Широко використовуються вихідні каскади з індивідуальними котушками запалювання кожної свічки окремо. В об'єднаний блок на котушки можуть встановлюватись силові транзистори. Це робиться з метою розвантаження контролера від багатьох вихідних каскадів.

Мал. Блок свічка-котушка запалювання:
1 – втулка болта кріплення; 2 – радіатор вихідного каскаду; 3 – електронний блок; 4 – сердечник котушки запалювання; 5 – первинна обмотка; 6 – замикаючий магнітопровід; 7 – демпфуюча шайба; 8 - резистор, що перешкоджає; 9 – силіконовий ізолятор; 10 – вторинна обмотка

Прикладом системи запалення з блоками свічка-котушка може бути система запалювання фірми BOSCH, інтегрована в електронну систему автоматичного управління (ЕСАУ) двигуном, яка відома під назвою Мотронік.

Як приклад можна навести функціональну схему ЕСАУ Мотронік M-3.2, яка встановлюється на чотирициліндрових двигунах автомобілів AUDI-A4 випуску після 1995 року.

Мал. Статична система запалювання Мотронік M-3.2 AUDI-A4 з індивідуальною котушкою на кожен циліндр:
ДН – датчик навантаження (потенціометр дросельної заслінки); ДХ – датчик кута випередження запалення (датчик Холла); ДО – датчик частоти обертання (магнітоелектричний датчик на колінчастому валу); ДП – датчик температури двигуна (термістор); ДД – п'єзоелектричний датчик детонації; S – сигнал запалювання, що по черзі подається на входи комутатора; А, В – контакти сполучного роз'єму; VТ – силові транзистори комутатора; N – індуктивні накопичувачі; ТЗ - котушки запалювання; СВ – свічки запалювання.

У контролері J220 є мікропроцесор із блоком пам'яті, у якому зберігається тривимірна характеристика запалювання. За цією характеристикою, а також сигналами датчика ДО G-28 (датчик частоти обертання двигуна) і датчика ДН G 69 (датчик навантаження двигуна) встановлюється початковий кут випередження запалювання. Далі за сигналами датчиків ДХ G-40, ДП G-62 та ДД G-66 у цифровому мікропроцесорі проводиться обчислення поточного (необхідного для даного режиму робіт ДВС) значення кута випередження запалювання, який за допомогою електронної схемиперемикання каналів подається у вигляді основного імпульсу S запалювання у відповідний електронний канал, комутатора К-122. До цього часу в цьому каналі індуктивний накопичувач N знаходиться в зарядженому стані (від бортової мережі +12 В) і за сигналом S розряджається на відповідну . Через 180° повороту колінчастого валу описані процеси матимуть місце в наступному (по порядку роботи двигуна) каналі комутатора.

Основні переваги системи запалення Moтронік полягають у наступному:

• індивідуальний статичний розподіл високої напруги зі свічок запалювання
• котушки запалювання із заземленою вторинною обмоткою
• всі вхідні датчики ( , датчик частоти обертання колінчастого валу, датчик температури ДВС, датчики дросельної заслінки, датчик детонації) – це формувачі електричних сигналів з неелектричних впливів безконтактного принципу дії. Аналогові сигнали від цих датчиків перетворюються в контролері на цифрові сигнали
• селективна корекція кута випередження запалення по детонації (у кожному циліндрі окремо)
• відключення циліндрів ДВЗ при перебоях в іскроутворенні (захист дорогих компонентів двигуна – кисневого датчика та каталітичного нейтралізатора від пошкоджень)
• наявність у контролері функцій самодіагностики та резервування

Це, мабуть, єдине з електроустаткування автомобіля, яке не змінилося за принципом використання з моменту зародження батарейних систем запалювання. Удосконалилися лише методи управління. А альтернативи котушці виглядають фантастично, нездійсненно і навіть на слух малонадійно, наприклад, лазерна система запалювання. Хоча системи запалення на п'єзотрансформаторах мають місце, вони мають свої проблеми, і частіше використовуються в компактних системах запалювання.

Згадати треба ще й «конденсаторні» системи запалювання, але конкуренції з «котушковими» вони не витримують ні за вартістю, ні за надійністю (через складність конструкції).

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

Котушка запалювання – це електричний пристрій, що перетворює низьку напругу бортової мережі автомобіля в імпульси високої напруги. Ці імпульси утворюють іскру між електродами свічки запалювання. Іскра ж запалює суміш у циліндрах двигуна.

Основне завдання котушки запалення – забезпечити струм свічки запалювання, необхідний гарантованого займання паливно-повітряної суміші.

Існуючі типи котушок запалювання для різних типів двигуна (до 16 клапанів)

Сучасні котушки запалення можна розділити на кілька типів:

• працююча попри всі свічки – загальна;

• на одну свічку – індивідуальна (на чотирициліндровий двигун, наприклад – чотири котушки запалювання).

Індивідуальні котушки запалення застосовують в основному на двигунах де 16 клапанів (точніше на двигунах у яких більше ніж 2 клапани на циліндр), тому як таке застосування легко дозволяє коригувати кут випередження запалення не просто за оборот, але і від свічки до свічки, що служить способом форсування чи підтримки позаштатної роботи двигуна. Та й встановлюються у свічкові колодязі між розподільними валами, що, задля справедливості, не покращує їх довговічність через тепловий режим.

• На дві свічки – двоіскрова (двигун чотири циліндри – система з 2-х котушок запалювання). Має всередині вбудований комутатор (на який покладено коригування часів необхідних для нормальної роботи котушки) або просто підсилювач запалювання (який тільки посилює команди від блоку керування);

• Двоіскрові можуть бути конструктивно з'єднані в блоки запалювання. Так ціна і габарити (щодо просто двоіскрових котушок) системи запалення знижуються. Хоча високовольтний провід і наконечник на кожен циліндр залишаються, але підключення до системи керування двигуном спрощується.

Схема влаштування котушок

Строго кажучи, котушка запалювання – це сленг автолюбителів. У радіоаматорів котушка – це проста індуктивність, а те, що ставлять в автомобілях – це трансформатор. Трансформатор, який перетворює імпульси низької напруги на високовольтні імпульси.

Пристрій котушки запалення не надто складний. Трансформатор може бути з розімкненим сердечником, щось на кшталт котушки Румкорфа. Такі котушки називали «бобіна». Просто при розбиранні такої котушки запалення нічого цікавого, окрім мотка дуже тонкого дроту (стільники міліметра діаметром) на пакеті металевих пластин, усередині не було. Котушка може бути і із замкнутим сердечником, саме такі поширені останнім часом.

Отже, як влаштована «бобіна»:

1. Кришка.
2. Контактне гніздо.
3. Гвинт.
4. Виведення низької напруги.
5. Прокладка ущільнювача.
6. Кільцевий магнітопровід.
7. Первинна обмотка.
8. Вторинна обмотка.
9. Порцеляновий ізолятор.
10. Кожух котушки.
11. Трансформаторна олія.
12. Сердечник.
13. Картонна прокладка.
14. Контактна пружина.

Сучасна індивідуальна котушка запалення складається з наступних компонентів (на схемі):

А так виглядає схема двоіскрової котушки:

1. Вихід високої напруги першу свічку.
2. Вихід високої напруги на другу свічку.
3. Маса для заливання.
4. Клеми низької напруги.
5. Залізний сердечник.
6. Первинна обмотка.
7. Вторинна обмотка.

Принцип роботи

Розглянемо принцип роботи устрою.

Один кінець первинної обмотки підключений до кола 15 автомобіля (+ після замку запалювання). Другий кінець йде на комутуючий елемент, механічний контакт або транзистор. Коли контакт замкнутий, наростаючий струм у первинній обмотці викликає зростання магнітного поля в осерді котушки.

Це і є процес накопичення енергії. Коли контакт первинного кола розмикається, відбувається вивільнення накопиченої енергії магнітного поля через вторинну обмотку в іскровий зазор високовольтного кола системи запалення. Тобто енергія котушки запалення або, інакше, висока напруга з котушки запалення бронепроводами викликає іскру між електродами свічки.

В принципі, схема включення котушки запалення в електроланцюзі автомобіля є зворотноходовим перетворювачем. Чому перетворювач – зрозуміло. А чому зворотноходовий? Тому що котушка запалення працює в той момент, коли власне перестають подавати на неї енергію. На зворотному ході.

Чому так? Тому що накопичення енергії в котушці займає час. І час видачі іскри за інших принципів включення залежить від величини загального іскрового проміжку в ланцюзі іскри. Тобто. кут випередження запалення сильно плаватиме.

Мати велику волатильність, як зараз модно говорити. Оскільки завдання пристрою дати іскру гарантованої енергії в гарантований час, було обрано такий принцип освіти іскри. Також у системах з індивідуальними котушками це зменшує кількість міді, що використовується як первинна обмотка, тому що можна підняти її індуктивність через більший можливий час на накопичення енергії.

2-іскрові пристрої

2-ухискрова котушка запалення працює з однією відмінністю від одноіскрової (загальної або індивідуальної). У неї обидва виведення вторинної обмотки виконані для підключення свічок. Тобто. за один цикл роботи іскра проскакує у двох свічках. А свічки відповідно вибираються в циліндрах, в одному з яких йде робочий хід, а в другому починається цикл впуску.

Використання такої схеми роботи потребує додаткових конструктивних рішень, що, хоч як це дивно, підвищує ресурс котушки. У цій конструкції легко забезпечити великий зазор високовольтної обмотки від маси автомобіля, що полегшує роботу діелектрика обмоток. І легко винести сердечник за корпус обмоток, що уніфікує котушку запалювання з іншими намотувальні радіоелектронними приладами, від цього знижується ціна пристрою.

Ціни на котушки

Ціноутворення на котушки запалення в основному залежить від їх конструктивних особливостейта схеми пристрою. Зокрема, об'єднання двоіскрових котушок у блоки дозволяє не лише зменшити кінцеві габарити пристрою, а й знизити його вартість.

Можливі несправності

Несправностей у котушці запалювання не так уже й багато. Виділимо два класи: несправності, через які взагалі втрачається іскра, та несправності, через які параметри іскри не дозволяють нормально працювати двигуну.

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

Взагалі іскри може не бути з наступних причин (при іншому справному обладнанні, тобто первинна ланцюг котушки запалення справна):

• обрив первинної обмотки;
• повне замикання первинної обмотки;
• вигоряння вбудованої електроніки (якщо вона є).

А ось причини втрати параметрів іскри:

• міжвиткове замикання первинної обмотки;
• міжвиткове замикання вторинної обмотки;
• обрив вторинної обмотки (так-так, урвище вторинної обмотки – просто дає додатковий іскровий проміжок у загальний іскровий проміжок високовольтного ланцюга запалювання і якийсь час, часто досить тривалий, автомобіль може працювати зовні цілком нормально);
• пробою в високовольтному ланцюзі котушки (енергія іскри буде достатньою, але прозорий зазор буде недостатній для роботи свічок на важких режимах роботи двигуна);
• втрата робочих параметрів вбудованої електроніки

Якщо в першому випадку іскри взагалі немає, то в другому випадку може бути «плаваюча» несправність. Тобто. несправність, що виявляється, не систематично. Такі складно виловити, хоча є загальна ознака – ненормально висока температуракотушки запалювання.

Алгоритм заміни котушки запалювання на Лада Пріора

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

Заміна однієї чи кількох котушок запалювання підпорядковується загальним принципам. Розглянемо на прикладі автомобіля марки Лада Пріора:

• необхідно переконатися, що запалення автомобіля вимкнено (для будь-якого автомобіля);
• знімаємо верхню кришку захисту двигуна (якщо є, відкручуємо або відштовхуємо кліпси);
• знімаємо роз'єм, що йде від ЕБУ до індивідуальної котушки запалювання;
• відкручуємо болт, що утримує її;
• витягуємо несправний індивідуальний модуль зі свічкового колодязя;
• вставляємо справну котушку на місце, що звільнилося;
• закручуємо назад болт кріплення;
• прикручуємо/засуваємо верхню кришку захисту двигуна.

Заміна котушки на двигунах (на автомобілях Ніссан, Шевроле, Хонда, Форд, Опель, Рено Логан або Пежо)

Процес заміни котушок, загалом, відбувається за однаковим алгоритмом на автомобілях всіх марок, оскільки принцип їх встановлення та роботи на них однаковий. Тому при необхідності заміни пристрою можна спиратися на загальні правила, Зазначені вище.

Перевірка працездатності

Перевірити працездатність котушки у системі запалення досить легко. Невелика складність виникає під час перевірки індивідуальних котушок запалювання та модулів. Далі вважаємо, що наш електронний блок керування двигуном не діагностує обрив у ланцюзі модуля (інакше доведеться робити наступну процедуру одночасно з усіма котушками).

Головне – забезпечити у високовольтному ланцюзі котушки достатній зазор для перевірки іскри. Якщо спільна котушка, від'єднуємо бронепровід з розподільника запалювання, встановлюємо в нього свічку.

Свічка підготовлена ​​так:

• беремо болт або шматок металевої шпильки і прикручуємо ізолентою до одного кінця бруска з якогось діелектрика, сухого дерева, шматка поліпропіленової труби від опалення або тому подібне;
• до цього болта прикручуємо провід та приєднуємо його до маси автомобіля;
• до іншого кінця бруска прикручуємо стару свічку з відламаним бічним електродом так, щоб зазор між центральним електродом свічки та болтом був 8-11 мм для контактної системи запалювання, 22-25 мм для електронних системзапалювання.

Потім просто крутимо двигун стартером. Іскра має бути добре видно, і мати, бажано, жовтий колір.

Якщо іскри не видно, але чути клацання – ймовірно є пробою ланцюга іскри на масу. Якщо клацань немає - можливий як обрив, так і несправність комутуючих пристроїв.

Для діагностики двоіскрових котушок запалення пристрій можна зробити з двох свічок з відламаними бічними електродами, з виставленим необхідним зазором. І немає необхідності з'єднувати їх із землею, навіть рекомендується тримати їх подалі від маси автомобіля при випробуваннях.

Також не рекомендується проводити перевірки котушки запалювання на іскру, вставивши просто викрутку і поклавши її на двигун. Так як двигун при заводці трясе, існує ймовірність падіння пристосування та попадання високої напруги на електроніку автомобіля, що загрожує. Та й зазор іскри в такий спосіб виставити та утримати при заводці неможливо.

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

І ще не важлива умова: необхідно врахувати, що при перевірці індивідуальних або здвоєних модулів потрібно перервати подачу палива до двигуна. Найпростіше це зробити витягнувши запобіжник бензонасоса або роз'єднати джгут, що йде до бензонасосу.

Інші перевірки вимагають певних знань та приладів, тому їх розглядати не будемо. Головне завдання – побачити наявність іскри. А за рештою краще звернутися до фахівців.

І знову привіт, друзі! Продовжуючи тему про таку складну систему автомобіля, як , пропоную розібрати невід'ємний і без сумніву головний її елемент під назвою котушка запалювання! Адже саме вона гарантує появи потрібної напруги на електродах свічки, що забезпечує займання горючої суміші і відповідно рух самого транспортного засобу. Іншими словами, механізм збільшує стандартні 12 вольт у величезну кількість разів, до 35 тисяч вольт. За рахунок чого і власне, як це відбувається я і сьогодні спробую вам розтлумачити.

Конструктивні особливості

Отже, що таке котушка запалювання? За великим рахунком, це звичайний автомобільний трансформатор з невигадливою будовою! Його пристрій полягає в двошаровій ізольованій обмотці та сталевому осерді. Перший такий шар, розрахований на низьковольтні імпульси (6-12 В), він виконаний з мідного дроту більшого діаметра з кількістю витків від 100 до 150.

Другий шар, що вже створюється з проводів малого перерізу і розташовується під первинною обмоткою, контактуючи одним кінцем з її мінусовим висновком. За рахунок величезної кількості витків (до 30 тис.) та положення мідного дроту, утворюється імпульсна напруганайвищого значення. Подається струм із позитивного кінця вторинної обмотки через центральний виведення котушки. У свою чергу металевий осердя, розміщений рівно по середині котушки запалювання, суттєво підвищуючи магнітне поле обмоток.

Усі описані вище елементи закупорені у спеціальному корпусі, який кожен автолюбитель може спостерігати під капотом свого автомобіля, хоч на інжекторі він, хоч на карбюраторі. Особливу роль у подібній будові, та й загалом електриці, грає ізоляція. Її забезпечує спеціальна кришка корпусу, на якій до речі присутні клеми первинної та вторинної обмотки (детальніше на схемі), а також трансформаторна олія. Рідина до того ж виконує ще одну найважливішу функцію - охолодження.

Якими бувають котушки запалювання?

На даний момент друзі, ваш покірний слуга нарахував цілих три типи котушки запалення. Всі вони відіграють ту саму роль, але незважаючи на це, мають різну конструкцію, а іноді навіть принцип дії. Зараз, пропоную приділити достатньо часу кожній з них!

Загальний тип – класичний

Котушка запалювання загального типупрацює в парі із спеціальним розподільником (трамблером), який проводить імпульс до потрібного циліндра. Використовується вона на автомобілях із будь-якою системою запалювання. Весь процес створення іскри виглядає наступним чином:

• Напруга від акумулятора, що надходить на прилад, слідує по витках першого шару дроту.
• Таким чином, створюється магнітне поле, за рахунок якого на вторинній обмотці зароджується імпульс високої напруги.

На замітку: для розрахунку вихідної напруги слід кількість витків другого шару дроту помножити на індукцію поля первинної обмотки. Це означає, що чим більше витків на вторинній обмотці, тим вище струм на виході.

• Залізний сердечник одним своїм перебуванням у корпусі збільшує магнітне поле, а з ним і напругу.
• Скинути температуру від можливого струмового нагріву допомагає трансформаторна олія.

У зв'язку з тим, що кришка такої котушки запалення герметично прилягає до корпусу, прилад практично не підлягає ремонту. Щоб переконатися в її несправності, потрібно заміряти опір її витків. Цей показник у кожної котушки свій і вам потрібно знати, можливі відхилення при вимірі означатимуть вихід з ладу агрегату.

Двовивідна або здвоєна котушка

Робота котушки запалювання такого типу не вимагає наявності в системі розподільника і може бути підключена до свічок двома способами:

1. Імпульси подаються за допомогою кількох дротів високої напруги.
2. За допомогою одного дроту високої напруги та наконечника.

Незважаючи на те, що корпус істотно відрізняється від загального типу котушок, внутрішня будовапрактично ідентично їм. Єдина відмінність - пара висновків для подачі імпульсів. Та ви не дочули, два виходи і відповідно іскра надходить на дві свічки відразу. Адже ви в курсі, що одночасний кінець такту стиснення відразу в двох циліндрах нереальний? Якщо ні, тепер точно знаєте.

Так ось, в момент іскрозапалювання, кінець такту буде тільки в одному циліндрі, де успішно паливоповітряна суміш буде запалена. У другому ж, іскра буде абсолютно безглузда, іншими словами - неодружена. Однак через деякий час все зміниться з точністю навпаки.

Напевно, ви звернули увагу, що йшлося всього про два циліндри, але як же спарена котушка справляється з 4? Так ніяк, такі агрегати використовуються в основному в мотоциклах з електронним запалюванням, а ось для машини існує чотирививідна котушка або кажучи простою мовою- . Його ми розбирали у минулій статті, пам'ятаєте?

Цей різновид котушки запалення носить таке ім'я недарма. Кожна свічка розжарювання силового агрегату отримує власну, індивідуальну котушку запалювання, звідси власне назва. Виглядає все досить просто, прилад встановлюється безпосередньо на свічку. Таким чином, відпадає потреба застосування в ланцюзі бронепроводів, але незважаючи навіть на те, що пристрій має зовсім інший корпус, принцип роботи залишається незмінним. Між собою індивідуальна котушка відрізняється пристроєм сердечника, звідси два її типи:

1. Стрижнева.
2. Компактна.

Як працює такий механізм загалом? Суть в принципі та ж, але щоб відтворити ту виявляється вже застарілу радянську котушку в більш компактних габаритах і при цьому зробити її на порядок ефективніше, довелося дещо змінити.

• Сердечник – тепер їх два, внутрішній залишається всередині, а зовнішній виноситься за обмотку.
• Обмотка - виконується, як і раніше в два шари, але з тією різницею, що поверх первинної розташовується вторинна.
• Діод – кріпиться до вторинної обмотки та оберігає обидва шари від високих навантажень.

На завершення

Ну що сказати друзі, даний видкотушки запалення виразно легші за свого попередника як у прямому, так і в переносних сенсах! Він компактний, вимагає менше енерговитрат і надійніший. На мою думку, лідер у цій гонці очевидний.

Повторюся: практично всі елементи запалення складно піддаються ремонту, не виняток та котушка запалювання. Заміна, як правило, тільки заміна.

Саму по собі котушку запалювання ми розібрали вздовж і впоперек. Будова, принцип роботи, різновиди – ми говорили про все. Але чомусь мені хочеться говорити про неї та говорити! Тому вже в майбутній статті, я розповім вам як ідентифікувати агрегат, що вийшов з ладу, як зробити все акуратно і правильно! Ознаки несправності котушки запалювання, власноручна її діагностика та багато іншого вже в наступній публікації! На цьому ставлю жирну трійку і чекаю нових зустрічей на сторінках нашого блогу! До скорого…

На більшості сучасних бензинових двигунівзастосовуються системи індивідуального запалення. Дана система запалювання відрізняється від класичного запалення та від DIS-системи запалювання тим, що кожна свічка запалювання в такій системі обслуговується власною (індивідуальною) котушкою запалювання. Залежно від пристрою сердечника, індивідуальні котушки запалення поділяються на два типи – компактні та стрижневі.

Компактна (ліворуч) та стрижнева (праворуч) індивідуальні котушки запалювання, що встановлюються безпосередньо над свічками запалювання.

Конструктивно, індивідуальні котушки запалення можуть бути виконані як окремі елементи або об'єднані в модулі по дві, три або чотири котушки запалення в одному модулі.

Модуль запалювання, що складається із чотирьох компактних індивідуальних котушок запалювання. Модуль встановлюється безпосередньо над свічками запалювання.

У більшості випадків індивідуальні котушки запалювання встановлюються безпосередньо над свічками запалювання. Але зустрічаються двигуни, де котушки запалення з'єднані зі свічками запалення у вигляді високовольтних проводів.

Модулі запалювання, що складаються з двох індивідуальних котушок запалювання, з'єднаних зі свічками запалення за допомогою високовольтних проводів (на наведеному прикладі, кожен циліндр двигуна оснащений двома свічками запалювання, що обслуговуються власним модулем).

Принцип дії індивідуальних котушок запалювання.

Індивідуальна котушка запалювання за робочий цикл двигуна генерує одну іскру запалювання. Тому, в індивідуальних системах запалення потрібна синхронізація роботи котушок із положенням розподільчого валу. При подачі напруги на первинну обмотку котушки запалювання, через первинну обмотку починає текти струм, внаслідок чого в осерді котушки змінюється величина магнітного потоку. Зміна величини магнітного потоку в осерді котушки призводить до виникнення напруги позитивної полярності на вторинній обмотці. Так як швидкість наростання струму в первинній обмотці при цьому відносно невелика, то і напруга, що виникає при цьому, на вторинній обмотці відносно мало і знаходиться в діапазоні 1 ... 2 kV. Але за певних обставин цієї величини напруги може виявитися достатньо для несвоєчасного виникнення іскрового розряду між електродами свічки запалювання і, як наслідок, надто раннього займання робочої суміші. Щоб уникнути можливих пошкоджень двигуна внаслідок несвоєчасного виникнення іскрового розряду, утворення іскрового розряду між електродами свічки запалювання при подачі напруги на первинну обмотку котушки запалення повинно бути виключено. У системах індивідуального запалення виникнення цього розряду запобігається за допомогою вбудованого в корпус котушки запалення діода EFU, включеного послідовно в ланцюг вторинної обмотки. У момент закриття кінцевого каскаду запалювання, струм первинного ланцюга різко переривається, і магнітний потік стрімко зменшується. Ця швидка зміна величини магнітного потоку призводить до виникнення високої напруги на вторинній обмотці котушки запалення (за певних умов напруга на вторинній обмотці котушки запалення може досягати 40...50 kV). Коли ця напруга досягає значення, що забезпечує утворення іскри між електродами запалювання свічки, стиснута в циліндрі робоча суміш займається від іскрового розряду між електродами свічки запалювання.

Типові проблеми індивідуальних котушок запалювання.

Габаритні розміри індивідуальних котушок запалювання відносно малі, за рахунок чого виробникам двигунів вдається легко розміщувати їх безпосередньо над свічками запалювання. Але через невеликі розміри знижується надійність котушок. Як наслідок, індивідуальні котушки запалювання часто виходять із ладу, і в першу чергу – ізоляція вторинної обмотки. Ушкодження ізоляції обмотки призводить до міжвиткового пробою високої напруги всередині котушки. Котушка запалювання з такою несправністю зазвичай здатна забезпечити підпалювання робочої суміші в циліндрі при роботі двигуна на малих навантаженнях і на режимі холостого ходу. Але при великих навантаженнях на двигун іскроутворення припиняється, і циліндр, який обслуговується такою котушкою, перестає працювати. Виявити дану несправність можна по осцилограмі напруги в первинному або вторинному ланцюзі котушки. Ознакою міжвиткового пробою ізоляції котушки є відсутність загасаючих коливань наприкінці горіння іскри на осцилограмі сигналу.

Порядок проведення діагностики індивідуальних котушок запалювання.

Кожна свічка запалювання двигуна, оснащеного індивідуальною системою запалювання, обслуговується власною котушкою запалювання та власним комутатором. З цієї причини, діагностика індивідуальної системи запалення проводиться послідовно – системи запалення кожного циліндра діагностується по черзі, одна за одною, як окремі системи запалювання (по закінченню діагностики однієї котушки запалення діагност переходить до діагностики наступної котушки запалення тощо). Основними контрольованими параметрами під час проведення діагностики індивідуального запалення є:

• наявність загасаючих коливань в кінці ділянки горіння іскри між електродами запалювання свічки;
• тривалість періоду накопичення енергії в магнітному полі індивідуальної котушки запалювання (зазвичай становить 1,5...5,0 mS залежно від пристрою котушки);
• тривалість горіння іскри між електродами свічки запалювання (зазвичай становить 1,5...2,5 mS залежно від пристрою котушки). Слід врахувати, що якщо через неполадку на якомусь режимі роботи двигуна тривалість горіння іскри між електродами свічки запалювання буде менше 0,5 mS, то іскровий розряд між електродами свічки запалення виникне, але паливоповітряна суміш від такого розряду не спалахне.

Схеми індивідуального запалення та точки підключення щодо діагностики системи.

Нижче наведено схеми індивідуального запалення. На схемах показані точки приєднання осцилографічного щупа і високовольтних датчиків до котушки, що діагностується, для проведення діагностики системи по осцилограмах напруги в первинному і у вторинному ланцюгах котушки

Схема системи індивідуального запалення із зовнішнім силовим каскадом керування первинною обмоткою котушки (схема наведена для одного циліндра).

1. Точка знімання сигналу у вторинному ланцюзі за допомогою універсального накладного ємнісного датчика "Cx Universal".
2. Акумуляторна батарея.
3. Вимикач запалювання.
4. Індивідуальна компактна котушка запалювання без вбудованого силового каскаду управління первинною обмоткою котушки.
5. Свіча запалювання.
6. Блок керування двигуном (або комутатор).

У корпус індивідуальної котушки запалювання може бути вбудований силовий каскад управління первинною обмоткою котушки (комутатор).

Схема системи індивідуального запалення із вбудованим у котушку силовим каскадом управління первинною обмоткою (схема наведена для одного циліндра).

1. Точка підключення чорного затиску типу "крокодил" осцилографічного щупа.
2. Точка підключення пробника осцилографічного щупа.
3. Місце встановлення універсального накладного індуктивного датчика "Lx Universal" для знімання сигналу у вторинному ланцюзі.
4. Акумуляторна батарея.
5. Вимикач запалювання.
6. Індивідуальна компактна або стрижнева котушка запалювання із вбудованим силовим каскадом управління первинною обмоткою котушки.
7. Свіча запалювання.
8. Блок керування двигуном.

Діагностика з первинної напруги індивідуальних котушок запалювання

Для проведення діагностики індивідуальної котушки запалювання по первинному напрузі, необхідно переглянути осцилограму напруги на виводі первинної первинної обмотки котушки за допомогою осцилографічного щупа.

Осцилографічний щуп.

Для знімання осцилограми напруги на керуючому виводі первинної обмотки, осцилографічний щуп необхідно підключити до аналогового входу №5 USB Autoscope II, чорний затискач типу "крокодил" приєднати до "маси" на двигуні, пробник щупа приєднати паралельно керуючому виводу.

Підключення осцилографічного щупа до керуючого висновку первинної обмотки індивідуальної котушки запалювання.

Далі необхідно запустити діагностований двигун. У вікні програми "USB Осцилограф" необхідно вибрати "Керування => Завантажити налаштування користувача => => Ignition => Ignition_Primary". Тепер, у вікні програми буде відображатися осцилограма напруги на первинній обмотці котушки запалювання, що діагностується.

справнийіндивідуальні котушки запалювання.

1. Момент відкриття силового транзистора комутатора (початок накопичення енергії у магнітному полі котушки запалювання).
2. Момент закриття силового транзистора комутатора (струм у первинному ланцюзі різко переривається і виникає пробою іскрового проміжку між електродами запалювання свічки).

Осцилограма напруги на керуючому висновку первинної обмотки несправнийіндивідуальні котушки запалювання. Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань після закінчення горіння іскри між електродами свічки запалювання (ділянка відзначена символом "4").

У корпус деяких типів індивідуальних котушок запалювання вбудований силовий каскад управління первинною обмоткою котушки. Керуючий висновок первинної обмотки таких котушок запалювання знаходиться всередині корпусу котушки і недоступним для приєднання до нього пробника осцилографічного щупа. Це унеможливлює проведення діагностики такої індивідуальної котушки запалювання за первинною напругою. У такому випадку, діагностику котушки запалювання проводять за вторинною напругою за допомогою універсального накладного ємнісного датчика "Cx Universal" або накладного універсального індуктивного датчика "Lx Universal".

Діагностика з вторинної напруги індивідуальних котушок запалювання.

При проведенні діагностики систем запалення по вторинному напрузі застосовують ємнісний датчик. Якщо застосування ємнісного датчика неможливо, застосовують індуктивний датчик. Застосування ємнісного датчика більш переважно, тому що отриманий з його допомогою сигнал більш точно повторює форму осцилограми напруги у вторинному ланцюзі системи запалювання, що діагностується.

Діагностика з вторинної напруги за допомогою ємнісного датчика.

Як ємнісний датчик для проведення діагностики індивідуальної котушки запалювання по вторинному напрузі застосовується універсальний накладний ємнісний датчик "Cx Universal".

Універсальний накладний ємнісний датчик Cx Universal.

Знімання сигналу за допомогою ємнісного датчика можливе лише в тому випадку, якщо електричне поле, яке створюється вторинною обмоткою котушки запалювання, не екрановане конструктивно. Такими котушками запалення є деякі компактні індивідуальні котушки запалення без вбудованого силового каскаду управління первинною обмоткою.

Стрижневі індивідуальні котушки запалювання.

Модуль запалювання, що складається із чотирьох стрижневих індивідуальних котушок запалювання.

Для проведення діагностики індивідуальної котушки запалювання по вторинному напрузі за допомогою універсального накладного індуктивного датчика "Lx Universal", роз'єм датчика необхідно підключити до входу "Ignition", що розташований на задній панелі USB Autoscope II. До входу "Sync" датчика "Lx Universal" необхідно підключити роз'єм осцилографічного щупа, чорний затискач типу "крокодил" щупа приєднати до "маси" двигуна. Далі необхідно запустити діагностований двигун. У вікні програми "USB Осцилограф" вибрати "Управління => Завантажити налаштування користувача => => Ignition => Lx_Universal" для котушок без вбудованого комутатора або "Управління => Завантажити налаштування користувача => => Ignition => Lx_Universal+" для котушок із вбудованим комутатором. Пробник осцилографічного щупа необхідно приєднати паралельно керуючому/сигнальному виводу котушки запалювання. Відразу після під'єднання пробника осцилографічного щупа до керуючого/сигнального виводу котушки запалювання, у вікні програми "Осцилограф USB" будуть відображатися імпульси синхронізації. Якщо ж пробник осцилографічного щупа помилково приєднаний до будь-якого іншого висновку котушки запалення (+12V, "маса"), імпульси синхронізації у вікні програми не відображатимуться. Після правильного приєднання пробника осцилографічного щупа, до котушки запалювання, що діагностується, слід піднести універсальний накладний індуктивний датчик "Lx Universal".

Діагностика стрижневої індивідуальної котушки запалювання за вторинною напругою за допомогою індуктивного датчика Lx Universal.

Діагностика компактної індивідуальної котушки запалювання за вторинною напругою за допомогою індуктивного датчика "Lx Universal" (у даному випадку чотири компактні індивідуальні котушки запалення об'єднані в єдиний модуль запалення).

Слід вибрати таке розташування індуктивного датчика "Lx Universal" щодо сердечника котушки запалювання, що діагностується, при якому у вікні програми "USB Осцилограф" буде відображатися осцилограма напруги у вторинному ланцюзі котушки запалення, що діагностується.

Осцилограма імпульсу високої напруги справної стрижневої індивідуальної котушки запалювання, отримана за допомогою універсального індуктивного накладного датчика "Lx Universal".

1. Початок накопичення енергії у магнітному полі котушки запалення (збігається з моментом відкриття силового транзистора комутатора).
2. Пробою іскрового проміжку між електродами свічки запалювання та початок горіння іскри (момент закриття силового транзистора комутатора).
3. Ділянка горіння іскри між електродами запалювання свічки.
4. Загасаючі коливання, що виникають відразу після закінчення горіння іскри між електродами свічки запалювання.

Осцилограма імпульсу високої напруги несправної індивідуальної стрижневої котушки запалювання, отримана за допомогою універсального накладного індуктивного датчика "Lx Universal". Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань наприкінці горіння іскри між електродами свічки запалювання (ділянка відзначена символом "4").

Осцилограма імпульсу високої напруги несправної індивідуальної стрижневої котушки запалювання, отримана за допомогою універсального накладного індуктивного датчика "Lx Universal". Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань наприкінці горіння іскри між електродами свічки запалювання та дуже короткий час горіння іскри.

Котушка вважається основною деталлю системи запалення, при її непрацездатності запуск двигуна машини неможливий. Це з тим, що принцип роботи котушки запалення дозволяє зробити появу іскри, яка потрібна на запуску силового агрегату.

[ Приховати ]

Призначення котушки запалювання в автомобілі

Такий пристрій призначений для накопичення енергії та вироблення напруги. Воно потрібне для появи розряду, що подається на електрод свічки. Наявність іскри сприяє ефективному запуску силового агрегату. Основна опція пристрою полягає в роботі закону індукції. Струм, що поставляється АКБ, у потрібний момент запалення перестає подаватися на пристрій.

Конструктивні особливості КЗ

КЗ для машини влаштована таким чином:

1. Ізолятор елемент. Застосовується як ізоляційна деталь.
2. Корпус пристрою. Він містить інші компоненти КЗ. Зазвичай виконується з металу, може виготовлятися з міцного пластику.
3. Ізоляційний папір.
4. Первинна обмотка. Незалежно від типу системи ця деталь складається з основного провідника. Кабель має бути ізольований. Залежно від моделі КЗ він може налічувати від 100 до 150 витків. Первинна обмотка обладнується виходами, кожен із яких розрахований на 12 вольт.
5. Вторинна обмотка. Її монтаж зазвичай виконується зовні, а кількість витків в деталі може складати від 15 до 30 тисяч. Подібні механізми встановлюються в двовивідні, а також здвоєні котушки, їх наявність можуть включати в себе індивідуальні системи. Усередині вторинного елемента формується напруга, що становить близько 35 тисяч вольт, вона надалі подається на свічки. Для якісної ізоляції контактних елементів у КЗ використовуються наконечники.
6. Клемний контакт первинної деталі Він може позначатись на КЗ символом До.
7. Контактний болт. Застосовується для фіксації пристрою та передачі контакту.
8. Центральний вихід, яким передається високовольтна напруга. Воно подається на свічки.
9. Захисна кришка пристрою.
10. Клемний елемент живлення. Призначений для підключення котушки до бортової мережі.
11. Контактна пружинка пристрою.
12. Скоба.
13. Зовнішній кабель для підключення пристрою.
14. Сердечник. Конструкція елемента перешкоджає утворенню вихрових струмів.

Розташування котушки запалювання в автомобілі

Щоб дізнатися, де знаходиться КЗ у конкретному автомобілі, рекомендуємо звернутися до сервісного посібника з експлуатації. Зазвичай пристрій знаходиться в моторному відсіку. Його можна побачити на крилі або на розділовій перегородці, що відокремлює салон машини від моторного відсіку. У деяких випадках пристрій може знаходитись безпосередньо на силовому агрегаті.

Принцип дії котушки запалювання

Загалом принцип роботи котушки запалення можна поділити на чотири етапи:

1. Струм подається на первинний пристрій трансформаторного вузла та утворює в ньому магнітне поле.
2. В результаті припинення подачі струму поле утворює струм високої напруги на вторинному пристрої.
3. Від вторинного компонента напруга подається на основну клему вузла.
4. З клемного елемента напруга надходить на розподільний вузол. Звідти воно подається на свічки, де відбувається іскровий розряд.

Автомобільна КЗ працює за принципом трансформаторного пристрою. Спочатку намотується вторинна обмотка, вона оснащена тонким провідником, а потім первинна. Кількість витків останньої менша, але провідник значно товщі. Коли відбувається з'єднання контактних елементів, величина первинного струму збільшується до максимального значення. Вона визначається параметром напруги АКБ, а також значенням опору омічного первинного пристрою.

Струм, що наростає в системі, зустрічає опір самоіндукції, який спрямований зустрічно на напругу АКБ. При замиканні контактних елементів первинного пристрою проходить струм і створює магнітне поле, що перетинає навіть вторинну обмотку. В результаті в останній утворюється струм високої напруги. У той момент, коли відбувається розмикання контактних елементів запобіжного пристрою, в обох обмотках з'являється ЕРС самоіндукції. Чим величина вторинної напруги вище, тим швидше пропадає магнітний потік, утворений первинним пристроєм.

На феромагнітний сердечник може подаватися первинний струм, що сприяє зниженню енергії, що збирається у магнітному полі. Щоб знизити насичення, в конструкцію може додаватися розімкнений магнітопровід. Це дає можливість створювати КЗ, у яких величина індуктивності первинного пристрою становитиме до 10 мГн, а параметр первинного струму – 3-4 ампери. Не допускається використання вищої величини струму, оскільки це призведе до обгорання контактних елементів запобіжного пристрою.

Принцип роботи котушки запалювання в авто представлено у відеоролику каналу NGKNTK EMEA.

Внаслідок збільшення сили струму на вторинній ділянці електроланцюга напруга різко знижується до так званої напруги дуги. Остання величина залишається незмінною досі, поки запас енергії не впаде до мінімального параметра. У середньому тривалість батарей становить близько 1,4 мс. Як правило, цього вистачає для займання горючої суміші. Коли напруга дуги із системи зникає, залишкова енергія використовується для підтримки загасаючих коливань струму та напруги.

Тривалість дугового заряду залежить від:

• значення запасеної енергії;
• співвідношення палива та повітря у горючій суміші;
• частоти, з якою обертається колінчастий вал двигуна;
• ступеня стиснення тощо.

Якщо частота обертання колінчастого валу ДВЗ зростає, той час, при якому контактні елементи запобіжного пристрою залишаються замкнутими, знижується. А первинний струм за цей проміжок не встигає збільшитись до максимального значення. Це призводить до зменшення запасу енергії, що збирається в магнітній системі КЗ, внаслідок чого знижується вторинна величина напруги.

Негативні характеристики систем, у яких використовуються механічні контактні елементи, виявляються за дуже низьких чи високих оборотах двигуна. Якщо частота обертання невелика, між контактними компонентами прерывательного вузла з'являється дуговий заряд, який забирає частину енергії. При надто високих оборотах падає параметр вторинної напруги, що пов'язано з вібрацією контактів уривчастого вузла. Залежно від типу КЗ може оснащуватися додатковим резисторним елементом, такі пристрої працюють за іншим принципом.

Канал Soldering докладно розповів про перевірку такої характеристики КЗ як опір з використанням мультиметра.

При пусковому режимі, коли напруга від АКБ знижується, резисторний пристрій замикається за допомогою додаткових контактів на тяговому реле. Для цього можуть застосовуватись контактні елементи додаткового реле активації стартерного пристрою. Це дозволяє первинному механізму виробити напругу, що становить 7-8 вольт. При робочому режимі функціонування силового агрегату параметр напруги, необхідної для живлення електроустаткування становить 12-14 вольт.

Для намотування додаткового резисторного пристрою зазвичай використовується нікелевий або константовий дріт. Якщо використовується перший варіант, то опір вважається варіаторним, оскільки воно змінюється відповідно до величини струму, що проходить. Працюючи ДВС на підвищених оборотах величина первинного струму знижується, а параметр опору падає.

Вимоги до сучасних котушок запалювання

Вимоги, які пред'являються всім сучасним КЗ:

1. Простота конструкції. Чим простіше влаштована КЗ, тим легше її встановити та обслужити надалі. При більш простому пристроїспоживач зможе самостійно провести діагностику у разі виникнення несправностей.
2. Невеликі габарити та маса.
3. Високий ресурс експлуатації. Надійність пристрою дозволить забезпечити тривалий термін служби.
4. Надійний захист від впливу вологості та підвищених температур. Важливо, щоб конструкція котушки, а також матеріали, які застосовувалися для її виробництва, були стійкими до підвищеним температурамта волозі. Це дозволить забезпечити ефективну роботу КЗ за зміни погодних умов та впливу агресивного середовища, характерного для моторного відсіку. Пари, які походять від палива та моторної рідини, не повинні завдати шкоди пристрою та його корпусу. Якщо буде пошкоджено корпус конструкції, це призведе до погіршення функціонування КЗ загалом.
5. Точність посадки пристрою, а також стійкість до короткого замикання. Конструкція КЗ має бути виконана так, щоб її розмірів вистачало для відведення тепла та забезпечення температурної стабільності.

Технічні характеристики котушок запалювання

Основні характеристики пристроїв наведені у таблиці.

Види котушок запалювання автомобіля

Існує кілька різновидів КЗ, що використовуються в автомобілях. Кожен тип має свою схему та особливості.

Загальна котушка запалювання

Такий тип пристроїв застосовується у системах з розподільчим пристроєм або його. Цей різновид котушок є найпростішим за пристроєм і найбільш поширеним.

Раніше загальні котушки запалювання повсюдно встановлювалися на всі автомобілі.

Схема загальної котушки запалювання

Особливості загальної котушки

Особливості, характерні для загального типу пристроїв:

1. Максимальна величина робочої вторинної напруги варіюється в діапазоні від 18 до 20 кВ.
2. Серце пристрою виконується з пластин, виготовлених з електротехнічної сталі. Товщина кожної їх становить від 0,35 до 0,5 мм. Всі пластини ізольовані відносно одна одну, як ізоляційний шар використовується лак або окалина.
3. На осердя пристрою монтується ізоляційна трубка, зверху якої встановлюється вторинний елемент.
4. Корпус пристрою виготовляється з листової сталі чи алюмінію. Усередині нього по стіні розташовується магнітопровід. Останній виготовлений у вигляді згортка широкої стрічки з електротехнічної сталі.
5. Величина швидкості, коли у загальної КЗ наростає вторинне напруга, становить від 200 до 250 В/мкс.
6. Загальна тривалість фаз, за ​​яких відбувається розряд іскри — до півтори секунди.
7. Робоче значення енергії, коли він відбувається розряд іскри, становить від 15 до 20 мДж.

Індивідуальна котушка запалювання

Індивідуальний тип пристроїв з'явився пізніше. Такі котушки застосовуються в системах електронного запалювання і вважаються надійнішими.

Схема індивідуальної котушки запалювання

Особливості індивідуальної котушки

Особливості, характерні для пристроїв індивідуального типу:

1. Такі КЗ також оснащуються двома обмотками — первинною та вторинною. Але у них первинний елемент встановлюється всередині вторинного.
2. Один сердечник монтується всередині первинного пристрою, а другий – навколо вторинного.
3. Сама КЗ монтується на свічку. Завдяки цьому передача високовольтного сигналу здійснюється без втрати енергії.
4. Пристрої індивідуального типу можуть включати електронні елементи запалювального механізму.
5. Подача високовольтного сигналу, який утворюється у вторинному пристрої здійснюється безпосередньо на свічку. Передача здійснюється завдяки наявності наконечника, що складається з пружинного елемента, високовольтного стрижня та ізоляційного шару.
6. Основною особливістю цього типу КЗ є наявність діода. Він використовується для оперативного відсікання високовольтного струму на вторинному пристрої.

Подвоєна котушка запалювання

Здвоєний варіант КЗ – вдосконалена версія загального типу пристрою. Використовується у багатьох.

Схема здвоєної котушки запалювання

Особливості здвоєної котушки

Особливості, характерні для здвоєного типу пристроїв:

1. Такий тип обладнання оснащується двома високовольтними контактами. Кожен із них призначений для синхронного утворення іскри на свічках, встановлених на двох циліндрах. Причому лише один із них буде розташовуватися наприкінці такту стиснення. На другому циліндрі іскра проходитиме вхолосту.
2. Підключення до свічок може бути виконане двома способами. Або за допомогою високовольтних кабелів, або одна з них з'єднується безпосередньо за допомогою наконечника, а друга за допомогою кабелю.
3. За конструкцією здвоєні пристрої встановлюються в одному блоці по дві штуки. Тоді КЗ вважатиметься чотирививодним.
4. У конструкції пристрою може не використовуватися розподільний вузол, але тоді подача іскри буде здійснюватися на два циліндри ДВЗ.

Тривалість терміну служби котушок запалювання залежить від правильності їх використання.

Тому автовласнику треба знати про технічне обслуговуваннята нюансах експлуатації пристроїв. Зрозуміло, дешеві та низькоякісні КЗ не можуть похвалитися високим ресурсом експлуатації.

Правила технічного обслуговування котушок

Правила обслуговування пристроїв:

1. Не можна залишати машину на довгий часз активованим запалюванням, якщо силовий агрегат не заведений. При включеному запалюванні не тільки швидше розряджається акумулятор, а й падає ресурс експлуатації КЗ.
2. Періодично котушка потребує технічного обслуговування. Пристрій треба очищати від пилу та забруднень. Потрібна діагностика якості фіксації високовольтних кабелів. Вони повинні бути надійно зафіксовані як на свічках, так і на котушці. При перевірці треба переконатися, що на корпус пристрою і всередину не потрапляє вода, інакше можливий швидкий вихід із ладу КЗ.
3. Не допускається відключення високовольтника від пристрою голими руками, коли виконується техобслуговування системи. Не можна цього робити і за активованого запалювання.
4. Проблеми в роботі КЗ можна виявити за допомогою візуальної діагностики або перевірити пристрій на наявність іскри. Візуальна перевірка дозволить визначити тріщини та інші дефекти на корпусі пристрою. Про проблеми в роботі КЗ повідомлять електричні пропалювання, які є на кришці поруч із роз'ємом для високовольтника.

Несправності КЗ

Проблеми, які можуть виникнути при тривалій експлуатації або неправильному використанні:

1. При тривалому використанні є можливість замикання в обмотках пристрою. Якщо це станеться, трансформаторний вузол буде перегріватися і не зможе виконувати свої функції.
2. Тривале використання КЗ при температурі понад 150 градусів стане причиною виходу з експлуатації пристрою.
3. Несправність пристрою може статися при некоректній роботі АКБ. Якщо батарея не в змозі видати потрібну напругу, котушка функціонуватиме неправильно. Важливо, щоб АКБ могла видавати щонайменше 11,5 вольт напруги.
4. Порушення роботи пристрою можуть бути спровоковані пошкодженням високовольтного кабелю.
5. Пошкодження ізоляційного шару всередині механізму призведе до того, що пристрій не зможе генерувати потрібну напругу. Подібні проблеми зазвичай виявляються в результаті потрапляння рідини або мастила всередину через пошкоджений ущільнювач. Це призводить до збільшення величини опору.
6. Індивідуальні котушки особливо чутливі до підвищених вібрацій, які видає ГБЦ. Це призводить до швидкої поломки пристроїв.

Фотогалерея

Фото різних типівпристроїв представлені у цьому розділі.

Відео «Самостійна діагностика роботи КЗ»

Канал MotoDalnoBoy розповів про причини несправностей, а також показав способи перевірки котушки з використанням тестера.