В любом бензиновом двигателе присутствуют катушки зажигания, являющиеся частью системы воспламенения топлива. При этом далеко не каждый человек понимает, как устроены эти элементы и какую конкретно функцию они выполняют. Рассмотрим подробнее, какие бывают типы катушек зажигания и принципах их работы.

Как устроены катушки зажигания

Бортовая электрическая сеть большинства современных автомобилей предполагает работу с напряжением 12 вольт. Это небольшой показатель, который не позволит создать на свечах импульс достаточной силы. Чтобы сформировать действительно мощный разряд, используются катушки зажигания.

Элемент представляет собой трансформатор импульсного типа, который способен повысить напряжение 12 вольт в высоковольтный разряд с показателем до 45 тысяч вольт. Подобной мощности более чем достаточно для формирования искры в свечах, которые затем позволят воспламенить бензин внутри двигателя.

В любом рассматриваемом элементе предусматривается две обмотки. Первичная обмотка обычно создается из медного кабеля с большим сечением. Провод наматывается примерно в 100-150 витков. Вторичная обмотка представляет собой систему из 15-30 тысяч витков проволоки из меди с небольшим сечением. Оба слоя размещены вокруг сердечника из металла и изолированы друг от друга для предотвращения коротких замыканий.

Весь процесс генерации высоковольтного импульса делят на несколько этапов:

1. Ток от аккумулятора машины передается на первичную обмотку, тем самым создавая магнитное поле.
2. Специальный элемент время от времени прерывает подачу электричества.
3. Разрыв электрической цепи убирает магнитное поле и создает дополнительную силу во вторичной обмотке.
4. Существенная разница в количестве витков на обмотках приводит к тому, что создающийся импульс оказывается во много раз больше стандартного напряжения 12 В.
5. Созданный высоковольтный импульс подается к свече. Для этого используются провода и специальный распределяющий узел.

Несмотря на существенное увеличение вольтажа, закон сохранения энергии при работе сохраняется. Мощность электрического импульса остается неизменной, а разница в напряжении уравновешивается разницей в силе тока.

Разновидности катушек зажигания

За время существования систем зажигания для формирования необходимого импульса использовались разные типы катушек.

Бобины

Первые катушки зажигания принято называть бобинами. Они устанавливались практически в любые двигатели старых автомобилей. Конструкция представляет собой катушку индукционного типа, расположенную в стальном стакане цилиндрической формы. Этот стакан был максимально герметичным и заполнялся маслом для лучшего отвода тепла.

Вместе с бобиной в систему зажигания практически всегда устанавливался трамблер. Именно он отвечал за распределение электрических импульсов и в то же время осуществлял необходимое прерывание подачи тока для увеличения напряжения. Подобный комплект некогда был очень популярен, однако уже давно не используется в автомобилях.

Сухие системы и гибриды

Альтернативой заполненным маслом бобинам стали сухие катушки. У них нет внешнего металлического корпуса или специальной ванны из масла. Защитную функцию в данном случае выполняет покрытие на основе эпоксидных смол.

С появлением сухих элементов автопроизводители начали переходить к бесконтактным системам зажигания. Трамблер перестал выполнять функции коммутатора. Он использовался исключительно для распределения электрических импульсов. Подачей тока занимался отдельный коммутатор, функционирующий на базе датчика Холла.

Отдельно стоит отметить гибридные модели, включающие в себя как сами катушки, так и трамблер в одном корпусе. Такие системы активно использовались на моновпрыске с одной форсункой.

Модуль зажигания

Модуль зажигания – более свежая технология, позволившая производителям убрать механический трамблер из конструкции. Система объединяет сразу несколько катушек зажигания, каждая из которых формирует электрический импульс для конкретной свечи. 

Так как распределять созданный импульс больше не нужно, то и трамблер не требуется. Однако в модули стали вводить коммутирующие транзисторы, обеспечивающие совпадение импульсов с тактами работы мотора.

Разновидностью модуля зажигания представляется конструкция, в которой катушек в два раза меньше, чем свечей в моторе. В данном случае каждая деталь формирует импульс для двух цилиндров. Одна из свечей создает искру без воспламенения топлива («холодная искра»). Подход оказался достаточно эффективным, однако существенное снижение ресурса свечей не всем понравилось.

Новые модули зажигания обычно имеют набор катушек, точно соответствующий количеству свечей. Они отличаются надежностью, долговечностью и универсальностью. Но при этом высоковольтные провода оказываются под серьезной нагрузкой и требуют периодической замены.

Индивидуальные катушки

Наиболее актуальным решением для современных моторов считаются индивидуальные элементы зажигания, размещаемые отдельно для каждого цилиндра. Они соединены со свечами напрямую. Отказ от высоковольтных проводов позволил снизить требования к техническому обслуживанию.

Если одна из индивидуальных катушек выйдет из строя, ее легко можно заменить без демонтажа остальных. Это существенно упрощает ремонт системы зажигания, делая его менее затратным.

Однако описанные преимущества не обошлись без сопутствующих недостатков. Менять индивидуальные элементы надо чаще других. Это связано с тем, что они находятся в двигателе и постоянно подвергаются воздействию высоких температур. К тому же высока вероятность попадания на поверхность элемента различных масел, которые также не слишком хорошо влияют на работу системы.

Причины поломки катушек зажигания

Масляные бобины старого образца обладали огромным количеством недостатков, однако их ресурс был выше практически всех современных аналогов. Чем сложнее и компактнее становилась система зажигания, тем меньше был срок службы ее компонентов.

Одной из основных причин поломки катушек зажигания является искровой зазор свечей. При его увеличении повышается нагрузка на всю системы, поскольку требуется более мощный электрический импульс для воспламенения топлива в цилиндре.

Увеличение искрового зазора связывают с неправильным выбором свечей зажигания. Элементы должны точно соответствовать рекомендациям для конкретного автомобиля и двигателя. Но чаще всего характеристики свечи меняются из-за износа в ходе эксплуатации автомобиля. В никелевых свечах зазор увеличивается уже после 25 тыс. км пробега. Иридиевые и платиновые модели имеют больший ресурс, однако и они постепенно выходят из строя.

Испорченные свечи зажигания могут продолжать работать, тогда как повышенная нагрузка на систему зажигания очень быстро будет «съедать» ресурс. Срок службы элементов уменьшится при использовании автомобиля в тяжелых условиях. Регулярный перегрев двигателя может повлиять на целостность обмоток и стать причиной коротких замыканий. Также негативно влияют загрязнения, ухудшающие контакт со свечами.

Диагностика

Определить неисправность катушки зажигания можно по нескольким явным признакам:

Мотор на холостых оборотах может работать достаточно стабильно. Однако повышение нагрузки выявит проблему. При выходе из строя нескольких катушек двигатель и вовсе может не завестись, поскольку создаваемого импульса не хватит для воспламенения топливной смеси.

Чтобы точно выявить неисправную катушку, можно попытаться поменять элементы местами и проверить работоспособность отдельных свечей. Также будет полезен мультиметр, с помощью которого замеряются сопротивления на первичной и вторичной обмотке. Полученные значения должны совпадать с нормативными, так как любые отклонения говорят о пробое или коротком замыкании.

Определить поломку катушки можно даже в ходе осмотра. Любые трещины, загрязнения и деформации корпуса свидетельствуют об уже имеющейся неисправности или скором ее проявлении. Чтобы избежать неприятных последствий резкой поломки катушки зажигания, рекомендуется регулярно осуществлять диагностику узлов и вовремя заменять отработавшие свой ресурс элементы.