катушка зажигания какой плюс
Катушка зажигания – устройство и принцип работы
Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Высокое напряжение, возникающее в катушке зажигания, вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.
Устройство катушки зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.
Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.
Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.
Катушка зажигания автомобиля масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.
Принцип действия катушки зажигания
В первичную обмотку катушки подается низковольтное напряжение, которое создает магнитное поле. Время от времени это напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (ЭДС).
Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом ЭДС прямо пропорциональна количеству витков обмотки контура. Поэтому во вторичной катушке с большим количеством витков образуется импульс высокого напряжения, который по высоковольтным проводам (не применимо к индивидуальной катушке зажигания, установленной прямо на свечу) подается к свече зажигания. Благодаря импульсу, передаваемому катушкой, между электродами свечи зажигания образуется искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.
В устаревших моделях автомобилей напряжение от катушки зажигания подавалось ко всем свечам с помощью распределителя зажигания. Такая схема оказалась недостаточно надежной, поэтому катушки зажигания (их ещё называют свечными) современного автомобиля объединены в систему и распределены по одной на каждую свечу.
Виды катушек зажигания автомобиля
• Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.
• Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.
Рекомендации по эксплуатации модулей зажигания
1. Не оставляйте включенным зажигание без запуска двигателя на долгое время. Это существенно сокращает срок службы катушек зажигания.
2. Найдите время для очистки и проверки состояния катушки. Убедитесь в том, что крепления проводов в порядке, особенно важно проверить высоковольтный провод. Убедитесь также, что на корпус или внутрь его не попадает вода.
3. Не отсоединяйте высоковольтный провод от катушки голыми руками при включенном зажигании.
Зажигание ВАЗ классика (и не только), контактное, бесконтактное, двухконтурное. Теория и информация.
В данной статье не может, и не будет, рассматриватся вся теория систем зажигания в бензиновых двигателях. Но будут приведены ссылки на источники использованные автором а также другие источники, в которых можно будет погрузиться в эту теорию с головой.
Цель данной статьи рассмотреть необходимость и способы перехода с контактной системы зажигания на более совершенные варианты. В следующих статьях я постараюсь подробней раскрыть некоторые вопросы.
Рассмотрим для начала устройство системы зажигания.
Начнём с терминологии:
Прерыватель-распределитель зажигания — электромеханическое устройство, обеспечивающее своевременную подачу импульсов высокого напряжения на свечи зажигания. Часто его называют трамблером.
Опережение зажигания — воспламенение рабочей смеси в цилиндре раньше, чем закончится такт сжатия.
Угол опережения зажигания (УОЗ) — угол поворота коленчатого вала двигателя от положения, соответствующего появлению искры на свече до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.
Контактная система зажигания — система, в которой коммутация катушки зажигания обеспечивается механическим прерывателем.
Бесконтактная система зажигания — система, в которой коммутация катушки зажигания обеспечивается электронным модулем, управляемым электронным датчиком положения коленчатого вала — например, датчиком Холла (ВАЗ-2108) или магнитоэлектрическим (ГАЗ-2410).
Электронный датчик положения коленчатого вала
Прерыватель системы зажигания — механический выключатель в трамблере, непосредственно соединенный с первичной цепью катушки зажигания.
Бегунок — элемент трамблера, поочередно передающий высокое напряжение от катушки зажигания на высоковольтные провода, соединенные со свечами зажигания двигателя.
Угол замкнутого состояния контактов (УЗСК) — величина, показывающая, как долго контакты механического
прерывателя должны оставаться замкнутыми. Для классических Жигулей УЗСК составляет примерно 55 градусов. Правильно выбранный УЗСК дает катушке зажигания возможность набирать нужную энергию и полностью отдавать ее на свечи зажигания.
Системы зажигания так же могут быть одноконтурными (одна катушка на все цилиндры), двухконтурными(одна катушка на пару цилиндров), и с индивидуальными катушками на каждый цилиндр.
Заранее оговорюсь, что двухконтурная система имеет самые выгодные параметры при использовании на атмосферных моторах с невысокой степенью сжатия, и нераспределённым впрыском. Обладает хорошим соотношением цена/эффективность.
Высокими показателями энергии искры. Высокой надёжностью благодаря возможности установки катушки в более холодном и вибро-ненагруженном месте чем головка блока, по сравнению с индивидуальными катушками.
Контактная система зажигания является самым старым типом системы зажигания. На первых системах 2101 устанавливались распределители зажигания без вакуум корректора, с ручным “октан корректором” угла опережения зажигания.
Совместная работа центробежного и вакуумного регуляторов обеспечивает нужный угол опережения зажигания на всех режимах работы двигателя.
Октан-корректор предназначен для корректирования угла опережения зажигания при изменении октанового числа топлива.
Вакуумный же корректор обеспечивает изменение УОЗ в зависимости от разрежения во впускном коллекторе.
Вакуум-корректоры ВАЗ 2101-07 (“классика”) и ВАЗ 2121 (Нива) отличаются по характеристике, это нужно учитывать при замене одного на другой.
Центробежный регулятор обеспечивает изменение УОЗ при увеличении оборотов двигателя и как следствие сокращения времени на сгорание топлива.
Отличаются и характеристика центробежных регуляторов. Их можно менять преднатягом первой пружины и изменением свободного хода второй. Эта тема будет раскрыта в конце статьи. Пружины могут быть разные по жесткости от “классики” или например “восьмёрки”. К вопросу Жесткости пружин мы вернемся в конце статьи. Так же, это было рассмотрено в видеоматериале Евгения Травникова “Теория ДВС”. Ссылки в конце статьи.
Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.
Контакты механического прерывателя являются самой большой бедой системы зажигания. Износ, и как следствие изменение УОЗ, дребезг контактов, и как следствие не четкий момент воспламенения, потеря энергии в увеличенном сопротивлении контактной группы из-за окисления и коксования паров масла, зависание на высоких оборотах двигателя, перебои зажигания, поломка пружины контактной группы.
Именно поэтому многие автовладельцы озадачены переходом на бесконтактную систему зажигания.
При выборе как трамблеров контактных так и бесконтактных систем зажигания нужно иметь ввиду что они не взаимозаменяемы с некоторыми моделями
В скобках приведены распределители предлагаемые для замены. Не лишним будет уточнить, что распределитель Р125 отличается характеристикой центробежного регулятора от всех остальных распределителей. Установка вместо распределителя Р125, распределителей 30.3706-83 (без вакуум-корректора, с октан-корректором (монетка)), или 38.3706-01 / 30.3706-01 (с вакуум-корректором) благотворно сказывается на поведении мотора.
Как видно из приведённой таблицы, трамблеров есть два вида, с коротким валом и с длинным. Если же случилось так, что вам достался трамблер с длинным валом а блок у вас «низкий», тогда можно установить толстую алюминиевую шайбу.
Трамблер Р125, у которого отличается характеристика центробежного регулятора (см рис.) и отсутствует вакуумный регулятор, вместо него установлен ручной октан-корректор, можно использовать установив на него пружины центробежного регулятора от трамблеров 38.3706 / 38.3706-01 /30.3706-01 / 30.3706-83, или весь центробежный регулятор в сборе. Если автомобиль будет эксплуатироваться на средних и высоких нагрузках чаще чем на малых вакуумный корректор, отсутствующий на данном трамблере конструктивно, не сыграет сколько-нибудь существенной роли.
В бесконтактной системе зажигания роль контактной группы играет датчик холла (или в некоторых аналогах инфракрасный оптический датчик, встречаются так же индуктивные датчики).
Сигнал от датчика поступает на электронный коммутатор который запитывает катушку зажигания.
При такой схеме энергия искры выше, двигатель работает стабильней, и пропадает необходимость в периодической регулировке.
Мы избавились от самого проблемного узла. Теперь можно долго и счастливо ездить и не парится. Но в системе по-прежнему осталась одна катушка зажигания на 4 цилиндра, которая еле успевает заряжаться на высоких оборотах, и разносчик искры, который изнашивается, искрит, создаёт дополнительное сопротивление, и, в конце концов, пробивает изоляцию крышки распределителя на корпус. Двигатель троит, особенно в сырую погоду, свечи закидывает, на холостых оборотах глохнет, в общем, все как было с контактной системой.
Эти узлы при больших пробегах изнашиваются и разрушаются, нарушая работу системы зажигания, делая не возможной стабильную работу двигателя точную настройку системы зажигания, а значит и двигателя в целом.
Эту проблему можно решить на корню. А именно, установив полностью электронное, двухконтурное бесконтактное зажигание, построенное на модернизированной шторке датчика холла, двухканальном коммутаторе, и двухконтурной катушке зажигания 2111.
Справедливости ради нужно сказать, что можно обойтись и без перехода на двухконтурную систему. Ведь при своевременном обслуживании и замене узлов система работает достаточно приемлемо. Разница в поведении автомобиля, при замене одноконтурной системы зажигания на двухконтурную, очевидно заметна лишь при плохом состоянии одноконтурной системы.
В то же время, нельзя не отметить преимущество бесконтактной системы зажигания — большая энергия искры. За счёт того что в БСЗ катушек две, а значит в два раза больше времени на заряд катушки, в два раза меньше нагрузка на эти самые катушки, и, как минимум в два раза, больший искровой зазор, так как искра одновременно проходит через две свечи, что увеличивает пробивное напряжение. Это становится возможным благодаря увеличению времени заряда катушки. Следует иметь ввиду что при переходе на двухконтурную систему зажигания, ввиду использования катушки с большей энергией, и увеличенным искровым зазором (две свечи на одной обмотке, вместо одной) и отсутствия резистора бегунка, следует использовать свечи с резисторами и провода свечей с сопротивлением. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в следующих статьях.
Для перехода на такую систему потребуется:
1. Распределитель зажигания ВАЗ-2101/2103 (в зависимости от того какой у вас блок двигателя) бесконтактный, если у вас он ещё не установлен.
Есть производителя СОАТЭ, есть МЗАТЭ (рекомендую брать МЗАТЭ)
2. Коммутатор двухканальный Астро
Коммутаторы Ромб и Астро более надежные чем аналоги. У коммутаторов АСТРО есть особенности, например не подключен 6 вывод питания датчика Холла. Решение описано в следующей записи.
3. Проводка ВАЗ-2101-2107, М-2141 жгут коммутатора АЭНК, если у вас до этого была установлена контактная система зажигания.
4. Катушка зажигания 2111-3705010
Рекомендую брать BOSH, она стоит в два раза дороже, но это оправдано.
5. Колодка разъема ВАЗ-2110-15, 1118 катушки зажигания 42.3705 АЭНК
6. дополнительный провод с наконечником подобным наконечникам разъёма коммутатора, для подключения к 7 выводу коммутатора.
Шторки датчика холла необходимо изготовить новые (чертёж прилагается), так как двухканальный коммутатор формирует сигналы на 1-ую катушку по фронтам шторок, а на 2-ую по срезам, а не как раньше по одному сигналу от фронта каждой шторки на одну катушку. Либо отрезать две противоположные шторки и припаять их части к оставшимся шторкам. При этом необходимо быть очень точным, каждая шторка должна составлять 90°±5″ (90градусов плюс/минус 5 минут).
В одноконтурной и двухконтурной системе отсутствует односторонняя пульсирующая нагрузка на вал трамблёра, что значительно снижает вибрации и как следствие помехи и не точности в работе системы зажигания, продлевает срок службы подшипника трамблёра, и как следствие сальника – основной причины выхода из строя как электрических так и механических частей трамблёра. Механические части, такие как опорные оси грузиков, поворотная пластина, смазываются местно, и только малым количеством консистентной смазки. Попадание масла через вышедший из строя сальник приводит к вымыванию консистентной смазки и осаждению грязи на обильном слое жидкого масла. Исходя из вышесказанного, а так же из достаточной надёжности вакуумного и центробежного регулятора угла опережения зажигания можно считать бесконтактные одноконтурные и двухконтурные системы зажигания сверх достаточными как для автомобилей ВАЗ классика, так и для многих подобных.
Тем не менее, некоторые идут дальше, и устанавливают целые процессорные блоки управления двигателем. Ввиду высокой стоимости, сложности устройства, и достаточного числа источников рассматривающих этот вопрос в интернете, в данной статье я этот вопрос освещать не буду. Скажу лишь, что в таких процессорных системах форма графика характеристики регулировки УОЗ может быть любой, и меняется по различным параметрам. Это очень важно для двигателей с шатровой камерой сгорания и высокой степенью сжатия, как у современных двигателей. А для двигателей с клиновой камерой сгорания и низкой системой зажигания, как у ВАЗ классики детонация наступает раньше чем оптимальный УОЗ.
Ведь в отличии от качества смеси, УОЗ очень сильно зависит от конструктивных факторов двигателя. Причем оптимальный угол однозначно определяется максимальным моментом двигателя (при условии что топливо уже настроено). Однако сам диапазон допустимых углов невелик и влияние угла на мощность гораздо меньше чем влияние качества смеси. Это влияние в основном определяется конструктивом камеры сгорания двигателя. А именно расстоянием которое фронт пламени проходит от свечи до самого удалённого участка камеры. Например на двигателях с клиновой камерой сгорания (где свеча вкручивается «с боку» (ВАЗ-2101-07; ВАЗ2108(8кл.)), где значения оптимального УОЗ как правило очень велики (35° на 6000об/мин) влияние УОЗ на мощность так же очень велико и составляет около 1% на градус.
Однако, в подобных двигателях УОЗ как правило всегда находится за гранью детонации, т.е. фактором настройки УОЗ в таком двигателе должна выступать детонация а не мощность.
Ввиду этого, стремление к как можно более точному огибанию кривой детонации снизу, на данном типе двигателей, вряд ли даст существенный прирост. Из этого же графика видно, что повышение октанового числа топлива и/или степени сжатия, в некоторых пределах, с последующей корректировкой начального УОЗ, позволит реальному графику УОЗ быть существенно ближе к оптимальному (см. кривую 5 и 4 рис.). Половина графика будет немного ниже оптимального, а вторая половина выше.
Даже у штатного механизма центробежного регулятора, не прибегая к помощи контроллеров и процессоров с датчиками, есть возможность изменить наклоны характеристики УОЗ путем изменения преднатяга первой пружины и свободного хода второй. Изменять жесткость пружин не рекомендуется, ввиду резкого изменения характеристик регулятора. Более того, исправный штатный центробежный регулятор трамблера обладает оптимальной характеристикой для заводской конфигурации мотора. Какие либо изменения требуются только при внесении конструктивных изменений в двигатель. Для штатного же двигателя достаточно заменить пружины, потерявшие жесткость, на новые.
Проверить Жесткость пружины можно в домашних условиях. Достаточно иметь несколько грузов, и штангенциркуль или на крайний случай линейку. Подвешивая на пружину закреплённую вертикально груза и замерять её удлинение.
k = (масса*10) / удлинение в метрах.
Расстояние между опорами пружины 1 – 21,6 мм
Расстояние между опорами пружины 2 – 21,4 мм
Ход штифта в окне — 3,1 мм
Пружина 1 – диаметр 6,3 мм, Длина 22,5 мм, Жесткость 350 г/мм
Пружина 2 – диаметр 5,4 мм, Длина 24 мм, Жесткость 460 г/мм
Каждый сам должен решить какая система ему подходит исходя из поставленных задач, исходных параметров (состояние автомобиля в целом, состояние двигателя, состояния системы зажигания, пробегов совершаемых автомобилем за год, стоимости автомобиля и его рентабельности), и возможности и желания автолюбителя заниматься данными переделками.
Мой личный выбор тоже не однозначен, на двух моих автомобилях ВАЗ-2101 установлены разные системы зажигания. На первом автомобиле установлена бесконтактная одноконтурная система зажигания, и в ближайшее время будет установлена двухконтурная. А на втором автомобиле установлен почти заводской вариант. Почему почти. Потому что вместо распределителя Р125, применён собранный из Р125 и 38.3706 аналог 30.3706-83, т.е. распределитель с центробежным регулятором УОЗ и ручным октан-корректором, без вакуумного регулятора. Оба двигателя работают исправно и приемлемо.
Данная статья лишь попытка поместить основные моменты и тезисы в одном месте. Несмотря на кажущуюся легкость, эта статья далась тяжело. Поэтому прошу отнестись с пониманием к возможным огрехам.
В следующих статьях постараюсь разобрать подробней все то чему здесь не было уделено должного внимания.
Источники:
1. Статья «Устройство контактной системы зажигания.»: systemsauto.ru/fire/contact.html
2. Интернет версия журнала «За Рулём», «Зажигательная физика — опережение, трамблер и УОЗ.»: www.zr.ru/content/article…-vystavit-zazhiganie-uoz/
3. Статья с DRIVE2, WerWolf-DVS, Евгений Травников, «Двухконтурное зажигание» www.drive2.ru/l/288230376153184012/
4. Статья с DRIVE2, Alex Hrabovy, «Тонкая настройка зажигания: немного об УОЗ.»:
www.drive2.ru/l/2352842/
5. Статья «Зажигание без секретов» www.autoelite.ru/articles/zajiganiesix.php
6. «Автомобили «Жигули» моделей ВАЗ-2101-2102-21011-21013. Устройствои ремонт» В.А.Вершигора, издание второе, Москва, «Транспорт» 1990.
7. «Автомобили «Жигули» моделей ВАЗ-2103-2106. Устройствои ремонт» В.А.Вершигора, производственное издание, Москва, «Транспорт» 1986.
8. «Каталог деталей легкового автомобиля «Жигули» (моделей ВАЗ-2101, ВАЗ-2102, ВАЗ-2103).» М., Машиностроение, 1976.
9. ¬«-/————/-(-/——-/-ВАЗ-21011-/——/-)-/———/-.» 1977.
10. «Каталог деталей автомобиля ВАЗ-2105». 1985.
11. «Автомобили мира 160 регулировочных параметров.» Москва «ВТУЗ», 1995.
12. «Устройство и эксплуатация автомобилей «Жигули» и «Москвич».» Издание третье. Москва. Издательство ДОСААФ СССР 1987.
13. «Мой автомобиль «Жигули.» Издание второе. Москва «Транспорт», 1980.
14. Журнал «Сделай сам.» «Советы автолюбителям» 10’89. И.С.Туревский. Издательство «Знание» Москва.
15.
Провода катушки зажигания ВАЗ 2108, 2109, 21099
К катушке зажигания бесконтактной системы зажигания присоединены несколько проводов электрических цепей высокого и низкого напряжения.
Рассмотрим, что это за провода, к каким выводам катушки присоединены, какого они цвета, их назначение.
Выводы катушки зажигания
Катушка зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 имеет три вывода. Один — вывод «Б» (совмещенный вывод первичной и вторичной обмоток катушки), другой — вывод «К» (вывод первичной обмотки катушки), третий — вывод под высоковольтный провод к крышке трамблера. На катушках зажигания разных производителей выводы могут иметь иную маркировку, либо может быть промаркирован всего один вывод «Б».
Провода вывода «Б» катушки зажигания
На вывод «Б» катушки зажигания присоединены два сине-красных провода (на автомобилях ВАЗ 21083, 21093, 21099 с модификациями монтажного блока 2114 один провод). По одному на обмотки катушки подается «плюс» с замка зажигания. Другой идет на коммутатор (вывод 4 коммутатора).
Провода катушки зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 с монтажным блоком 17.3722
Провода вывода «К» катушки зажигания
К выводу «К» присоединяется красно-коричневый провод идущий от коммутатора. Это «плюсовой» провод в котором при срабатывании датчика Холла и коммутатора прерывается электрический ток заставляя обмотки катушки катушки генерировать ток высокого напряжения.
Провода катушки зажигания автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 с монтажным блоком 2114
На автомобилях ВАЗ 21083, 21093, 21099 с «высокой» панелью красно-коричневый провод на вывод «К» катушки помимо коммутатора идет к тахометру в комбинации приборов.
Центральная клемма
Это вывод стального сердечника катушки на высоковольтный провод соединяющий катушку и центральный вывод крышки распределителя зажигания (трамблера). По нему на трамблер поступает ток высокого напряжения, генерируемый катушкой.
Примечания и дополнения
При ремонте автомобиля, отсоединяя провода от катушки зажигания, рекомендуется записать или сфотографировать какого цвета провода присоединены к какому выводу.
Катушка зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 и их модификаций имеет стальной сердечник соединенный с центральным выводом и намотанные вокруг него вторичную и первичную обмотки.