Виды автомобильных катушек зажигания

В системе зажигания автомобиля, оснащенного бензиновым мотором, катушка зажигания является, пожалуй, центральным элементом, без которого невозможно формирование и возникновение высоковольтного разряда на электродах свечей. Какие типы катушек применяются в современных автомобилях, как проявляются неисправности данного электрического прибора, и останется ли «царица» на своем троне в ближайшем будущем?

Модернизация системы зажигания процесс постоянный и, похоже, бесконечный. Раньше подавляющее большинство катушек зажигания изготавливалось в металлическом корпусе, а в качестве изоляционного материала применялись специального состава битумные мастики или масла. Разумеется, последние по своему химическому составу и физическим свойствам не имели ничего общего с теми, что заливаются в моторы, агрегаты трансмиссии и гидросистему усилителя рулевого управления. Катушки дня сегодняшнего имеют пластмассовые корпуса, а в качестве заливки или наполнителя используются химические соединения, изготавливаемые на основе эпоксидной смолы. Помимо сравнительно небольшой массы, пластик всегда легче металла, современные катушки зажигания имеют форму, отличную от традиционных «бочонков», а также отличаются более компактными размерами и могут иметь большее количество электрических клемм. Не забудем упомянуть и тот факт, что катушки зажигания, изготовленные по современным технологиям и из современных материалов, также лучше противостоят пагубному воздействию вибрации, что положительно сказалось на их надежности. Увы, но, как и более «древние» образцы, современные приборы не редко дают сбои и выходят из строя. Именно по этой причине конструкторы автомобилей делают все возможное, чтобы полностью отказаться от этого элемента системы зажигания, передав его функции иным, более совершенным компонентам. Так, катушку скоро отправят на пенсию новые свечи зажигания, над доводкой которых сегодня работают гранды индустрии. Однако, как скоро произойдет этот переломный момент, сказать сложно. А посему, мы вернемся к разговору о катушках зажигания.

Итак, данный элемент электрической системы автомобиля создан для накопления энергии и ее трансформации. Энергию в виде электрического тока постоянного напряжения прибор берет из бортовой сети автомобиля, а на выходе мы имеем импульсы тока высокого напряжения, которые, собственно говоря, и пробивают промежуток между электродами свечи. Заметим, что чем больше эти самые промежутки (зазоры), тем большей энергией должна обладать искра между ними проскакивающая, а, следовательно, импульс с более высоким напряжением должна сгенерировать катушка зажигания. А теперь представим, что данную работу она выполняет с огромной частотой, так как современные моторы являются высокооборотистыми. Из этого следует, что изготавливаемые сегодня катушки зажигания обязаны обладать способностью быстро, буквально за доли секунды, заряжаться и столь же быстро отдавать накопленный заряд. Из теории известно, что количество энергии, концентрируемой или, правильнее будет сказать, запасаемой в магнитном поле катушки зажигания зависит от удельного сопротивления ее первичной обмотки и индуктивности. Последний параметр напрямую влияет на скорость накопления заряда, поэтому индуктивность первичной обмотки катушки конструкторы стремятся сделать относительно не большой.

Следует знать, что первичная обмотка катушки зажигания является основным источником выделяемой тепловой энергии, а посему в целях экономии меди — лучшего материала среди распространенных для создания проводников в электрических приборах и обеспечения требуемой теплоотдачи, обмотку располагают как можно ближе к сердечнику катушки. В большинстве случаев первичную обмотку выпускаемых массово (!) катушек зажигания (речь идет о серийных автомобилях) изготавливают из медной или омедненной (с медным покрытием) проволоки толщиной всего 0,6-0,9 миллиметров. Однако применение столь тонких проводников еще не является показателем высокого уровня технологий, так как вторичная обмотка катушки зажигания, которая располагается непосредственно вокруг центрального металлического стержня, навивается из еще более тонкой  изолированной медной проволоки очень маленькой толщиной. Кстати, именно поверх этого бандажа и наматывается первичная обмотка, о которой мы рассказали выше. То есть, современная катушка зажигания есть прибор достаточно тонкий, требующий в производстве достаточно технологичного оборудования. Проводники, используемые при изготовлении «бобин» (так иногда называют катушки зажигания шоферы), тонкие, и сделать из них равномерную намотку, не оборвав, довольно не простая задача.

Однако оставим тонкости производственного процесса технологам и инженерам и продолжим рассматривать катушки зажигания как они есть. На сегодняшний день существует два основных типа катушек зажигания: первый — одноискровые и второй — двухискровые. Само собой разумеется, катушки по требованию автопроизводителей и, в частности, инженеров, занимающихся разработкой подкапотного пространства, могут объединяться в модули. Так двухискровые катушки зажигания могут иметь один общий корпус. То есть превращаться в модули зажигания. Хорошо или плохо объединять компоненты, судить не нам, если так сделано, значит, на то есть свои причины. Важно знать, что двухискровые катушки зажигания применяются в системах зажигания двигателей с четным числом цилиндров. Не важно, какой они конструкции — рядные или V-образные.

Так, двухискровые катушки применяются, например, на ряде четырехцилиндровых моторов таких популярных в России автомобилей, как Ford Focus, Volkswagen Golf или Toyota Corolla. Особенность функционирования двухискровой катушки заключается в том, что она работает одновременно на две свечи зажигания, то есть обеспечивает импульсами высокого напряжения сразу двух потребителей. Соответственно, количество модулей должно быть кратно количеству цилиндров двигателя, который они обслуживают. Так, четырехцилиндровый ДВС имеет две двухискровые катушки, шестицилиндровый — три, а восьмицилиндровый четыре модуля. При этом работа каждой пары строго синхронизирована и обеспечивает выработку импульсов высокого напряжения в строго определенной последовательности и в строго определенный временной интервал, который привязан к углу поворота коленчатого вала двигателя, а также к показаниям массы вспомогательных датчиков, отображающих (фиксирующих) условия работы мотора.

Для того чтобы надежно поджечь стехиометрическую топливную смесь необходимо чтобы искра, пробиваемая воздушный промежуток между электродами свечи, обладала энергией примерно 0,2 МДж. При этом если требуется поджечь богатую или бедную рабочую смесь требуется искра с большей энергией. Как правило, для большинства случаев (режимов работы ДВС) достаточно 0,3 МДж. Для справки — богатая топливная смесь подается в цилиндры мотора во время его пуска, а на бедных смесях работают моторы, «мозги» которых настроены на минимизацию расхода топлива. Из этого следует, что катушки зажигания должны генерировать импульсы высокого напряжения, с запасом перекрывающие минимально требуемые. При этом, чем больше избыток энергии, тем выше стабильность работы мотора, так как процесс распространения пламени в цилиндре более стабилен. Помимо оптимизации расхода топлива стабильный и управляемый процесс горения рабочей смеси позволяет также минимизировать и выбросы.

Читайте также:

  • Катушка зажигания для автомобиля
  • Автомобильные датчики
  • Выбираем автомобильную кофеварку
  • Автомобильные аккумуляторы

Денис Миронов, журнал «Автокомпоненты»


Источник

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *