Gaznaauto Сайт про автомобили
Котушка запалювання — «потомствений німець». У 1851 році механік з Німеччини Генріх Румкорф (який проживав, щоправда, в Парижі) винайшов котушку з переривником, що виробляє імпульси високої напруги, а 1925 року компанія Роберта Боша почала масово застосовувати її як елемент батарейної системи запалювання бензинового автомобільного мотора. Давайте подивимося, в якому вигляді котушка запалювання дійшла до наших днів, і які особливості її роботи.
Маслонаповнена бобіна
За більш ніж півстоліття еволюції карбюраторних бензинових моторів з контактною системою запалювання котушка (або, як її часто називали шофери минулих років, — «бобіна») практично не змінювала конструкцію та вигляд, являючи собою високовольтний трансформатор у металевій герметичній склянці, заповненій трансформаторною оливою для поліпшення ізоляції між витками обмоток і охолодження.
Невід’ємним партнером котушки був трамблер — механічний комутатор низької напруги і розподільник високої. Іскра мала з’являтися у відповідних циліндрах наприкінці такту стиснення паливо-повітряної суміші — суворо у визначений момент. Трамблер здійснював і зародження іскри, і синхронізацію її з тактами роботи мотора, і розподіл по свічках.
Класична маслонаповнена котушка запалювання — «бобіна» (що французькою і означало «котушка») — була надзвичайно надійна. Від механічних впливів її захищав сталевий стакан корпусу, від перегріву — ефективний тепловідвід через мастило, що заповнює стакан. Однак згідно з малоцензурним в оригінальному варіанті віршиком «Дело было не в бобине — идиот сидел в кабине…», виходить, що надійна бобина таки деколи підводила, навіть якщо навіть водій не такий уже й ідіот…
Якщо подивитися на схему контактної системи запалювання, то можна виявити, що заглушений мотор міг зупинятися в будь-якому положенні колінвалу, як із замкнутими контактами переривника низької напруги в трамблері, так і з розімкнутими. Якщо під час попереднього глушіння мотор зупинився в положенні колінвалу, в якому кулачок трамблера замикав контакти переривника, що подає низьку напругу на первинну обмотку котушки запалювання, то коли водій з якоїсь причини вмикав запалювання, не запускаючи мотор, і залишав ключ у такому положенні надовго, первинна обмотка котушки могла перегрітися і згоріти… Бо через неї починав проходити постійний струм у 8-10 ампер замість переривчастого імпульсного.
Офіційно котушка класичного маслонаповненого типу неремонтопридатна: після згоряння обмотки її відправляли в утиль. Однак колись давно на автобазах електрики примудрялися ремонтувати бобіни — розвальцьовували корпус, зливали мастило, перемотували обмотки і збирали заново… Так, були часи!
І лише після масового впровадження безконтактного запалювання, за якого контакти трамблера змінилися на електронні комутатори, проблема згоряння котушок майже зникла. У більшості комутаторів було передбачено автоматичне відключення струму через котушку запалювання при увімкненому запалюванні, але не запущеному двигуні. Іншими словами, після ввімкнення запалювання починався відлік невеликого часового інтервалу, і якщо водій за цей час не заводив мотор, комутатор автоматично вимикався, захищаючи і котушку, і самого себе від перегріву.
Сухі котушки
Наступним етапом розвитку класичної котушки запалювання стала відмова від маслонаповненого корпусу. «Мокрі» котушки змінилися на “сухі”. Конструктивно це була практично та сама котушка, але без металевого корпусу і мастила, вкрита зверху шаром епоксидного компаунда для захисту від пилу і вологи. Працювала вона спільно з тим самим трамблером, і часто в продажу можна було зустріти і старі «мокрі» котушки, і нові «сухі» на одну і ту саму модель авто. Вони були повністю взаємозамінними, відповідали навіть «вуха» кріплень.
Для пересічного автовласника у зміні технології з «мокрої» на «суху» не було, по суті, жодних переваг чи недоліків. Якщо остання, звісно, була виготовлена якісно. «Профіт» отримували лише виробники, оскільки виготовити “суху” котушку дещо простіше і дешевше. Однак якщо «сухі» котушки іноземних виробників автомобілів від самого початку продумувалися і виготовлялися досить ретельно і служили майже стільки ж, скільки і «мокрі», радянські та російські «сухі» бобіни здобули погану славу, оскільки мали масу проблем з якістю та виходили з ладу досить часто без будь-яких причин.
Так чи інакше, сьогодні «мокрі» котушки запалювання повністю поступилися місцем «сухим», а якість останніх навіть вітчизняного виробництва практично не викликає нарікань.
Були і котушки-гібриди: звичайну «суху» котушку і звичайний комутатор безконтактного запалювання іноді об’єднували в єдиний модуль. Такі конструкції зустрічалися, наприклад, на моновприскових Фордах, Ауді та низці інших. З одного боку, це виглядало певною мірою технологічно, з іншого — знижувалася надійність і збільшувалася ціна. Адже два вузли, що неабияк нагріваються, об’єднали в один, тоді як окремо вони і охолоджувалися краще, і при виході з ладу того чи іншого заміна обходилася дешевше…
Ах так, ще в скарбничку специфічних гібридів: на стареньких Тойотах нерідко зустрічався варіант котушки, інтегрованої прямо в розподільник трамблера! Інтегрувалася вона, звісно, не намертво, і в разі виходу з ладу «бобіну» можна було без зусиль зняти і придбати окремо.
Модуль запалювання — відмова від трамблера
Помітна еволюція в котушковому світі відбулася в період розвитку інжекторних моторів. Перші інжектори мали у своєму складі «частковий трамблер» — низьковольтний ланцюг котушки вже комутував електронний блок керування двигуном, а ось іскру по циліндрах, як і раніше, роздавав класичний бігунковий розподільник, який приводився в обертання від розподільного вала. Від цього механічного вузла стало можливим повністю відмовитися, застосувавши комбіновану котушку, в загальному корпусі якої ховалися окремі котушки в кількості, відповідній числу циліндрів. Такі вузли стали називати «модулями запалювання».
Електронний блок керування двигуном (ЕБУ) містив у собі 4 транзисторні ключі, які по черзі подавали 12 вольт на первинні обмотки всіх чотирьох котушок модуля запалювання, а ті, своєю чергою, відправляли іскровий імпульс високої напруги кожна на свою свічку. Ще частіше зустрічаються спрощені варіанти комбінованих котушок, більш технологічні та дешеві у виробництві. У них в одному корпусі модуля запалювання чотирициліндрового мотора міститься не чотири котушки, а дві, але які працюють, проте, на чотири свічки. У такій схемі іскра на свічки подається попарно — тобто, на одну свічку з пари вона приходить у потрібний для займання суміші момент, а на іншу — вхолосту, в момент випуску відпрацьованих газів з цього циліндра.
Наступним етапом розвитку комбінованих котушок стало перенесення електронних комутуючих ключів (транзисторів) з блоку керування двигуном у корпус модуля запалювання. Винесення потужних транзисторів, що гріються під час роботи, «на волю» поліпшило температурний режим ЕБУ, а в разі виходу з ладу будь-якого електронного ключа-комутатора досить було замінити котушку, а не міняти або паяти складний і дорогий блок управління. В якому ще часто прописані індивідуальні для кожного авто паролі іммобілайзера і тому подібна інформація.
Кожному циліндру — по котушці!
Ще одне типове для сучасних бензинових автомобілів рішення у сфері запалювання, що існує паралельно з модульними котушками, — це індивідуальні котушки для кожного циліндра, що встановлюються у свічковий колодязь і контактують зі свічкою безпосередньо, без високовольтного дроту.
Перші «персональні котушки» були саме котушками, але потім у них переїхала і комутаційна електроніка — так само, як це сталося і з модулями запалювання. З плюсів такого форм-фактора — відмова від високовольтних дротів, а також можливість заміни в разі виходу з ладу тільки однієї котушки, а не цілого модуля.
Щоправда, варто сказати, що в цьому форматі (котушки без високовольтних дротів, що монтуються на свічку) існують і котушки у вигляді єдиного блоку, об’єднані спільною основою. Такі, наприклад, люблять використовувати GM і PSA. Ось це воістину кошмарне технічне рішення: котушки начебто окремі, але в разі виходу з ладу однієї «бобіни» доводиться міняти в зборі великий і дуже дорогий блок…
До чого ми прийшли?
Класична маслонаповнена бобіна була одним із найнадійніших і найбільш невбиваних вузлів у карбюраторному і ранніх інжекторних автомобілях. Раптовий вихід її з ладу вважався рідкістю. Щоправда, її надійність, на жаль, «компенсував» невід’ємний напарник — трамблер, а пізніше — і електронний комутатор (останнє, щоправда, стосувалося тільки вітчизняних виробів). «Сухі» котушки, що прийшли на зміну “масляним”, за надійністю були порівнянними, але все ж дещо частіше виходили з ладу без видимих причин.
Інжекторна еволюція змусила позбутися трамблера. Так з’явилися різноманітні конструкції, які не потребували механічного високовольтного розподільника — модулі та окремі котушки за кількістю циліндрів. Надійність таких конструкцій ще більше знизилася у зв’язку з ускладненням і мініатюризацією їхніх «нутрощів», а також вкрай важкими умовами їхньої роботи. Через кілька років роботи з постійним нагріванням від двигуна, на якому котушки були змонтовані, на захисному шарі компаунда утворювалися тріщини, через них волога і масло потрапляли на високовольтну обмотку, викликаючи пробої всередині обмоток і пропуски запалювання. У окремих котушок, які встановлені в свічкових колодязях, умови роботи ще більш пекельні. Також не люблять ніжні сучасні котушки мийку моторного відсіку і збільшений зазор в електродах свічок запалювання, що утворюється в результаті тривалої роботи останніх. Іскра завжди шукає найкоротший шлях, і нерідко знаходить його всередині обмотки бобіни.
У підсумку на сьогодні найнадійнішою і найправильнішою конструкцією з тих, що існують і застосовуються, можна назвати модуль запалювання з вбудованою комутаційною електронікою, встановлений на двигуні з повітряним зазором і сполучений зі свічками високовольтними дротами. Менш надійні роздільні котушки, встановлені в свічкових колодязях головки блоку, і зовсім невдале, на мій погляд, рішення у вигляді об’єднаних котушок на єдиній рампі.
