Катушка зажигания и системы с несколькими катушками

Системы зажигания без дистрибьюторов (DIS) существуют уже более двух десятилетий, но в последние годы наблюдается тенденция к использованию систем с несколькими катушками, таких как системы зажигания Coil-On-Plug (COP) или Coil-Per-Cylinder (CPC), и системы зажигания Coil-Near-Plug (CNP).

Системы Coil On Plug стали часто применять по ряду параметров упаковки, производительности, выбросов и технического обслуживания. Размещение отдельных катушек зажигания непосредственно над каждой свечой зажигания устраняет необходимость в длинных, громоздких (и дорогих) высоковольтных кабелях свечей зажигания. Это уменьшает радиочастотные помехи, устраняет потенциальные проблемы пропуска зажигания, вызванные сгоревшими, потертыми или ослабленными кабелями, и снижает сопротивление вдоль пути между катушкой и вилкой. Следовательно, каждая катушка может быть меньше, легче и использовать меньше энергии для зажигания свечи зажигания.

С точки зрения производительности, наличие отдельной катушки для каждого цилиндра дает каждой катушке больше времени для перезарядки между зажиганиями цилиндра. В системах с одной распределительной катушкой катушка должна срабатывать два раза за каждый оборот коленчатого вала в четырехцилиндровом двигателе и четыре раза в V8. В системе с несколькими катушками каждая катушка должна срабатывать только один раз при каждом обороте коленчатого вала. Это обеспечивает большее время насыщения для более горячей искры, особенно при более высоких оборотах, когда время обжига значительно сокращается. Результат — меньше пропусков зажигания, более чистое сгорание и лучшая экономия топлива.

Rатушка зажигания 4 цилиндра

Согласно оригинальным поставкам оборудования, которые производят системы зажигания с несколькими катушками, наличие отдельной катушки для каждого цилиндра также улучшает способность двигателя справляться с большей рециркуляцией выхлопных газов, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота (что важно для современных транспортных средств с низким уровнем выбросов). Более горячая искра также делает свечи зажигания более устойчивыми к загрязнению и помогает дистанции в 100 000 миль преодолеть расстояние. Система зажигания с несколькими катушками также улучшает устойчивость на холостом ходу и выбросы на холостом ходу.

Типичная система зажигания с несколькими катушками может иметь одну из нескольких различных конфигураций. На Chrysler, Toyota и многих других импортных устройствах катушки монтируются непосредственно над свечами зажигания. Многие из них представляют собой тонкие «карандашные» катушки, которые проходят вниз в углубления в крышках клапанов двигателя. В других приложениях, таких как GM Quad 2.2L Four, отдельные катушки монтируются в кассете или держателе, который размещает катушки над свечами зажигания. На поздних моделях Corvette, Camaro и других V8 используется установка Coil-Near-Plug (CNP), потому что свечи зажигания выступают со стороны головки цилиндров, и нет места для установки катушки на конце каждой свечи , Здесь отдельные катушки установлены на крышке клапана и прикреплены к заглушкам с помощью коротких заглушек.

В большинстве старых систем зажигания DIS электронный модуль был частью сборки блока катушек и контролировал включение и выключение катушек. В большинстве новых систем функция переключения выполняется модулем управления трансмиссией, хотя в верхней части каждой катушки могут быть встроены некоторые дополнительные электронные компоненты и диоды. PCM получает базовый синхронизирующий сигнал от датчика положения коленчатого вала, а иногда и от датчика положения распределительного вала, чтобы определить частоту вращения коленчатого вала, порядок запуска и время газораспределения. Затем он просматривает входные сигналы от датчика положения дроссельной заслонки, датчика воздушного потока, датчика охлаждающей жидкости, датчика MAP и даже трансмиссии, чтобы определить, сколько времени опережает каждый разъем. Большая часть сегодняшнего дня

Описание катушек зажигания

Все катушки являются по существу трансформаторами, которые состоят из железного сердечника, окруженного первичной и вторичной обмотками. Первичные обмотки имеют намного больший диаметр проволоки, чем вторичные обмотки, но имеют меньше витков вокруг сердечника. Отношение витков между первичной и вторичной обмотками определяет выходной потенциал катушки (чем выше отношение, тем выше максимальное выходное напряжение). Большинство катушек имеют примерно в 10 раз больше вторичных обмоток, чем первичных. Высокопроизводительные катушки имеют больше.

Обычные катушки типа канистр или банок, используемые в более старых системах зажигания распределителя, обычно имеют общее первичное и вторичное заземление. Катушки высокой энергии могут использовать аналогичную конструкцию или иметь изолированные первичную и вторичную обмотки. Катушки DIS могут иметь изолированные первичную и вторичную обмотки (типичные для систем с искровым разрядом) или общий первичный контур с изолированным вторичным контуром. Катушки COP и CNP обычно имеют общее первичное и вторичное заземление.

У всех типов катушек первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга и не соприкасаются. Сопротивление первичной обмотки, как правило, очень низкое, обычно менее пары Ом и всего 0,6-0,7 Ом на некоторых отдельных катушках. Сопротивление вторичных обмоток, для сравнения, достаточно высокое. Сегментированные конструкции катушек обычно находятся в диапазоне 5500 Ом, в то время как серийные конструкции катушек обычно находятся в диапазоне от 10000 до 14000 Ом. Всегда обращайте внимание на характеристики сопротивления для катушек, которые вы тестируете, потому что цифры значительно различаются в зависимости от применения.

Так как же на самом деле катушка зажигает свечу зажигания? Когда напряжение батареи от цепи зажигания, модуля зажигания или PCM протекает через первичные обмотки катушки, железный сердечник становится сильным электромагнитом. Это формирует линии магнитной силы, которые окружают сердечник и охватывают вторичные обмотки. Когда модуль зажигания отключает первичное напряжение на катушке, магнитное поле разрушается. Когда линии магнитной силы сжимаются и устремляются обратно к сердечнику, они проталкиваются вдоль электронов во вторичных обмотках и вызывают скачок напряжения в катушке. Затем напряжение передается от катушки к свече зажигания и создает искру, которая зажигает смесь воздуха и топлива.

Диагностика катушки зажигания

Хотя катушки очень надежны, они иногда выходят из строя. Катушки нагреваются из-за напряжения, которое постоянно проходит через них. Со временем сочетание тепла и напряжения может нарушить изоляцию между обмотками, корпусом катушки или башней. Если проблема катушки подозревается, первичное и вторичное сопротивление катушки может быть измерено омметром. Если какой-либо из них не соответствует техническим характеристикам, катушку необходимо заменить.

Короткое или более низкое, чем обычно, сопротивление в первичных обмотках позволяет чрезмерному току течь через катушку, что может быстро повредить модуль зажигания. Это также может снизить выходное напряжение катушки, что приводит к слабой искре, сильному пуску и колебаниям или пропускам зажигания под нагрузкой или при ускорении.

Обрыв или высокое сопротивление в первичных обмотках катушки обычно не повредит сразу же модуль зажигания или цепь драйвера PCM, но может привести к перегреву модуля и сокращению его срока службы. При этом условии выходная мощность катушки будет низкой или отсутствует (слабая искра или отсутствие искры).

Короткое или низкое сопротивление во вторичных обмотках катушки приведет к слабой искре, но не повредит модуль или цепь драйвера PCM.

Обрыв или высокое сопротивление во вторичных обмотках катушки также вызовет слабую искру или отсутствие искры, а также может повредить модуль зажигания из-за индукции обратной связи через первичную цепь.

В отношении всех типов катушек зажигания следует иметь в виду, что когда магнитное поле разрушается, скачок напряжения должен куда-то уходить. Если он не может подключиться к свече зажигания, он найдет другой путь к заземлению, который может вернуться через модуль зажигания, цепь драйвера PCM или через изоляцию внутри самой катушки. Это может быть очень разрушительным для этих частей. Поэтому никогда не отсоединяйте штепсельный провод или COP-катушку во время работы двигателя. Это может быть очень разрушительным, а также опасным для вас, если вы станете на путь к земле.

Когда происходит сбой катушки в системе зажигания распределителя, это влияет на все цилиндры. Двигатель может не запуститься или может плохо работать при нагрузке. Но в случае систем зажигания с несколькими катушками отказ одной катушки повлияет только на один цилиндр (или парные цилиндры в случае систем DIS с отработанной искрой).

На автомобилях 1996 года и новее система OBD II должна выявлять проблемы катушек, а также пропуски зажигания и генерировать коды неисправностей, которые идентифицируют неисправную катушку или цилиндр. Например, код пропуска зажигания P0301 будет указывать на проблему пропуска зажигания в цилиндре № 1. Конечно, осечки могут быть вызваны многими вещами. Это может быть изношенная или загрязненная свеча зажигания, слабая катушка, плохой провод зажигания или соединение в случае системы DIS или CNP, грязный или мертвый топливный инжектор или потеря компрессии (сгоревший выпускной клапан или прокладка с негерметичной головкой ). Дальнейшая диагностика всегда необходима, чтобы изолировать и идентифицировать причину — что создает проблему в системах с несколькими катушками, у которых нет проводов свечи зажигания, потому что вы не можете наблюдать вторичную схему зажигания, если вы не используете адаптеры какого-либо типа или индуктивные датчики, которые уложиться на сами катушки.

Удобные инструменты для диагностики катушек

Различные поставщики инструмента послепродажного обслуживания продают адаптеры индуктивного датчика, которые могут быть прикреплены непосредственно к катушкам в различных системах COP для сбора вторичной информации о зажигании. Большинство из этих адаптеров стоят менее $ 50 каждый и позволяют вам наблюдать вторичные данные зажигания для каждой катушки в прицеле или сканирующем приборе, которые могут отображать схемы зажигания. В большинстве случаев не требуется снимать катушки для подключения адаптера (он устанавливается поверх катушки и использует индукцию для измерения напряжения на катушке).

Адаптеры COP доступны для различных моделей BMW, двигателей Chrysler 2.7L, 3.2L и 3.5L (Dodge Intrepid, Chrysler Concorde LHS и 300M), Ford 3.4L Taurus SHO, 4.6L Town Car и Mark VIII, Mustang, Crown Victoria и Grand Маркиз, а также грузовики серий F и E с двигателями 5,4 л и 6,8 л, Acura SLX, Honda Passport, Isuzu Amigo, Rodeo и Trooper, Mercedes с двигателями M112 и M113, Toyota и Lexus с 1UZ-FE и 2UZ- Двигатели FE, Audi A4 1.8L turbo и A8 4.2L, Volkswagen Passat 1.8L turbo, Volvo 960 и 9000.

Еще один удобный инструмент, который можно использовать для быстрого поиска мертвой или плохо работающей катушки, — это датчик индуктивного зажигания. Этот ручной инструмент продается менее чем за 100 долларов США и прост в использовании. Он имеет индуктивную лопасть, которая размещена над катушкой для обнаружения активности катушки. Супер яркий светодиодный стробоскоп мигает каждый раз, когда катушка срабатывает и вырабатывает достаточное количество кВ. Зеленый светодиодный индикатор также мигает при обнаружении наличия достаточной длительности искры. Этот инструмент избавляет от необходимости проверять разъемы, а также разбирать и проверять каждую катушку на ее разъемах.

Замена катушки

Сменные катушки всегда должны быть того же базового типа, что и оригинал, и иметь то же первичное сопротивление, что и оригинал. Использование неправильной катушки может повредить другие компоненты зажигания или привести к выходу из строя новой катушки.

Если двигатель испытывает повторные отказы катушки, катушка может работать слишком сильно. Основной причиной обычно является высокое вторичное сопротивление (плохой провод свечи зажигания или свечи зажигания) или, в некоторых случаях, плохое состояние топлива (грязные форсунки, утечка вакуума или негерметичный клапан EGR).

Будущих проблем с катушкой часто можно избежать, очистив разъемы и клеммы, когда установлена ​​новая катушка. Коррозия может вызвать прерывистую работу и потерю целостности, что может привести к отказу компонентов. Нанесение диэлектрической смазки на эти соединения может помочь предотвратить коррозию и обеспечить хорошее соединение.

На двигателях с большим пробегом с распределителями или системами зажигания DIS следует также заменить провода свечей зажигания после отказа катушки, чтобы обеспечить хорошую горячую искру. Новые штепсельные вилки также должны быть установлены, если оригинальные штепсельные вилки загрязнены или находятся на уровне или вблизи предела их обслуживания (45 000 км для обычных штекеров, 100 000 км для штекеров с большим сроком службы).