Какие катушки зажигания встречаются в автомобилях

С отказом и заменой катушки зажигания сталкивались многие автомобилисты, ведь она есть в любом бензиновом двигателе. Но что это за деталь, зачем она и как работает — знает не каждый. Давайте разберёмся, какие бывают катушки зажигания, как они устроены и почему выходят из строя.

Назначение и принцип работы катушки зажигания

Напряжение в бортовой сети большинства автомобилей — 12 вольт. Которых явно недостаточно, чтобы создать на свечах зажигания мощный электрический разряд (искру). Приходится генерировать под капотом высокое напряжение — для этого и нужна катушка.

Катушка зажигания — это повышающий импульсный трансформатор, который преобразует низковольтное напряжение (те самые 12 вольт) в высоковольтное — до 45 тысяч вольт! Такой импульс уверенно создаёт искру между электродами свечи, поджигая топливно-воздушную смесь в цилиндре.

Внутри катушки зажигания, как и в большинстве трансформаторов, есть две индуктивно связанные проволочные обмотки. Первичная обмотка катушки — это толстый медный провод с небольшим количеством витков (100–150). Вторичная обмотка состоит из тонкой медной проволоки, число витков которой на два порядка больше: 15 000–30 000. Обе обмотки выполнены вокруг многослойного металлического сердечника и изолированы, чтобы катушку не замкнуло.

Схема катушки зажигания

Устройство катушки зажигания основано на принципе электромагнитной индукции. Вот как это работает:

1. На первичную обмотку катушки подаётся постоянный ток бортовой сети, создающий магнитное поле.
2. Периодически подача тока отсекается прерывателем — механически или электронно, с помощью транзистора.
3. В момент разрыва цепи магнитное поле разрушается, и во вторичной обмотке катушки индуцируется ЭДС — электродвижущая сила.
4. Из-за большой разницы в количестве витков обмоток (от 1:150 до 1:200) импульс напряжения, который возникает во вторичной обмотке катушки, в тысячи раз больше, чем изначальные 12 V в первичной обмотке.
5. Сформированный высоковольтный импульс направляется к свече зажигания — через распределитель (трамблёр) и высоковольтные провода в старых системах зажигания, или непосредственно на свечу в современных.

Может показаться, что катушка зажигания — какой-то вечный двигатель, волшебный источник энергии. Но закон сохранения работает и в ней: электрическая мощность на входе в катушку соответствует мощности на выходе, и даже немного снижается из-за потерь. Просто у исходных 12 вольт высокая сила тока (десятки ампер), а у выходящего высоковольтного импульса сила тока ничтожно мала — считанные микроамперы. Но для искрообразования нужно именно высокое напряжение, а не сила тока.

Что такое бобина? Первые катушки зажигания

Слышали фразу «Дело было не в бобине»? И её хлёсткое продолжение про того, кто сидел в кабине… Сегодняшним автовладельцам уже непонятно, что за загадочная бобина имеется в виду: многие даже произносят неправильно, «бабина». Ведь эта поговорка родилась очень давно, в 1930-х годах, причём в авиации — водители подхватили её позже. А речь в ней об обычной катушке зажигания тех лет.

Бобина (от французского la bobine, «катушка») — это катушка зажигания почти любого бензинового ДВС середины прошлого века. Бобина представляет собой индукционную катушку в герметичном стальном цилиндре-стакане, заполненном маслом для лучшего охлаждения. Изобретение чисто немецкое: первую индукционную катушку придумал и собрал в 1851 году Генрих Румкорф (устройство даже получило его имя — катушка Румкорфа), а в автомобили его внедрил небезызвестный Роберт Бош.

В паре с бобиной всегда трудится трамблёр, отвечающий и за распределение высоковольтных импульсов, и за коммутацию — своевременную подачу (и прерывание) тока к катушке за счёт встроенного механического прерывателя. Этот тандем называется контактной системой зажигания. Она давно устарела и современных машинах не встречается, но бобины всё ещё есть в продаже — их выпускают для старых автомобилей.

Сухие катушки зажигания и «гибриды»

На смену маслонаполненным бобинам пришли так называемые сухие катушки зажигания — та же конструкция, только без металлического корпуса и масла внутри. Сверху такие катушки обычно залиты эпоксидным компаундом для защиты от влаги и грязи.

Одновременно с появлением сухих катушек наметился переход автопроизводителей к бесконтактной системе зажигания. Трамблёр лишили функции коммутатора, оставив за ним лишь распределение высоковольтных импульсов. А заведовать подачей тока на катушку зажигания стало отдельное устройство — коммутатор, причём уже без механического прерывателя, а с помощью датчика Холла.

Сухие катушки не только устанавливали под капотом отдельно (как бобины), но и объединяли с трамблёром в единый корпус. Такие гибриды часто встречались на моновпрыске — простейшем варианте инжекторной подачи топлива с единственной форсункой.

Трамблёры со встроенной катушкой встречаются на старых двигателях Toyota (3S-FE, 5A-FE и других). Надёжностью эта конструкция не блещет, поскольку два теплонагруженных узла объединены в один. Благо, при ремонте их всё-таки можно заменить отдельно друг от друга.

Модуль зажигания: модульная катушка без трамблёра

Полностью отказаться от трамблёра — механического и довольно капризного узла — позволил модуль зажигания. Модуль — это несколько катушек зажигания в едином корпусе, каждая из которых генерирует высоковольтный импульс для собственной свечи. Больше не нужно распределять единый импульс между свечами, поэтому необходимость в трамблёре отпала. А чтобы импульсы совпадали с тактами двигателя, модуль зажигания (модульную катушку) оснастили коммутирующими ключами-транзисторами.

Иногда встречаются упрощённые модули зажигания, катушек в которых в 2 раза меньше, чем цилиндров в двигателе. У той же «Тойоты» такие системы зажигания назывались DIS-2 (на 4-цилиндровых моторах) и DIS-3 (на 6-цилиндровых). В такой схеме каждая из катушек модуля отправляет импульс сразу на 2 свечи — одна из которых формирует искру вхолостую, не поджигая смесь («принцип холостой искры»). А это в 2 раза снижает ресурс свечей зажигания — для таких упрощённых модулей обязательно нужны многоэлектродные свечи.

В современных модулях зажигания число катушек соответствует числу свечей зажигания, и описанных выше особенностей у них нет. Модуль зажигания можно назвать самым надёжным решением из распространённых сегодня на автомобилях, поскольку он вынесен отдельно и не испытывает экстремальных температурных нагрузок, в отличие от индивидуальных катушек. Слабое место модульного зажигания — высоковольтные провода («бронепровода»), которые периодически нужно менять.

Индивидуальные катушки зажигания

Пожалуй, самое распространённое на современных двигателях решение — индивидуальные катушки зажигания для каждого из цилиндров. Они установлены прямо в свечных колодцах и непосредственно соединены со свечами — в такой системе зажигания нет высоковольтных проводов. И это несомненный плюс.

Другое достоинство индивидуальных катушек — возможность их отдельной замены при выходе из строя. Правда, некоторые французские и американские автопроизводители объединяют индивидуальные катушки в единый блок (рампу или кассету зажигания) с непонятной целью — и при поломке любой из катушек приходится менять весь дорогой блок в сборе. К счастью, такой инженерной экзотики на рынке немного.

Но менять индивидуальные катушки приходится заметно чаще, чем отдельно стоящий модуль зажигания. Всё дело в их расположении — в свечных колодцах очень горячо. А если пропускает сальник свечного колодца или прокладка клапанной крышки, то катушка оказывается в масляном тумане, а то и в масляной ванне, что также не продлевает её ресурс.

Почему сгорают катушки зажигания

Удивительно, но старая масляная бобина была одним из самых надёжных узлов в системе зажигания автомобиля. А с усложнением и уменьшением размеров катушек зажигания их ресурс неуклонно снижался.

Современные катушки зажигания очень чувствительны к искровому зазору свечей. Если он увеличен, то требуется больший высоковольтный импульс, чтобы пробить его искрой — нагрузка на катушки возрастает. Работает принцип Пашена: лишняя десятая миллиметра(!) искрового зазора повышает потребное пробойное напряжение на 10%. Кроме того, электричество всегда идёт по пути наименьшего сопротивления — пробить обмотку и корпус катушки может оказаться проще, чем большой искровой зазор.

Почему искровой зазор свечей увеличивается? Так может случиться при неправильном подборе свечей — всегда обращайте внимание на искровой зазор и его соответствие рекомендованному для вашего двигателя. Но главная причина — износ электродов свечи по мере эксплуатации. У простых никелевых свечей искровой зазор заметно возрастает уже через 25 000 км пробега. Иридиевые и платиновые свечи держатся в 3–4 раза дольше, но и их заявленный ресурс нельзя превышать. Самое неприятное, что свечи зажигания с изношенными электродами могут вполне нормально работать — а катушки зажигания начнут сгорать одна за другой.

Никель, иридий, платина? Выбираем свечи зажигания

Другая причина отказа катушек зажигания — тяжёлые условия их работы, о которых уже говорилось выше. Особенно страдают индивидуальные катушки, расположенные прямо в горячих свечных колодцах, — а если ещё и двигатель перегреть… Также нужно тщательно следить за чистотой свечных колодцев: если туда начнёт проникать масло, то контакт со свечой ухудшится, наконечник катушки растрескается и случится пробой на корпус.

Как проверить катушку зажигания

Характерные признаки проблем с катушкой зажигания: нестабильная работа двигателя, троение, пропуски зажигания, потеря мощности и индикатор Check Engine на приборной панели. Бывает, что на холостых оборотах катушка работает нормально, но при повышении нагрузки начинает сбоить.

Проверку катушек зажигания лучше выполнять электронными средствами: с помощью диагностического сканера или системы самодиагностики автомобиля. Обычно при сбоях в работе катушки в ЭБУ двигателя сохраняется ошибка о пропуске зажигания в конкретном цилиндре.

Также можно замерить сопротивление обеих обмоток катушки зажигания мультиметром, но нужно знать показатели исправной катушки той же модели для сравнения. У разных производителей сопротивление обмоток отличается, поэтому приводить усреднённые значения не имеет смысла. При измерении учитывайте температуру катушки: сопротивление вторичной обмотки снижается по мере прогрева катушки.

Наконец, «народный метод» диагностики катушек зажигания — последовательное отключение разъёмов каждой из катушек и определение неисправной по изменению (точнее, не изменению) работы двигателя, по его троению. Рекомендовать этот способ мы не можем по нескольким причинам. Во-первых, он поможет выявить только полностью неисправную катушку. Во-вторых, троение вредно для любого современного двигателя, особенно его лямбда-зондов и каталитического нейтрализатора выхлопа. Подобных методов «диагностики» лучше избегать.

А вот визуальным осмотром катушек зажигания пренебрегать не стоит — тщательно осматривайте их при каждой замене свечей. Трещины в корпусе — верный признак скорой поломки катушки, лучше заранее купить катушку зажигания и заменить её превентивно, чтобы отказ не случился в дороге.

Катушки зажигания — виды, устройство, принцип работы

(Примечание: данная статья является общепознавательной и не привязана к какой либо марке автомобиля)

Задачи катушки зажигания

Катушка зажигания накапливает энергию и вырабатывает высокое напряжение для образования искрового разряда на электроде свечи зажигания.

Функция катушки зажигания основывается на законе индукции: катушка зажигания состоит из магнитомягкого железного сердечника, первичной обмотки из медной проволоки с малым количеством витков (сечением примерно 0,75 мм²) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм²). Соотношение витков составляет примерно 1:200.

Поставляемая от аккумулятора энергия в требуемый момент зажигания отключается от конечной ступени управления. Магнитное поле первичной обмотки переносится на вторичную обмотку. Возникающее во вторичной обмотке напряжение зависят от количества витков. Это высокое напряжение используется для искрообразования на электроде свечи.

Энергия зажигания

При оптимальном составе смеси энергия зажигания должна составлять примерно 0,2 мДж, при более бедной или богатой смеси — примерно 3 мДж. Однако в практике расход энергии гораздо выше.

Вырабатываемая энергия в современных системах зажигания достигает от 60 до 200 мДж. Это означает, что при контакте с проводящими высокое напряжение частями может возникнуть угроза жизни!

Термины в системе зажигания

Распределение

Аккумулирование энергии: во время цикла заряда катушка накапливает энергию в магнитопроводе. Ток подается — катушка заряжается (цепь первичной обмотки закрыта, цепь вторичной обмотки открыта). В заданный момент зажигания первичная цепь размыкается.

Первичный ток

Индуцированное напряжение: любое изменение тока в индуктивности (катушке) изменяет напряжение. Вторично генерируется высокое напряжение.

Вторичное напряжение

Высокое напряжение: так же как и в трансформаторе вырабатываемое высокое напряжение зависит от числа витков катушки первично/вто-рично. После достижения необходимого напряжения пробоя происходит разряд катушки с образованием искры (пробой).

Вторичный ток

Искра зажигания: после поступления высокого напряжения на свечу зажигания накопленная энергия разряжается в искровой канал (цепь первичного тока открыта, вторичного-закрыта).

Время замыкания (заряда катушки)

В контактно-распределительной системе зажигания определяется продолжительность времени, в период которого контакт прерывателя замкнут.

В электронной системе зажигания предписывается продолжительность времени, в период которого первичный ток протекает. Первичная обмотка катушки подключена.

Система зажигания с контактным прерывателем

Электронная система зажигания

РАЗНОВИДНОСТИ КАТУШЕК

На практике в основном встречаются 3 вида: система зажигания с вращающимся распределителем, двухискровая катушка зажигания и одноискровая катушка зажигания.

Стандартная катушка зажигания для двигателей с вращающимся распределением высокого напряжения (ROV)

Управление током заряда через контакт прерывателя. Тут высокое напряжение генерируется центрально от одной катушки зажигания и распределителем зажигания механически распределяется на отдельные свечи зажигания. В современных системах управления двигателем этот вид распределения напряжения уже не актуален.

Двухискровая катушка зажигания (в двигателях с четным числом цилиндров)

Оба соединения высокого напряжения последовательно подключены к двум свечам зажигания, порядок зажигания которых на 360° оборота коленчатого вала смещены друг от друга. Катушка зажигания генерирует искру зажигания одновременно на две свечи зажигания: одна находится в цилиндре, в котором как раз и сжимается воздушно-топливная смесь, а вторая — в цилиндре, который в это время находится в такте выпуска. В цилиндре с высоким давлением (с тактом сжатия) возникает рабочая основная искра зажигания, в менее сжатом (с тактом продувки) — холостая искра зажигания. После 360° оборота коленчатого вала все становится наоборот. В другой паре цилиндров импульс зажигания происходит точно так же, только смещен на 180° оборота коленвала.

Благодаря последовательному включению одна из обеих свечей работает с положительным высоким напряжением пробоя, а другая — с отрицательным напряжением. Из-за разного направления напряжения электроды свечей зажигания показывают неодинаковые картины обгорания.

На каждый оборот коленвала -2 искры зажигания (основная/ рабочая искра и поддерживаю-щая/холостая искра)

1.    Помехоподавляющий штекер 2.    Кабели зажигания
3.    Соединительный штекер 4.    Двухискровая катушка зажигания 2×2

Статическое распределение высокого напряжения с двух-искровой катушкой зажигания

Одноискровая катушка зажигания в полностью электронной системе зажигания

В этом исполнении каждая свеча зажигания приписана к конкретной катушке зажигания, которая «сидит» прямо на изоляторе свечи зажигания. Конструкция делает возможным более филигранное исполнение и размеры. Одноискровые катушки зажигания устанавливаются как на четное, так и на нечетное количество цилиндров: система зажигания все равно синхронизируется сенсором распредвала.

Схема включения одноискровой катушки зажигания

Устройство одноискровой катушки

Одноискровая катушка зажигания вырабатывает в каждый такт по искре зажигания, потому необходима синхронизация с распределительным валом.

Преимущества одноискровой катушки зажигания в полностью электронной системе зажигания

Благодаря прямой передаче напряжения от катушки зажигания на свечу зажигания одноискровая катушка зажигания имеет меньшие потери напряжения и позволяет использовать самый широкий из возможных диапазонов углов опережения зажигания. Кроме того, в такой системе возможен контроль первичной и вторичной цепей системы зажигания и определение перебоев в искрообразовании.

Одноискровая катушка

1    Замок зажигания 2    Катушки зажигания 3.    Свечи зажигания 4.    Блок управления

Статическое распределение зажигания с одноискровыми катушками зажигания

Диоды в цепи высокого напряжения для подавления искры при включении. Вторичная обмотка не может быть проверена омметром.

Диагностические решения

: диагностика катушки зажигания

Гэри Гомс. За прошедшее столетие конфигурации катушек зажигания эволюционировали от заполненных маслом канистр к заполненным эпоксидной смолой, к электронным сердечникам, отработанной искре и к самым современным катушкам на свече или «карандашным» катушкам. Какой бы ни была конфигурация, катушка зажигания создает искру, преобразуя силу тока в вольты.

Фото 1: Большинство техников знакомы с маслонаполненными (в центре), эпоксидными (слева), с электронным сердечником, с отработанной искрой и карандашными (справа) катушками зажигания.

Например, заполненной маслом катушке зажигания может потребоваться около 4 ампер тока при напряжении 12 вольт для выработки 20–30 киловольт (кВ), в то время как для современной конфигурации с электронным сердечником или катушкой на вилке может потребоваться около 7 ампер тока. тока на 12 вольт для получения 30-60 кВ искры высокой интенсивности. Имейте в виду, что, поскольку на процесс умножения напряжения влияет множество различных факторов, максимальное выходное напряжение будет варьироваться в зависимости от конструкции и условий эксплуатации. См. Фото 1.

Катушка зажигания любой конфигурации состоит из трех частей: первичной цепи, вторичной цепи и сердечника из мягкого железа. Магнитное поле создается вокруг сердечника из мягкого железа, когда электрический ток протекает через первичную цепь или обмотку. Когда ток, протекающий через несколько сотен витков первичной обмотки, прерывается, возникающее магнитное поле распадается на многие тысячи витков вторичной обмотки. «Разрезая» магнитное поле во много тысяч раз, вторичная обмотка умножает или преобразует низкое напряжение батареи в напряжения, необходимые для создания искры зажигания.

Имейте в виду, что фактическое выходное напряжение катушки зависит от соотношения воздух/топливо (A/F) и рабочего сжатия двигателя в зазоре свечи зажигания. Как правило, обедненное соотношение A/F и высокое давление в цилиндрах имеют тенденцию увеличивать требования к напряжению на свече зажигания.

ПЕРВИЧНАЯ ЦЕПЬ

Первичная цепь катушки зажигания включает напряжение батареи или клемму B+, подключенную к источнику тока 12 В, и клемму заземления или клемму B-, подключенную к силовому транзистору, который управляет первичным током. Чтобы создать искру, силовой транзистор получает команду от модуля управления трансмиссией (PCM) для формирования магнитного поля в катушке путем заземления первичной цепи. «Насыщение» катушки происходит по мере формирования магнитного поля. Затем PCM дает команду силовому транзистору разорвать первичную цепь и разрушить магнитное поле, что создает искру зажигания.

Фото 2: Драйвер катушки насыщает первичную цепь, замыкая цепь на землю.

Время включения первичной цепи обычно определяется как «угол выдержки» при зажигании с распределителем и «рабочий цикл» при зажигании без распределителя. Угол задержки и рабочий цикл начинаются, когда первичная цепь заземлена, и заканчиваются, когда первичная цепь прерывается. См. Фото 2.

В то время как в некоторых импортных электронных замках зажигания силовой транзистор устанавливается непосредственно на катушку, силовой транзистор в большинстве зажиганий встроен в отдельный модуль управления зажиганием (ICM). Чтобы еще больше упростить аппаратное обеспечение зажигания, в большинстве современных конфигураций силовой транзистор или «драйвер» первичного зажигания встроены в PCM.

Поскольку большинство современных систем зажигания способны создавать вторичное напряжение до 60 000 вольт или 60 кВ, системы зажигания запрограммированы на снижение рабочих температур катушек за счет сокращения рабочего цикла или «времени включения» на холостых оборотах, а также за счет увеличения рабочий цикл на высоких оборотах двигателя. Эта функция увеличивает срок службы катушки за счет снижения внутренней рабочей температуры катушки.

ВТОРИЧНАЯ ЦЕПЬ

Фото 3: Когда драйвер катушки прерывает первичную цепь, магнитное поле катушки разрушается, создавая высоковольтную искру.

Вторичная цепь системы зажигания с распределителем состоит из вторичной обмотки катушки зажигания, крышки распределителя, ротора распределителя, кабеля свечи зажигания и свечи зажигания. В системах без распределителя устранены крышка распределителя и ротор, но сохранен кабель свечи зажигания.

Toyota, среди прочего, часто использует «гибридное» зажигание с отработанной искрой на двигателях с V-образным блоком цилиндров. В этой конфигурации катушки зажигания на одном ряду цилиндров устанавливаются непосредственно на свечи зажигания, а свечи зажигания на противоположном ряду подключаются к катушкам кабелями зажигания. Напротив, специальная система зажигания COP устанавливает катушку непосредственно на свечу зажигания. Очевидно, что система COP имеет наименьшее количество отказоустойчивых компонентов. См. Фото 3.

ДИАГНОСТИКА КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ

Прежде всего, я хочу подчеркнуть, что периодические неисправности катушки зажигания трудно диагностировать, поскольку обмотки катушки зажигания, как правило, очень чувствительны к теплу двигателя. Помните, что тепло увеличивает сопротивление первичной и вторичной цепи и что обе обмотки расширяются при нагревании. Вот почему катушка зажигания может пройти все заводские испытания, но все равно выйдет из строя при высоких рабочих температурах и максимальных нагрузках.

Я также первый, кто сказал, что существуют разные мнения о том, как проверять катушки зажигания и системы зажигания. Самый простой метод — измерение первичного и вторичного сопротивления катушки. Если катушка не соответствует спецификациям производителя, ее следует считать бракованной. Но соблюдение требований к первичному и вторичному сопротивлению на стенде не является гарантией того, что катушка будет правильно работать при экстремальных температурах и нагрузках.

Следующий метод — это процесс исключения, который проверяет драйвер катушки. Поскольку время запуска современных систем может составлять семь градусов или меньше, никогда не используйте для тестирования обычную тестовую лампу. Вместо этого используйте DVOM для измерения рабочего цикла или для измерения наличия падения напряжения на катушке B-, когда драйвер включает и выключает катушку. Если драйвер катушки работает, катушка предположительно неисправна.

Самый обычный метод проверки катушек состоит в наблюдении за тем, насколько хорошо искра проходит через воздушный зазор при прокручивании двигателя. У этого метода есть несколько проблем, потому что запуск двигателя с неисправной или плохо заряженной батареей просто не обеспечит первичное напряжение, необходимое для надлежащего насыщения первичных обмоток катушки. Батарея также должна поддерживать не менее 10 вольт на PCM, чтобы PCM оставался полностью работоспособным.

Поскольку проверка воздушного зазора должна быть постоянной и поддающейся измерению, многие техники используют искровые тестеры, которые создают зазор примерно 0,250 дюйма для более старых систем зажигания и искровой промежуток 0,500 дюйма для более поздних высоковольтных систем зажигания. Цвет искры часто больше связан с атмосферным загрязнением, чем с качеством искры. В некоторых случаях действительно «горячая» искра практически не видна глазу. Наконец, любая искра обычно кажется слабой, если ее увидеть под прямыми солнечными лучами, что может запутать диагноз.

Анализ осциллографа зажигания может быть столь же запутанным, потому что во время воспламенения в точке контакта технические специалисты сравнивали данные осциллографа с «идеальной» волновой формой, которая содержала определенное количество первичных и вторичных колебаний в волновой форме катушки. Но когда транзисторы используются для прерывания первичной цепи, первичная и вторичная формы сигналов могут сильно отличаться от «идеальных» сигналов, изображенных во многих автомобильных текстах.

Поскольку конфигурации с эпоксидным наполнением и внешним железным сердечником (e-core) были широко представлены в начале 1980-х мы увидели, что первичные и вторичные колебания формы волны почти исчезли. С вторичной катушкой зажигания с отработанной искрой, работающей как на положительном, так и на отрицательном заземлении, мы также видим значительную разницу между формами сигналов сжатия и выпуска. Поскольку большинству конструкций COP не хватает доступности, анализ вторичной формы сигнала стал трудным для выполнения в большинстве приложений.

Тип используемого осциллографа также имеет решающее значение для точного анализа формы волны. Большинство автомобильных лабораторных прицелов не выдерживают «броска» высокого напряжения, возникающего при тестировании первичной и вторичной цепи. Другим не хватает разрешения или четкости, необходимых для точного анализа формы сигнала катушки. С другой стороны, большинство из них будут отображать вторичную форму волны с помощью индуктивного адаптера, прикрепленного к кабелю свечи зажигания или к верхней части катушки в приложениях COP.

Фото 4: Этот сигнал с плоской вершиной указывает на то, что эта катушка имеет ограничение по току около шести ампер.

Большинство продвинутых техников в настоящее время используют прицелы зажигания на базе ПК, поддерживающие широкий спектр диагностических дисплеев и режимов. В обычных условиях будет достаточно высококачественного цифрового запоминающего осциллографа (DSO). Каким бы ни был ваш выбор, имейте в виду, что обучение открывает двери, и эта практика делает совершенным использование прицела для анализа работы системы зажигания.

НАГРУЗКА ТОКА

Поскольку доступ к тестированию формы вторичной волны для современных систем зажигания COP практически невозможен, наиболее продвинутые специалисты по диагностике используют лабораторный осциллограф и индуктивный датчик тока с малой силой тока для измерения и отображения тока, протекающего через первичную цепь катушки. См. Фото 4.

Фото 5: Это линейное изменение тока представляет ток, протекающий через конфигурацию «катушка на штекере». Обратите внимание, что сила тока составляет около 4,4 ампера и не ограничена.

В обзоре, маслонаполненной катушке зажигания требуется около 3-5 ампер тока при 12 вольтах для производства 20-30 кВ, в то время как современная конфигурация с электронным сердечником или катушкой на вилке может потребовать до 10 ампер тока. тока на 12 вольт для получения 30-60 кВ искры высокой интенсивности. Первичные цепи ICM или PCM могут иметь неограниченную по току конструкцию, которая создает точечную форму кривой линейного изменения тока. Первичные цепи ICM или PCM также могут иметь токоограничивающую конструкцию, создающую форму волны с «плоской вершиной», указывающую на то, что первичный ток ограничен заранее определенными значениями. См. Фото 5.

Доступ к первичной цепи чаще всего можно получить через предохранитель «зажигания» в блоке предохранителей автомобиля или непосредственно на жгуте проводов первичного зажигания, ведущем к катушкам зажигания. Во многих случаях все катушки зажигания системы питаются от одного провода, что упрощает подключение индуктивного токоизмерительного датчика.

Фото 6: Доступ для индуктивного датчика может быть обеспечен на некоторых системах зажигания COP путем установки перемычки между разъемом катушки и катушкой.

В системах зажигания COP без другого доступа можно использовать набор перемычек для подключения индуктивного токоизмерительного датчика. См. Фото 6.

Если драйвер катушки в PCM испорчен или ICM неисправен, всегда полезно проверить линейное изменение тока на катушке зажигания. Помните, что большинство катушек зажигания не должны потреблять более восьми ампер. Если вы сомневаетесь, сравните потребление тока с аналогичной заведомо исправной системой. Если катушка потребляет чрезмерную силу тока, первичная цепь может быть закорочена, что, в свою очередь, может вывести из строя новый PCM или ICM. Если вы сомневаетесь в целостности какой-либо катушки зажигания, лучше заменить ее новой, чем рисковать дорогостоящим возвратом.

Актуальность изменений катушек зажигания —

За последнее столетие конфигурации катушек зажигания эволюционировали от маслонаполненных к эпоксидным, к электронным сердечникам для потери искры и к самым современным катушкам на свече или «карандашные» катушки. Какой бы ни была конфигурация, катушка зажигания создает искру, преобразуя силу тока в вольты.

Например, заполненной маслом катушке зажигания может потребоваться около 4 ампер тока при 12 вольтах для выработки 20–30 киловольт (кВ), в то время как для современной конфигурации с электронным сердечником или катушкой на вилке может потребоваться около 7 ампер тока. тока на 12 вольт для получения 30-60 кВ искры высокой интенсивности. Имейте в виду, что, поскольку на процесс умножения напряжения влияет множество различных факторов, максимальное выходное напряжение будет варьироваться в зависимости от конструкции и условий эксплуатации.

См. фото 1.

Катушка зажигания любой конфигурации состоит из трех частей: первичной цепи, вторичной цепи и сердечника из мягкого железа. Магнитное поле создается вокруг сердечника из мягкого железа, когда электрический ток протекает через первичную цепь или обмотку. Когда ток, протекающий через несколько сотен витков первичной обмотки, прерывается, возникающее магнитное поле распадается на многие тысячи витков вторичной обмотки. «Разрезая» магнитное поле во много тысяч раз, вторичная обмотка умножает или преобразует низкое напряжение батареи в напряжения, необходимые для создания искры зажигания.

Имейте в виду, что фактическое выходное напряжение катушки зависит от соотношения воздух/топливо (A/F) и рабочего сжатия двигателя в зазоре свечи зажигания. Как правило, обедненное соотношение A/F и высокое давление в цилиндрах имеют тенденцию увеличивать требования к напряжению на свече зажигания.

Первичная цепь
Первичная цепь катушки зажигания включает напряжение батареи или клемму B+, подключенную к источнику тока 12 В, и клемму заземления или клемму B-, подключенную к силовому транзистору, который управляет первичным током. Чтобы создать искру, силовой транзистор получает команду от модуля управления трансмиссией (PCM) для формирования магнитного поля в катушке путем заземления первичной цепи. «Насыщение» катушки происходит по мере формирования магнитного поля. Затем PCM дает команду силовому транзистору разорвать первичную цепь и разрушить магнитное поле, что создает искру зажигания.

Время включения первичной цепи обычно определяется как «угол выдержки» при зажигании с распределителем и «рабочий цикл» при зажигании без распределителя. Угол задержки и рабочий цикл начинаются, когда первичная цепь заземлена, и заканчиваются, когда первичная цепь прерывается.
В то время как некоторые импортные электронные системы зажигания устанавливают силовой транзистор непосредственно на катушку, силовой транзистор в большинстве систем зажигания встроен в отдельный модуль управления зажиганием (ICM). Чтобы еще больше упростить аппаратное обеспечение зажигания, в большинстве современных конфигураций силовой транзистор или «драйвер» первичного зажигания встроены в PCM.
Поскольку большинство современных систем зажигания способны создавать вторичное напряжение до 60 000 вольт или 60 кВ, системы зажигания запрограммированы на снижение рабочих температур катушек за счет уменьшения рабочего цикла или «времени включения» на холостых оборотах, а также за счет увеличения рабочий цикл на высоких оборотах двигателя. Эта функция увеличивает срок службы катушки за счет снижения внутренней рабочей температуры катушки.

Вторичная цепь
Вторичная цепь системы зажигания с распределителем состоит из вторичной обмотки катушки зажигания, крышки распределителя, ротора распределителя, кабеля свечи зажигания и свечи зажигания.