Co je to zapalovací cívka v autě a proč je nedílnou součástí motoru?
Naprostá většina moderních osobních automobilů používá 12voltové baterie. To je pohodlné a bezpečné: k napájení elektronických součástí stroje stačí malé napětí z palubní sítě a riziko požáru elektroinstalace je minimalizováno. Jenže tento tucet voltů už nestačí na to, aby zapalovací svíčka nastartovala motor. To vyžaduje zapalovací cívku – nebo pulsní zvyšovací transformátor, jak tomu říkají profesionálové – který převádí nízké napětí na vysoké napětí. Zástupci společnosti nám řekli o konstrukci a typech moderních zapalovacích cívek Února, která nedávno uvedla navijáky pod vlastní značkou na ruský trh.
Jak to funguje?
Cívka se skládá z kovového jádra se dvěma vinutími: primárním a sekundárním. Primární vinutí je tlustý (o průřezu přibližně 0,7 mm100) měděný drát s malým (od 250 do 0,06) počtem závitů. Sekundární vinutí je tenký (o průřezu přibližně 100 mm10) měděný drát, jehož celkový počet závitů je přibližně 25krát větší (od XNUMX do XNUMX tisíc) než u primárního vinutí.
Pak funguje zákon elektromotorické síly. Proud z palubní sítě vozidla vstupuje do primárního vinutí a vytváří magnetické pole. Když je potřeba vybití zapalovací svíčky, přívod proudu se zastaví a magnetické pole se zhroutí. V primárním vinutí cívky vzniká vysoké napětí, které se indukuje v sekundárním vinutí ve formě elektromotorické síly.
Poměr počtu závitů druhého vinutí k počtu závitů prvního je převodní koeficient napětí. „Palubních“ 12 V lze tedy přeměnit na napětí až 45 kV, které již bude stačit na jakoukoli zapalovací svíčku. Samozřejmě, že proudová síla výsledného vysokonapěťového pulzu bude zanedbatelná, ale napětí je to, co je potřeba k vytvoření jiskry. Vysokonapěťový výboj v zapalovací svíčce pokračuje, dokud není spotřebována nahromaděná energie. Takto jiskra zapálí směs vzduchu a paliva.
Jaké typy cívek existují?
Zástupci značky říkají, že před 30 lety byly na vozy s mechanickým kontaktním rozdělovačem zapalování instalovány pouzdrové válcové cívky. S vývojem zapalovacího systému – nejprve směrem k bezkontaktním mechanickým systémům a poté k elektronicky řízenému zapalování – jejich potřeba zmizela: cívky také dostaly elektronické řízení, byly menší a lehčí.
Moderní motory s přímým vstřikováním vyžadují cívky, které mohou poskytnout vysokou spalovací energii a vysoké zapalovací napětí. K tomuto účelu využívají zakázkové cívky. Jejich tělo obsahuje jádro s vinutím, elektronické součástky a koncovku zapalovací svíčky. Konstrukce je kompaktní: takové cívky již nepotřebují vysokonapěťové dráty. Mimochodem, nejvíce ze všeho v sortimentu Febest jsou jednotlivé cívky.
Dalším kompaktním provedením je modulární naviják zapalování Ani zde nejsou žádné vysokonapěťové dráty: jednotlivé cívky jsou umístěny na společné kolejnici nebo bloku a instalovány přímo na zapalovací svíčce. Obvod umožňuje snížit počet vodičů spojujících každou cívku s ECU, vysvětluje Febest. Modulární cívky najdeme u modelů GM – například Chevrolet Cruze nebo Opel Astra.
Někdy u motorů se sudým počtem válců je jedna zapalovací cívka zodpovědná za dvě zapalovací svíčky najednou. Takové cívky se nazývají dvoujiskrovýto znamená, že primární a sekundární vinutí má každé dva výstupy. Toto schéma využívají Ford, Mercedes-Benz, Mitsubishi, Toyota a koncern Volkswagen.
Například u čtyřválcového motoru je jedna dvoujiskrová cívka připojena k válcům 1 a 4 a druhá k válcům 2 a 3. Algoritmy činnosti cívky jsou řízeny řídicí jednotkou, která přijímá signály ze snímače klikového hřídele: zatímco primární silná jiskra zapálí směs vzduchu a paliva v jednom válci, ve druhém se během výfukového zdvihu vybije sekundární jiskra s malou energií.
Febest vstupuje na ruský trh zapalovacích cívek se 78 články. Jak nám sdělili zástupci značky, pro novou produktovou skupinu bude v nejbližší době vytvořen online katalog a samotné kotouče již aktivně přicházejí do ruských skladů a jsou zasílány oficiálním distributorům.
Tradičně se hlavní pozornost soustředí na oblíbené modely asijských automobilek: Hyundai Solaris a Tucson, Honda CR-V a Jazz, Kia Ceed a Sorento, Nissan Almera a Qashqai, Toyota Corolla, Land Cruiser a RAV4. Majitelé Mitsubishi Lancer mají k dispozici čtyři typy cívek.
Stranou pozornosti však nezůstali ani majitelé evropských vozů: značkový sortiment zahrnuje cívky pro nejoblíbenější modely v Rusku: Audi, BMW, Opel, Renault a Volkswagen. Současně jsou dvoujiskrové cívky pro některé motory VW nabízeny v různých konfiguracích: sestavené se spínačem a chladičem nebo bez nich. Řada zapalovacích cívek Febest je určena pro servis amerických automobilů – Chevrolet, Ford a Jeep.
Společnost slibuje, že bude pečlivě sledovat chování značkových zapalovacích cívek v reálných podmínkách a zavazuje se poskytnout majitelům automobilů nejúplnější záruku.
Zapalovací cívka je „dědičná německá“. V roce 1851 vynalezl mechanik z Německa Heinrich Ruhmkorff (který však žil v Paříži) cívku s chopperem, který produkuje vysokonapěťové pulsy, a v roce 1925 ji začala firma Robert Bosch masově používat jako prvek bateriový zapalovací systém benzínového automobilového motoru. Podívejme se, v jaké podobě zapalovací cívka přežila dodnes a jaké jsou vlastnosti její činnosti.
Naviják naplněný olejem
Za více než půl století vývoje karburátorových benzinových motorů s kontaktním zapalovacím systémem cívka (nebo, jak ji řidiči minulých let často nazývali, „naviják“) prakticky nezměnila svůj design a vzhled, což představuje vysokou transformátor napětí v utěsněné kovové nádobce naplněné transformátorovým olejem pro zlepšení izolace mezi závity vinutí a chlazením.
Nedílným partnerem cívky byl rozdělovač – mechanický nízkonapěťový spínač a vysokonapěťový rozdělovač. Jiskra se musela objevit v příslušných válcích na konci kompresního zdvihu směsi vzduch-palivo – přísně v určitém okamžiku. Rozdělovač prováděl generování jiskry, její synchronizaci s cykly motoru a její rozdělení mezi zapalovací svíčky.
Klasická zapalovací cívka plněná olejem – „bobbin“ (což ve francouzštině znamená „cívka“) – byla mimořádně spolehlivá. Před mechanickými vlivy byla chráněna ocelovým pláštěm pouzdra a před přehřátím účinným odvodem tepla olejovou náplní skla. Podle špatně cenzurované říkanky v původní verzi „To nebyla cívka – ten pitomec seděl v kabině. “ se však ukazuje, že spolehlivá cívka občas selhala, i když řidič není takový idiot.
Když se podíváte na schéma kontaktního zapalovacího systému, zjistíte, že zastavený motor by se mohl zastavit v jakékoli poloze klikového hřídele, a to jak při sepnutých kontaktech nízkonapěťového jističe v rozdělovači, tak při otevřených kontaktech. Pokud se během předchozího vypnutí motor zastavil v poloze klikového hřídele, ve které vačka rozdělovače uzavřela kontakty přerušovače dodávajícího nízké napětí do primárního vinutí zapalovací cívky, pak když řidič z nějakého důvodu zapnul zapalování bez nastartování motor a nechal klíček v této poloze delší dobu, mohlo by se primární vinutí cívky přehřát a spálit. Protože jím začal procházet stejnosměrný proud 8-10 ampér místo přerušovaného. pulzní.
Oficiálně se cívka klasického typu s olejovou náplní opravit nedá: po vyhoření vinutí byla odeslána do šrotu. Kdysi se však elektrikářům v autoskladech podařilo cívky opravit – rozfoukali karoserii, vypustili olej, převinuli vinutí a znovu je složili. Ano, byly časy!
A teprve po masovém zavedení bezkontaktního zapalování, ve kterém byly kontakty rozdělovače nahrazeny elektronickými spínači, problém se spalováním cívky téměř zmizel. Většina spínačů umožňovala automatické vypnutí proudu přes zapalovací cívku, když bylo zapalování zapnuté, ale motor neběžel. Jinými slovy, po zapnutí zapalování se začal počítat krátký časový interval, a pokud řidič během této doby nenastartoval motor, spínač se automaticky vypnul a chránil tak cívku i sebe před přehřátím.
Suché cívky
Další fází vývoje klasické zapalovací cívky bylo opuštění skříně naplněné olejem. „Mokré“ cívky byly nahrazeny „suchými“. Konstrukčně to byl téměř stejný naviják, ale bez kovového těla a oleje, navrchu potažený vrstvou epoxidové směsi, aby byl chráněn před prachem a vlhkostí. Fungovalo to ve spojení se stejným distributorem a často jste v prodeji našli jak staré „mokré“ cívky, tak nové „suché“ pro stejný model auta. Byly zcela zaměnitelné, dokonce i „uši“ držáků odpovídaly.
Pro průměrného majitele auta neexistovaly v podstatě žádné výhody ani nevýhody při změně technologie z „mokré“ na „suchou“. Pokud by to druhé bylo samozřejmě vyrobeno ve vysoké kvalitě. „Zisk“ získali pouze výrobci, protože výroba „suché“ cívky byla poněkud jednodušší a levnější. Pokud však byly „suché“ cívky zahraničních výrobců automobilů zpočátku promyšleny a vyrobeny docela pečlivě a sloužily téměř stejně dlouho jako „mokré“, získaly sovětské a ruské „suché“ cívky proslulosti, protože měly spoustu problémů s kvalitou a selhal poměrně často bez jakéhokoli důvodu.
Tak či onak, dnes „mokré“ zapalovací cívky zcela ustoupily „suchým“ a kvalita těch druhých, i těch domácích, je prakticky mimo kritiku.
Existovaly také hybridní cívky: běžná „suchá“ cívka a běžný bezkontaktní spínač zapalování byly někdy kombinovány do jediného modulu. Taková provedení se nacházela například u monovstřikových fordů, Audi a řady dalších. Na jednu stranu to vypadalo poněkud technologicky vyspěle, na druhou stranu se snížila spolehlivost a vzrostla cena. Přeci jen byly dvě dosti vytápěné jednotky spojeny do jedné, přičemž odděleně byly lépe chlazeny a pokud jedna nebo druhá selhala, výměna byla levnější.
Ach ano, abych doplnil sbírku konkrétních hybridů: na starých Toyotách byla často verze cívky integrovaná přímo do distributoru distributora! Nebyla samozřejmě pevně integrována, a pokud by „cívka“ selhala, bylo možné ji snadno vyjmout a zakoupit samostatně.
Porucha zapalovacího modulu – výdejního stojanu
Znatelný vývoj ve světě navijáků nastal během vývoje vstřikovacích motorů. První vstřikovače obsahovaly „částečný rozdělovač“ – obvod nízkonapěťové cívky již spínala elektronická řídicí jednotka motoru, ale jiskru stále rozváděl po válcích klasický oběžný rozdělovač poháněný vačkovým hřídelem. Zcela opustit tuto mechanickou jednotku bylo možné použitím kombinované cívky, v jejímž společném těle byly ukryty jednotlivé cívky v množství odpovídajícím počtu válců. Takové jednotky se začaly nazývat „zapalovací moduly“.
Elektronická řídicí jednotka motoru (ECU) obsahovala 4 tranzistorové spínače, které střídavě dodávaly 12 voltů do primárních vinutí všech čtyř cívek zapalovacího modulu a ty zase vysílaly vysokonapěťový zapalovací puls do každé z jeho zapalovacích svíček. . Zjednodušené verze kombinovaných cívek jsou ještě běžnější, technologicky vyspělejší a levnější na výrobu. V nich, v jednom krytu zapalovacího modulu čtyřválcového motoru, nejsou umístěny čtyři cívky, ale dvě, ale přesto pracují pro čtyři zapalovací svíčky. V tomto schématu je jiskra přiváděna ke svíčkám v páru – to znamená, že k jedné zapalovací svíčce z páru dorazí v okamžiku, kdy je nutné zapálit směs, a k druhé jiskře je nečinná, v okamžiku, kdy výfukové plyny se z tohoto válce uvolňují.
Další etapou vývoje kombinovaných cívek byl přesun elektronických spínačů (tranzistorů) z řídicí jednotky motoru do skříně zapalovacího modulu. Odstraněním výkonných tranzistorů, které se při provozu „na divoko“ zahřívají, se zlepšil teplotní režim ECU a pokud selhal jakýkoli elektronický spínač, stačilo vyměnit cívku, než měnit nebo pájet složitou a drahou řídicí jednotku. Ve kterém se často u každého vozu zapisují jednotlivá hesla imobilizéru a podobné informace.
Každý válec má cívku!
Dalším řešením zapalování typickým pro moderní benzínové automobily, které existuje paralelně s modulárními cívkami, jsou samostatné cívky pro každý válec, které jsou instalovány v jímce zapalovací svíčky a přímo, bez vysokonapěťového drátu, jsou v kontaktu se svíčkou.
První „osobní cívky“ byly jen cívky, ale pak se do nich přesunula spínací elektronika – stejně jako se to stalo u zapalovacích modulů. Jednou z výhod tohoto tvarového faktoru je eliminace vysokonapěťových vodičů a také možnost vyměnit pouze jednu cívku, a ne celý modul, pokud selže.
Je pravda, že stojí za to říci, že v tomto formátu (cívky bez vysokonapěťových vodičů, namontované na zapalovací svíčce) existují také cívky ve formě jednoho bloku, spojeného společnou základnou. Takoví lidé například rádi používají GM a PSA. To je opravdu hrozné technické řešení: cívky se zdají být oddělené, ale pokud jedna „cívka“ selže, musíte v sestavě vyměnit velkou a velmi drahou jednotku.
k čemu jsme dospěli?
Klasická cívka plněná olejem byla jednou z nejspolehlivějších a nezničitelných součástí karburátorů a vozů s raným vstřikováním. Jeho náhlé selhání bylo považováno za vzácné. Je pravda, že jeho spolehlivost byla bohužel „kompenzována“ jeho integrálním partnerem – distributorem a později – elektronickým spínačem (ten se však vztahoval pouze na domácí výrobky). „Suché“ cívky, které nahradily „olejové“, byly srovnatelné ve spolehlivosti, ale stále selhaly o něco častěji bez zjevného důvodu.
Evoluce vstřikování nás donutila zbavit se rozdělovače. Tak se objevily různé konstrukce, které nevyžadovaly mechanický vysokonapěťový rozdělovač – moduly a jednotlivé cívky podle počtu válců. Spolehlivost těchto konstrukcí se dále snížila v důsledku komplikací a miniaturizace jejich „drobů“ a také extrémně obtížných podmínek jejich provozu. Po několika letech provozu s neustálým zahříváním od motoru, na kterém byly cívky namontovány, se v ochranné vrstvě směsi vytvořily trhliny, kterými se vlhkost a olej dostávaly do vysokonapěťového vinutí, což způsobilo poruchy uvnitř vinutí a vynechávání zapalování. U jednotlivých cívek, které se instalují do jímek zapalovacích svíček, jsou pracovní podmínky ještě pekelnější. Jemné moderní cívky také nemají rády mytí motorového prostoru a zvětšenou mezeru v elektrodách zapalovacích svíček, která vzniká v důsledku dlouhodobého provozu zapalovacích svíček. Jiskra vždy hledá nejkratší cestu a často ji najde uvnitř vinutí cívky.
Výsledkem je, že dnes nejspolehlivější a nejsprávnější konstrukci, která existuje a používá se, lze nazvat zapalovací modul s vestavěnou spínací elektronikou, nainstalovaný na motoru se vzduchovou mezerou a připojený k zapalovacím svíčkám pomocí vysokonapěťových vodičů. Samostatné cívky instalované v jímkách zapalovacích svíček hlavy bloku jsou méně spolehlivé a řešení v podobě kombinovaných cívek na jedné rampě je z mého pohledu zcela neúspěšné.