Катушка зажигания для контактного зажигания

Катушка зажигания используется как высоковольтный повышающий трансформатор — накопитель электрической энергии в индуктивности, для создания на электродах свечи зажигания дугового разряда, продолжительностью 1-3 мс.

Принцип работы катушки зажигания

Рис. Катушка зажигания в разрезе: 1 — изолятор; 2 — корпус, 3 — изоляционная бумага, 4 — первичная обмотка, 5 — вторичная обмотка, 6 — клемма вывода первичной обмотки (обозначения: «1», «-«, «К»), 7 — контактный винт, 8 — центральная клемма высокого напряжения, 9 — крышка, 10 — клемма питания (обозначения: «+Б», «Б» «+», «15»), 11 — контактная пружина, 12 — скоба, 13 — наружный провод, 14 — сердечник.

На рисунке приведено изображение катушки зажигания в разрезе и одна из схем соединения обмоток. Повторим, изложенное ранее: катушка — это трансформатор с двумя обмотками намотанными на специальный сердечник.

Вначале намотана вторичная обмотка тонким проводом и большим количеством витков, а сверху на нее намотана первичная обмотка толстым проводом и небольшим количеством витков. При замыкании контактов (или другим способом) первичный ток постепенно нарастает и достигает максимального значения, определяемого напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной обмотки. Нарастающий ток первичной обмотки встречает сопротивление э.д.с. самоиндукции, направленное встречно напряжению аккумуляторной батареи.

Когда контакты замкнуты, по первичной обмотке протекает ток и создаёт в ней магнитное поле, которое пересекает и вторичную обмотку и в ней индуцируется ток высокого напряжения. В момент размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотках наводится э.д.с. самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный магнитотоком первичной обмотки, чем больше отношение чисел витков и тем больше первичный ток в момент разрыва.

Такая конструкция характерна при построении систем зажигания с использованием контактов прерывателя. Ферромагнитный сердечник может насыщаться первичным током, что приводило бы к уменьшению накапливаемой в магнитном поле энергии. Для уменьшения насыщения используют разомкнутый магнитопровод. Это позволяет создавать катушки зажигания с индуктивностью первичной обмотки до 10 мГн и первичном токе 3-4 А. Выше ток нельзя использовать т.к. при этом токе может начаться обгорание контактов прерывателя.

Если в катушке индуктивность Lk = 10 мГн и ток I = 4 А,то в катушке можно запасти энергии W не более 40 мДж при КПД = 50 % (W = Lk * I * I/2). При некотором значении вторичного напряжения между электродами свечи зажигания возникает электрический разряд. Из-за возрастания тока во вторичной цепи вторичное напряжение резко падает до, так называемого, напряжения дуги, которое поддерживает дуговой разряд. Напряжение дуги остаётся почти постоянным до тех пор, пока запас энергии не станет меньше некоторой минимальной величины. Средняя продолжительность батарейного зажигания составляет 1,4 мс. Обычно этого достаточно для воспламенения топливовоздушной смеси. После этого дуга исчезает; а остаточная энергия расходуется на поддержание затухающих колебаний напряжения и тока. Продолжительность дугового разряда зависит от величины запасённой энергии, состава смеси, частоты вращения коленвала, степени сжатия и пр. При увеличении частоты вращения коленвала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается и первичный ток не успевает нарасти до максимальной величины. Из-за этого уменьшается запас энергии, накопленной в магнитной системе катушки зажигания и понижается вторичное напряжение.

Отрицательные свойства систем зажигания с механическими контактами проявляются при очень малых и высоких частотах вращения коленвала. При малых частотах вращения между контактами прерывателя возникает дуговой разряд, поглощающий часть энергии, а при высоких частотах вращения вторичное напряжение уменьшается из-за «дребезга» контактов прерывателя. Контактные системы за рубежом давно не применяются. По нашим дорогам ещё колесят ам, выпущенные в 80 х годах.

Некоторые катушки зажигания работают с добавочным резистором. Функциональная схема соединения такой катушки с контактной системой зажигания приведена рядом.

Рис. Схема соединения катушки зажигания с контактной системой зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — распределитель, 3 — стартер, 4 — замок зажигания, 5 — втягивающее реле стартера, 6 — добавочное сопротивление, 7 — катушка зажигания.

Схема соединения обмоток катушки другая. На пусковых режимах, когда напряжение на аккумуляторной батарее падает, добавочный резистор закорачивается вспомогательными контактами втягивающего реле стартера или контактами дополнительного реле включения стартера, что обеспечивает первичной обмотке катушки зажигания рабочее напряжение 7-8 В. На рабочих режимах двигателя напряжение питания 12-14 В. Добавочные резистор наматывается обычно из константановой или никелевой проволоки. Если проволока никелевая, то такое сопротивление называют вариатором из-за изменения сопротивления от величины протекающего по нему тока: чем больше ток, тем выше температура нагрева и выше сопротивление. На повышенных частотах вращения коленвала сила первичного тока падает, нагрев вариатора ослабевает и его сопротивление уменьшается. Тж. вторичное напряжение зависит от тока разрыва в первичной цепи, то применение вариатора даёт возможность снизить вторичное напряжение при малой и повысить — при большой частоте вращения коленвала двигателя.

В транзисторных системах зажигания прерывание первичного тока осуществляется силовым транзистором. В таких системах первичный ток увеличен до 10 — 11 А. Используются катушки зажигания с низким сопротивлением первичной обмотки и высоким коэффициентом трансформации. Приведем образцы осциллограмм, снятых в исправной системе на первичной и вторичной обмотках катушки зажигания.

Рис. Осциллограмма первичной обмотки.

Рис. Осциллограмма вторичной обмотки.

Форма осциллограмм очень похожа, т.к. обмотки катушки связаны между собой трансформаторной связью (взаимной индукцией). Катушки контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания имеют классическую конструкцию: маслонаполненные, с разомкнутым магнитопроводом, в металлическом корпусе. Приведём некоторые данные по выпускавшимся отечественным катушкам зажигания.

Как водно из таблицы катушки зажигания отличаются количеством витков в обмотках и коэффициентом трансформации в различных системах зажигания. Конструкции катушек мало отличались.

Расположение

Под капотом на крыле или на разделительной панели между подкапотным пространством и салоном автомобиля. Иногда непосредственно на двигателе.

Неисправности катушки зажигания

Основная неисправность обрыв первичной или вторичной обмоток. Иногда от перегрева срабатывает аварийный клапан давления масла. После слива масла катушка выходит из строя. Некоторые катушки продолжают работать даже при обрыве вторичной обмотки, при этом при дросселировании наблюдаются пропуски искрообразования.

При длительной эксплуатации ам изоляционные свойства материалов, применяемых в катушках зажигания теряют свойства и случаются высоковольтные прогары, позволяющие «уходить» части заряда на массу. При осмотре катушки зажигания такую неисправность легко обнаружить по серому следу на поверхности изолятора катушки (похож на след от простого карандаша) или чернота прогара с частично обугленной поверхностью.

Необходимо осмотреть разъем высоковольтного (ВВ) провода, выходящего из катушки зажигания. В 70% случаев там окисленная поверхность или ржавчина. В таком случае обязательно проверьте центральный высоковольтный провод. Сопротивление его должно быть не более 20 кОм. Нередкая ситуация: высоковольтный провод прозванивается, сопротивление до 20 кОм, а осциллограмма горения на всех цилиндрах одинаково неправильная. При резком дросселировании осциллограмма горения ещё сильнее искажается, наблюдается хаотичное искрообразование и только замена центрального ВВ провода приносит положительный результат.

Методика проверки

Проверку производить при подключённом автомобильном осциллографе. Формы осциллограмм такие же, как и у микропроцессорных катушек зажигания. Измерить значения сопротивлений первичной и вторичной обмототок.

1200 руб. за фотоотчёт

Платим за фотоотчёты по ремонту авто. Заработок от 10 000 руб/мес. Пишите:

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.

В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:

В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа — прерыватель-распределитель (трамблер).

В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.

При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).

Схема контактной системы зажигания

• Замок зажигания. Замок зажигания обычно располагается на рулевой колонке или панели управления. Он контролирует протекание тока между аккумулятором и системой зажигания.
• Аккумулятор. Когда двигатель не работает, источником электричества является аккумулятор. Он также дополняет электричество, вырабатываемое генератором,если тот выдает менее 12 вольт.
• Распределитель. Распределитель направляет поток тока высокого напряжения от катушки через ручку распределителя зажигания по очереди к каждой из свечей зажигания.
• Конденсатор. На корпусе распределителя зажигания крепится устройство под названием конденсатор. Оно обеспечивает отсутствие искры между разомкнутыми контактами прерывателя, что привело бы к обгоранию поверхности контактов.
• Свеча зажигания. Ток высокого напряжения проходит по центральному электроду свечи. Затем, в зазоре между центральным и боковым электродами образуется искра, поджигающая топливную смесь в цилиндре.
• Привод. Обычно распределитель приводится напрямую от распредвала. Скорость его вращения составляет 1/2 скорости вращения коленвала.
• Катушка. Катушка состоит из металлического корпуса, в котором находятся 2 изолированных обмоточных провода, намотанных на сердечник из мягкой стали. Сжатие магнитных полей вокруг первичной обмотки создает во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который через распределитель идет к свечам зажигания.

Принцип работы контактной системы зажигания

Принцип работы контактной системы заключается в осуществлении сбора и преобразования катушкой зажигания низкого напряжения (12V) электросети авто у высокое напряжение (до 30 тыс.вольт), после чего осуществлять передачу и распределение напряжения к свечам зажигания, дабы в нужный момент создать искрообразование на свече. Перераспределение большого напряжения по цилиндрам производится через контакты.

Механическим прерывателем осуществляется непосредственное управление процессом накопления энергии (первичного контура) и замыкание/размыкание питания первичной обмотки.

Использование такого вида зажигания осуществляется на классических отечественных авто и некоторых старых иномарках.

Неисправности контактной системы зажигания

1. Нет искры на свечах

Возможные причины:

• плохой контакт или его обрыв в цепи низкого напряжения;
• недостаточный зазор между контактами прерывателя (обгорают);
• выход из строя катушки зажигания, конденсатора, крышки распределителя (трещины или обгорание), пробой ВВ проводов или самих свечей.

Методы устранения поломки:

• проверка цепей высокого и низкого напряжения;
• регулирование зазора контактов прерывателя;
• произведение замены неисправных элементов системы зажигания.

2. Двигатель работает с перебоями

Возможные причины:

• выход из строя свечи;
• нарушение зазора между электродами свечи или в контактах прерывателя;
• повреждена крышка распределителя или его ротор;
• неправильно установлен или сбился угол опережения зажигания.

Методы устранения поломки:

• проверка и регулировка угла зажигания;
• замена неисправных элементов;
• установка требуемых зазоров на свечи и контактах прерывателя.

Автомобиль – это сложное с конструктивной и технической стороны средство передвижения, состоящее из узлов, деталей и систем, работающих в регулярном взаимодействии. Повреждение или выход из строя любого механизма влечёт существенные отклонения в функциональности транспортного средства, а иногда, и абсолютную поломку машины. Одной из важных конструкций, влияющей на возможность бесперебойной эксплуатации, позиционируется профессионалами система зажигания автотранспорта. Большинство автовладельцев знают, что она отвечает непосредственно за подачу разряда искровой категории на свечи с конкретной тактичностью под ритм функционирования мотора. По мере технического прогрессирования история насчитывает три разновидности зажиганий, устанавливаемых на машины: контактные, бесконтактные и самые новые зажигания микропроцессорного класса. В этой статье рассмотрим различия между контактными и бесконтактными системами, которые устанавливаются на отечественные машины и некоторый транспорт заграничного производства, расскажем об особенностях функционирования, структуре и преимущественных сторонах систем второго поколения.

Системы зажигания контактной категории

Классический механизм, несмотря на своё техническое устаревание и уступках по характеристикам новым системам, репрезентирует собой чрезвычайно сложную конструкцию. Система состоит из следующих элементов:

1. Источник подачи питания, которым в режиме запуска двигателя выступает аккумулятор, а в режиме работы мотора эту функцию выполняет генератор.
2. Выключатель или замок зажигания опционально позволяет осуществить подачу энергии на бортовую сеть и реле стартера транспортного средства.
3. Накопитель или катушка, предназначением которой выступает скопление и преобразование напряжения, необходимого для организации разряда между электродами.
4. Регламентируемые свечи зажигания.
5. Распределительный механизм, элементы которого во взаимодействии отвечают за подачу в заданный момент энергии.
6. Заизолированная, высоковольтная проводка, соединяющая конструктивные элементы системы.

Основополагающей особенностью функционирования контактной системы выступает деятельность так званых «кулачков», приводимых в действие посредством кручения валового привода распределителя. Посредством разъединения кулачки разрывают подачу напряжения в двенадцать вольт на наружную обмотку бобины. Когда на трансформаторе пропадает напряжение, в первичной обмотке образовывается электродвижущая индукция, что провоцирует образование во внутренней обмотке вольтажа, составляющего три тысячи единиц, необходимого для функционирования системы. Высоковольтное напряжение генерируется механически распределителем, откуда и подаётся переменно на свечи через аккумулятор или генератор, меняясь под такт деятельности мотора. Вырабатывается напряжение в удовлетворительном объёме для возникновения искрового разряда, способного пробить воздушный просвет между электродами свечей, что и является необходимым аспектом для воспламенения рабочей, топливной жидкости.

К преимущественным сторонам зажигания контактного типа профессионалы причисляют его простоту, которая изначально предопределяет надёжность и незамысловатость конфигурации. В системе не задействованы сложные конструктивные решения электронного класса, в виде современных блочных электросистем, которым свойственны сбои в работе и высокая товарная стоимость. Кулачковая система имеет и определённые недостатки, так как в ином случае отсутствовала бы потребность в её конструктивном усовершенствовании и модернизации. Основным недостатком кулачковой конфигурации выступает формирование искры: при процессе расщепления кулачков на металлических контактах со временем возникает нагар, который снижает качество контакта, что выливается в проблемы с заведением мотора. Нагарообразования провоцируют потребность в регулярном контроле зазора на свечах, их чистку и более частую замену для корректного функционирования системы.

Конструкция и особенности функционирования зажигания бесконтактного типа

Бесконтактную систему зажигания – БСЗ, профессионалы позиционируют как технологическое усовершенствование контактно-транзисторной конструкции, где вместо уязвимого механического токопрерывателя контактного действия установлен специальный датчик бесконтактного типа. Конструктивная структура БСЗ подобна предыдущей вариации, с модернизацией импульсным датчиком и коммутатором транзисторного типа. Чтобы разобраться, как бесконтактная система зажигания справляется с накоплением, преобразованием и распределением напряжения, необходимо понять принцип взаимодействия коммутатора и импульсного датчика, конструктивно отличающие концепцию устройств. Датчик процессуально реализует функцию организации электроимпульсной деятельности малого напряжения. По разновидности датчики распределяют на элементы оптического и индукционного класса, а также наиболее распространённые преобразователи, работающие с использованием эффекта Холла, заключающегося в формировании диаметрального расхождения потенциалов в проводниковой пластине под влиянием стабильной магнитной силы. Импульсный датчик в комплексе с распределителем визуально сходный с механическим трамблёром, работает от привода коленвала ДВС.

Прерывателем тока в первичной электрообмотке катушки выступает коммутатор транзисторной модификации, реагируя на сигналы, подаваемые датчиком. Разрывание процесса подачи тока выполняется посредством размыкания и затвора транзисторного выпускного элемента. Принцип работы бесконтактной системы зажигания, с учётом модернизированных элементов, базируется на формировании и передаче сигналов датчиком на коммутатор, при работающем коленчатом вале силового агрегата. Коммутатор образовывает импульсы электротока в наружной витковой обмотке. После обрывания тока, логическим продолжением процесса выступает индукция высоковольтного напряжения на вторичной электрообмотке бобины. Дальше происходит идентичный контактному функционированию системы процесс передачи напряжения на работающие элементы распределителя, с последующей его развёрсткой по электропроводам к свечам зажигания. Свечи, в свою очередь, реализуют непосредственное воспламенение рабочей жидкости.

Отличия КСЗ и БСЗ

Вопрос, какое зажигание лучше, контактное или бесконтактное, популярен среди владельцев отечественного транспорта, так как профессионалы часто позиционируют возможность замены аналогового, контактного на усовершенствованное бесконтактное зажигание. Каждая из вариаций имеет как преимущества, так и недостатки, что заставляет автовладельцев взвешивать различия систем, определяя для себя приоритетность каждой из них. Если анализировать характеристики контактной системы, то в её пользу свидетельствуют качества надёжности и простоты обслуживания, сравнительно бюджетной стоимости конструктивных элементов. Бесконтактная конструкция относится к более современным решениям, реже требует регулировки, отличается отсутствием уязвимых контактов, которым свойственно обгорание в процессе эксплуатации. Попробуем детально разобрать, как отличить визуально и по параметрам контактное зажигание от бесконтактного, ориентируясь на основные, предопределяющие разницу, компоненты систем. На замену проблемным элементам пришёл коммутатор, выполняющий задачи контактирующих конструктивных деталей, без сопроводительного образования нагара, за счёт отсутствия в процессе работы потребности в непосредственном механическом контакте. Следующая позиция, чем кардинально отличается контактная система от бесконтактной, заключается в улучшенных технических характеристиках, таких как частотность и напряжение повышенных параметров, предопределяемые особенностями строения катушек, что отображается на эксплуатационном ресурсе свечей. Отличие катушек бесконтактной системы зажигания от аналоговых элементов контактной конфигурации заключается в следующих нюансах:

1. Катушка зажигания, применяемая в БСЗ, характеризуется превалирующей численностью витков на первичном ярусе. Этот показатель обуславливает сопротивление и величины протекающего тока.
2. Токопрерыватель бесконтактного зажигания отличается особой надёжностью, за счёт ограничения системой тока на контактах.
3. Повышенная мощность БСЗ, за счёт модификации более производительной катушкой, отображается положительно на рабочих показателях мотора.
4. Маркировка катушек для разных систем отличается, предопределяя шифром принадлежность детали.

При замене аналоговой системы зажигания на усовершенствованную, бесконтактную, придётся заменить не только важные работающие элементы конструкции, но и поменять высоковольтную проводку. Вместо обычных проводов, необходимо установить улучшенные, однако, дорогие силиконовые, позволяющие проводить ток, больший по параметрам. Замена предусматривает существенные капиталовложения в покупку модернизированных компонентов БСЗ, однако, потребитель получит массу положительных моментов в результате модернизации системы:

1. Бесперебойный запуск мотора, независимо от поры года и температуры за бортом.
2. Фундаментальное решение проблемы с частичным сгоранием топливной жидкости.
3. Улучшение динамических параметров функциональности двигателя и машины в целом.
4. Отсутствие необходимости в частом контролировании состояния элементов системы зажигания.

Подведём итоги

Несмотря на существенные приоритетные стороны бесконтактной системы зажигания, кулачковый механизм до сих пор не утратил свою актуальность, имеет приверженцев среди автовладельцев. Демократичность деталей, простота и надёжность конструкции – это основные преимущества КСЗ. В свою очередь, БСЗ считается модернизированной и улучшенной конструкцией, соответствующей времени, позволяющей минимизировать вероятность поломок, и улучшить работоспособность транспортного средства. Описание особенностей функционирования систем, их существенных отличий, представленных в этой статье, поможет автовладельцам определиться с выбором, отдав предпочтение одной из конструкций.

Лучшие цены и условия на покупку новых авто

Источник: automotogid.ru