Высоковольтные провода на свечи зажигания

Провод высоковольтный: классификация, характеристики и вопросы выбора

В каждом бензиновом двигателе присутствует система зажигания, в которой важное место занимают высоковольтные провода. О высоковольтных проводах, их классификации и конструкции, а также об их подборе для различных транспортных средств с бензиновым ДВС — читайте в представленной статье.

Что такое высоковольтный провод

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания воспламенение горючей смеси осуществляется принудительно с помощью высоковольтного искрового разряда. За формирование и распределение разрядов по цилиндрам отвечает система зажигания. Одно из важнейших мест в системе зажигания занимают высоковольтные провода, подающие импульс тока высокого напряжения на свечи зажигания.

Высоковольтные провода имеют следующее место в системах зажигания:

• Между коммутирующим устройствам и свечами зажигания. В контактных системах зажигания таким устройством является распределитель (трамблер), в бесконтактных — датчик-распределитель, в микропроцессорах — коммутатор;
• Между катушкой зажигания и коммутирующим устройством.

Количество проводов соответствует количеству свечей, еще одним или двумя проводами соединяется катушка с коммутирующим устройством.

Конструкция и типы высоковольтных проводов

Высоковольтные провода независимо от типа имеют принципиально одинаковую конструкцию, они состоят из нескольких основных частей:

• Токопроводящая жила;
• Изоляция жилы;
• Контактные наконечники;
• Защитные колпачки на контактах.

По материалу токопроводящей жилы все высоковольтные провода делятся на две большие группы:

• С металлической жилой;
• С неметаллической жилой.

Провода с металлической жилой — это классический вариант, который сегодня используется все реже. В основе провода лежит многожильный сердечник из меди, имеющий большие сечение и малое удельное сопротивление.

Провода с неметаллической жилой — это современное решение, получившее распространение с конца 1980-х годов. Данные изделия делятся на две группы по типу сопротивления:

• Провода с активным сопротивлением (с резистивным сердечником);
• Провода с реактивным сопротивлением (с индуктивным сердечником).

Провода с активным сопротивлением названы так потому, что в их основе лежит резистивный сердечник с высоким удельным сопротивлением — по терминологии электротехники резистор является активной нагрузкой, соответственно и его сопротивление току называется активным.

Провода с реактивным сопротивлением названы так потому, что его сердечник дополнительно окружен однослойной обмоткой — катушкой индуктивности. По терминологии электротехники катушка является реактивной нагрузкой, соответственно и ее сопротивление току называется реактивным.

Наиболее просто устроены высоковольтные провода с активным сопротивлением. Их основу составляет токопроводящая жила, окруженная токопроводящей обмоткой с высоким сопротивлением и изоляцией. Жила может изготавливаться из хлопчатобумажной или льняной нити, углеволокна (кевлара), стекловолокна и пластиков. Токопроводящие свойства обеспечиваются их обсыпкой (пропиткой) графитом или сажей. Токопроводящая обмотка изготавливается из ферропластов — силикона или специальных пластмасс на основе акрила с включением металлической крошки.

Несколько сложнее устроены провода с реактивным сопротивлением. Их основу так же составляет токопроводящая жила, окруженная ферропластом, на котором располагается обмотка из нержавеющей проволоки. Вся эта конструкция заключена в изоляцию.

По конструкции изоляции провода делятся на два типа:

• Простая однослойная изоляция;
• Двухслойная изоляция;
• Многослойная изоляция.

Однослойная изоляция представляет собой простую оболочку, выполненную из полимерных диэлектрических материалов. Данный тип изоляции обладает невысокими качествами поэтому сегодня почти не применяется. Улучшенным вариантом является двухслойная изоляция, которая состоит из внутреннего слоя основной изоляции и верхнего слоя, защищающего от масел, топлива, технических жидкостей, механического контакта с деталями двигателя, перепадов температур и т.д.

Многослойная изоляция состоит из трех слоев:

• Внутренняя изоляция — непосредственно окружает жилу, является основной защитой от электрического пробоя;
• Оплетка — окружает внутреннюю изоляцию, изготавливается из синтетических волокон или стекловолокна, обеспечивает высокую прочность всего изделия на разрыв, защищает от деформаций и т.д.;
• Внешняя оболочка — окружает весь провод, защищает от агрессивной среды подкапотного пространства.

Наиболее часто изоляция выполняется из ПВХ, полиэтилена (наиболее дешевые варианты), различных каучуков и силикона (на современных проводах).

Высоковольтные провода имеют стандартизированные наконечники (чаще всего по стандарту SAE), со стороны свечей наконечники бывают двух типов:

Наконечники закрыты защитными колпачками из резины, силикона и других диэлектриков.

Характеристики высоковольтных проводов

Основные характеристики высоковольтных проводов — электрическое сопротивление. Высоковольтный провод является источником радиопомех, и помет тем больше, чем меньше электрическое сопротивление провода. Снизить уровень помех можно двумя способами — установкой резистора в высоковольтном тракте, или повышать сопротивление самих проводов. Сегодня прибегают к обоим способам, поэтому провода делятся на три группы по сопротивлению:

• С “нулевым” сопротивлением — провода с медными жилами, их удельное сопротивление не превышает 0,022 Ом/м;
• С низким распределенным сопротивлением — провода с неметаллической жилой и индуктивным типом сопротивления, их удельное сопротивление лежит в пределах 1-6 кОм/м;
• С высоким распределенным сопротивлением — провода с неметаллической жилой и резистивным типом сопротивления, их удельное сопротивление лежит в пределах 12-40 кОм/м.

Так как провода имеют небольшую длину (в пределах 30-80 см), то их сопротивление редко достигает 16 кОм.

В зависимости от сопротивления высоковольтные провода имеют различную применимость и совместимость с другими компонентами системы зажигания.

Применимость проводов по типу системы зажигания:

• В контактных системах зажигания — провода с удельным сопротивлением до 1-1,5 кОм/м;
• В бесконтактных (электронных, микропроцессорных) системах зажигания — провода с удельным сопротивлением свыше 1,5-3 кОм/м.

Совместимость проводов со свечами и добавочными сопротивлениями:

• Провода с низким сопротивлением — могут эксплуатироваться со свечами, имеющими резистор, или добавочным сопротивлением;
• Провода с высоким сопротивлением — могут эксплуатироваться со свечами без резистора, не требуют применения добавочного сопротивления.

Следует отметить еще две характеристики высоковольтных проводов.

• Пробивное напряжение — в соответствии со стандартами составляет 35-40 кВ;
• Рабочий диапазон температур — по стандарту от -60 до +110°C;

Данные характеристики установлены отечественным стандартом ГОСТ Р 53826-2010 и международным стандартом ISO 3808:2002. Многие производители предлагают высоковольтные провода с улучшенными характеристиками, например — с диапазоном рабочих температур до +220°C, с повышенным напряжением пробоя, увеличенным сроком службы и т.д.

Правильный выбор высоковольтного провода

При подборе высоковольтных проводов следует учитывать три вещи:

• Тип системы зажигания;
• Тип используемых свечей;
• Типы контактов на катушке (катушках) и коммутирующем устройстве;
• Расположение и удаленность свечей от коммутирующего устройства, относительное расположение коммутирующего устройства и катушки.

Для контактных систем зажигания необходимо выбирать провода с невысоким (не более 2 кОм) сопротивлением, такие же провода рекомендуется применять и в случае использования свечей с резисторами (в маркировке таких свечей присутствует буква “Р” или “R”). Для старых автомобилей имеет смысл использовать обычные медные провода со встроенными резисторами.

Для бесконтактных систем зажигания рекомендуется брать провода с высоким сопротивлением (до 16 кОм), такие же провода эксплуатируются и совместно со свечами без резистора. Совмещение высоковольтных проводов высокого сопротивления с оснащенными резисторами свечами может стать причиной пробоем в искрообразовании.

Что касается остальных характеристик, то они индивидуальны для отдельных моделей или модельных рядов автомобилей. Поэтому выбирать провода нужно по рекомендациям их производителей — обычно применимость проводов указана на упаковке. Использовать провода с другим типом наконечников или иной длиной может нарушить работу системы и всего силового агрегата.

Для покупки доступно два типа комплектов высоковольтных проводов:

• Комплект свечных проводов — только для соединения коммутирующего устройства и свечей;
• Комплект свечных проводов с дополнительным катушечным проводом (проводами) — имеют в составе провод или провода для соединения катушки с коммутирующим устройством.

Правильный подбор высоковольтных проводов гарантирует нормальную работу системы зажигания, обеспечивает меньший расход топлива и в целом улучшает характеристики автомобиля.

Автомобильные высоковольтные провода системы зажигания

Зажигание рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей внутреннего сгорания производится электрической искрой. Из соображений электробезопасности водителя и пассажиров на автомобиле применяется 12-вольтовое электрооборудование. Напряжение, снимаемое с генератора и аккумулятора, не в состоянии создать мощную искру. Проблему решают повышение напряжения, которое снимают с катушки зажигания. Последняя представляет собой хорошо известный в электротехнике повышающий трансформатор.

Особенности высоковольтной части системы зажигания

Провода для передачи высокого напряжения на свечи зажигания по сравнению с обычными обладают следующими особенностями:

1. Повышенная электрическая прочность изоляции, рассчитанной на напряжения 40 кВ и обеспечиваемой на протяжении длительного срока эксплуатации.
2. Выполнены в экранированном варианте, что делает возможным нормальное функционирование бортовых электронных устройств.

Необходимость последнего обусловлена тем, что высокое напряжение в цепях зажигания создается за счет скачкообразного изменения входного тока катушки. Резкий перепад напряжения расширяет спектр протекающего тока и при совпадении с рабочими частотами электронного оборудования появляются помехи, которые приводят к нарушению нормального функционирования.

Конструкция высоковольтного провода зажигания рассчитана на эксплуатацию в жестких условиях подкапотного пространства автомобиля. В первую очередь это широкий диапазон температур: от -40 до +100°С. Кроме того, провод обладает повышенной вибростойкостью.

Конструкция токопроводящей жилы

Имеется несколько вариантов конструктивного исполнения высоковольтного провода зажигания, которые отличаются в первую очередь исполнением токоведущего элемента.

Первыми применяли высоковольтные провода с многопроволочной жилой. Последняя состоит из нескольких, чаще семи тонких медных проволок, свитых между собой в форме канатика для обеспечения необходимой механической стабильности по изгибным воздействиям. Дополнительным плюсом от обращения к многопроволочной структуре становится улучшение вибрационных параметров кабеля. Погонное сопротивление такого кабеля составляет сотые доли ома на метр длины.

Второй вариант основан на гибком диэлектрическом сердечнике из обычных или кевларовых нитей с дополнительной пропиткой, который снабжен медной оплеткой из тонкой проволоки. Для разделительного слоя иногда применяется ферропластовая пленка, наличие которой демпфирует паразитные высокочастотные колебания. Такие изделия имеют среднее значение погонного сопротивления порядка одного – двух кОм/м.

Высокоомные высоковольтные провода с погонным сопротивлением в диапазоне 10 – 40 кОм/м имеют гибкий токопроводящий сердечник из натуральных или искусственных нитей с пропиткой или с графитовыми добавками. Для придания механической прочности в структуру сердечника вводятся дополнительные гибкие диэлектрические упрочняющие элементы.

Исполнение изолирующей оболочки

Изолирующая оболочка используется для предотвращения короткого замыкания жилы на массу и защищает ее от характерных для подкапотного пространства вредных воздействий: в первую очередь влаги, грязи, сажи и горюче-смазочных материалов.

По исполнению оболочки бывают однослойными и многослойными.

Дополнительные элементы

Назначение дополнительных элементов состоит в обеспечении простоты текущей эксплуатации высоковольтного кабеля. Представлены медными наконечниками и защитными колпачками, которые одеты на оба конца кабеля. Наконечник представляет собой кабельную часть разъемного соединителя. Резиновый или силиконовый колпачок блокирует прямой доступ к металлу и увеличивает пробивную стойкость изделия, не допуская попадания грязи на контакт.

Кабель с установленными на него такими элементами превращается в удобный для использования шнур, который подключается к распределителю и свечам простым линейным движением.

Особенность включения проводов с малым и средним погонным сопротивлением

Для защиты высоковольтной части системы зажигания последовательно с проводом, который имеет малое и среднее погонное сопротивление, включают балластный резистор. Его функция заключается в ограничении максимального тока, протекающего по кабелю в момент искрового разряда свечи.

Сопротивление резистора рассчитывается таким образом, чтобы при характерных для вторичной обмотки малых величинах тока, который подаётся на свечу, падение напряжения на нем при нормальном режиме работы было невелико. Таким образом, наличие этого дополнительного компонента не сказывается на функционировании системы зажигания. При пробое же изоляции, коротком замыкании и иных неисправностях, ток не может заметно возрасти из-за его ограничения резистором, что надежно защищает остальные элементы.

Резистор может располагаться в различных местах цепи. Изменение его местонахождения не сказывается на эффективности его функционирования.

Неисправности высоковольтных проводов зажигания

Главные признаки неисправности:

Возможные неисправности сводятся к двум группам: повышенному сопротивлению и утечкам тока.

Повышенное сопротивление или даже полное отсутствие контакта возникает при окислении взаимодействующих между собой токопроводящих элементов и отключении кабеляот свечи/катушки. Оба этих нежелательных события потенциально происходят на обоих концах провода зажигания, которые подлежат обязательной проверке. Причиной возникновения окисления часто становится чрезмерный нагрев и искрение.

Видео: Высоковольтные провода

Утечка тока. На практике наблюдается заметно большее разнообразие причин ее возникновения. Таковыми становятся загрязнение металлических токопроводящих компонентов высоковольтной части электрооборудования катушки зажигания и ее распределителя на одном конце. На противоположном конце провода опасно загрязнение контактов свечи и металлического наконечника высоковольтного провода, внутренней поверхности защитных колпачков.

Еще одна причина утечек — повреждения изоляции, которые происходят по различным причинам. Они не могут стать причиной короткого замыкания, но если в них набивается грязь, то появляется ток утечки.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Разновидности проверок

Контроль исправности высоковольтного провода осуществляется с помощью тестера и визуально.

Для проверки тестером (мультиметром) прибор переключают в режим омметра и подключают щупы к концам отключенного высоковольтного кабеля. Для низкоомного провода мультиметр должен показывать короткое замыкание, при среднем и большом погонном сопротивлении показания составляют единицы и даже десятки кОм, причем могут меняться при изгибе провода.

Повреждение изоляции и утечку лучше выявлять визуально. Для этого в гараже выключают свет, а у автомобиля фары, после чего заводят двигатель. Проскакивающие искры видны в темноте.

Вариантом визуальной проверки является контроль проводом с двумя зачищенными концами. Один конец соединяют с массой, а вторым водят по оболочке провода. В месте повреждения проскакивает искра.
Неисправный провод не ремонтируется и заменяется на новый.

Высоковольтные провода зажигания: как проверить и распознать симптомы неисправности

Высоковольтные провода зажигания многие автолюбители привыкли называть свечными проводами. Второе название более понятно описывает их задачу в автомобиле, которая сводится к передаче электрического тока от катушки зажигания к свечам. Из названия можно понять, что данные провода отличаются от всех остальных, установленных в автомобиле. Их особенность в способности выдержать проходящее по ним высокое напряжение и защитить от него другие агрегаты машины. Каждый водитель должен знать, как проверить высоковольтные провода зажигания, поскольку эксплуатация машины при их неисправном состоянии может привести к выходу из строя дорогостоящих устройств и деталей.

Конструкция высоковольтных проводов зажигания и требования к ним

Высоковольтные провода зажигания устроены довольно просто. Они состоят из токопроводящего элемента с металлическим наконечником, двух пластмассовых колпачков и надежной изоляции.

Наиболее важным элементом свечных проводов является именно изоляция, которая выполняет две функции:

• Не позволяет влаге попасть на токопроводящую жилу;
• Сокращает до минимума утечку тока в процессе передачи.

Металлические наконечники свечных проводов необходимы для обеспечения электрического соединения выводов провода с контактами свечи и катушки зажигания. Необходимо, чтобы металлические насадки:

• Были надежно зафиксированы на проводе и прочно соединены с элементами на выводах, тем самым препятствуя рассеиванию передаваемой энергии;
• Имели повышенную антикоррозийную защиту, что необходимо при продолжительной эксплуатации проводов.

Важным элементом свечных проводов также являются пластмассовые колпачки. Их задача в защите выводов катушки зажигания и свечей от воздействия внешней среды. Как и наконечники из металла, пластмассовые колпачки должны быть максимально плотно соединены с другими деталями в цепи передачи тока.

Исходя из информации выше, можно выявить основной список требований, которые предъявляются к высоковольтным проводам. Они должны:

• Справляться с возложенными токопроводящими задачами;
• Сводить до нуля утечку тока в процессе его передачи от катушки зажигания к свечам;
• Выдерживать агрессивную среду подкапотного пространства;
• Работать при различных температурах.

Тепло, вибрации, агрессивная среда – от всего этого разработчики свечных проводов стараются их защитить. Изоляция работает, но и она имеет свой срок службы, который однозначно назвать невозможно. Со временем высоковольтные провода станут менее эффективными, и их потребуется заменить.

Симптомы неисправности высоковольтных проводов

При разрыве изоляции или повреждении пластмассовых колпачков начнется утечка тока, что приведет к следующим проблемам:

Трудности с пуском двигателя;

Неустойчивая работа мотора в режиме холостого хода;

Повышенное содержание углеводорода в выбросах;

Радиопомехи, которые могут приводить к неисправной работе мультимедиа системы, электронного блока управления и других приборов.

Серьезное нарушение изоляции высоковольтных проводов приведет к тому, что все электронные компоненты автомобиля начнут «барахлить». Датчики станут выдавать неверные показания, ЭБУ будет направлять неправильные команды, а до свечи зажигания ток перестанет доходить в том количестве, которое требуется для образования искры. Это чревато тем, что нарушится синхронная работа цилиндров двигателя, что приведет к его вибрации и перебоям в процессе работы.

Как проверить высоковольтные провода

Обнаружить под капотом высоковольтные провода не составляет труда, как и их диагностика не таит в себе никаких сложностей. Проверить высоковольтные провода можно тремя способами, каждый из которых позволяет определить, наличие пробоя в них.

Визуальная диагностика

Самый простой способ проверки свечных проводов на наличие нарушения изоляции – это их визуальный осмотр. Необходимо внимательно посмотреть, чтобы по площади изоляции не было трещин, надрезов и сильных потертостей.

Еще один способ визуальной проверки свечных проводов – это наблюдение за их работой в темное время суток. Необходимо ночью открыть капот машины, завести двигатель, выключить фары и понаблюдать за высоковольтными проводами. Если в них имеются сильные пробои изоляции, в темноте «сверчки» будут видны невооруженным взглядом.

Проверка проводом

Для проверки свечных проводов может использоваться обыкновенный провод с зачищенными концами с двух сторон. Необходимо в темное время суток при включенном двигателе одну часть провода замкнуть «на массу» (корпус автомобиля), а второй водить по высоковольтным проводам в поисках места, где зачищенный наконечник начнет выдавать искру. Важно проверить не только изоляционный материал вокруг токопроводящей жилы, но и пластмассовые колпачки.

Диагностика мультиметром

Мультиметр в автомобильной диагностике чаще всего используется в качестве вольтметра, но имеется у него и еще одна полезная функция – возможность измерения сопротивления. Чтобы произвести замер необходимо полностью снять высоковольтные провода (или отключить один провод с двух сторон). Далее щупами выставленного в режим омметра прибора следует прикоснуться к двум сторонам провода, в результате чего мультиметр покажет информацию о сопротивлении.

Сопротивление исправных высоковольтных проводов находится на уровне до 10 кОм. При этом варьироваться оно может практически от нуля. Это зависит от типа самих проводов, используемой в них изоляции, длины, наличия микроповреждений и так далее.