Катушка зажигания: устройство, принцип работы, виды

Система зажигания используется в бензиновых и газовых двигателях, так что свечи, катушки и высоковольтные провода стали неотъемлемой частью современного автопрома. Как и многие другие системы, зажигание претерпело множество перемен в ходе своей эволюции, но принцип его работы остался тем же (еще бы, ведь законы физики пока никто не отменял). И, пожалуй, сильней всего изменилась именно катушка зажигания, пройдя путь от массивного устройства до небольшого девайса, почти не занимающего места, но добросовестно выполняющего свою работу. В этой статье мы с Вами вскроем несколько тайн по поводу этого устройства.

Содержание

1. Что такое катушка зажигания и для чего она нужна?
2. Схема системы зажигания
3. Устройство катушки зажигания
4. Виды и устройство катушек зажигания
5. Принцип работы катушек зажигания
6. Частые неисправности
7. Советы по эксплуатации и проверке
8. Заключение

Что такое катушка зажигания и для чего она нужна?

Чтобы получить заветную искорку, нужно довольно большое напряжение, ведь разряд на свече должен «пробить» расстояние между электродами и дать мощную искру. Дать такое напряжение ни генератор, ни аккумулятор автомобиля даже теоретически не в состоянии: при номинальном показателе 12 вольт на АКБ для зажигания требуется 10-50 тысяч вольт. Вот для получения такого напряжения и используется катушка зажигания. По сути, она преобразовывает низковольтный ток в высоковольтный.

От того, насколько стабильно работает катушка, зависит и работа двигателя, ведь без «заветной искры» никто никуда не поедет.

Схема системы зажигания

В общей схеме системы зажигания катушка располагается между АКБ и распределителем зажигания, за которым дальше стоят свечи. Параллельно с катушкой подсоединен прерыватель (в старых автомобилях) или ЭБУ для регулировки подачи заряда – в новых. Постоянный низковольтный ток от батареи (или генератора) поступает на катушку. Прерыватель отрабатывает периодические разрывы в цепи (об этом чуть дальше, в описании принципа работы). Катушка генерирует высоковольтный ток, который через трамблер поступает на нужную свечу. Независимо от того, какая система управления используется в автомобиле (механическая или электронная), схема зажигания не меняется по принципу, а только совершенствуется по форме.

Схема работы системы зажигания с катушкой

Если любой из элементов системы дает сбой, это сразу отражается на режиме работы двигателя. Поэтому катушка так важна.

Устройство катушки зажигания

Принципиальная схема устройства катушки остается одинаковой на все модификации и конструктивные особенности.

Устройство простейшей катушки зажигания

• Внутренний центральный сердечник, сделанный из стальных пластин, изолированных между собой для уменьшения вихревых токов.
• Первичная обмотка из толстой (примерно 0,8 мм в сечении) проволоки, намотанной в 250-400 витков.
• Вторичная обмотка, состоящая из тонкой проволоки (примерно 0,1 мм в сечении), намотанной в 20-25 тысяч витков. В среднем, соотношение количества витков между первичной и вторичной обмоткой составляет примерно от 1:150 до 1:200.
• Наружный кольцевой сердечник, он же магнитопровод.
• Клеммы: две для тока низкого напряжения (от АКБ и на «массу») и одна высоковольтная.
• Корпус, наполнитель (заливка трансформаторным маслом или эпоксидным составом).

Первичная и вторичная обмотка изолированы друг от друга, а в дорогих моделях изоляция есть и между слоями витков. Это сделано для того, чтобы избежать «пробоев» напряжения.

Виды и устройство катушек зажигания

В процессе своего развития катушка зажигания серьезно преобразилась внешне, хоть и не изменилась принципиально. Конструктивно выделяют четыре типа катушек.

1. Классическая или общая – самый старый тип конструкции, который, тем не менее, еще можно встретить в автомобилях. Конструктивно это одна катушка, которая подает разряд на каждую свечу по очереди. Очередность подачи тока определяет трамблер.

   Устройство общей катушки зажигания

2. Сдвоенная, она же «сдвоенная искра», она же модуль зажигания или DIS (Double Ignition System) – героическое избавление от распределителя зажигания, который был слабым звеном во всей цепочке. В ней два высоковольтных вывода, каждый из которых подает напряжение одновременно на два цилиндра, в которых поршни движутся синхронно вверх. Устройство сдвоенной катушки зажигания
   При этом если один из цилиндров требует поджига (то есть идет такт сжатия) и искра действительно нужна, то второй цилиндр работает на выпуск, и искра отрабатывает вхолостую. Трамблера в системе нет, поскольку каждый модуль состоит из двух высоковольтных выводов, работающих одновременно. Соответственно, два модуля ставятся на 4-цилиндровый двигатель, три модуля – на 6-цилиндровый. Прерывателем тока работает праобраз современных ЭБУ – блок управления двигателем (первые блоки были транзисторными, что не мешало им справляться со своей работой).

3. Индивидуальная, она же «катушка на свече», она же COP (Coil on Plug) – еще один шаг навстречу рациональности. Установка на каждую свечу индивидуальной катушки зажигания дала возможность убрать из цепочки высоковольтные провода, а значит, дополнительно повысить общую надежность системы. Теперь каждая катушка подключается к ЭБУ, работающем по принципу прерывателя. Но никаких трамблеров, никаких проводов – высоковольтный вывод катушки подсоединен к главному контакту свечи. В современных двигателях используются индивидуальные катушки компактного типа, в которых основная часть с обмотками и сердечником располагается в верхнем отдельном секторе корпуса.

   Устройство индивидуальной катушки зажигания

4. Рейка зажигания (секционные) – конструкция, объединяющая несколько катушек для лучшей и более простой синхронизации их работы. В рейку устанавливаются индивидуальные катушки стержневого типа, в которых внутренний сердечник проходит параллельно основной оси катушки. Основной их недостаток то, что если выходит из строя одна катушка, то нужно менять весь модуль в сборе. А это удовольствие не из дешевых.

Катушки зажигания реечного (секционного) типа

Помимо основного типа конструкции катушки имеют разный теплопроводный наполнитель. Во время работы она может довольно сильно нагреться, поэтому внутреннюю часть заполняют веществом, отводящим лишнее тепло от медной обмотки. По типу этого вещества катушки делятся на «сухие» и маслозаполненные.

1. «Сухие» – современные устройства, залитые смесью на эпоксидной основе. Она одновременно выполняет функцию отвода тепла, изолятора и даже корпуса.
2. Маслозаполненные – старые модели, которые заливались трансформаторным маслом. Не самая рациональная система, но тоже справляется со своей задачей.

Принцип работы катушек зажигания

Принцип работы катушки зажигания основан на физическом законе самоиндукции. Ниже, на видео наглядно показан принцип работы.

1. Постоянный, низковольтный ток поступает на первичную обмотку.
2. Когда срабатывает прерыватель, напряжение начинает падать, образовывая вокруг первичной обмотки переменное магнитное поле.
3. Далее электромагнитное поле, пересекая стальной сердечник, усиливается, и пересекает вторичную обмотку.
4. При пересечении вторичной обмотки магнитным полем, в ней индуктируется ток с электродвижущей силой гораздо большей, чем в первичной обмотке. Происходит это как раз иза разности количества витков в катушках.
5. Этого напряжения уже достаточно чтобы на свече образовалась искра, и произошло воспламенения топливной смеси.

Работа катушки зажигания

Частые неисправности

Время от времени катушки зажигания выходят из строя, иногда отработав свои законные тысячи километров, а иногда вскоре после покупки. Регламентного срока замены у них нет, так что чем выше качество этой детали, тем дольше не придется о ней вспоминать. Частые причины поломок катушки разные.

1. Перегрев. Катушка может пострадать от сбоя в системе охлаждения двигателя, от «закипания» мотора, от нарушения отвода тепла.
2. Короткое замыкание. Встречается нередко, особенно в дешевых моделях, которые используют на сложных дорогах. От вибрации изоляционный материал постепенно приходит в негодность и происходит замыкание на обмотках.
3. Неисправность смежных элементов электросети. В частности, недостаточный заряд АКБ приводит к слишком продолжительной зарядке катушки.
4. Повреждение корпуса от ударов, вибрации, перепадов температур и т.д.
5. Попадание влаги внутрь.
6. Естественный износ. Да, катушка тоже имеет свой ресурс, и рано или поздно ее приходится менять.

Любая неисправность моментально сказывается на работе двигателя: он либо вообще не запускается (если проблема с образцом старого типа, одной на все цилиндры), либо работает с перебоями: троит, теряет динамику. В довершение ко всему загорается значок Check Engine, и приходится ехать в сервис на диагностику.

Катушки зажигания не ремонтируются, только меняются на новую. Это относится и новейшим индивидуальным устройствам с компьютерным управлением, и к старым классическим.

Советы по эксплуатации и проверке

Чтобы катушки зажигания проработали как можно дольше, рекомендуем такие несложные правила эксплуатации.

1. Следите за состоянием электросети и всех ее элементов. «Убить» катушку может и старый аккумулятор, и некачественные высоковольтные провода, и даже программный сбой ЭБУ.
2. Не экономьте на свечах зажигания. В конструкции «катушка на свече» есть риск прорыва выхлопных газов через свечной колодец. В дешевых свечах уплотнение менее качественное, а значит, есть риск получить раскаленные выхлопные газы прямо внутрь катушки зажигания.
3. Проверить работоспособность ее можно с помощью мультиметра. Для этого нужно сначала замерить сопротивление первичной обмотки, подключив щупы к низковольтным клеммам. Стандартное сопротивление 0,4-3 Ом. Если больше или стремится к бесконечности – в обмотке обрыв, если меньше (стремится к нулю) – короткое замыкание.
4. Для проверки вторичной обмотки тестер нужно выставить на измерение до 2 тыс. кОм, щупы установить на высоковольтную и плюсовую клеммы и замерить сопротивление. Показатели должны быть 5-10 кОм, возможно больше или меньше, но в разумных пределах. Так же, как и в предыдущем случае, бесконечность означает обрыв провода в обмотке, ноль – короткое замыкание.
5. При подозрении на пробой изоляции (есть утечки тока, которые чувствуются как удары током от кузова автомобиля) можно измерить сопротивление на корпусе. Один щуп мультиметра на высоковольтную клемму, второй на корпус. Вот тут как раз должно быть сопротивление, стремящееся к бесконечности. Другой показатель четко говорит о повреждении оболочки катушки.

Покупая катушку зажигания, многие автовладельцы недоумевают: цены на оригинальные (ОЕМ), неоригинальные от качественных брендов и бюджетные катушки могут отличаться в десятки раз. И это не «доплата за бренд», как обычно думают покупатели. По итогу, устройство от качественного бренда будет надежно работать и не беспокоить лишний раз. А от образца бюджетного уровня сложно ожидать долгих лет службы. Как правило, самые дешевые образцы ставят на автомобиль перед продажей, чтобы он некоторое время поездил (хотя бы до ближайшего нотариуса).

Заключение

Нормальная качественная катушка зажигания служит долго, если ей не мешать. Но ее поломка – всегда неожиданность, расходы и переживания. Поэтому лучше позаботиться о том, чтобы поддерживать электрику автомобиля в порядке, не перегревать двигатель, не заливать его водой, а при замене свечей зажигания аккуратно обращаться с катушками. Конечно, никакие предосторожности не сделают ее вечной, но помогут снизить затраты на диагностику, поиск и покупку новых, а еще сэкономить время и нервы.

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.

Модули управления зажиганием – UnderhoodService

Хотя большинство из нас редко задумываются о модуле зажигания, пока не приедет эвакуатор с проблемой запуска двигателя и отсутствием искры, модуль зажигания по-прежнему является важной частью диагностики и ремонта системы зажигания. Оглядываясь назад в историю, «твердотельные» или «транзисторные» системы зажигания впервые появились на серийных автомобилях в 1960-х годах. Когда в 1970-х годах стандарты выбросов ужесточились, электронные системы зажигания доказали свою ценность, поскольку, в отличие от точечных распределителей, они не нуждались в частых регулировках и обслуживании. Кроме того, их твердотельная электроника обеспечивала гораздо более высокое напряжение зажигания с гораздо большей точностью момента зажигания, чем обычные системы точечного зажигания.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ ЗАЖИГАНИЯ
Несмотря на то, что сегодня на импортном рынке зажигания представлены тысячи различных вариантов конструкции модулей зажигания, важно понимать, что все электронные системы зажигания выполняют одни и те же основные функции. Чтобы произвести высоковольтную искру на свече зажигания, любой модуль зажигания должен: а) синхронизировать искру, определяя положение коленчатого вала, б) насыщать первичные обмотки катушки зажигания, включая первичную цепь системы зажигания, и в) разрушать возникающее магнитное поле в катушке зажигания путем отключения первичной цепи.

Чтобы лучше визуализировать работу системы зажигания, сердечник из мягкого железа, расположенный внутри или снаружи катушки зажигания, используется для создания электромагнита. Процесс, называемый насыщением катушки, происходит, когда магнитное поле создается внутри первичной обмотки катушки путем заземления первичной цепи. Когда первичная цепь размыкается, магнитное поле, создаваемое в первичной цепи катушки зажигания, схлопывается в набор вторичных обмоток, которые умножают напряжение, содержащееся в сжимающемся первичном магнитном поле, до 60 000 вольт на свече зажигания.

Это время включения первичного контура называется временем выдержки и измеряется в градусах вращения коленчатого вала двигателя. Время выдержки можно также измерить как рабочий цикл мультиметра или цифрового вольтомметра. В последнем случае руководство оператора обычно включает удобную диаграмму для преобразования рабочего цикла во время выдержки.

ДАТЧИКИ ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
Задачей CKP является указание модулю зажигания, когда поршень приближается к верхней мертвой точке (ВМТ). Когда поршень достигает заданной точки на такте сжатия, силовой диод, расположенный внутри модуля зажигания или на катушке зажигания, отключает первичный ток, который разрушает магнитное поле катушки и создает искру, воспламеняющую топливно-воздушную смесь, содержащуюся в ней. цилиндр.

Датчик положения коленчатого вала (CKP) может находиться в узле распределителя в ранних электронных системах зажигания или монтироваться на переднем узле гармонического балансира или на маховике в более современных электронных системах. Датчик положения коленчатого вала может быть двухпроводным датчиком магнитных импульсов или трехпроводным датчиком Холла. Вкратце, двухпроводной датчик отображает аналоговую форму волны переменного тока на лабораторном осциллографе, тогда как трехпроводной датчик создает прямоугольный сигнал положительного тока для запуска модуля зажигания. Датчик третьего типа, называемый оптическим или фотодиодным датчиком, обычно используется в системах зажигания распределительного типа и работает по принципу колеса затвора, прерывающего луч света для срабатывания модуля зажигания.

СОВРЕМЕННЫЕ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ
Основные принципы работы катушки зажигания не изменились с тех пор, как она была изобретена более 100 лет назад. Однако изменилось то, как катушка построена и как она предназначена для работы. Современные катушки эволюционировали от старых наполненных маслом канистр до литой эпоксидной смолы, от внешнего магнитного сердечника до современных тонких версий, которые можно найти в современных конструкциях катушек на штекере (COP).

Благодаря достижениям в конструкции катушек современные модули зажигания рассчитаны на насыщение первичных обмоток при гораздо более высоких токах, чем в более ранних версиях зажигания. Сила тока увеличилась примерно с трех ампер на старых маслонаполненных катушках до более чем семи ампер на некоторых современных системах зажигания.

Очевидно, что увеличение первичного тока увеличивает внутренний нагрев, что может сократить срок службы катушки. Имея это в виду, современные катушки зажигания были переработаны, чтобы выдерживать более высокие входные токи и более высокие выходные напряжения. Кроме того, используется больше катушек, чтобы сократить время выдержки и, таким образом, уменьшить внутренний перегрев обмоток катушек.

Электронные системы зажигания постепенно эволюционировали от одной катушки, зажигающей все цилиндры, к безраспределительным системам с отработанной искрой, использующим несколько катушек для зажигания двух цилиндров каждая. Самым последним нововведением в системах зажигания является система «катушка на свече» или COP, в которой каждый цилиндр оснащен собственной катушкой зажигания.

ВАРИАНТЫ МОДУЛЯ ЗАЖИГАНИЯ
Излишне говорить, что за три десятилетия своего существования модуль зажигания претерпел тысячи конструктивных изменений. Ранние модули представляли собой простые двухпозиционные переключатели, приводимые в действие катушкой датчика магнитных импульсов в распределителе. Когда компьютеризированное управление двигателем впервые появилось, конструкция модуля зажигания была изменена, чтобы посылать прямоугольный сигнал в модуль управления двигателем (ECM). В этом варианте конструкции ECM рассчитывает величину опережения зажигания, необходимую для условий работы двигателя, и отправляет обратный прямоугольный сигнал в модуль зажигания, чтобы инициировать событие искры.

По мере того, как операции становятся более сложными, модуль часто перемещают из внутренней части распределителя в более прохладные места, например, в нишу крыла моторного отсека. В других случаях модуль становится частью блока катушек системы зажигания. В более поздних моделях модуль зажигания интегрирован в сам модуль управления трансмиссией (PCM) для упрощения системной электроники.

Модули зажигания также изменили способ управления первичным током. Ранние модули насыщали катушку зажигания, заземляя первичную цепь так же, как и старые механические контактные точки зажигания. Поскольку многие из этих систем были созданы для работы с фиксированной задержкой, потеря сопротивления в первичной обмотке катушки увеличила бы первичный ток, протекающий через модуль. В этом случае модуль будет перегреваться и возникать периодические или серьезные сбои.

Чтобы предотвратить перегрев катушки зажигания, более поздние модули зажигания стали включать переменное время задержки. Как правило, это время выдержки составляет примерно от 10 градусов на холостом ходу до 30 градусов при более высоких оборотах двигателя. Чтобы предотвратить повреждение модуля и катушки, были также введены модули ограничения тока, которые ограничивают первичный ток до заданного уровня, который обычно составляет от пяти до семи ампер.

ОБЗОР ДИАГНОСТИКИ
Поскольку современные импортные модели имеют буквально сотни различных конфигураций модулей зажигания, важно всегда обращаться к соответствующему руководству по ремонту, базе данных или электрической схеме для диагностики конкретных приложений. Тем не менее, для диагностики модулей зажигания можно использовать несколько общих рекомендаций.

Во-первых, всегда проверяйте клемму B катушки зажигания на наличие напряжения и появление сигнала задержки. Хотя в некоторых руководствах рекомендуется использовать тестовую лампу для проверки задержки, самого сигнала задержки может быть недостаточно, чтобы полностью осветить тестовую лампу. Следовательно, тестирование с помощью лабораторного осциллографа или вольтметра с режимом проверки рабочего цикла или выдержки является более надежным. Если модуль включается/выключается, то и модуль, и датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), или датчик трамблера работают правильно.

Если клемма B-катушки не отображает сигнал остановки, используйте лабораторный прицел или профессиональный DVOM для проверки датчика положения коленчатого вала или распределителя на наличие сигнала. На этом этапе также имейте в виду, что некоторые электронные системы зажигания могут также использовать сигнал от датчика положения распределительного вала (CMP), чтобы помочь запустить модуль зажигания.

Двухпроводной датчик магнитных импульсов можно проверить с помощью профессионального вольтметра, предпочтительно измерителя реального среднего значения (RMA), который обеспечивает точное измерение сигнала переменного тока. Трехпроводные датчики на эффекте Холла можно тестировать с помощью оборудования, использующего светодиод для индикации коммутационной активности или цифрового запоминающего осциллографа (DSO) для отображения его характерной прямоугольной картины. Если модуль коммутирует напряжение на катушке, модуль работает правильно в режиме запуска.

Также имейте в виду, что PCM может играть роль в срабатывании модуля зажигания. В этих случаях модуль может сигнализировать о положении коленчатого вала на PCM. Затем PCM может рассчитать опережение зажигания и дать сигнал модулю зажигания создать искру, разорвав первичную цепь.

В любом случае всегда используйте электрическую схему, чтобы понять, как модуль зажигания интегрирован в систему управления двигателем. Диагностика и обслуживание модуля зажигания несложны, если вы помните, что каждый из них использует один и тот же базовый набор принципов работы для создания напряжения на электроде свечи зажигания.

«Блестящая идея» для быстрого обнаружения

Есть старый принцип, который гласит, что для запуска двигателя необходимы три вещи: топливо, сжатие и воспламенение. Если эти три фактора присутствуют, двигатель запустится и будет работать — иногда не идеально, но будет работать.

Система зажигания является основной системой двигателя. Его работа влияет и на другие системы двигателя. Например, есть старая поговорка, что 80% всех проблем с карбюратором связаны с распределителем. Согласны вы или нет, это утверждение подчеркивает тот факт, что система зажигания должна работать правильно от напряжения питания аккумулятора до вторичного напряжения на свечах зажигания, если двигатель должен работать правильно.

Для описания процесса зажигания мы обычно делим систему на две цепи — низковольтную первичную сторону и высоковольтную вторичную сторону. Эти две схемы работают одинаково с тех пор, как Чарльз Кеттеринг запатентовал свою систему зажигания с индуктивным разрядом в 1908 году. В этом обзоре принципов зажигания мы рассмотрим первичное и вторичное напряжение, ток и сопротивление в контексте поиска и устранения неисправностей. проблемы с запуском и низкой производительностью.

Топливо, сжатие и зажигание

Поскольку в этой статье речь идет о зажигании, давайте предположим, что вы убедились, что двигатель нормально прокручивается и имеет хорошую компрессию. Давайте также предположим, что вы убедились, что форсунки или ускорительный насос карбюратора впрыскивают топливо. Это приводит вас к воспламенению. В двигателе есть искра? Возьмите имитатор свечи зажигания и прикрепите его к вторичному проводу катушки, чтобы выяснить это.

Многие специалисты знают симуляторы свечей зажигания по номеру детали ACDelco ST-125, но они доступны от разных производителей. Имитатор выглядит как свеча зажигания с приваренным к корпусу хомутом и снятым боковым электродом. Эти тестеры выпускаются в двух версиях. У одного есть центральный электрод, который выходит из изолятора и зажигает дугу на металлическую оболочку, когда катушка разряжается. Этот тип тестера срабатывает при более низком напряжении и предназначен для использования с точкой прерывания или ранним электронным зажиганием. В другом типе имитатора центральный электрод находится внутри изолятора, и для зажигания искры требуется более высокое напряжение. Их часто называют тестерами HEI, и их предпочитают тестировать электронные системы зажигания большинства последних моделей.

Если вы проверяете зажигание распределительного типа, подключите симулятор к хорошему заземлению и подключите провод катушки к его клемме. Если вы устраняете неисправности DIS, установите симулятор на одну, две или более катушек, чтобы проверить наличие искры в нескольких цилиндрах. Здоровая искра должна появиться от центрального электрода симулятора к корпусу, когда вы проворачиваете двигатель. Наличие или отсутствие этой искры определит ваши следующие шаги по устранению неполадок.

Жирная Искра=Хорошая Первичная

Если симулятор дает хорошую искру от провода катушки, но двигатель по-прежнему не запускается, переместите симулятор на одно или несколько отдельных разъемов провода и снова запустите двигатель. Если на штекерном соединении нет искры, но есть искра на катушке, чему вы научились?

Во-первых, если симулятор срабатывает с какой-либо регулярностью, первичная цепь работает. Мы также знаем, что напряжение батареи подается через ключ зажигания на первичную обмотку катушки, и первичный ток течет, чтобы индуцировать вторичное напряжение в катушке. Более того, модуль зажигания или PCM выключает и включает первичную цепь для разрядки и перезарядки катушки. Итак, пока оставьте первичную цепь в покое и сосредоточьтесь на вторичной цепи зажигания.

Электрические принципы говорят нам, что только две вещи могут удержать напряжение на катушке от достижения вилки — разомкнутая цепь между катушкой и вилкой или короткое замыкание, которое шунтирует напряжение через путь с низким сопротивлением на землю. Если вы имеете дело с зажиганием распределительного типа, взгляните на центральный вывод крышки и ротор. Если напряжение катушки прогорело через крышку или ротор, оно может найти свой путь к земле на валу распределителя и никогда не приближаться к клеммам отдельных цилиндров в крышке. Вы можете быстро проверить заземление ротора, сняв крышку распределителя, удерживая провод катушки на расстоянии около 1/4 дюйма от центральной клеммы ротора и прокручивая двигатель. Если вы получаете хорошую, здоровую, жирную искру от катушки к ротору при снятой крышке, ротор заземлен.

Это может показаться упрощением, но пока вы запускаете двигатель со снятой крышкой распределителя, убедитесь, что ротор вращается. Если привод распределителя сломан, ротор будет стоять неподвижно и указывать на одну клемму крышки или между клеммами и никогда не будет подавать напряжение на все цилиндры. Здесь у вас есть «механический» разомкнутый контур.

Искра возникает на катушке, но не на свечах, что гораздо реже встречается в системе без распределителя, потому что все провода свечи могут быть разомкнуты или заземлены одновременно. Состояние отсутствия искры DIS для всех цилиндров почти всегда является проблемой первичной цепи или модуля, к которой мы перейдем через минуту.

И последнее, что нужно проверить, если у вас есть вторичная искра, но нет «пожара» в цилиндрах, это синхронизация . Время действительно должно быть далеко, чтобы двигатель вообще не запускался. Даже при чрезмерном начальном опережении или замедлении двигатель будет пытаться щелкать и грохотать или иметь неприятные последствия через впуск или выпуск. Однако, если самостоятельная настройка не удалась, или распределитель установлен неправильно, или штепсельные кабели перепутаны, время может быть сбито настолько, что двигатель не запустится. Цепь или ремень ГРМ, которые проскальзывали, также могут сбить синхронизацию настолько, что возникнут проблемы с запуском двигателя даже при хорошей искре (если двигатель все еще вращается, а клапаны не касаются поршней). Однако, когда синхронизация кулачка сбивается, вы обычно теряете почти всю компрессию.

Синхронизация обычно не является проблемой для двигателя с DIS, но неправильное подключение катушек может привести к аналогичной проблеме с невозможностью запуска даже при достаточной искре на свечах.

Нет искры = Больше разнообразия

Вернемся к симулятору свечей зажигания и повернем на восток, а не на запад. Предположим, что он вообще не горит. Не беспокойтесь о штекерах, штепсельных проводах, времени или механических частях распределителя. Катушка не генерирует и не разряжает высокое вторичное напряжение. Теперь у нас есть немного больше разнообразия, чтобы иметь дело с.

Давайте посмотрим, что нужно для запуска катушки. Высокое вторичное напряжение индуцируется в катушке зажигания низковольтным первичным током, протекающим через первичную обмотку катушки. Магнитное поле первичной обмотки индуцирует высокое напряжение во многих плотно намотанных витках тонкой проволоки, которые являются вторичной обмоткой. Когда первичный ток отключается на мгновение, магнитное поле разрушается, и высокое вторичное напряжение разряжается на свечи зажигания. Если что-то пойдет не так с первичной цепью от положительной (B+) клеммы аккумулятора через переключающие устройства, первичную катушку и обратно на землю, вторичная катушка не сработает должным образом… или вообще не сработает.

Наряду с разнообразием деталей в первичной цепи и возможными причинами проблем с незапуском или пропусками зажигания возникает более сложная задача по поиску и устранению неисправностей. Однако вы можете упростить и ускорить работу, если запомните несколько основных правил:

• Вам необходимо достаточное первичное напряжение для создания требуемого вторичного напряжения в катушке. Потеря всего 1 вольта на первичной стороне может стоить вам несколько тысяч вольт на вторичной стороне.

• На напряжение и ток влияет сопротивление в первичной цепи. Разомкнутая цепь или короткое замыкание, а также аномально высокое или низкое сопротивление приведут к выходу первичного напряжения и тока из спецификаций.

• Время имеет решающее значение. Первичная цепь должна открываться и закрываться в нужное время, чтобы разрядить катушку и правильно зажечь свечи. Мы уже рассмотрели синхронизацию в отношении срабатывания катушки, но если первичная обмотка вообще не переключается, катушка никогда не сработает. Первичное переключение и синхронизация раньше контролировались простыми точками прерывания. Сегодня первичная цепь управляется транзисторами и одним или двумя электронными датчиками положения и частоты вращения коленчатого вала, но синхронизация остается синхронизацией.

Вы можете начать поиск неисправностей в первичной цепи с любого конца — с соединения замка зажигания с аккумулятором или с катушки — и ваш базовый цифровой мультиметр (DMM) покажет вам многое.

Проверка сопротивления катушки

Первичная и вторичная обмотки катушки рассчитаны на определенное сопротивление, поэтому переключите цифровой мультиметр на шкалу омметра и проверьте их. Если какая-либо обмотка разомкнута, не будет протекания тока или магнитного поля; следовательно, вы не получите искру от катушки. Если сопротивление вторичной обмотки низкое, она закорочена. Некоторое вторичное напряжение может быть индуцировано, но недостаточно, чтобы зажечь свечи. Короткое замыкание в первичной обмотке увеличивает ток, вызывает перегрев катушки и обычно вскоре превращается в обрыв обмотки.

Многие опытные техники говорят, что проверка сопротивления катушки не дает полной картины. Любят проверять катушку и первичную цепь под нагрузкой, при протекании тока. Следование этому принципу приводит к некоторым базовым испытаниям падения напряжения в первичной цепи, которые в основном применимы к старым добрым точкам выключателя и современным системам без распределителя.

Следуйте по основному пути напряжения

С помощью цифрового мультиметра или вольтамперметра проверьте напряжение аккумуляторной батареи при запуске двигателя или при заданном потреблении тока с помощью угольной сваи. Пусковое напряжение должно быть не менее 10 вольт. Если меньше 90,5 вольт, система зажигания, вероятно, не собирается создавать достаточное вторичное напряжение для зажигания свечей (и двигатель в любом случае не будет достаточно быстро запускаться, чтобы зажечь).

Часто упускаемая из виду, но важная проверка первичного напряжения выполняется на другой клемме аккумулятора. Поместите отрицательный провод вольтметра на отрицательный полюс аккумулятора (не на клемму кабеля). Затем подсоедините положительный провод измерительного прибора к хорошему заземлению двигателя и запустите двигатель. Падение напряжения на кабеле заземления и его соединениях при запуске двигателя должно быть не более 0,2 В. Если оно выше, нежелательное сопротивление в месте соединения заземляющего кабеля с аккумулятором или двигателем, или в самом кабеле крадет первичное напряжение от зажигания.

Даже при надлежащем напряжении на аккумуляторе и хорошем заземлении напряжение аккумулятора должно присутствовать на замке зажигания, прежде чем что-либо может произойти. Заземлите отрицательный провод вольтметра и подсоедините положительный провод попеременно к соединениям или проводке выключателя «Пуск» и «Работа» при включенном зажигании, а затем при проворачивании двигателя. Напряжение на переключателе должно быть в пределах от 0,2 до 0,4 вольта от напряжения аккумулятора в обоих случаях. Если напряжение равно нулю, у вас есть разрыв между батареей и выключателем.

Затем подсоедините положительный провод вольтметра к положительному выводу катушки. Вы все еще проверяете первичное напряжение, но теперь в картину вступает немного больше разнообразия. Старые добрые системы с точками прерывания имели балластный резистор для ограничения первичного тока при работающем двигателе, но его нужно было шунтировать во время запуска. Рекомендации по первичному напряжению на положительном выводе катушки прерывателя:

• Ключ включен и контакты разомкнуты: системное напряжение (напряжение холостого хода, помните).

• Ключ включен и контакты замкнуты: от 5 до 7 вольт (напряжение падает балластным резистором).

• Запуск двигателя: в пределах 0,5 В от напряжения запуска двигателя (балласт зашунтирован).

Некоторые электронные устройства зажигания первого поколения имели балластные резисторы, и к этим системам также применялись рекомендации по напряжению для устройств зажигания с точкой прерывания. Другие ранние электронные системы зажигания меняли время задержки для управления первичным током и не нуждались в балластном резисторе. Первичное напряжение на положительной клемме катушки должно быть близко к напряжению системы при любых условиях для этих других систем. Существует не так уж много различных конструкций зажигания, но даже если вы не запомнили их, хорошее руководство по настройке быстро даст вам характеристики.

Первичная цепь имеет только одну или две расчетные электрические нагрузки, то есть сопротивление, предназначенное для падения напряжения. Для точек прерывания и некоторых ранних электронных систем нагрузками являются первичная обмотка катушки и балластный резистор. Для большинства зажиганий последних моделей (распределитель или DIS) на первичной обмотке катушки должно падать почти все первичное напряжение. Опять же, давайте рассмотрим некоторые принципы точки прерывания в качестве основы для проверки падения напряжения на отрицательной клемме катушки, когда двигатель не запускается:

• Ключ включен, контакты замкнуты — примерно 0,2 вольта. Более высокое напряжение указывает на чрезмерное сопротивление между отрицательной клеммой катушки и землей. Системное напряжение в этой точке будет указывать на обрыв заземления.

• Ключ включен, указывает на напряжение аккумулятора. Отсутствие напряжения означает обрыв цепи где-то между аккумулятором и клеммой заземления катушки.

В электронном зажигании точки прерывателя были заменены электронным переключателем, называемым транзисторным, на стороне заземления катушки. Большинство электронных систем зажигания не замыкают первичную цепь, чтобы позволить току течь через катушку, пока двигатель не запустится. Некоторые системы, однако, допускают протекание первичного тока, как только ключ повернут. Если первичная цепь замкнута при включенном зажигании и выключенном двигателе, напряжение на минусовой клемме катушки должно быть примерно таким же, как и на точках прерывателя, но может варьироваться от 0,1 до 0,3 вольта в зависимости от значения мощности зажигания. транзистора и падения напряжения на его переходах. Напряжение холостого хода на отрицательной обмотке катушки при включенном ключе должно быть напряжением системы.

Разбираемся в датчиках

Точки прерывания были первичным переключателем цепи, но они также были примитивным датчиком частоты вращения и положения коленчатого вала. Точки контролировали время, и весь первичный ток протекал через них. Все функции переключения и синхронизации выполнялись одним этим компонентом.

В электронном зажигании электронный переключатель управляет базовой синхронизацией и отправляет в модуль зажигания или PCM информацию о частоте вращения и положении коленчатого вала. Однако поток тока обрабатывается отдельным силовым транзистором; первичный ток никогда не проходит рядом с переключателем времени.

Будь то точки прерывания, датчик распределителя или датчик положения коленчатого вала (CKP), компоненты выполняют одну и ту же работу — обеспечивают основной синхронизирующий сигнал для размыкания первичной цепи и зажигания катушки. Точки прерывания размыкали цепь напрямую, а синхронизация изменялась механически с помощью центробежных грузиков и вакуумной диафрагмы. Датчик распределителя или датчик CKP подает сигнал напряжения на модуль зажигания или PCM, который является основой для управления силовым транзистором для открытия первичной цепи. В современных системах синхронизация регулируется электронным способом с помощью PCM.

Во всех случаях точки, магнитный датчик или датчик CKP обеспечивают какое-либо изменение напряжения для вторичного зажигания управляющей катушки. Вам может понадобиться лабораторный осциллограф, чтобы посмотреть на некоторые из более сложных последовательностей импульсов напряжения от датчиков CKP последней модели, но ваш надежный цифровой мультиметр должен показывать некоторую активность напряжения, когда двигатель прокручивается. Если счетчик стоит на нуле, вытащите лабораторный эндоскоп, чтобы рассмотреть его поближе.

Поцарапай-это может зажить

Последняя быстрая проверка работы зажигания, которую мы не можем упустить из виду, — это «тест царапины» на модуле зажигания. Вы можете сделать это до или после проверки сигнала синхронизации, но если у вас есть надлежащий сигнал от датчика положения распределителя или датчика положения коленчатого вала, вы захотите посмотреть, будет ли модуль реагировать на него. Доступны несколько имитаторов сложных сигналов, которые подают входные сигналы в модуль, идентичные самым сложным последовательностям импульсов. Однако для базового поиска и устранения неисправностей ваша надежная 12-вольтовая контрольная лампа вполне справится с этой задачей.

Сначала включите зажигание и подсоедините провод контрольной лампы к B+. Затем на короткое время прикоснитесь кончиком щупа к клемме на модуле, который получает сигнал от датчика или датчика положения коленчатого вала. Модуль должен запустить катушку. Все, что вам нужно сделать для базовой проверки модуля на соответствие «годен/не годен», — это посмотреть, будет ли он реагировать на изменяющийся сигнал напряжения (царапание или постукивание пробником), переключить транзистор и разомкнуть первичную цепь.

Подведение итогов

Устранение неполадок в последней модели электронного зажигания с компьютерным управлением на первый взгляд может показаться сложным процессом. Доступно много сложного тестового оборудования, и вам, возможно, придется разобрать свой сканер, лабораторный прицел или мультиметр-график, чтобы точно определить случайную прерывистую проблему или состояние низкой производительности.