Котушка запалювання автомобіля

У всіх автомобілях з ДВС завдання займання паливної суміші всередині циліндра вирішує спеціальний пристрій — свічка запалювання, яка в строго певні моменти часу повинна формувати на своїх електродах потужний іскровий розряд. Від якості та стабільності освіти іскри залежить працездатність силової установки автомобіля в цілому. А частота утворення іскри, з урахуванням максимальних обертів двигунів, може досягати декількох тисяч спрацьовувань в хвилину.

Кожне спрацювання вимагає наявності в системі високої напруги номіналом в кілька десятків кіловольт, тоді як існуючі автомобільні акумуляторні батареї (АКБ) здатні видавати стандартні значення 12 або 24 вольт (для важких вантажівок та спецтехніки).

Пристрій акумулятора, що не автомобіля

Таким чином, в ланцюзі від АКБ до свічки повинен бути присутнім досить компактний трансформатор, що перетворює низьку напругу постійного джерела в високовольтні імпульси необхідного номіналу. У будь-якому автомобілі таким трансформатором є котушка запалювання (КЗ).

Серед автолюбителів широко поширене й інше, простонародне, назва цієї деталі — «бобіна».

Пристрій котушки запалювання

Розглянемо, як влаштована класична котушка (або загального типу).

Основу конструкції складають дві обмотки: низьковольтна (інша назва — первинна) і високовольтна (або вторинна). Для первинної обмотки використовується ізольована мідний дріт з діаметром сердечника 0,5-0,8 мм. Кількість витків не перевищує 300. Поверхнева ізоляція захищає обмотку від перепадів вхідної напруги і від можливості короткого замикання. Висновки обмотки заведені на клеми, розташовані на захисній кришці. До них приєднуються проводи бортової мережі 12 В від зовнішнього джерела.

Усередині первинної знаходиться високовольтна обмотка. Для її виготовлення використовується більш тонка дріт (діаметр перетину не вище 0,1 мм), але зате число витків може досягати 50 тисяч. «Мінусові» висновки обмоток з’єднані, а «позитивний» висновок другий обмотки виведений на високовольтний наконечник КЗ, звідки і подається імпульс високої напруги.

У конструкції КЗ присутні і інші важливі компоненти:

  • корпус пристрою, що оберігає від пошкодження внутрішні деталі котушки;
  • захисна кришка, поєднана з корпусом герметичним нерозбірним з’єднанням;
  • залізний сердечник, що сприяє підвищенню вихідної напруги і «заспокійливий» вихрові струми;
  • зовнішній магнітопровід;
  • каркас високовольтної обмотки;
  • ізоляторні елементи;
  • клемні контакти для підключення зовнішнього джерела;
  • контактний гвинт;
  • клема центрального наконечника з контактною пружиною для зняття високої напруги;
  • кріпильна скоба пристрою.

Пристрій котушок різних видів

Для ефективного охолодження пристрою в процесі його роботи внутрішня порожнина деяких моделей перед з’єднанням захисної кришки з корпусом при виробництві вироби заповнюється спеціальним маслом.

Для вирішення завдання підтримки стабільного рівня напруги на вході котушки деякі моделі можуть додатково оснащуватися «навісними» резисторами.

Принцип роботи котушки запалювання

Алгоритм роботи досить простий: на витки первинної обмотки пристрої подається постійна напруга від зовнішнього джерела, яке викликає утворення магнітного поля. Це поле впливає також і на другу обмотку, де в результаті зустрічної індукції формується імпульс високої напруги.

Значення індукції магнітного поля на виході дорівнює добутку значення індукції первинної обмотки на кількість витків високовольтної обмотки. За рахунок цього лавиноподібного зростання індукції у вторинному контурі ми і отримуємо такий потужний імпульс на виході КЗ.

Типи котушок запалювання

Всі існуючі на сьогодні автомобільні котушки за конструктивними особливостями можна розділити на чотири групи:

  • Класичні (загального типу);
  • Двохвивідною (здвоєні);
  • Комбіновані (модулі запалювання);
  • Індивідуальні.

Приклад різних типів котушок

КЗ загального типу поділяються на «сухі» і маслонаполненние. «Сухі» з’явилися пізніше маслонаповнених і поступово витіснили їх з ринку за рахунок меншої вартості матеріалів і простоти виготовлення. Конструктивно два різновиди класичної котушки практично не відрізняються один від одного. В «сухому» виробі відсутній металевий корпус, а функції захисту від механічних пошкоджень і тепловідведення виконує товстий шар епоксидного компаунда, що покриває всю поверхню пристрою.

Основна особливість роботи загальною котушки полягає в необхідності наявності в ланцюзі запалювання керуючого і розподільного механізму — трамблера, який відповідає за комутацію низької напруги на вхід котушки і «роздачу» високої напруги по свічках. Саме цей механічний комутатор управляє виникненням іскри, а також синхронізує цей процес з тактами роботи ДВС.

Котушки запалювання здвоєного типу за своїм внутрішнім конструктиву аналогічні класичним. Основна відмінність полягає в тому, що цей продукт має два високовольтних виведення. Таким чином, кожен сформований пристроєм високовольтний імпульс надходить одночасно на дві свічки. Але так як алгоритм функціонування двигуна має на увазі максимальне стиснення паливної суміші (час підпалу) одномоментно тільки в одному робочому циліндрі, то утворюється іскровий розряд на свічці іншого циліндра «пропадає» даремно. Цей процес називають також «холостий іскрою». Однак на наступному такті роботи силової установки два висновки котушки міняються місцями: перший здійснює «холостий» постріл, зате другий відпрацьовує свій хліб на всі сто.

Здвоєна котушка запалювання

Двохвивідною котушки мають дві головні переваги перед класичними:

  1. При об’єднанні двох виробів в одному блоці на 4-циліндровому моторі (трьох виробів на 6-циліндровому і т.д.) розподільник високої напруги в ланцюзі запалювання автомобіля стає непотрібним, що тягне за собою підвищення надійності системи в цілому.
  2. Таку котушку можна підключати до свічок запалювання різними способами: перший — подавати високовольтні імпульси на свічки по двох проводах високої напруги, другий — використовувати для однієї свічки наконечник, для другої — провід. Це дозволяє конструкторам підвищити варіативність розміщення і підключення КЗ.

Котушками комбінованого типу оснащувати авто почали після широкого поширення інжекторних ДВЗ.

Спочатку модулі запалювання представляли собою єдиний блок, що складається тільки з окремих котушок (по числу використовуються в ДВС циліндрів) і спеціальних наконечників, закріплених на висновках КЗ. За допомогою цих наконечників вся конструкція надягала на свічки, вкручені в колодязі головки блоку циліндрів (ГБЦ). Такий модуль запалювання дозволяв відмовитися від високовольтної частини трамблера. А функцію низьковольтного комутатора в перших модулях виконував блок управління ДВС, яка з цього приводу оснащувався необхідною кількістю транзисторів.

Пізніше транзисторні ключі комутації низьковольтної напруги також перекочували з дорогого і складного блоку управління в корпус модуля КЗ, який став незалежно виконувати всі функції.

Індивідуальні котушки є сьогодні найбільш затребуваними пристроями. Обрана виробником архітектура сердечника дозволяє розділити ці вироби ще на дві додаткових групи: компактні і стрижневі. Індивідуальні отримали свою назву в силу того, що кожна працює тільки на одну свічку.


Алгоритм функціонування індивідуальної котушки повністю відповідає алгоритму роботи КЗ інших типів, але її конструктив має особливості. Головна відмінність — дзеркальне розташування двох обмоток в порівнянні з конструкцією КЗ загального типу. Також індивідуальна має два сердечника: один всередині і один зовні обмоток.

Високовольтний вивід котушки приєднаний до наконечника, що складається з металевого стержня, наполегливої ??пружини і керамічного ізолятора. За допомогою наконечника вона надівається на свічку, вкручені в ГБЦ.

Для запобігання вторинної обмотки КЗ від надвисоких навантажень в її конструкції передбачено використання потужного діода, здатного витримувати постійний вплив значних напружень.

До особливостей індивідуальних можна віднести їх компактність і відсутність у виробі деяких елементів, властивих КЗ інших типів, що позитивно позначається на мінімізації втрат енергії в ланцюзі високої напруги.

Індивідуальні КЗ деяких виробників додатково оснащуються електронними деталями для підтримки воспламенительного механізму.

Застосування котушок запалювання

Всі сучасні автомобільні системи запалювання використовують ті чи інші типи котушок запалювання.

Котушки загального типу можуть бути встановлені на автомобілі з будь-якою системою запалювання, але при цьому вони вимагають обов’язкової наявності трамблера. Тоді як здвоєного типу застосовуються виключно в електронних системах запалювання. Індивідуальні та модульні встановлюються тільки на ті машини, які використовують сучасні системи запалювання електронного типу.

Вимоги, що пред’являються до котушок запалювання

Сучасні котушки запалювання повинні відповідати таким основним вимогам:

  1. Компактні розміри, невелика вага.
  2. Стабільність характеристик протягом всього терміну експлуатації пристрою, надійність і довговічність виробу.
  3. Продуманий дизайн, простота установки / зняття пристрою.
  4. Підвищений захист від несприятливого впливу агресивних зовнішніх факторів (екстремальні температури, вологість, забруднення та ін.).
  5. Точність виготовлення і механічна міцність посадочних місць, кріпильних елементів і контактів пристрою.

висновок

Незважаючи на значну еволюцію ДВС, а також різних електронних систем і вузлів автомобілів, котушки запалювання з моменту їх першої появи на машинах і до нинішнього часу зазнали не настільки значущі конструктивні зміни. Вони продовжують вирішувати своє основне завдання — трансформацію постійного низької напруги в потужні високовольтні імпульси, необхідні для стабільної та надійної роботи свічок в циліндрах двигуна.

В сучасних ДВС найбільшого поширення і розвиток отримали котушки індивідуального і модульного типів. Це пов’язано з їх ефективністю, малими габаритами і довговічністю. Цей висновок підтверджується багаторічним досвідом експлуатації даних типів на більшості моделей автомобілів провідних виробників світу.