На что влияют катушки зажигания в машине
Катушка зажигания: что это, зачем нужна, признаки неисправности
Как работает и отчего ломается катушка зажигания
Вероятно, все знают, что в тепловых двигателях есть свечи, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь. А что делает катушка зажигания? Для чего она нужна?
Известно, что для того чтобы выработать искру, через свечу проходит мощный электрический разряд, для которого требуется напряжение более 15 000 вольт. Его как раз и обеспечивает катушка зажигания, или просто катушка.
Принцип ее действия изобрел в XIX веке немецкий инженер Генрих Румкорф. Исторически это одна из самых старых деталей в двигателе. В начале ХХ века ею заменили магнето.
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.
Отчего они ломаются
Прежде всего из-за жары и/или вибрации. Кроме того, в старых автомобилях с одной катушкой достаточно было забыть выключить зажигание. В то же время, когда контакт прерывания был закрыт, ток постоянно протекал через первичную катушку и вызывал нагревание. Настолько, что могло случиться возгорание. Нынешние одиночные катушки установлены непосредственно на свечах зажигания, то есть на двигателе. Это означает, что они также постоянно нагреваются и подвергаются сильной вибрации.
Поначалу разработчики в недостаточной степени оценили негативные возможности этой нагрузки. И в ряде моделей автомобилей дефектной оказалась вся система зажигания. Проблемы вызывали выгоревшие концевые выключатели, а также моторное масло. Плохие уплотнители оставляют масло в колодце свечи зажигания, где оно разрушает изоляцию катушки. Еще одной проблемой может стать вода, во время мойки например. Попав под высоким давлением на катушку, она может вызвать короткое замыкание.
Как определить, что катушка неисправна?
Верный симптом неисправности – неравномерная работа двигателя, или «троение». Во время работы двигателя в темное время проявляются «дорожки пробоя» на кузове. К другим негативным признакам относятся перегрев конструкции, появление трещин или сколов. В старых автомобилях с одной катушкой двигатель может просто встать. На современных моделях с одиночными катушками этого практически не случается, двигатель может работать с перебоями. Но все же работать.
Словом, если вы чувствуете, что двигателю совсем худо, он «заикается», работает рывками, не искушайте судьбу. Ездить с такой проблемой нельзя! Необходима квалифицированная диагностика. Тем более необходимо выяснить, «виновата» ли катушка зажигания, а не, допустим, свеча. В этом случае многие симптомы совпадают.
Можно ли починить катушку зажигания?
В принципе, можно. Раньше существовали даже специальные мастерские, где бобины заново перематывались. Однако сегодня это скорее экзотика. Проще и надежнее купить и поставить новую. Это не слишком дорого.
Если вы не сильны в электротехнике, вернее всего доверить установку новой катушки специалисту сервисного центра. Особенно если вы владелец нового авто с индивидуальной системой зажигания. Пусть это стоит денег, но зато вы будете уверены в том, что все сделано правильно и с гарантией.
Топ 7 причин неисправностей в катушке зажигания
При неисправности катушки зажигания симптомом становится исчезновение искры в одном или нескольких цилиндрах. Это нарушает работу бензинового двигателя, не позволяет завести автомобиль. Водителю рекомендуется изучить основные причины поломки и способы ее устранения.
Признаки неисправности катушки зажигания
Сбои в работе мотора могут свидетельствовать о выходе бобины из строя. Чем существеннее неисправность, тем ярче ее проявления.
Этот признак неисправной катушки зажигания дает о себе знать сразу после возникновения сбоя. Он свидетельствует о попадании неизмененного бензина в выхлопную систему.
При игнорировании проблемы появляются более опасные неисправности. Обратный выхлоп приводит к выделению из трубы темного дыма с резким бензиновым запахом.
Ухудшение коэффициента полезного действия двигателя — еще один знак, говорящий о выходе из строя узла зажигания. Если расход топлива резко увеличивается, стоит обратиться в сервисный центр.
Некорректное функционирование системы зажигания приводит к остановкам мотора из-за нестабильной подачи искры. Двигатель периодически глохнет, водителю приходится постоянно его заводить.
При поломке катушки нарушается процесс воспламенения бензина. В таком случае возникают пропуски зажигания, сопровождающиеся треском и другими посторонними звуками. Во время движения водитель ощущает неравномерность работы мотора. После торможения начинается вибрация.
Изменение мощности мотора, жесткость и рывки при движении — еще один признак неисправности бобины. Эти симптомы появляются на холостом ходу.
Проблемы с запуском двигателя — самый распространенный признак поломки. Коленчатый вал вращается, однако искра в цилиндрах не появляется.
В управляющем блоке при неисправности катушки появляется код P0351 (сбой в цепях). На приборной панели зажигается индикатор Check Engine. Он предупреждает о необходимости проверки системы специальным сканером.
Причины поломки катушки зажигания
Выявить некоторые факторы, например износ свечей, можно самостоятельно. Однако к неисправности приводят и более сложные причины, для обнаружения которых необходимо обратиться в автосервис.
Как и все компоненты системы, катушка имеет собственный рабочий ресурс. Срок службы детали составляет около 10 лет или 200 тыс. км пробега. Этот период уменьшается при экстремальном вождении, частых перепадах температур, попадании грязи и влаги.
При физическом износе катушки первичная обмотка подвергается воздействию больших токов, во вторичной образуется мощный импульс.
Иногда катушки устанавливаются в верхней части мотора или рядом с ней. В случае, когда отсутствует вентиляция (например, из-за монтажа дополнительных приспособлений), узел перегревается и выходит из строя.
Катушки зажигания пробивает по следующим причинам:
Даже единичные пробои вызывают необратимые изменения, нарушающие работу системы зажигания.
Катушка крепится с помощью штатных элементов. Однако некоторые водители не соблюдают эти правила, применяя самодельные фиксаторы. Это повышает нагрузку на узел до недопустимых значений.
Во время движения и после торможения на катушку поступает напряжение 12 вольт. Из-за замыкания замочной группы наблюдается чрезмерный нагрев устройства и его поломка. Подобная ситуация возникает и при некорректной работе коммутатора. Предотвратить аварийные ситуации можно, устранив эти причины.
Защитное сопротивление в схеме катушки присутствует, однако устаревание некоторых элементов приводит к пробою. Нагрузочный ток увеличивается, бобина перегревается.
Такая неисправность способствует увеличению напряжения в автомобильной электрической сети. Электронный усилитель выходит из строя, система зажигания начинает работать неправильно, выдавать слабую искру.
Как проверить катушку зажигания
Порядок проверки катушки зажигания зависит от числа катушек. При наличии 2 отдельных узлов места их установки меняют. Если в цилиндре, где искра отсутствовала, наблюдается воспламенение, бобина неисправна. При наличии блочных катушек придется изменять схему, что не совсем удобно. Можно воспользоваться и другими способами:
Если двигатель начинает троить или останавливаться, бобина требует замены.
Чтобы получить более точные результаты, используют осциллограф или высоковольтный разрядник. На СТО применяют специализированные стенды.
Замена катушки зажигания
Починить вышедшую из строя бобину не получится, потребуется замена катушки зажигания. Перед началом работы подготавливают саму деталь, торцевые ключи. Замену выполняют так:
Если определить неисправность и заменить деталь самостоятельно не удается, обращаются к автомеханику.
Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания
Катушка зажигания – «потомственный немец». В 1851 году механик из Германии Генрих Румкорф (проживавший, правда, в Париже) изобрел катушку с прерывателем, вырабатывающую импульсы высокого напряжения, а в 1925 году компания Роберта Боша начала массово применять её как элемент батарейной системы зажигания бензинового автомобильного мотора. Давайте посмотрим, в каком виде катушка зажигания дошла до наших дней, и каковы особенности ее работы.
Маслонаполненная бобина
Б олее чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.
Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.
Классическая маслонаполненная катушка зажигания — «бобина» (что по-французски и означало «катушка») — была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…
Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.
Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!
И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.
Сухие катушки
Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.
Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.
Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.
Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…
Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.
Модуль зажигания – отказ от трамблера
Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».
Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.
Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.
Каждому цилиндру – по катушке!
Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.
Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.
Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…
К чему мы пришли?
Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.
Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их «потрохов», а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.
В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.
Катушка зажигания в автомобиле: назначение, принцип действия, конструктивные особенности
В топливной системе любого автомобиля имеется катушка зажигания (КЗ или бобина). Этот механизм отвечает за работу всей системы и является её «сердцем». Если в работе КЗ имеются сбои, то и автомобиль не сможет нормально функционировать.
Каждому автомобилисту стоит познакомиться с этим механизмом, выяснить причины её неисправности, также нужно обязательно знать, как проверить катушку зажигания.
Для чего нужна катушка зажигания в автотранспортном средстве
Для начала стоит разобраться зачем нужна катушка зажигания и почему она так важна для работы автомобиля. Бензиновые двигатели устроены таким образом, что топливо должно поджигаться. Для этой цели используются свечи зажигания, которые знакомы практически каждому автомобилисту. Процесс создания искры требует большого количества энергии (от 10 до 50 тыс. вольт). В этом случае разряд на электродах свечей зажигания будет обладать достаточной мощностью.
Современная катушка зажигания автомобиля
Бортовая сеть машины не способна создавать столь высокое напряжение, ведь портативный источник питания с такими показателями пока никому не удалось создать. Для генерирования такого высокого напряжения как раз и нужны катушки зажигания. Это устройство способно из тока с аккумулятора в 12 Вольт создать высоковольтную энергию.
Конструктивные особенности КЗ
Теперь самое время изучить устройство катушки зажигания. Его особенностью является наличие нескольких обмоток:
Из чего состоит катушка зажигания мы выяснили, а вот где располагается этот механизм пока не рассказали.
Расположение катушки зажигания в автомобиле
Мы не можем однозначно сказать где находится катушка зажигания, поскольку её расположение зависит от конструкции автомобиля и типа самой бобины.
Чтобы узнать точное расположение КЗ в авто, необходимо изучить инструкцию к нему. В этом документе производитель всегда указывает информацию о типе катушке и её расположение.
Принцип действия катушки зажигания
Не менее интересным будет изучить принцип работы катушки зажигания, чем мы сейчас и займёмся. Работа КЗ основана на следующих принципах:
Вот мы и разобрались с тем, как работает катушка зажигания. На самом деле всё просто, впрочем, как и всё гениальное.
Причины выхода из строя катушки зажигания
Никому ещё не удалось создать вечную КЗ. Даже самые современные и совершенные катушки зажигания имеют ограниченный срок службы. Существует два главных «врага» этих механизмов:
Проблемы в работе механизма проявляются в виде ряда признаков:
При выявлении одного из этих признаков необходимо незамедлительно проводить диагностику всей топливной системы. Можно смело начинать с КЗ. Почему она выходит из строя нам известно, осталось разобраться с методами диагностики её состояния.
Проверка работоспособности катушки
Одной из причин выхода из строя механизма является его перегрев. Внутри корпуса имеется трансформаторное масло, которое снимает избыток температуры. Крышка полости, в которой находится охлаждающая жидкость, очень плотно прилегает к корпусу, создавая герметичность. Из-за этой особенности катушка не подлежит разборке, следовательно, проведение ремонтных работ не представляется возможным.
Признаки неисправности катушки зажигания автомобиля были разобраны выше. При их выявлении необходимо проводить диагностику, которая позволит подтвердить/опровергнуть догадки. Проверка основана на измерении показателей сопротивления. В этом случае показатели напряжения (входного и выходного) не принимаются за основные. Для измерения сопротивления необходимо знать, как проверить катушку зажигания мультиметром. Этот способ является простым и результативным.
Для проверки работоспособности механизма необходимо знать какое сопротивление должно быть на катушке зажигания, которая исправно работает. Для первой обмотки характерно сопротивление на уровне 0,3 Ом. Вторичная обмотка характеризуется сопротивлением на уровне 7-9 тыс. Ом. При выявлении отклонений в этих показателях можно с уверенностью говорить про сбои в работе этого элемента. Ремонт, как мы уже знаем, не производится, потому остаётся только выполнять замену.
Не всегда можно проверить катушку зажигания тестером в виде мультиметра. В этих случаях можно воспользоваться другими методами. Например, проверить искру. Эта диагностика популярна среди владельцев старых автомобилей. Для проверки искры необходимо центральный высоковольтный провод расположить от корпуса мотора на расстоянии около 6 мм. Пробуем завести автомобиль и смотрим на проскакивающую искру. Синяя или фиолетовая искра будет свидетельствовать о нормальной работе бобины. Желтая искра или её отсутствие является прямым доказательством наличия проблем в работе КЗ.
Система с индивидуальными бобинами должна проверяться поочередно. Для этого с каждой катушки отсоединяется питание при заведённом автомобиле. В случае нормальной работы бобины при отключении разъёма будет меняться звук работы мотора. Если таких изменений не происходит, значит диагностируемая катушка работает не так, как полагается.
Такими нехитрыми способами можно проверить катушку зажигания в домашних условиях. С этой работой справится любой автомобилист. Не стоит затягивать с диагностикой топливной системы, если были замечены признаки неисправности бобины. Такая осмотрительность и сознательность оградит от внезапной остановки автомобиля посреди пути.