Катушка зажигания

Определение

Катушка зажигания — импульсный повышающий трансформатор, преобразующий напряжение бортовой сети в напряжение, достаточное для пробоя искрового промежутка свечи: от единиц до нескольких десятков киловольт.

Назначение

Создать искру в нужный момент. Всё остальное в системе зажигания — датчики, расчёт угла, ключи блока — существует ради того, чтобы задать этот момент точно.

Расположение

Три конструктивных исполнения, и от исполнения зависит, что вообще можно измерить:

  ОБЩАЯ КАТУШКА      одна на двигатель, высоковольтные провода
  МОДУЛЬ (DIS)       две катушки, «холостая искра» попарно
  ИНДИВИДУАЛЬНАЯ     на каждой свече, провода отсутствуют

Устройство

  ПЕРВИЧНАЯ ОБМОТКА    сотни витков толстого провода, 0.4–2 Ом
  ВТОРИЧНАЯ ОБМОТКА    десятки тысяч витков тонкого, 6–15 кОм
  СЕРДЕЧНИК            концентрирует магнитное поле
  КОМПАУНД             заливка, изоляция и отвод тепла
  ВСТРОЕННЫЙ КЛЮЧ      у части современных катушек

Соотношение витков и задаёт коэффициент трансформации: примерно 1:100, отсюда 12 В на входе и киловольты на выходе.

Входы

Питание бортсети на первичной обмотке и управляющий импульс от блока управления — как правило, замыкание второго вывода на массу.

Выходы

Высоковольтный импульс на свечу и ЭДС самоиндукции на первичной обмотке — сотни вольт, которые обязан выдержать ключ блока.

Принцип работы

Ключевой момент, который отличает катушку от обычного трансформатора: искру создаёт не включение тока, а его размыкание.

  1. Блок замыкает первичную обмотку на массу
     Ток нарастает, поле накапливается   ← «время накопления»

  2. Блок РАЗМЫКАЕТ цепь
     Поле схлопывается за микросекунды
     Во вторичной обмотке наводится киловольтный импульс

  3. Промежуток свечи пробивается, идёт дуга

Из этого следуют два практически важных вывода.

Время накопления критично. Оно рассчитывается блоком и зависит от напряжения бортсети: при просадке питания блок вынужден накапливать дольше. Если напряжение занижено, накопление не успевает завершиться на высоких оборотах, и энергия искры падает — пропуски появляются под нагрузкой при полностью исправной катушке.

Выходное напряжение — не константа, а следствие сопротивления промежутка. Катушка отдаёт ровно столько, сколько нужно для пробоя: увеличенный зазор свечи, нагар или высокое давление в цилиндре поднимают требуемое напряжение. Поэтому изношенная свеча нагружает катушку сильнее новой и ускоряет её отказ.

Типичные неисправности

Дефект	Механизм	Проявление
Межвитковое во вторичной обмотке	Пробой изоляции от перегрева	Пропуски под нагрузкой, на холостых норма
Трещина в корпусе	Термоциклирование, старение компаунда	Пробой на массу, слышен треск, видна дуга в темноте
Обрыв обмотки	Перегрев, вибрация	Цилиндр не работает вообще
Пробой на массу по нагару	Загрязнение, влага на колодце	Пропуски в сырую погоду
Отказ встроенного ключа	Электрическая перегрузка	Нет искры при исправных обмотках
Деградация от изношенных свечей	Рост требуемого напряжения	Отказ вскоре после появления пропусков

Типичные симптомы

Троение, особенно под нагрузкой; коды пропусков воспламенения по конкретному цилиндру; потеря тяги при разгоне; неустойчивый холостой ход; ухудшение в сырую погоду; запах несгоревшего топлива.

Диагностика

  Первичная обмотка        0.4–2 Ом    (вычесть сопротивление щупов)
  Вторичная обмотка        6–15 кОм    (у DIS значения иные)
  Питание на катушке       напряжение бортсети при включённом зажигании
  Сопротивление изоляции   пробоя на корпус быть не должно

  Сопротивление в норме исправности НЕ доказывает:
  межвитковое замыкание меняет его в пределах допуска.

Критерий, отделяющий катушку от её цепи и от свечи: перестановка. Если код пропусков переезжает вместе с катушкой в другой цилиндр — виновата катушка; если остаётся на месте — причина в свече, форсунке или компрессии. Это единственный быстрый способ, не требующий осциллографа.

Процедура проверки — как проверить катушку зажигания; разбор пропусков воспламенения на конкретном примере — код P0300.

Заблуждения

«Сопротивление в норме — катушка исправна». Межвитковое замыкание нескольких витков из десятков тысяч почти не меняет сопротивление, но заметно снижает энергию искры. Омметр этот дефект не находит.

«Пропуски в цилиндре — значит катушка». Тот же симптом дают свеча, форсунка, компрессия и подсос воздуха. Перестановка катушки разделяет эти версии за пять минут.

«Катушка выдаёт 30 кВ всегда». Она выдаёт столько, сколько требует промежуток. Число в характеристиках — максимум, а не рабочее значение.

«Заменил катушку — проблема решена». Если причиной был изношенный свечной зазор или просадка питания, новая катушка отработает в тех же тяжёлых условиях и выйдет из строя следом.

Связанные понятия

• ЭБУ — то, что задаёт момент и время накопления
• Исполнительный механизм — класс, к которому катушка относится по способу управления
• Сопротивление — величина, которой катушку проверяют, и границы этого метода
• Напряжение — просадка питания напрямую снижает энергию искры