Все современные бензиновые двигатели зависят от катушек зажигания для генерации высокого напряжения, необходимого для воспламенения топливно-воздушной смеси внутри цилиндров. Хотя многие профессионалы знают, что делают катушки зажигания, немногие по-настоящему понимают науку, лежащую в основе их работы. Давайте рассмотрим, как электромагнитные принципы питают эту важную часть системы зажигания.
Концепция, лежащая в основе катушек зажигания, осталась в основном неизменной с момента ее появления более 100 лет назад, даже несмотря на значительное развитие автомобильной электроники.
Первая система зажигания на основе катушек была разработана Чарльзом Кеттерингом примерно в 1910–1911 годах. Его конструкция питала как стартер, так и систему зажигания, используя одну электрическую установку, включая аккумулятор, генератор и другие электрические компоненты. Эта установка обеспечивала стабильный источник питания для катушки зажигания.
Эта система использовала одну катушку зажигания, которая отправляла высокое напряжение через распределитель к каждой свече зажигания в правильном порядке зажигания. Известная как система Кеттеринга, она была отраслевым стандартом до тех пор, пока электронное зажигание не начало заменять механические системы в 1970-х и 1980-х годах.
Принцип работы катушек зажигания — электромагнитная индукция. Когда электрический ток течет через намотанный провод, он создает вокруг него магнитное поле. Это поле накапливает энергию и высвобождает ее в виде электричества, когда ток прерывается.
Когда магнитное поле движется или изменяется вблизи катушки, оно наводит электрический ток — процесс, называемый индуктивностью. Это можно продемонстрировать, перемещая магнит по катушке провода.
Когда ток, создавший магнитное поле, отключается, поле быстро схлопывается и наводит напряжение в проводе. Чем быстрее схлопывание, тем выше вырабатываемое напряжение.
Если две катушки расположены близко друг к другу, магнитное поле от первичной катушки будет окружать вторичную катушку. Когда поле схлопывается, оно наводит напряжение в обеих катушках — это известно как взаимная индуктивность.
В катушках зажигания вторичная обмотка содержит гораздо больше витков, чем первичная обмотка — обычно от 15 000 до 30 000 витков по сравнению с 150–300 витками. Это большое соотношение позволяет преобразовывать входное напряжение 12 вольт в 20 000 вольт или более.
Как первичная, так и вторичная обмотки намотаны вокруг железного сердечника, который концентрирует магнитное поле. Это повышает эффективность и обеспечивает подачу сильной, стабильной искры при необходимости.
Катушки зажигания необходимы для работы двигателя, используя основные электромагнитные законы для получения высокого напряжения, необходимого для сгорания. Понимание того, как они работают, не только помогает при обслуживании и устранении неисправностей, но и раскрывает гениальность их конструкции.
