Катушка зажигания используется в системе зажигания двигателя с искровым зажиганием для преобразования напряжения батареи в гораздо более высокие напряжения, необходимые для работы свечи (ей) зажигания. Затем свечи зажигания используют этот импульс высоковольтного электричества для воспламенения воздушно-топливной смеси .
Катушка зажигания состоит из двух наборов катушек, намотанных вокруг железного сердечника. В старых двигателях часто используется одна катушка зажигания, выход которой направляется на каждый цилиндр через распределитель , конструкция, которая все еще используется в различных небольших двигателях (например, двигателях газонокосилок). Современные автомобильные двигатели часто используют систему без распределителя (например, катушка на свече ), в которой каждый цилиндр имеет свою собственную катушку зажигания.
Дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия и поэтому не имеют катушек зажигания.
Катушка зажигания состоит из железного сердечника, окруженного двумя катушками ( обмотками ), изготовленными из медной проволоки. Первичная обмотка имеет относительно небольшое количество витков толстой проволоки, в то время как вторичная обмотка состоит из тысяч витков более мелкой проволоки и изолирована от высокого напряжения эмалью на проводах и слоями промасленной бумажной изоляции.
Когда электрическая цепь, подключенная от источника питания (например, аккумулятора автомобиля) к первичной обмотке, замыкается (контактным прерывателем или транзистором ) , ток протекает через первичную обмотку, что создает магнитное поле вокруг сердечника. Этот ток длится в течение определенного периода времени, чтобы накопить энергию в катушке. После того, как катушка заряжена, цепь размыкается, и результирующее колебание в магнитном поле индуцирует 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 воздушно-топливной смеси.
Момент открытия цепи должен быть согласован с вращением двигателя, чтобы импульс высоковольтного электричества возникал в оптимальное время для воспламенения топливовоздушной смеси.
Современные электронные системы зажигания работают по тому же принципу зарядки электрической цепи, однако они используют конденсатор, заряженный примерно до 400 вольт, [ нужна цитата ] вместо использования индукционной зарядки катушки зажигания. Типичные выходные напряжения для современных катушек зажигания варьируются от 15 кВ (для двигателя газонокосилки) до 40 кВ (для более крупного двигателя). [ нужна цитата ]
Современная одноискровая система имеет одну катушку на свечу зажигания. Чтобы предотвратить преждевременное искрение в начале первичного импульса, в катушку устанавливается диод или вторичный искровой промежуток, чтобы блокировать обратный импульс, который в противном случае образовался бы. В старых системах с пустой искрой 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, не содержащем воздушно-топливной смеси (поскольку этот цилиндр сдвинут по фазе на 180 градусов). [1]
Раньше катушки зажигания изготавливались из высоковольтных обмоток с лаковой и бумажной изоляцией, вставленных в стальной тянутый баллон и заполненных маслом или асфальтом для изоляции и защиты от влаги. Позже [ когда? ] катушки зажигания стали отливать из заполненных эпоксидных смол , которые проникали в любые пустоты, образующиеся внутри обмоток.
Катушка зажигания обычно помещается в металлический или пластиковый корпус с изолированными клеммами для высоковольтных и низковольтных соединений.
Ранние автомобили использовали систему зажигания от магнето из-за отсутствия источника электроэнергии (например, аккумулятора) в автомобиле. Катушки зажигания заменили зажигание от магнето в новых автомобилях, поскольку батареи стали обычным дополнением в автомобилях (для запуска и освещения). По сравнению с зажиганием от магнето, система катушки зажигания может обеспечить искру высокого напряжения на низких оборотах двигателя (RPM), что облегчает запуск. [2]
Большинство старых систем катушек зажигания использовали одну катушку, общую для всех свечей зажигания (через распределитель ). Были некоторые исключения, такие как Saab 92 и Wartburg 353, использующие отдельную катушку для каждого цилиндра, и Citroën 2CV 1948 года, использующий систему холостой искры с двухсторонней катушкой зажигания и без распределителя.
С 1990-х годов системы зажигания в основном перешли на конструкцию, в которой распределитель опущен, а зажигание управляется электроникой. В этих системах без распределителя используются несколько меньших катушек зажигания, обычно в виде одной катушки на каждый цилиндр или системы холостой искры с одной катушкой на каждую пару цилиндров.
Катушки зажигания для них могут быть объединены в один корпус ( пакет катушек ) и расположены вдали от свечей зажигания; однако все чаще используются системы катушек на свечах зажигания , в которых отдельные катушки зажигания представляют собой небольшие блоки, прикрепленные непосредственно к верхней части каждой свечи зажигания. Преимущество систем катушек на свечах зажигания заключается в том, что в случае неисправности можно заменить одну катушку зажигания, а не заменять катушки для всех остальных цилиндров без необходимости.