Лекция 12 по МДК 1.1. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт транспортного электрооборудования и автоматики

АВТОМОБИЛЬНЫЕ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ

Катушка зажигания — обязательный компонент любой автомобильной электроискровой систе­мы зажигания. По конструктивному исполнению катушки зажигания исключительно разнооб­разны. Помимо катушек стали часто применяться и трансформаторы зажигания. Описанию раз­личных современных катушек и трансформаторов зажигания посвящена настоящая глава.

Общие сведения

В наиболее распространенных системах зажига­ния с накоплением энергии в индуктивности катушка зажигания представляет собой не только повышаю­щий импульсный трансформатор (или автотрансфор­матор), но и накопитель энергии.

• Как индуктивный накопитель энергии, катушка зажигания должна обладать определенной вмести­мостью магнитного поля, которую называют индук­тивностью катушки. Для увеличения индуктивности первичной обмотки катушки зажигания применяют ферромагнитный сердечник. Чтобы сердечник не на­сыщался первичным током, что неизбежно приводит к уменьшению накапливаемой в магнитном поле энергии, магнитопровод делают разомкнутым. Это позволяет создавать катушки зажигания с индуктив­ностью первичной обмотки 5...10 мГн, при макси­мальной величине первичного тока 3...4 А. Такие па­раметры катушки приемлемы для контактной бата­рейной системы зажигания, так как в такой системе первичный ток не может быть выше 3...4 А из-за бы­стро прогрессирующей эрозии и обгорания контакт­ной пары прерывателя (максимально допустимый ток разрыва на контактах — 5 А).

В катушке с индуктивностью L_K = 10 мГн при мак­симальном токе I₁ = 4А и КПД = 50% можно запасти электромагнитной энергии W_K не более 40 мДж (W_K = 0,5 L_K I²).

В первом приближении этого достаточно для ус­тойчивого функционирования системы зажигания на всех режимах работы двигателя внутреннего сгора­ния (ДВС). Но с повышением "оборотистости" двига­теля и числа его цилиндров ток разрыва на контакт­ной паре из-за большой индуктивности катушки не успевает достичь своего максимального значения I₁= U_Б/R₁ = 4 A (U_Б— напряжение в бортсети авто­мобиля, R₁ — сопротивление первичной обмотки ка­тушки зажигания), и запасаемая в индуктивности энергия начинает быстро (по квадратичному закону) падать. При этом накопитель не дозаряжается до расчетной величины и электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции во вторичной обмотке катушки зажи­гания, а следовательно, и вторичное (выходное) на­пряжение системы зажигания становятся меньше.

Как следствие, коэффициент запаса по вторичному напряжению в контактной системе зажигания очень низкий (не более 1,2).

Следует заметить, что увеличением индуктивности первичной обмотки катушки зажигания выше 10...11 мГн добиться повышения запасаемой энер­гии в контактной системе зажигания не удается, так как при этом увеличивается время нарастания пер­вичного тока и на высоких оборотах ДВС ток не успе­вает достичь требуемого значения. При уменьшении индуктивности накопителя скорость нарастания пер­вичного тока пропорционально растет, а активное со­противление первичной обмотки падает. Таким обра­зом, с уменьшением индуктивности первичной обмот­ки можно увеличивать ток разрыва до 9...10 А и уп­равлять этим током, изменяя время накопления энер­гии. При этом запасаемая энергия возрастает до 80...100 мДж. Все это становится возможным, если заменить контактную пару в первичной обмотке ка­тушки зажигания на транзисторный ключ (электрон­ный коммутатор). Теперь при достаточной избыточно­сти энергии, накопленной в катушке зажигания, воз­можно нормировать время накопления с целью под­держания тока разрыва в строго заданных пределах. Это обеспечивает стабилизацию параметров систе­мы зажигания на всех режимах работы ДВС, в том числе и облегченный пуск холодного двигателя при падении напряжения в бортсети автомобиля.

• Рассмотрим катушку зажигания как повышаю­щий импульсный трансформатор. Катушка содержит две обмотки — первичную и вторичную, намотанные на общий сердечник разомкнутого магнитопровода, выполненного из магнитомягкой электротехнической стали. Первичная обмотка состоит из небольшого чис­ла витков, а вторичная — из очень большого числа витков более тонкого провода. В системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности первичная об­мотка катушки зажигания подключается непосредст­венно к бортсети автомобиля. При этом по ней проте­кает ток, который наводит вокруг витков катушки маг­нитное поле. Силовые линии этого поля, замыкаясь во­круг катушки, пронизывают витки обеих обмоток. К моменту разрыва токовой цепи в магнитном поле ка­тушки накапливается электромагнитная энергия W_K. Прерывание первичного тока I₁ приводит к исчезнове­нию магнитного поля и индуцированию в витках обеих обмоток ЭДС самоиндукции. Величина наведенной та­ким способом ЭДС пропорциональна индукции запа­сенного магнитного поля и скорости его исчезнове­ния, а также числу витков в обмотках. Так как вторич­ная обмотка состоит из очень большого числа витков, то ЭДС, наведенная во вторичной обмотке, достигает значительной величины (в современных катушках — до 35000 В), с избытком достаточной для пробоя ис­крового промежутка в свечах зажигания. Наведенная ЭДС в первичной обмотке не превышает 500 В.

Устройство и параметры конкретной катушки за­жигания зависят от типа системы зажигания, в которой данная катушка работает. Рассмотрим особенно­сти катушек различных систем зажигания.

11.2. Конструкция и параметры классической катушки зажигания

Катушка зажигания классической батарейной си­стемы зажигания (рис. 11.1) представляет собой электрический автотрансформатор с разомкнутой магнитной цепью и с большой индуктивностью первичной обмотки.

Рис. 11.1.

Катушка зажигания классической конструкции:

а — внешний вид; б — катушка в разрезе; 1 — защитный кожух (корпус) катушки; 2 — центральный стержень (сер­дечник магнитопровода М); 3 — крепежная скоба; 4 — вто­ричная обмотка W2; 5 — междуслойная изоляция вторич­ной обмотки (кабельная бумага); 6 — верхняя пластмассо­вая крышка катушки; 7 — вывод конца первичной обмотки (клемма "-"); 8 — изоляционное гнездо центрального высо­ковольтного вывода ВВ; 9 — фиксирующий контакт высоко­вольтного вывода; 10 — вывод начала первичной и конца вторичной обмоток (клемма "Б"); 11 — электрическое со­единение стержня с контактом 9 (пружина и контактная пластина); 12 — изолирующий теплопроводящий наполни­тель (трансформаторное масло); 13 — один из вариантов соединения начала вторичной обмотки со стержнем магни­топровода; 14 — наружный магнитопровод (сверток магнитомягкой стальной ленты); 15 — первичная обмотка W1; 16 — изолирующая трубка; 17 — керамическая изолирую­щая опора; 18 — один из вариантов соединения начала вторичной обмотки со стержнем магнитопровода.

• Сердечник 2 катушки набран из пластин элек­тротехнической стали толщиной 0,35...0,5 мм, изолированных друг от друга окалиной или лаком. Иногда сердечник изготавливают в виде пакета из отрезков отожженной стальной проволоки. На сердечник надета изолирующая трубка 16, по­верх которой намотана вторичная обмотка 4. Каждый слой вторичной обмотки изолирован ка­бельной бумагой 5, а высоковольтные слои намо­таны с зазором в 2...3 мм, чтобы уменьшить опасность междувиткового пробоя. Первичная обмот­ка 15 намотана на вторичную. Корпус 1 катушки штампуется из листовой стали или вытягивается из алюминия. Внутри корпуса по его стенке уло­жен наружный по отношению к обмоткам магнитопровод 14, выполненный в виде свертка широкой ленты из отожженной электротехнической стали. В электрическом отношении этот сверток представляет собой широкий ленточный виток во­круг катушки, разомкнутый бумажной изоляцией заземленный одной точкой на корпус. В магнит­ном отношении такой виток из отожженной сталь­ной ленты является ограничивающим экраном для магнитного поля катушки.

Соединение обмоток катушки следующее: начало вторичной обмотки соединяется с выводом ВВ высо­кого напряжения. Конец вторичной обмотки и нача­ло первичной обмотки соединены между собой и под­ведены к зажиму 10 (клемма "Б"). Конец первичной обмотки соединен с зажимом 7 (клемма "—"), кото­рый соединяется с прерывателем.

Указанная последовательность соединений имеет место в катушках зажигания, которые работают без добавочного резистора.

Вывод высокого напряжения из катушки зажи­гания имеет оригинальное исполнение. Начало вторичной обмотки находится под высоким потен­циалом и соединено с центральным стержнем 2 магнитопровода (точка 13 или 18 на рис. 11.1). Далее через стержень 2 и электрическое соедине­ние 11 высокое напряжение вторичной обмотки поступает на контакт 9 центрального высоковольт­ного вывода 8 катушки зажигания. Таким образом центральный стержень магнитопровода и намо­танная на него вторичная обмотка являются высо­ковольтной сердцевиной катушки зажигания и на­ходятся на достаточном, с точки зрения электри­ческой прочности, удалении от корпуса. Чтобы сердцевина была жестко зафиксирована в корпу­се, но не имела с ним электрического контакта, снизу установлена керамическая изолирующая опора 17, а сверху корпус завальцован пластмас­совой изоляционной крышкой 6. Первичная обмот­ка, как низкопотенциальная, но более нагреваю­щаяся под действием первичного тока, намотана поверх вторичной и находится ближе к защитному кожуху (корпусу катушки). Так как пустоты между корпусом и обмотками внутри катушки заполнены трансформаторным маслом (или другим теплопроводящим наполнителем) 12, то такая конструкция обладает не только достаточно высокой электриче­ской и механической прочностью, но и хорошим теплообменом с "массой" автомобиля через за­щитный кожух.

Реализованные таким способом внутренняя элек­трическая изоляция и естественное охлаждение ка­тушки повышают срок ее службы и эксплуатацион­ную надежность.

Катушка зажигания крепится к кузову автомоби­ля с помощью скобы 3. Надежное крепление способ­ствует лучшему охлаждению катушки.

• Некоторые катушки зажигания работают с до­бавочным резистором, который обычно устанавлива­ют под крепежную скобу в керамическом изоляторе (рис. 11.2).

Рис. 11.2.

Катушка зажигания Б-115 с добавочным резистором:

а — внешний вид; б — электрическая схема катушки; Rд — добавочный резистор 1 Ом в керамическом изоляторе; Б — клемма для подачи напряжения бортсети; ВК — клемма для подключения замыкателя; ВВ — высоковольтный вывод; 1 — клемма для соединения с прерывателем; 2 — корпус катушки; 3 — крепежная скоба ; 4 — магнитный экран вну­три корпуса.

Схема соединений обмоток в таких катушках изменена. Так, общая точка соединения первич­ной W1 и вторичной W2 обмоток соединена не с клеммой Б ("+" напряжения бортсети), а через клемму 1 с прерывателем ("-" напряжения бортсе­ти). При этом конец первичной обмотки выводится на дополнительную клемму ВК и далее через до­полнительный резистор R_д — на клемму Б. Таким образом, добавочный резистор подключается к первичной обмотке катушки зажигания последо­вательно и обмотка рассчитывается на понижен­ное напряжение 7...8 В. На рабочих режимах дви­гателя напряжение питания в бортсети автомоби­ля составляет 12... 14 В. Часть этого напряжения гасится на добавочном резисторе. На пусковых режимах двигателя, когда напряжение на аккуму­ляторной батарее падает, добавочный резистор закорачивается вспомогательными контактами тя­гового реле стартера или контактами дополнитель­ного реле включения стартера (в зависимости от марки автомобиля), что обеспечивает первичной обмотке катушки зажигания необходимое рабочее напряжение 7...8 В.

Добавочный резистор обычно наматывается из константановой или никелевой проволоки. В по­следнем случае он выполняет роль так называемо­го вариатора. Сопротивление вариатора изменяет­ся в зависимости от величины протекающего по не­му тока: чем больше ток, тем выше температура на­грева вариатора и тем больше его сопротивление. Величина первичного тока, потребляемого катуш­кой зажигания, зависит от частоты вращения ко­ленчатого вала двигателя. При низкой частоте вра­щения, когда сила первичного тока к моменту его прерывания успевает достигнуть максимального значения, сопротивление вариатора также максимально. При повышении частоты вращения сила первичного тока падает, нагрев вариатора ослабе­вает и его сопротивление уменьшается. Так как вторичное напряжение, развиваемое катушкой зажигания, зависит от тока разрыва в первичной цепи. то применение вариатора дает возможность снизить вторичное напряжение при малой и повысить при большой частоте вращения вала двигате­ля, что несколько уменьшает основной недостаток контактной системы зажигания — снижение вторичного напряжения с увеличением частоты враще­ния. Если добавочный резистор выполнен из константана, вариационные свойства в нем не прояв­ляются. Добавочный резистор может также устанавливаться отдельно от катушки зажигания. На не­которых автомобилях, например, на автомобилях фирмы АвтоВАЗ, добавочный резистор в системе зажигания отсутствует, что обусловлено применени­ем аккумуляторной батареи с повышенными пуско­выми свойствами, напряжение которой при пуске двигателя снижается незначительно.

• Катушка зажигания как повышающий трансформатор характеризуется числом витков в обмотках. В зависимости от типа и назначения катушки число витков лежит в пределах 180...330 — для первичной и 18 000...26 000 — для вторичной обмоток. Соответственно диаметр провода первичной обмотки — 0.53...0,86 мм, а вторичной — 0,07...0,095 мм. Коэффициент трансформации — 55...100. Для катушек зажигания без добавочного резистора сопротивление первичной обмотки — 2,9...3,4 Ом. Если катушка зажигания включается в цепь питания через добавочный резистор, то сопротивление первичной обмотки уменьшают до 1,5...2,1 Ом. При этом сопротивление добавочного резистора в зависимости от типа катушки — 0,9...1,9 Ом. Сопротивление R₂ вторичной обмотки может составлять несколько десятков килоом. Значения индуктивности L₁ первичной обмотки катушки зажигания для систем зажигания с индуктивным накопителем энергии находится в пределах 6...11 мГн. В системах зажигания с емкостным накопителем индуктивность первичной обмотки катушки зажигания не является накопителем энергии, поэтому ее значение может быть значительно меньше (до 0,1 мГн). Индуктивность L₂ вторичной обмотки состав­ит несколько десятков генри.

• Катушки, работающие в контактных системах зажигания, обеспечивают следующие выходные характеристики:

— максимальное вторичное напряжение 18...20 кВ;

— скорость нарастания вторичного напряжения 200...250 В/мкс;

— суммарная длительность фаз искрового разря­да 1,1...1,5 мс;

— энергия искрового разряда 15...20 мДж.

11.3. Катушки зажигания электронных систем зажигания

В контактно-транзисторных и транзисторных сис­темах зажигания прерывание первичного тока ка­тушки осуществляется не контактами механического прерывателя, а силовым транзистором. При этом пер­вичный ток l_± может быть увеличен до 10... 11 А. Это привело к необходимости создания специальных кату­шек зажигания с низкими значениями сопротивле­ния и индуктивности первичной обмотки и большим коэффициентом трансформации (см. табл. 11.1).

• Длительное время катушки для электронных си­стем зажигания изготовлялись с электрически разде­ленными обмотками, т.е. с трансформаторной свя­зью. При такой схеме соединения один из выводов вторичной обмотки соединен с корпусом катушки, т.е. с "массой" автомобиля. Считалось, что примене­нием трансформаторной схемы включения обмоток можно избежать перегрузки выходного транзистора коммутатора дополнительным всплеском напряже­ния, возникающим в первичной обмотке во время разрядных процессов во вторичной цепи системы за­жигания. Это утверждение справедливо только тог­да, когда корпус катушки имеет надежный контакт с "массой" автомобиля. Однако окисление этого кон­такта, что довольно часто случается в эксплуатации, приводит к его нарушению, что становится причиной выхода из строя силового транзистора коммутатора. Поэтому в настоящее время катушки контактно-тран­зисторных и транзисторных систем зажигания выпу­скаются с автотрансформаторной схемой соедине­ния обмоток.

Первичная обмотка катушки в таких системах за­жигания низкоомная и подключается к источнику пи­тания, как правило, через выносной добавочный ре­зистор. Иногда применяется блок из двух добавоч­ных резисторов. Тогда один из резисторов включен постоянно и ограничивает ток в низкоомной первич­ной цепи, а второй резистор выполняет роль доба­вочного резистора, как и в классической контактной системе зажигания.

• Катушки зажигания, рассчитанные для работы с транзисторным ключом, являются мощными потре­бителями электрической энергии. Следует помнить, что если на автомобиле, оборудованном электронной системой зажигания, выйдет из строя генераторная установка, то на аккумуляторной батарее можно про­ехать всего несколько десятков километров, тогда как на автомобиле с контактной системой зажигания в аналогичном случае — сотни километров.

• Катушки контактно-транзисторных и транзис­торных систем зажигания имеют классическую кон­струкцию и выполнены по традиционной технологии: они маслонаполненные, с разомкнутым магнитопроводом и в металлическом корпусе. От катушек кон­тактной системы зажигания они отличаются только обмоточными данными. Расход обмоточной меди у них по сравнению с катушками обычной контактной системы больше в 1,2... 1,3 раза за счет увеличения диаметра провода первичной обмотки и увеличения числа витков вторичной. Выходные характеристики катушек контактно-транзисторных и транзисторных систем зажигания близки к характеристикам кату­шек контактных систем. Однако последним они усту­пают по скорости нарастания вторичного напряже­ния (100...200 В/мкс) и, как следствие, более чувст­вительны к влиянию нагара на свечах.

• В электронных системах зажигания высокой энергии с нормированным временем накопления (временем протекания первичного тока) применяют­ся катушки зажигания, аналогичные по конструкции вышерассмотренным: они имеют автотрансформа­торную схему соединения обмоток и разомкнутый магнитопровод. Но поскольку эти катушки развивают повышенное вторичное напряжение при работе на открытую цепь (до 35 кВ), их высоковольтная изоля­ция усилена. Кроме того, при выборе параметров ка­тушек для современных электронных систем зажига­ния учитываются следующие особенности работы этих систем:

• длительность импульсов первичного тока фор­мируется таким образом, чтобы имел место минимум рассеиваемой мощности в катушке и на силовом транзисторе коммутатора;

• время протекания первичного тока зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и на­пряжения питания;

• амплитуда импульсов первичного тока ограни­чивается на уровне 6,5...10 А в зависимости от типа электронного коммутатора;

• при неработающем двигателе, но включенном зажигании, ток в первичной обмотке катушки зажи­гания не протекает.

• Конструктивная особенность катушек зажига­ния, применяемых в электронных системах с норми­руемым временем накопления энергии, — наличие специального защитного клапана в высоковольтной крышке или в линии завальцовки крышки с корпу­сом. Этот клапан открывается в случае увеличения давления масла, что имеет место при повышении его температуры. Срабатывание клапана — это аварий­ная ситуация, возникающая тогда, когда выходит из строя система управления временем накопления энергии в электронном коммутаторе. При этом дли­тельность протекания первичного тока увеличивает­ся, катушка сильно нагревается и давление масла внутри ее корпуса повышается. Срабатывание за­щитного клапана предотвращает взрыв катушки. Но после этого катушка восстановлению не подлежит. Представительницей таких катушек является катуш­ка 27.3705, которая широко применяется в составе электронной системы зажигания, например, на авто­мобилях ВАЗ-2108, ВАЗ-2109. Эта катушка и подоб­ные ей работают без добавочного резистора, а ста­бильные выходные характеристики системы зажига­ния при пуске двигателя (при снижении напряжения питания до 6...7 В) обеспечиваются за счет низкого сопротивления первичной обмотки (0,4...0,5 Ом).

11.4. Катушки зажигания микропроцессорных систем зажигания

В современных микропроцессорных системах за­жигания с накоплением энергии в индуктивности распределение высоковольтных импульсов по све­чам в цилиндрах двигателя осуществляется без высо­ковольтного распределителя и чаще всего с приме­нением двухвыводных катушек зажигания. Такой способ иногда называют статическим распределени­ем. Система зажигания с двухвыводными катушками пригодна для работы на четырехтактном двигателе с любым четным числом цилиндров (2, 4, 6, 8...).

На рис. 11.3 показана схема выходного каскада системы зажигания для 4-х цилиндрового ДВС. Чтобы чередование воспламенений топливовоздушной сме­си в цилиндрах соответствовало порядку работы дви­гателя (1243 или 1342), первая свеча сгруппирована с четвертой, а вторая — с третьей. При таком соеди­нении свечей "рабочие" искры возникают в цилинд­рах в конце такта сжатия, а "холостые" искры— в конце такта выпуска. Ясно, что рабочие искры вос­пламеняют топливовоздушную смесь, а холостые — разряжаются в среде отработавших газов.

Рис. 11.3. Схема низковольтного распределения импульсов высокого напряжения с двумя двухвыводными катушками:

А — выходной каскад двухканального электронного комму­татора; VT1, VT2 — транзисторы коммутатора; TV1, TV2 — катушки зажигания; FV1-FV4 — искровые свечи.

• Первые двухвыводные катушки зажигания бы­ли изготовлены на базе традиционных одновыводных катушек с разомкнутым магнитопроводом в маслонаполненном металлическом корпусе. Они имели увели­ченные габариты и массу и значительно отличались от прототипа по конструкции. Такие катушки не нашли широкого применения. Разработка новых полимерных материалов, обладающих высокими диэлектрическими свойствами, позволила создавать так называемые "сухие" двухвыводные катушки зажигания.

• Двухвыводная катушка зажигания (рис. 11.4) имеет разомкнутый магнитопровод и двухсекционную вторичную обмотку. Вторичная обмотка расположена сверху первичной, что обеспечивает надежную изоляцию выводов высокого напряжения. Охлаждение первичной обмотки — через центральный стержень магнитопровода, который выступает наружу и имеет крепежное отверстие. Обмотки катушки пропитаны компаундом и опрессованы полипропиленом, из пропилена выполнены также корпус, гнезда высоковольтных и низковольтных выводов.

Рис. 11.4. Двухвыводная катушка зажигания с разомкнутым магнитопроводом:

а - внешний вид; б — катушка в разрезе; 1 — магнитопровод М с крепежным отверстием А; 2 — первичная обмотка W1; 3 — корпус; 4 — вторичная обмотка W2; 5 — высоковольтные выводы; 6 – заливка пропиленом; 7 – низковольтные выводы.

• в настоящее время все большее распространение получают трансформаторы зажигания, т.е. двух­выводные катушки зажигания с замкнутым магнито­проводом 1 (рис. 11.5). В таких катушках вторичная обмотка 3 имеет каркасную секционную намотку, позволяющую уменьшить вторичную емкость и уси­лить изоляцию вторичной обмотки. Катушка имеет пластмассовый каркас 9, в который вмонтированы обмотки. При сборке обмотки заливаются эпоксид­ным компаундом 8. Катушка в сборе с обмотками и выводами представляет собой монолитную конструк­цию с высокой стойкостью к механическим, электри­ческим и климатическим воздействиям. Сердечник катушки 1, набранный из тонких листов электротех­нической стали, состоит из двух симметричных поло­вин, при стягивании которых в центральном стержне образуется зазор 0,3...0,5 мм для некоторого увели­чения индуктивности первичной обмотки повышаю­щего трансформатора (см. поз. 7, рис. 11.5).

Рис. 11.5. Двухвыводная катушка зажигания с замкнутым магнитопроводом:

а — внешний вид; б — катушка в разрезе; 1 — замкнутый магнитопровод М с воздушным зазором; 2 — первичная об­мотка W1; 3 — вторичная обмотка W2; 4 — корпус (стяж­ные элементы магнитопровода); 5 — высоковольтные выво­ды; 6 — низковольтные выводы; 7 — воздушный зазор в центральном керне магнитопровода; 8 — заливка катушки полипропиленом; 9 — пластмассовый каркас

Наличие замкнутого магнитопровода позволяет уменьшить габариты и вес катушки, повысить КПД преобразования энергии, уменьшить расход обмо­точного провода и электротехнической стали, улуч­шить параметры искрового разряда, снизить трудо­емкость изготовления.

• В некоторых модификациях микропроцессорных систем зажигания применяются четырехвыводные ка­тушки зажигания, состоящие из двухвыводных кату­шек, собранных на общем Ш-образном магнитопрово-де (рис. 11.6). В такой конструкции общим элементом является средний стержень магнитопровода, а взаим­ное влияние двух катушек друг на друга исключается с помощью двух воздушных зазоров 5. Величина этих зазоров может достигать 1...2 мм, чем увеличивается магнитное сопротивление в магнитопроводе и дости­гается развязка каналов.

Рис. 11.6. Четырехвыводная катушка зажигания с двумя воздушными зазорами в магнитопроводе: а — схема включения катушки; б — электрическая схема ка­тушки; VT1, VT2 — транзисторы двухканального коммутато­ра; Wl, W2 — первичная и вторичная обмотки; 5 — воздуш­ный зазор; FV1-FV4 — свечи зажигания; М — Ш-образный магнитопровод; N — соединительное ярмо магнитопровода.

• Более распространенной является схема четырехвыводной катушки с высоковольтными диодами (рис. 11.7), которая содержит две встречно намотан­ные первичные обмотки и одну вторичную. Поляр­ность вторичного напряжения определяется направ­лением укладки витков в первичных обмотках. Если в точке S (см. рис. 11.7) напряжение имеет положи­тельную полярность, то открываются высоковольтные диоды VD1, VD4 и в соответствующих цилиндрах дви­гателя появляются искровые разряды (рабочая и хо­лостая искры). Вторая первичная обмотка намотана в направлении, и при прерывании в ней тока полярность вторичного напряжения в точке S изме­нится на отрицательную. При этом искровые разряды возникнут в двух цилиндрах двигателя со свечами FV2 и FV3.

Рис. 11.7. Электрическая схема включения четырехвыводной катушки с высоковольтными диодами: VD1-VD4 — высоковольтные диоды; А — выходной каскад; TV — трансформатор зажигания; остальные обозначения по рис. 11.6.

(пропущен обзац)

— суммарная длительность фаз искрового разря­да 2,0...2,5 мс;

— энергия искрового разряда 80...100 мДж.

Высокий уровень вторичного напряжения и пара­метров искрового разряда способствует выполнению жестких требований, предъявляемых к современному автомобильному двигателю по экономичности и ток­сичности. Повышение скорости нарастания вторично­го напряжения делает систему зажигания менее чув­ствительной к нагарообразованию на тепловом кону­се искровой свечи. Однако при этом на 20...30% воз­растает пробивное напряжение на свечах, что объяс­няется соизмеримостью времени формирования ис­крового разряда в свече со временем нарастания на ней вторичного напряжения. При большом запасе по вторичному напряжению это не принципиально.

Рис. 11.8. Одновыводная катушка (трансформатор) зажигания:

а — отечественного производства для систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности; 6 — производства фирмы BOSCH для систем зажигания с индуктивным накопи­телем; 1 — свеча зажигания; 2 — высоковольтный вывод; 3 — многосекционная вторичная обмотка W2; 4 — первич­ная обмотка W1; 5 — сердечник магнитопровода М; 6 — низковольтный вывод; 7 — наружная заливка полипропиле­ном; 8 — изоляционный каркас для вторичной обмотки

11.5. Техническое обслуживание

Катушка зажигания — достаточно надежный ап­парат электрооборудования автомобиля, поэтому ее техническое обслуживание сведено к минимуму.

• Прежде всего катушка должна быть чистой, как и другие высоковольтные элементы системы за­жигания. Часто после мойки автомобиля наличие влаги на крышке катушки зажигания является причи­ной отказа пуска двигателя. Поэтому в тех случаях, когда влага может попасть в моторный отсек авто­мобиля (мойка, дождь, длительная стоянка при повы­шенной влажности воздуха), перед поездкой необхо­димо просушить или насухо обтереть высоковольт­ные элементы системы зажигания. Особое внимание следует обратить на вывод высокого напряжения катушки зажигания. Не вставленный до упора в гнездо катушки высоковольтный провод может привести к пробою изоляции, который обнаруживается по про­гару крышки или выплавлению пластмассового по­крытия (оболочки) корпуса. Если высоковольтный контакт в катушке почернел, но его изоляция не на­рушена, контакт зачищают до блеска мелкой шкур­кой, свернутой трубочкой. Таким же образом следу­ет обработать наконечник высоковольтного прово­да. После зачистки убеждаются в плотной посадке провода в контактное гнездо. При необходимости на­дежность контакта достигается увеличением шири­ны прорези наконечника высоковольтного провода.

Рис. 11.9. Переносной разрядник 1 — разрядные шары; 2 — микрометр; 3 — тефлоновый лимб микрометра; 4 — изоляционная подставка; 5 — контактные гнезда для подключения высоковольтных проводов; 6 — измерительная шкала микрометра; 7 — высоковольтные соединительные провода разрядника; TP — двухвыводная катушка зажигания с первичной W1 и вторичной W2 обмотками; о — измеряемый зазор между шарами; U_пр — пробивное напряжение на выводах вторичной об­мотки катушки зажигания.

Обеспечение надежного крепления катушки к ку­зову автомобиля предупреждает появление механи­ческих повреждений и улучшает ее охлаждение. Кро­ме того, в контактно-транзисторных и транзисторных системах зажигания с катушками типа Б114, Б116, у которых обмотки имеют трансформаторную связь, предотвращается выход из строя силового транзис­тора коммутатора.

• Неисправность катушки классической конструк­ции можно обнаружить внешним осмотром с после­дующей проверкой ее работоспособности "на искру". Внешним осмотром могут быть найдены трещины и электрические прожоги на крышке вокруг высоко­вольтного вывода. Для проверки катушки "на искру" отсоединяют центральный высоковольтный провод от распределителя и располагают его на расстоянии 5...10 мм от корпуса двигателя. Затем стартером прокручивают коленчатый вал двигателя и наблюда­ют за искрообразованием в зазоре между наконеч­ником высоковольтного провода и "массой". В кон­тактной системе зажигания проверять искрообразо-вание можно без вращения коленчатого вала. Для этого снимают крышку распределителя и устанавли­вают контакты прерывателя в замкнутое состояние. Затем, включив зажигание рычажком прерывателя или ротором распределителя, размыкают и замыкают контакты. Бесперебойное искрообразование свиде­тельствует об исправности катушки зажигания.

• Двухвыводные катушки зажигания микропро­цессорных систем и электронных систем зажигания высокой энергии проверяют "на искру" с применени­ем специального переносного разрядника (рис. 11.9). Это делается для того, чтобы не получить трав­му или не вывести из строя электронные приборы на автомобиле. С помощью разрядника можно доста­точно точно измерить вторичное напряжение U_np на любой катушке зажигания. Размер зазора между шарами разрядника почти линейно зависит от прило­женного к ним напряжения в момент появления ис­кры (см. график на рис. 11.9).

При отсутствии искры в зазоре между корпусом двигателя и наконечником провода, отсоединенного от центрального вывода распределителя, или между электродами разрядника проверку катушки заверша­ют измерением сопротивлений обмоток. Если изме­ренные значения сопротивлений соответствуют нор­мальным (см. табл. 11.1), а высоковольтной искры не возникает, то в катушке может иметь место высо­ковольтный (неконтролируемый простым способом) пробой изоляции между витками или на корпус. Та­кая неисправность может быть обнаружена только на специальном испытательном стенде. В любом слу­чае катушка зажигания, в которой обнаружены неис­правности, не ремонтируется и подлежит замене.

• В заключение следует отметить, что при напи­сании настоящей главы использовалась, в основном, информация по отечественным катушкам зажига­ния. Что касается катушек зажигания импортных ав­томобилей, то они имеют очень схожие параметры и конструктивные показатели, так как рассчитываются и изготовляются по совершенно аналогичным прин­ципам. Отсюда ясно, что замена импортных катушек зажигания отечественными возможна и вполне до­пустима. Следует только иметь ввиду, что катушки за­жигания от разных типов систем зажигания не взаи­мозаменяемы, например, батарейная катушка зажи­гания не будет работать в электронной системе и на­оборот — их параметры совершенно различны.

При замене катушки зажигания на ее место под­бирают катушку со схожими рабочими параметрами, которые не должны отличаться более чем на 20...30%, а сами катушки должны иметь одинаковое конструктивное исполнение.

В табл. 11.1 в качестве примера желтой строкой выделены параметры взаимозаменяемых катушек зажигания.