Для чего нужен модуль зажигания

Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания

Катушка зажигания – «потомственный немец». В 1851 году механик из Германии Генрих Румкорф (проживавший, правда, в Париже) изобрел катушку с прерывателем, вырабатывающую импульсы высокого напряжения, а в 1925 году компания Роберта Боша начала массово применять её как элемент батарейной системы зажигания бензинового автомобильного мотора. Давайте посмотрим, в каком виде катушка зажигания дошла до наших дней, и каковы особенности ее работы.

Маслонаполненная бобина

Б олее чем полвека эволюции карбюраторных бензиновых моторов с контактной системой зажигания катушка (или как ее часто называли шоферы прошлых лет – «бобина») практически не меняла конструкцию и облик, представляя собой высоковольтный трансформатор в металлическом герметичном стакане, заполненном трансформаторным маслом для улучшения изоляции между витками обмоток и охлаждения.

Неотъемлемым партнером катушки был трамблер – механический коммутатор низкого напряжения и распределитель высокого. Искра должна была появляться в соответствующих цилиндрах в конце такта сжатия топливовоздушной смеси – строго в определенный момент. Трамблер осуществлял и зарождение искры, и синхронизацию ее с тактами работы мотора, и распределение по свечам.

Классическая маслонаполненная катушка зажигания — «бобина» (что по-французски и означало «катушка») — была чрезвычайно надежна. От механических воздействий ее защищал стальной стакан корпуса, от перегрева – эффективный теплоотвод через заполняющее стакан масло. Однако согласно малоцензурному в оригинальном варианте стишку «Дело было не в бобине – идиот сидел в кабине…», получается, что надежная бобина таки порой подводила, даже если даже водитель не такой уж идиот…

Если посмотреть на схему контактной системы зажигания, то можно обнаружить, что заглушенный мотор мог останавливаться в любом положении коленвала, как с замкнутыми контактами прерывателя низкого напряжения в трамблере, так и с разомкнутыми. Если при предыдущем глушении мотор остановился в положении коленвала, в котором кулачок трамблера замыкал контакты прерывателя, подающего низкое напряжение на первичную обмотку катушки зажигания, то когда водитель по какой-то причине включал зажигание, не запуская мотор, и оставлял ключ в таком положении надолго, первичная обмотка катушки могла перегреться и сгореть… Ибо через нее начинал проходить постоянный ток в 8-10 ампер вместо прерывистого импульсного.

Официально катушка классического маслонаполненного типа неремонтопригодна: после сгорания обмотки она отправлялась в утиль. Однако когда-то давно на автобазах электрики умудрялись ремонтировать бобины – развальцовывали корпус, сливали масло, перематывали обмотки и собирали заново… Да, были времена!

И лишь после массового внедрения бесконтактного зажигания, при котором контакты трамблера сменились на электронные коммутаторы, проблема сгорания катушек почти исчезла. В большинстве коммутаторов было предусмотрено автоматическое отключение тока через катушку зажигания на включённом зажигании, но не запущенном двигателе. Иными словами, после включения зажигания начинался отсчет небольшого временного интервала, и если водитель за это время не заводил мотор, коммутатор автоматически выключался, защищая и катушку, и самого себя от перегрева.

Сухие катушки

Следующим этапом развития классической катушки зажигания стал отказ от маслонаполненного корпуса. «Мокрые» катушки сменились на «сухие». Конструктивно это была практически та же самая катушка, но без металлического корпуса и масла, покрытая сверху слоем эпоксидного компаунда для защиты от пыли и влаги. Работала она совместно с тем же самым трамблером, и часто в продаже можно было встретить и старые «мокрые» катушки, и новые «сухие» на одну и ту же модель авто. Они были полностью взаимозаменяемыми, соответствовали даже «уши» креплений.

Для рядового автовладельца в изменении технологии с «мокрой» на «сухую» не было, по сути, никаких преимуществ или недостатков. Если последняя, конечно, была изготовлена качественно. «Профит» получали только производители, поскольку изготовить «сухую» катушку несколько проще и дешевле. Однако если «сухие» катушки иностранных производителей автомобилей изначально продумывались и изготавливались достаточно тщательно и служили почти столько же, сколько и «мокрые», советские и российские «сухие» бобины снискали дурную славу, поскольку имели массу проблем с качеством и выходили из строя достаточно часто без каких-либо причин.

Так или иначе, сегодня «мокрые» катушки зажигания полностью уступили место «сухим», а качество последних даже отечественного производства практически не вызывает нареканий.

Были и катушки-гибриды: обычную «сухую» катушку и обычный коммутатор бесконтактного зажигания иногда объединяли в единый модуль. Такие конструкции встречались, к примеру, на моновпрысковых Фордах, Ауди и ряде других. С одной стороны, это выглядело в некоторой степени технологично, с другой – снижалась надежность и увеличивалась цена. Ведь два изрядно нагревающихся узла объединили в один, тогда как по отдельности они и охлаждались лучше, и при выходе из строя того или иного замена обходилась дешевле…

Ах да, еще в копилку специфических гибридов: на стареньких Тойотах нередко встречался вариант катушки, интегрированной прямо в распределитель трамблера! Интегрировалась она, конечно, не намертво, и при выходе из строя «бобину» можно было без труда снять и приобрести отдельно.

Модуль зажигания – отказ от трамблера

Заметная эволюция в катушечном мире произошла в период развития инжекторных моторов. Первые инжекторы имели в своем составе «частичный трамблер» – низковольтную цепь катушки уже коммутировал электронный блок управления двигателем, а вот искру по цилиндрам по-прежнему раздавал классический бегунковый распределитель, приводимый во вращение от распредвала. От этого механического узла стало возможным полностью отказаться, применив комбинированную катушку, в общем корпусе которой скрывались отдельные катушки в количестве, соответствующем числу цилиндров. Такие узлы стали называть «модулями зажигания».

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) содержал в себе 4 транзисторных ключа, которые поочередно подавали 12 вольт на первичные обмотки всех четырех катушек модуля зажигания, а те в свою очередь отправляли искровой импульс высокого напряжения каждая на свою свечу. Еще чаще встречаются упрощенные варианты комбинированных катушек, более технологичные и дешевые в производстве. В них в одном корпусе модуля зажигания четырёхцилиндрового мотора помещается не четыре катушки, а две, но работающие, тем не менее, на четыре свечи. В такой схеме искра на свечи подается попарно – то есть, на одну свечу из пары она приходит в нужный для воспламенения смеси момент, а на другую – вхолостую, в момент выпуска отработавших газов из этого цилиндра.

Следующим этапом развития комбинированных катушек стал перенос электронных коммутирующих ключей (транзисторов) из блока управления двигателем в корпус модуля зажигания. Вынос мощных и греющихся при работе транзисторов «на волю» улучшил температурный режим ЭБУ, а при выходе из строя какого-либо электронного ключа-коммутатора достаточно было заменить катушку, а не менять или паять сложный и дорогущий блок управления. В котором ещё часто прописаны индивидуальные для каждого авто пароли иммобилайзера и тому подобная информация.

Каждому цилиндру – по катушке!

Еще одно типичное для современных бензиновых автомобилей решение в сфере зажигания, существующее параллельно с модульными катушками, – это индивидуальные катушки для каждого цилиндра, которые устанавливаются в свечной колодец и контактируют со свечой непосредственно, без высоковольтного провода.

Первые «персональные катушки» были именно катушками, но потом в них переехала и коммутационная электроника – так же, как это произошло и с модулями зажигания. Из плюсов такого форм-фактора – отказ от высоковольтных проводов, а также возможность замены при выходе из строя только одной катушки, а не целого модуля.

Правда, стоит сказать, что в этом формате (катушки без высоковольтных проводов, монтируемые на свечу) существуют и катушки в виде единого блока, объединенные общим основанием. Такие, к примеру, любят использовать GM и PSA. Вот это воистину кошмарное техническое решение: катушки вроде бы отдельные, но при выходе из строя одной «бобины» приходится менять в сборе крупный и очень дорогой блок…

К чему мы пришли?

Классическая маслонаполненная бобина была одним из самых надежных и неубиваемых узлов в карбюраторном и ранних инжекторных автомобилях. Внезапный выход ее из строя считался редкостью. Правда, ее надежность, к сожалению, «компенсировал» неотъемлемый напарник – трамблер, а позже – и электронный коммутатор (последнее, правда, относилось только к отечественным изделиям). Пришедшие на смену «масляным» «сухие» катушки по надежности были сопоставимы, но все же несколько чаще выходили из строя без видимых причин.

Инжекторная эволюция заставила избавиться от трамблера. Так появились разнообразные конструкции, не нуждавшиеся в механическом высоковольтном распределителе – модули и отдельные катушки по числу цилиндров. Надежность таких конструкций еще более снизилась в связи с усложнением и миниатюризацией их «потрохов», а также крайне тяжелыми условиями их работы. Через несколько лет работы с постоянным нагревом от двигателя, на котором катушки были смонтированы, на защитном слое компаунда образовывались трещины, через них влага и масло попадали на высоковольтную обмотку, вызывая пробои внутри обмоток и пропуски зажигания. У отдельных катушек, которые установлены в свечных колодцах, условия работы еще более адские. Также не любят нежные современные катушки мойку моторного отсека и увеличенный зазор в электродах свечей зажигания, образующийся в результате длительной работы последних. Искра всегда ищет наиболее короткий путь, и нередко находит его внутри обмотки бобины.

В итоге на сегодняшний день наиболее надежной и правильной конструкцией из существующих и применяемых можно назвать модуль зажигания со встроенной коммутирующей электроникой, установленный на двигателе с воздушным зазором и соединенный со свечами высоковольтными проводами. Менее надежны раздельные катушки, установленные в свечных колодцах головки блока, и совсем неудачно, с моей точки зрения, решение в виде объединенных катушек на единой рампе.

Модуль зажигания принцип работы и проверка работоспособности

Катушка зажигания преобразует напряжение батареи в высокое напряжение, которое требуется для создания искры. Компоненты катушки зажигания:

■ Электромагнит (первичная катушка)
■ Катушка высокого напряжения (вторичная катушка)

При включении тока через первичную катушку генерируется магнитное поле. При отключении тока магнитное поле исчезает. Под действием изменений магнитного поля генерируется индукционное напряжение во вторичной катушке. Смесь ионизируется. Ионизированная смесь представляет собой проводник. Через свечу зажигания протекает ток.

Спецификация

Сoпротивление первичной обмотки: ± 0.3 — 2
Сопротивление вторичной обмотки ± 5 — 20 k
Предел тока: ± 7A

Системы с распределителем зажигания

Катушки зажигания состоят из одной первичной и одной вторичной обмотки. В системе используется дистрибьютор. Дистрибьютор выбирает свечу зажигания, на которую требуется подать высокое напряжение

Катушки зажигания с холостой искрой

У вторичной катушки два конца. В нормальной катушке зажигания от одного из концов вторичной катушки подается высокое напряжение. Другой конец вторичной катушки соединен с положительным или отрицательным контактом первичной катушки. Оба контакта катушки зажигания присоединены к свече зажигания. Свечи зажигания генерируют искру одновременно. Катушка зажигания с холостой искрой в 2-цилиндровом, 4-тактовом двигателе. Катушка зажигания с холостой искрой в 4-цилиндровом, 4-тактовом двигателе. Требуются две катушки зажигания для подачи питания на четыре свечи зажигания в 4-цилиндровом двигателе. Катушка зажигания для двух свечей зажигания. Катушка зажигания для четырех свечей зажигания.

Последовательное зажигание

Системы последовательного зажигания используют по одной катушке зажигания на каждый цилиндр. Блок управления управляет каждой катушкой зажигания по отдельности.

Электрическое управление

При прохождении тока через первичную катушку генерируется магнитное поле. При отключении тока магнитное поле исчезает. Это изменение магнитного поля включает индукционное напряжение.
Генерируется искра. При отключении тока сила тока должна быть достаточной для большого изменения магнитного поля. Ток через первичную катушку оснащен электронным управлением. Модуль зажигания укомплектован цепью, ограниченной по току. Цепь с ограничением по току используется в сочетании с катушкой зажигания с низким сопротивлением. Электропитание от аккумуляторной батареи не требуется
Напряжение модуля зажигания при отключенной подаче тока: 12V. Как только будет включена подача тока, напряжение упадет до нуля. Затем ток увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута предельная величина.

Проверка работоспособности модуля зажигания

Рассмотрим проверку модуля зажигания на примере автомобиля HYUNDAI GETZ 1.6

Проверка по шагам:

Шаг 1: Проверьте сопротивление первичной катушки

Измерьте сопротивление между контактами 1 и 2. Оно равно 0.87?

■ да — Катушка зажигания успешно прошла эту проверку.

■ нет — Замените модуль зажигания.

Шаг 2. Включите зажигание. Измерьте напряжение на контакте 1. Оно между 12 и 14.4 V?

■ да — Катушка зажигания успешно прошла эту проверку (переход к шагу 3).

■ нет — Включите зажигание. Измерьте напряжение на контакте 2 (O7 Предохранитель ECU 2). Оно между 12 и 14.4 V?

Шаг 2.1 Включите зажигание. Измерьте напряжение на контакте 2 (O7 Предохранитель ECU 2). Оно между 12 и 14.4 V?

■ да — Измерьте сопротивление между контактами 1 и 2 (O7 Предохранитель ECU 2). Сопротивление должно быть меньше, чем 1 Ом. Проверьте все провода и при необходимости замените. Информацию о цвете проводников, соединителях, сварных швах и местах установки (если применимо) см. на схеме ниже.

■ нет — Проверьте следующее: O7 Предохранитель ECU 2.

Шаг 3. Измерьте сопротивление между контактами 2 и 5 (E1 Блок управления двигателем). Оно меньше, чем 1 Ом ?

■ да — Соединение прошло эту проверку.

■ нет — Отремонтируйте провода. Информацию о цвете проводников, соединителях, сварных швах, экранах и местах установки (если применимо) см. на схеме ниже.

Шаг 4: Проверьте экранированный провод.

■ да — Измерьте напряжение на контакте 1. Оно меньше, чем 0,2 В? Переходим к шагу 4.1.

■ нет — Отремонтируйте провода. Информацию о цвете проводников, соединителях, сварных швах, экранах и местах установки (если применимо) см. на схеме ниже.

Как проверить модуль зажигания

Воспламенение бензина в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания происходит при помощи искры, которую генерирует система зажигания. Модуль зажигания – основной элемент системе, создающий искру на свечах при помощи высокого напряжения. Каждый производитель автомобилей разрабатывает и производит свой оригинальный модуль, но принцип его работы одинаков для всех устройств. В процессе эксплуатации отклонение от заданных параметров или поломка модуля зажигания отрицательно сказывается на работе двигателя вплоть до выхода из строя силового агрегата.

Назначение и принцип работы

Модуль зажигания ВАЗ 2110

Модуль зажигания современного автомобиля выполняет функцию генерации высокого напряжения для образования искры на свечах. Он состоит из двух катушек с замкнутым магнитопроводом и двухканального коммутатора. Иногда коммутатор выполнен в виде отдельного устройства, но в большинстве случаев его совмещают с электронным БУ двигателя. Внешне модули отличаются по числу проводов разъема подключения: модуль с коммутатором имеет 4 провода, а спаренные катушки – 3.

Модуль зажигания контролируется ЭБУ, который подает в нужный момент на обмотки его катушек постоянное напряжение в виде низковольтных управляющих сигналов. Конец сигнала является началом искры. Благодаря магнитной индукции, в момент подачи генерируется высокое напряжение, создающее искру на свече зажигания. Устройство располагают в подкапотном пространстве, его легко определить по высоковольтным проводам, идущих к свечам зажигания.

Признаки неисправности модуля зажигания

Проверка модуля зажигания на выкрученной свечи

Неисправность модуля зажигания определяют по следующим признакам:

1. Затрудненный пуск холодного двигателя из-за отсутствия искры на одной или нескольких свечах.
2. Плавающие обороты двигателя на холостом ходу – ситуация, при которой частота оборотов изменяется без каких-либо действий со стороны водителя.
3. Провалы в мощности, что проявляется при ускорениях и движении на затяжной подъем.
4. Падение мощности двигателя.
5. Не работает 1-4 или 2-3 цилиндр (двигатель «троит»).
6. Индикация сигнализатора «Cheсk Еngine».

Возможные причины неисправности модуля зажигания

Несмотря на высокую надежность и прочность модуля зажигания, при эксплуатации он может выйти из строя, подобно любому другому механизму. Среди всех возможных причин поломок, в 9 из 10 случаев возникают и диагностируются следующие:

1. Применение в системе зажигания несоответствующих компонентов. Высоковольтные провода подбирают, исходя из параметров модуля, так как чрезмерно высокое или пониженное напряжение создает сбои в работе или пережигает контакты.
2. Бракованные или поврежденные детали, некачественная сборка. Бракованные комплектующие быстрее ломаются и выводят из строя другие узлы или элементы системы. Практика показывает, что подбор качественных компонентов и их периодическая диагностика позволяют оставаться модулю работоспособным в течение длительного времени.

Проверка модуля зажигания

Проверка модуля зажигания на работоспособность осуществляется следующими способами:

Замена модуля зажигания на заведомо исправный

1. Самый простой способ – подключение заведомо рабочего модуля. При этом устройства должны быть полностью идентичны, высоковольтные провода исправны, и проверена надежность контактов.

Проверка контактов на модуле зажигания

2. Шевеление модуля, которое позволяет выявить ненадежные контакты. Для этого шевелят колодку проводов, и сам модуль. Если в процессе воздействия двигатель реагирует изменением работы, значит причина неполадок кроется в плохом контакте.

Замер сопротивления на выводах модуля зажигания

3. Измерение сопротивления. Для этого понадобится тестер, переключенный в режим омметра. Проводят измерения на парных выводах модуля между 1 и 4, а также 2 и 3 цилиндром. Величина сопротивления должна быть одинакова, и приближаться к показателю 5,4 кОм.

Проверка модуля зажигания при помощи тестера

4. Проверка напряжения тестером. Один щуп прибора прикладывают к контакту А колодки, второй на массу. После включения зажигания снимают показания прибора. При исправном проводе он покажет напряжение 12 В, при его отсутствии проверяют предохранитель, защищающий модуль зажигания. После проверяют целостность цепи контрольной лампой 12 В. Один конец провода прикладывают к контакту А и вращают стартер. Если лампа не мигает – цепь оборвана. Процедура аналогично повторяется с другими контактами.

Диагностика модуля зажигания профессиональным оборудованием

5. Диагностика на сервисной станции при помощи подключения компьютера со специальным программным обеспечением к ЭБУ. Неисправности обнаруживаются в виде ошибок, обозначенных буквенно-числовым кодом, после чего проводится более глубокая диагностика неисправности для принятия решения – ремонта модуля зажигания, или его замены. Аналогичная проверка проводится на специализированной СТО при помощи осциллографа.

Ремонт

Модуль зажигания ваз 2107

Устройство модуля зажигания достаточно сложное: в него входят одна или несколько катушек, плата, контакты и провода. Их всех вышеназванных элементов ремонту поддаются только контактные соединения, в некоторых случаях возможна замена деталей (транзисторов, катушек).

Модуль с целью проведения ремонта демонтируют и вскрывают. Для этого понадобятся:

1. Торцевые ключи с головками на 1, 13 и 17.
2. Шестигранник на 5.
3. Отвертка.
4. Паяльник.
5. Флюс для алюминия.
6. Многожильный провод.
7. Лак для ногтей.

Вскрытие модуля зажигания

Ремонт модуля зажигания производится в следующем порядке:

1. На снятом устройстве открывают корпус, поддев его отверткой.
2. Убирают силиконовую пленку, покрывающую плату.
3. От ВВ контактов убирают весь алюминий.
4. На плате взамен всех демонтированных старых припаивают новые провода. Для этого поверхность коллектора очищают от налета, после плату нагревают до 180 о С (о наступлении нужной температуры даст знать характерный запах). В процессе пайки концы проводов подсоединяют к модулю.
5. По окончании операции все контакты, плату и модуль замазывают лаком для ногтей.
6. Устройство собирают в обратном порядке, устанавливают на автомобиль и запускают двигатель. В случае нормальной работы модуль зажигания заклеивается герметиком намертво, при этом провода заправляются внутрь полости таким образом, чтобы по краям они не оказались зажатыми пластиной.

Если устройство не заработало, то поломку внутри модуля следует искать более тщательно. Может быть из строя вышел транзистор, электронный компонент или произошел обрыв в катушке. Такой ремонт имеет смысл только в том случае, если его цена будет существенно ниже стоимости новой детали.