковольтный трансформатор в герметичном металлическом корпусе, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмотки и охлаждения.

Катушка зажигания - что это такое
Катушка зажигания — что это такое

Важнейшим партнером катушки был тумблер — механический низковольтный переключатель и распределитель высокого напряжения. Искра должна была появляться в отдельных цилиндрах в конце такта сжатия — в точные моменты. Тумблер осуществлял как инициирование искры, ее синхронизацию с тактом двигателя, так и ее распределение по свечам зажигания.

Как работает катушка зажигания
Как работает катушка зажигания

Классическая маслонаполненная катушка зажигания — «шпуля» (что в переводе с французского означает «катушка») — была чрезвычайно надежной. Он был защищен от механических ударов стальной втулкой корпуса, а от перегрева — эффективным теплоотводом через маслонаполненную втулку. Однако, в соответствии с фразой «Дело не в шпуле — в кабине сидел идиот…», оказалось, что надежная шпуля иногда подводила, даже если водитель не был таким идиотом…..

Глядя на схему зажигания, было очевидно, что остановленный двигатель остановится при любом положении коленчатого вала, при этом контакты низковольтного коммутатора могут быть как замкнуты, так и разомкнуты. Если во время предыдущей остановки двигатель остановился в таком положении коленчатого вала, при котором кулачок бочки закоротил контакты выключателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включил зажигание без запуска двигателя и оставил ключ в таком положении на длительное время, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть. Это произошло потому, что через него стал протекать постоянный ток 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного тока.

Официально классическая масляная катушка не подлежит ремонту: как только катушка сгорает, она отправляется в утиль. Однако раньше с ремонтом катушек справлялись электрики на моторных складах — они разбирали корпус, сливали масло, перематывали обмотку и снова собирали….. Да, вот это были дни!

Только после массового внедрения бесконтактного зажигания, когда контакты распределителя были заменены электронными коммутаторами, проблема перегорания катушек практически исчезла. Большинство коммутаторов имели автоматическое отключение тока через катушку зажигания, когда зажигание было включено, но двигатель не работал. Другими словами, при включении зажигания срабатывал короткий временной интервал, и если водитель не запускал двигатель в течение этого времени, коммутатор автоматически отключался, защищая катушку и себя от перегрева.

Сухие катушки зажигания

Следующим этапом в развитии классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрая» катушка была заменена «сухой» катушкой. Конструктивно это была, по сути, та же катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Он работал с одним и тем же дистрибьютором, и для одной и той же модели часто были доступны как старые мокрые, так и новые сухие катушки. Они были полностью взаимозаменяемы, даже совпадали «уши» креплений.

Для рядового автовладельца переход от «мокрой» технологии к «сухой» не имел по сути никаких преимуществ или недостатков. Если, конечно, последний был произведен качественно. «Прибыль» получали только производители, поскольку производить «сухой» койловер было несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки зарубежных автопроизводителей изначально были продуманы и сделаны достаточно тщательно и служили почти так же долго, как «мокрые», то советские и российские «сухие» катушки стали печально известны тем, что имели достаточно много проблем с качеством и довольно часто выходили из строя без причины.

Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», и качество последних, даже отечественного производства, практически не вызывает сомнений.

Сухие катушки зажигания
Сухие катушки зажигания

Ранее также использовались гибридные катушки: обычная сухая катушка и обычная бесконтактная катушка зажигания иногда объединялись в один модуль. Подобные конструкции можно было встретить, например, в Ford с моновпрыском, Audi и многих других. С одной стороны, это выглядело несколько высокотехнологично, но с другой — снижало надежность и увеличивало цену. В реальности два значительно нагретых агрегата объединялись в один, в то время как по отдельности они лучше охлаждались, а если один или другой ломался, дешевле было его заменить.

Ах да, в копилку специфических гибридов: в старых Тойотах нередко можно было встретить вариант катушки, интегрированной прямо в распределительный коллектор! Конечно, он не был постоянно интегрирован, и в случае поломки «катушку» можно было легко снять и купить отдельно.

Модуль зажигания – отказ от трамблера

Заметная эволюция в мире катушек произошла во время разработки двигателей с инжекторами. Первые инжекторы содержали «частичный распределитель» — Низковольтная цепь катушки зажигания уже коммутировалась электронным контроллером двигателя, но искра в цилиндры по-прежнему распределялась классическим скользящим распределителем, приводимым в движение распределительным валом. От этого механического узла можно полностью отказаться, используя комбинированную катушку, которая имеет несколько отдельных катушек в общем корпусе, соответствующем количеству цилиндров. Эти устройства стали называть «модулями зажигания».

ЭБУ (электронный блок управления двигателем) содержал четыре транзисторных коммутатора, которые, в свою очередь, подавали напряжение 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, которые, в свою очередь, посылали высоковольтный импульс искры на каждую свечу зажигания. Еще более распространены упрощенные версии комбинированных катушек, которые более сложны и дешевле в производстве. Они имеют не четыре катушки в одном корпусе модуля зажигания четырехцилиндрового двигателя, а две, но все равно работают на четыре свечи зажигания. При такой схеме искра распределяется по свечам зажигания попарно — то есть одна свеча из пары получает искру в нужный момент для воспламенения смеси, а другая свеча получает ее при отсутствии нагрузки, когда выхлопные газы выходят из этого цилиндра.

Современные катушки зажигания на инжекторе
Современные катушки зажигания на инжекторе

Следующим шагом в разработке комбинированных катушек было перемещение электронных переключателей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Перемещение мощных и нагревающих транзисторов «наружу» улучшило температурную эффективность ЭБУ, а в случае отказа одного из электронных переключателей-ключей достаточно было заменить катушку вместо замены или пайки сложного и дорогого блока управления. В ЭБУ также часто хранятся индивидуальные пароли иммобилайзера для каждого автомобиля и другая подобная информация.

Катушка зажигания для каждого цилиндра

Другое решение зажигания, типичное для современных бензиновых автомобилей и встречающееся параллельно с модульными катушками, — это индивидуальная катушка для каждого цилиндра, которая устанавливается в свечное отверстие и находится в непосредственном контакте со свечой зажигания без высоковольтного провода.

Катушка зажигания для каждого цилиндра
Катушка зажигания для каждого цилиндра

Первые «персональные» катушки были катушками, но затем на них переместилась и коммутационная электроника — по аналогии с модулями зажигания. К преимуществам этой формы относится отказ от высоковольтных проводов и возможность замены только одной катушки, а не всего модуля, в случае выхода из строя.

Однако стоит отметить, что катушки в таком формате (катушки без высоковольтных проводов, установленные на свече зажигания) встречаются и в виде единого блока, объединенного общим основанием. GM и PSA любят использовать такие, например, вот действительно кошмарное техническое решение: катушки якобы раздельные, но если один «ролик» выходит из строя, необходимо заменить большой и очень дорогой блок…..

Так выглядит современная катушка зажигания двигателя
Так выглядит современная катушка зажигания двигателя

Как проверить катушку зажигания

Правильная проверка катушки зажигания

Современные катушки зажигания

Классическая маслонаполненная шпуля была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторных и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный отказ считался редкостью. Хотя его надежность, к сожалению, «компенсировалась» его незаменимым партнером — распределителем, а позже — электронным коммутатором (последний, правда, применялся только в отечественной продукции). Пришло время заменить «масляную» катушку на «сухую», по надежности они были сравнимы, но все равно ломались чаще без видимых причин.

Эволюция инжекторов привела к необходимости избавиться от трамблера. Поэтому появились различные конструкции, не требующие механического распределителя высокого напряжения — модули и отдельные катушки для определенного количества цилиндров. Надежность этих конструкций еще больше снижалась из-за растущей сложности и миниатюрности их «внутренностей», а также из-за чрезвычайно суровых условий, в которых они работали. После нескольких лет эксплуатации при постоянном нагреве двигателя, на котором были установлены катушки, в защитном слое массы образовались трещины, через которые влага и масло попадали в высоковольтные обмотки, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания.

Отдельные катушки, установленные в картерах свечей зажигания, имеют еще более адские условия. Деликатные современные катушки также не любят чистку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, возникающий в результате длительного использования последних. Искра всегда ищет кратчайший путь и часто находит его внутри обмотки катушки.

Поэтому, безусловно, самой надежной и правильной конструкцией, существующей и используемой в настоящее время, является модуль зажигания со встроенной коммутационной электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами зажигания высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных отверстиях в головке блока, и совсем неудачным, на мой взгляд, является решение с комбинированной катушкой с одной рампой.

Источник: kolesa.ru

Добавить комментарий



👁 32