Катушка автомобильного зажигания: устройство, принцип работы, виды и диагностика неисправностей

Катушка зажигания – неотъемлемый элемент системы зажигания бензиновых и газовых двигателей внутреннего сгорания. Поговорим подробнее, как она устроена, по какому принципу работает и какие у нее чаще всего возникают неисправности.

Что такое катушка зажигания и замем она нужна

Чтобы заряд, поступивший на свечу зажигания, пробил расстояние между двумя электродами и сгенерировал искру, нужно очень высокое напряжение. 12 Вольт, которые производит аккумулятор, для этого недостаточно. Нужны куда более высокие показатели – от 10 до 50 кВ. Соответственно, требуется специальный прибор, который увеличил бы напряжение до минимально необходимых значений. Его называют умножителем (или преобразователем). Функции такого прибора и выполняет катушка зажигания. Она обеспечивает повышение напряжение и своевременное образование искры. Это и есть основное назначение детали. По сути, от работы катушки зажигания зависит, удастся завести двигатель автомобиля или нет.

Следует отметить, что на некоторые двигатели помимо катушки устанавливают трамблер. По сути, он представляет собой прерыватель-распределитель напряжения. Главная задача прибора – распределение высоковольтного электротока между цилиндрами.

В зависимости от того, используется ли это устройство в автомобильном моторе, он может относится к одному из 2 типов:

катушечный;
трамблерный.

Отметим, что при желании можно заменить трамблер на катушку, которая не требует его наличия. Однако это довольно сложная процедура, поэтому ее целесообразность стоит под вопросом.

катушка зажигания

Устройство катушки зажигания

Рассмотрим устройство детали на примере общей катушки.

Прибор зажигания представляет собой трансформатор, который имеет сердечник и 2 обмотки. Первичная состоит из относительно небольшого количества витков (от 250 до 400) и рассчитана на прием небольшого напряжения (то есть стандартного для бортовой электросети транспортного средства – 12 В). Вторая имеет гораздо больше витков (обычно 25 000 – 30 000). Благодаря этому в ней формируется очень высокое импульсное напряжение, которое и поступает на свечи (на некоторых двигателях – на трамблер). Свечи генерируют искру, после чего воспламеняется топливная смесь.

Если взглянуть на фото детали в разрезе, то она будет выглядеть как бобина с намотанной на нее медной проволокой в изоляции. Подобное изображение можно найти в Википедии.

Устройство работает следующим образом.

На первичную обмотку поступает электрический ток низкого напряжения (в нашем случае – 12 В).
За счет электромагнитного поля, возникающего в первой обмотке, а также постоянного магнитного поля сердечника во второй обмотке генерируется электрический ток. Поскольку вторичная обмотка имеет несколько тысяч витков, напряжение этого тока составляет несколько десятков тысяч вольт.
Сгенерированной вторичной обмоткой напряжение подается на свечи зажигания, где генерируется искра, которая воспламеняет топливную смесь.

Виды катушек

Катушки зажигания бывают нескольких видов.

Общая (или классическая). Наиболее старая разновидность детали. Катушка с двумя обмотками и одним сердечникам, которая подает один высоковольтный разряд на каждый цилиндр по очереди. Очередность подачи тока определяет трамблер.
Сдвоенная (или двухвыводная). Устройство аналогично общей, но каждая обмотка имеет по 2 вывода. Каждый из них параллельно подсоединен к 2 цилиндром. При этом когда на одном из 2 подключенных к выводу цилиндров поршень отходит назад и искра не нужна, свеча отработает вхолостую. При такой схеме подключения отпадает необходимость в трамблере, поэтому при использовании этой разновидности катушки он отсутствует. Поскольку общая конструкция проще, ее надежность гораздо выше.
Четырехвыводная. Конструкция аналогична сдвоенной. Однако вместо 2 выводов здесь 4. Каждый из них отвечает за свой цилиндр, передавая на свечу ток по высоковольтному кабелю. Подобная схема использовалась на автомобилях ВАЗ 10-й серии.
Индивидуальная (или свечная). В народе ее называют «на свече». Представляет собой уменьшенный вариант катушки, который надевается непосредственно на головку свечи. Таким образом, каждая свеча имеет собственную катушку, каждая катушка отвечает за собственную свечу. Высоковольтный ток на каждый цилиндр подается индивидуально. Так как искра не срабатывает вхолостую, срок работы свечей в данном случае выше. А поскольку цепь между катушкой и свечой теперь не содержит не только трамблер, но и высоковольтный провод, общая конструкция надежнее. Кроме того, она отличается стабильной работой. Когда на какую катушку нужно подать ток с бортовой сети, определяется электронным блоком управления. Чаще всего такая схема используется на машинах иностранного производства.

Как подключить катушку зажигания

Подключение катушки зависит от ее разновидности.

Если речь идет об общей, то 2 входные клеммы подключают к бортовой электросети, а выходную высоковольтную – к кабелю, который идет к трамблеру.
Клеммы сдвоенной подсоединяют к бортовой электросети, а высоковольтный выход – к кабелю, который идет к свечам.
Индивидуальную подключают непосредственно к свече. Устройство имеет пластиковый кожух, который на нее надевается. Внутри кожуха находится высоковольтный контакт.

Срок службы

Четко определенного срока службы деталь не имеет. В теории она может работать неограниченное количество времени. На практике через несколько лет она выходит из строя. Это обусловлено тем, что во время преобразования низковольтного тока в высоковольтный обмотка нагревается. Это может вызвать одно из двух последствий:

перегорание изоляции, которое приводит к уменьшению сопротивления обмотки;
перегорание самой обмотки, результат которого полная поломка детали.

Как проверить катушку

Прибор можно проверить тремя различными способами:

визуально осмотрев;
замерив сопротивление на контактах обмоток;
путем поочередного отсоединения клемм при запущенном моторе.

Первый метод самый простой. Отсоединяем деталь и визуально ее осматриваем. Корпус должен быть целым, не иметь нагара, оплавления. Не будет лишним понюхать прибор – от него не должно пахнуть гарью. Неплохо сравнить исправную деталь с той, на которую пало подозрение в поломке.

Второй способ подразумевает измерение мультиметром сопротивления обеих обмоток. Он является самым надежным, поскольку предоставляет водителю точные параметры обмотки катушек. Для проверки первой щупы прибора помещают на входные клеммы. Сколько должен составлять результат замеров? Показания должны находиться в диапазоне от 0,4 до 2 Ом. Для измерения сопротивления вторичной один щуп подсоединяют к контакту, второй – к пружине, которая идет непосредственно к обмотке. Результат будет отличаться у разных моделей детали. Обычно он находится в диапазон от 6 до 20 кОм. Если замеры показали меньше, это повод для беспокойства.

Третий способ подойдет только для индивидуальных или четырехвыводных катушек потребует выполнить следующие действия:

завести двигатель;
поочередно отсоединить провода от катушек;
наблюдать за изменениями в работе цилиндра.

Если при очередном отсоединении никаких изменений не произошло, деталь, от которой отключили провод, неисправна. Работу цилиндра проверяют в первую очередь на слух. При незначительных отклонениях напряжения, которое подается на свечи, почувствовать разницу зачастую достаточно сложно. Поэтому такой метод никак нельзя назвать точным.

Признаки неисправности

Неисправная деталь приводит к появлению следующих «симптомов»:

нестабильность в работе мотора (иногда может проявляться только на определенных оборотах);
перегрев детали;
обратный выхлоп;
резкое увеличение расхода ГСМ во время передвижения на транспортном средстве;
пропуски зажигания при включении двигателя, которые сопровождаются характерным «кашлем» при попутках запустить мотор;
самопроизвольная остановка мотора;
рывки во время езды;
нестабильная работа на холостом ходу;
проблемы с запуском мотора;
существенное падение мощности при резком нажатии на акселератор.

Иногда при поломке на приборной панели машины может загореться лампочка Check Engine.

Советы по эксплуатации

Вот несколько советов, которые помогут продлить «жизнь» катушки зажигания.

Следите за исправностью всех элементов бортовой электросети. «Убить» деталь может любое отклонение от нормы: скачки напряжения в аккумуляторе, нарушение целостности высоковольтного кабеля, некорректное функционирование блока управления.
Не покупайте слишком дешевые свечи. Они имеют слабый уплотнитель, который может привести к прорыву отработавших газов. Если используются индивидуальные катушки, это самым непосредственным образом влияет на их работу, увеличивая температуру в области обмотки, что может привести к перегреву и нарушению ее целостности. Лучше купить модель подороже – это убережет от поломки другие элементы электросети.
Проверяйте прибор мультиметром не только когда он даст знать о неисправности. Регулярно проводите профилактические замеры. Порой поломка начинается с незначительного изменения сопротивления, которое никак не проявляет себя. В дальнейшем это может привести к перегреву и появлению более ощутимых проблем.
Используйте для установки устройства штатные крепления. Не располагайте рядом с ним дополнительных приспособлений, которые не предусмотрены конструкцией двигателя. Все это может привести к нарушению вентиляции и перегреву. А это, в свою очередь, приводит к перегоранию изоляции или проволоки в обмотке.
Следите за тем, чтобы корпус прибора всегда оставался чистым. Загрязнения также негативно сказываются на способности приспособления к отдаче тепла и могут вызвать значительный перегрев.

Если прибор исправен, но водителю все равно кажется, что двигатель запускается медленно, можно приобрести модель с более хорошими характеристиками, которая выдает более высокое напряжение.

Подведем итог

Катушка зажигания – прибор, который обеспечивает формирование искры на электродах свечи. Напряжения тока, который дает аккумулятор, для этого недостаточно. Катушка делает его выше, увеличивая в несколько десятков тысяч раз, чем делает возможным генерацию искры и поджиг топливной смеси. Неисправности прибора приводят к проблемам с запуском мотора, нарушением его работы.