Катушка зажигания

Катушка зажигания распределительной системы зажигания ( Saab 96 1960-1980 гг .)

Катушка зажигания с катушкой на свече ( Honda Odyssey 2011 г. )

Вид в разрезе катушки зажигания с катушкой на свече

Катушка зажигания используется в системе зажигания двигателя с искровым зажиганием для преобразования напряжения аккумуляторной батареи в гораздо более высокие напряжения, необходимые для работы свечи зажигания (свечей). Свечи зажигания затем используют этот импульс высокого напряжения для воспламенения топливно-воздушной смеси .

Катушка зажигания состоит из двух наборов катушек, намотанных на железный сердечник. В старых двигателях часто используется одна катушка зажигания, выходной сигнал которой направляется на каждый цилиндр с помощью распределителя , конструкция, которая до сих пор используется в различных небольших двигателях (например, в двигателях для газонокосилок). В современных автомобильных двигателях часто используется система без распределителя (например, катушка на свече ), при которой каждый цилиндр имеет свою собственную катушку зажигания.

Дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия и поэтому не имеют катушек зажигания.

Дизайн

Катушка зажигания состоит из железного сердечника, окруженного двумя катушками ( обмотками ), сделанными из медной проволоки. Первичная обмотка имеет относительно небольшое количество витков толстого провода, тогда как вторичная обмотка состоит из тысяч витков проволоки меньшего размера и изолирована от высокого напряжения эмалью на проводах и слоями промасленной бумажной изоляции.

Когда электрическая цепь, подключенная от источника питания (например, автомобильного аккумулятора) к первичной обмотке, замыкается (контактным выключателем или транзистором ), ток протекает через первичную обмотку, которая создает магнитное поле вокруг сердечника. Этот ток длится некоторое время, чтобы накопить энергию в катушке. Как только катушка заряжается, цепь размыкается, и возникающие в результате колебания магнитного поля индуцируют высокое напряжение во вторичной обмотке. Это высоковольтное электричество проходит через несколько компонентов (таких как распределитель и провода свечей зажигания ), прежде чем достичь свечи зажигания , где оно используется для воспламенения топливовоздушной смеси.

Момент размыкания цепи должен быть согласован с вращением двигателя, чтобы всплеск высоковольтного электричества производился в оптимальное время для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Современные электронные системы зажигания работают по тому же принципу зарядки электрической цепи, однако в них используется конденсатор, заряженный примерно до 400 вольт. вместо использования индукционной зарядки катушки зажигания. Типичные выходные напряжения современных катушек зажигания варьируются от 15 кВ (для двигателя газонокосилки) до 40 кВ (для более крупного двигателя).

Современная одноискровая система имеет одну катушку на свечу зажигания. Чтобы предотвратить преждевременное искрение в начале первичного импульса, диод в катушке устанавливается или вторичный разрядник, блокирующий обратный импульс, который в противном случае образовался бы. В старых системах зажигания для четырехтактных двигателей вторичная обмотка катушки зажигания имеет две выходные клеммы, обе из которых подключаются к свече зажигания. Обратный импульс запускает свечу зажигания в цилиндре, в котором нет топливовоздушной смеси (поскольку этот цилиндр сдвинут по фазе на 180 градусов).

Материалы

Раньше катушки зажигания изготавливались с лаком высоковольтными обмотками, изолированными и бумагой, вставленными в банку из тянутой стали и заполненными маслом или асфальтом для изоляции и защиты от влаги. Позже Вместо этого катушки зажигания были отлиты из наполненной эпоксидной смолы , которая проникает в любые пустоты, образующиеся внутри обмоток.

Катушка зажигания обычно вставляется в металлическую банку или пластиковый корпус с изолированными клеммами для соединений высокого и низкого напряжения.

История

Предшественник

В ранних автомобилях использовалась система зажигания от магнето из-за отсутствия в автомобиле источника электроэнергии (например, аккумулятора). Катушки зажигания заменили магнето зажигание в новых автомобилях, поскольку аккумуляторы стали обычным явлением в автомобилях (для запуска двигателя и освещения). По сравнению с магнето зажиганием система катушек зажигания может обеспечить искру высокого напряжения при низких оборотах двигателя (об/мин), что облегчает запуск.

Ранние системы

В большинстве старых систем катушек зажигания использовалась одна катушка, общая для всех свечей зажигания (через распределитель ). Были некоторые исключения, такие как Saab 92 и Wartburg 353, в которых использовалась отдельная катушка для каждого цилиндра, а также Citroën 2CV 1948 года, в котором использовалась система искрового зажигания с двусторонней катушкой зажигания и без распределителя.

Бесраспределительные системы

Модуль зажигания GM Z18XE 2003-2010 гг. двигателя

С 1990-х годов системы зажигания в основном перешли на конструкцию, в которой распределитель отсутствует, а зажигание контролируется электроникой. В этих системах без распределителя используются несколько катушек зажигания меньшего размера, обычно в виде одной катушки на каждый цилиндр или системы искровой разрядки с одной катушкой на каждую пару цилиндров.

Катушки зажигания у них могут быть объединены в единый корпус ( пакет катушек ) и расположены вдали от свечей зажигания; однако все чаще используются системы «катушка на свече» , при этом отдельные катушки зажигания представляют собой небольшие блоки, прикрепленные непосредственно к верхней части каждой свечи зажигания. Преимущество систем «катушка на свече зажигания» заключается в том, что в случае неисправности можно заменить одну катушку зажигания, а не заменять без необходимости катушки всех остальных цилиндров.

См. также

• Электромагнетизм
• Закон индукции Фарадея
• Обратноходовой преобразователь
• Обратный трансформатор
• Катушка низкого напряжения
• Магнитное поле
• Катушка Удина
• Сааб с прямым зажиганием
• Катушка Теслы