Устройство автомобиля

1. Системы электроснабжения
1. Зарядка аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи  заряжаются постоянным током. При зарядке от сети переменного тока нужны специальные зарядные установки, преобразующие и выпрямляющие переменный ток различного напряжения в постоянный ток напряжением 6; 12 или 24 в. В качестве зарядных установок применяются мотор-генераторы или выпрямители различных типов: купроксные, селеновые, сульфидные, газовые, ртутные или кенотронные.

Широко распространены селеновые  выпрямители типа ВСА-6М и зарядные станции ПЗС-4Б. Действие селенового выпрямителя основано на свойстве селена проводить электрический ток  в одном направлении. Выпрямитель  состоит из набора выпрямительных элементов. Элемент представляет собой стальную никелированную пластину, покрытую с одной стороны слоем селена. Поверх селена наносится тонкий слой сплава из олова, кадмия и висмута. Выпрямитель ВСА-6М позволяет преобразовывать подводимое напряжение однофазного переменного тока ПО, 127 или 220 в частотой 50 гц в выпрямленное напряжение 12—24 в и получить выпрямленный ток 12—24 а при номинальной нагрузке.

Передвижная зарядная станция  ПЗС-4Б снабжена мотор-генератором постоянного тока мощностью 1,5 кет, дающим напряжение выпрямленного тока 120 в и ток 25 а. Агрегат приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания мощностью 6 л. с.

Батареи могут заряжаться отдельно или группами, при включении  их в цепь постоянного тока параллельно  или последовательно. При последовательном соединении батарей в зарядную группу исходят из того, что в конце  зарядки на каждый элемент должно быть напряжение не менее 2,8 в.

Очень важно правильно  подключить аккумулятор или зарядную группу аккумуляторов к щитку  зарядной установки. Положительную клемму аккумулятора подключают к положительному полюсу источника тока, а отрицательную — к отрицательному. При этом движение зарядного тока в аккумуляторе будет противоположно его движению при разряде. Неправильное подключение батареи к источнику тока приводит к изменению ее полярности и выходу из строя. Наиболее простой способ определения полярности источника тока следующий. Медные провода от источника постоянного тока нужно воткнуть в срез клубня картофеля и включить ток. Около положительного проводника крахмал окрасится в зеленовато-синий цвет.

Для каждого типа аккумуляторной батареи устанавливаются свои режимы тока зарядки. Величина зарядного тока для новых батарей отличается от режимов последующих зарядок. 'Так, для батареи ЗСТ-135 зарядный ток новой батареи равен 7,5 а.

При зарядке постоянно  контролируется температура и плотность  электролита. Повышение температуры  сверх 45° не допускается, так как  это ведет к разрыхлению положительных  пластин, уплотнению губчатого свинца на отрицательных пластинах и  порче батареи. Признаками конца  зарядки батареи являются неизменность плотности и напряжения (2,5—2,7 в) всех аккумуляторов в течение 3 часов. Внешний признак конца зарядки  батареи — постепенное выделение  пузырьков газа на поверхности электролита («кипение» аккумулятора). В процессе зарядки надо следить за уровнем  электролита и восстанавливать  его до нормы, не нарушая требуемой  плотности.

После первой зарядки новая  батарея не имеет полной емкости  и приобретает ее в процессе эксплуатации или после тренировочных циклов зарядки — разрядки. Подзарядка аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации (эксплуатационная зарядка) в отличие от зарядки новой  батареи проводится большим током. Например, для батареи ЗСТ-135 —  током 10 а. Периодически (раз в 6 месяцев) проводится контрольно-тренировочный  цикл для сохранения емкости аккумуляторной батареи. Этот цикл состоит из эксплуатационной подзарядки, разрядки и повторной  зарядки батареи. Тренировочные зарядки и разрядки проводят также после ремонта или длительного хранения батареи. После подзарядки и охлаждения батареи (температура электролита не должна превышать 40°) осуществляют непрерывную разрядку током 10-часового режима. Напряжение каждого элемента в конце разрядки не должно упасть ниже 1,7 в, для чего необходим тщательный контроль каждого элемента, особенно в конце цикла. Вторая зарядка батареи проводится сразу после ее разрядки. Перерыв между циклами разряд—заряд более 2 часов недопустим, так как это может вызвать дополнительную сульфатацию пластин.

При всех зарядках контроль за температурой электролита обязателен. После зарядки корректируют уровень и плотность электролита и оставляют батарею с открытыми вентиляционными пробками на 3 часа для окончательного удаления пузырьков газа. После завинчивания пробок крышку, мастику и межэлементные соединения протирают содовым раствором и чистой тряпкой. Эта мера необходима потому, что пролитый электролит может служить причиной разрядки батареи за счет утечки тока.

 

2. Система зажигания
1. Факторы, влияющие на напряжение во вторичной цепи.

Аналитические выражения  для вторичного напряжения показывают, что значение U_2m зависит от силы тока разрыва /_р и, следовательно, определяется режимом работы и типом двигателя (п и z), работой прерывателя (t₃ или т₃), параметрами первичной цепи (L_1f Я_ь Ci, £У_б), а также зависит от параметров вторичного контура и внешней нагрузки (С₂, W₂/W_b Я_ш).

 

2. Неисправности системы зажигания.

Можно выделить следующие  общие неисправности систем зажигания:

• неисправности свечей зажигания;
• неисправности катушки зажигания;
• нарушение соединения в высоковольтной и низковольтной цепи (обрыв проводов, окисление контактов, неплотное соединение и др.).

Для электронной системы зажигания к данному списку можно добавить неисправности электронного блока управления и дефекты входных датчиков.

Бесконтактная система зажигания может иметь проблемы с транзисторным коммутатором, крышкой датчика-распределителя, центробежным и вакуумным регулятором опережения зажигания.

 

3. Электропусковые системы
1. Основные зависимости, характеризующие работу электропусковых систем, и факторы, влияющие на характеристики стартера.

Характеристиками пусковых систем являются по существу характеристики электродвигателя стартера. Это зависимости  мощности, частоты вращения якоря  и крутящего момента стартера от силы тока, потребляемого стартером. Однако данные зависимости не только определяются характеристиками самого электродвигателя, обусловленными особенностям и конструкции. Большое влияние, как важнейший элемент пусковой системы, оказывает аккумуляторная батарея, так как является источником ограниченной мощности и напряжение на ее выводах величина не постоянная, а падает с увеличением нагрузки. Если принять во внимание то обстоятельство, что в стартерах применяются  электродвигатели последовательного  возбуждения, то для описания выходных характеристик систем пуска можно  использовать широко известные в  электротехнике формулы. Крутящий момент,   развиваемый стартером, определяется формулой:

 (1.1)

где   — электромагнитный крутящий момент;

 — механические потери на трение в  подшипниках и щетках;

р — число пар полюсов;

N — число проводов обмотки  якоря;

a — число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

I — ток якоря;

Ф — основной магнитный поток, проходящий через воздушный зазор и якорь  стартера;

—коэффициент.

Величину механических потерь с  некоторым приближением можно считать  постоянной. Тогда величина крутящего  момента определяется конструктивными  параметрами, влияющими на коэффициент , и значениями магнитного потока возбуждения и тока якоря электродвигателя. Частота вращения якоря может быть определена из формулы обратной ЭДС, индуктируемой в обмотке якоря:

. (1.2)

Для электрической цепи электродвигателя постоянного тока последовательного  возбуждения, к которому приложено  напряжение аккумуляторной батареи, согласно второму закону Кирхгофа можно записать:

, (1.3)

где  — напряжение аккумуляторной батареи;

— сопротивление подводящих проводов;

— сопротивление обмоток электродвигателя стартера;

— переходное сопротивление в месте  контакта щеток и коллектора;

— сопротивление электрической  цепи, зависящее от  ,   и  .

Подставим значение обратной ЭДС, полученное из последнего уравнения в формулу, определяющую обратную ЭДС, и выразив из нее частоту вращения, получим:

. (1.4)

Из полученной формулы видно, что  частота вращения якоря тем больше, чем больше напряжение аккумуляторной батареи и чем меньше падение  напряжения в цепи стартера и величина магнитного потока. Используя зависимости  между частотой вращения якоря и  моментом стартера, можно построить  зависимость характеристик в  функции тока стартеа (рис.1.1).

Рисунок 1.1 - Характеристики стартера в функции тока стартера.

Примем, что напряжение аккумуляторной батареи уменьшается с увеличением  нагрузки линейно. Очевидно, что ток  стартера будет нарастать от нуля до максимального значения, которое  возникает при полном затормаживании вала якоря, когда частота вращения обратная ЭДС равны нулю. Этот ток называют током полного торможения ( ). Напряжение на стартере будет меньше напряжения аккумуляторной батареи на величину падения напряжения в подводящих проводах ( ). Известно, что падение напряжения на щетках ( ) можно принять постоянным. Оставшееся напряжение распределится между падением напряжения на обмотках электродвигателя ( ) и обратной ЭДС ( ). Так как при токе , а   при I=0, то получим график, показанный на рис.1.1. Магнитный поток стартера Ф при увеличении тока изменяется соответственно кривой намагничивания. При малых нагрузках он пропорционален току, а при больших приближается к магнитному потоку насыщения и растет очень медленно. Поэтому при больших нагрузках его можно считать постоянным. Тогда электромагнитный момент  сначала будет расти по параболе, а при больших нагрузках - пропорционально току. Крутящий момент на валу стартера  будет меньше электромагнитного на величину механических потерь  .

Значение тока  , при котором  , соответствует режиму холостого хода. В этом режиме момент на валу стартера равен нулю и поэтому частота вращения якоря максимальна. Затем при малых нагрузках частота вращения уменьшается приблизительно по гиперболе, так как магнитный поток увеличивается линейно, а обратная ЭДС уменьшается. В зоне больших нагрузок, где магнитный поток можно считать постоянным, график уменьшения частоты вращения приближается к абсциссе. В режиме полного торможения - зона токов, меньших тока холостого хода, зависимости выходят за пределы режима работы стартера (пунктирные линии на рис.1.1).         Механическая мощность на валу стартера определяется выражением:

. (1.5)

В режиме холостого хода, когда  , и в режиме полного торможения, когда п = 0, механическая мощность стартера равна нулю. Кривая Р=f(I) идет вверх от нуля при   к максимуму ( ) при 1=0,5 , а затем снова снижается к нулю при 1= .

 

2. Неисправности системы пуска.

 

4. Контрольно-измерительные приборы
1. Приборы для измерения скорости движения автомобиля и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Несмотря на большое разнообразие конструкций спидометров, они основаны на одном физическом явлении —  взаимодействии поля постоянного магнита  и поля вихревых токов. Не являясь  потребителем электрической энергии, спидометр фактически магнитоэлектрический прибор. 
 
Постоянный магнит 4 (рис. 47.7), установленный в корпусе спидометра, получает вращательное движение от гибкого вала, имеющего привод через червячную передачу от выходного вала коробки передач. Перед магнитом на валу в подшипниках скольжения расположен диск 2 (как правило, алюминиевый). На этом же валу укреплены стрелка 3 указателя и анкерная пружина 1. 
 
При вращении магнита 4 относительно диска 2 в последнем индуцируются (наводятся) вихревые токи. Взаимодействие электромагнитного поля вихревых токов с магнитным полем вращающегося магнита создает вращающий момент, приложенный к диску. Этот момент вызывает вращение диска в сторону вращения магнита 4. Противодействует вращению диска 2 анкерная пружина 1. Она дает возможность диску не вращаться, а только повернуться на некоторый угол до тех пор, пока вращающий момент от взаимодействия магнитных полей не уравновесится силой сопротивления закрутке анкерной пружины. Поскольку сила вихревых токов, а следовательно, и вращающий момент, приложенный к диску, зависят от частоты вращения постоянного магнита, то и угол поворота стрелки будет пропорционален этой частоте, которая в свою очередь зависит от скорости автомобиля. Шкала спидометра градуируется в единицах скорости — км/ч. 
 
Далее происходит процесс взаимодействия поля магнита и вихревых токов диска, как в обычном спидометре с приводом от гибкого вала. Резисторы, установленные в цепи базы транзисторов, создают схему делителя напряжения питания для выбора режима работы транзистора. 
 
Измерители частоты вращения фиксируют импульсы тока в цепи прерывателя системы зажигания. Их функционирование базируется на одном из двух принципов. 
 
Распространены щитки приборов с графическим и цифровым отображением информации, причем шкала спидометра и измерителя частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивается в размерах по мере возрастания значения контролируемого параметра. Цифровая информация имеет большую точность, чем информация аналоговых стрелочных приборов. В более ранних приборных панелях для легковых автомобилей семейства ВАЗ (рис. 47.9, а) в центральной части размещался спидометр, в правой — четыре стрелочных указателя, а слева — комплект световых сигнализаторов. 
 
В новом варианте панели приборов (рис. 47.9, б) используют только люминесцентные индикаторы. Четыре семисегментных ва-куумно-люминесцентных индикатора отображают информацию о скорости автомобиля, частоте вращения коленчатого вала, температуре двигателя и уровне топлива в баке. 
 
Для легковых автомобилей разработаны информационные панели, где параметры движения и данные о режиме работы двигателя отображаются не только с помощью цифр, но и путем перемещения светящегося курсора по соответствующим графикам (рис. 47.9, в). 
 
Нелинейный индикатор тахометра состоит из 30 сегментов. Разрешающая способность индикатора возрастает с увеличением частоты вращения. Ниже индикатора тахометра располагают девя-тисегментные индикаторы уровня топлива и температуры. 
 
Группа индикаторов на светоизлучающих диодах (СИД) выполняет функции сигнализаторов аварийных режимов. Контрольные лампы сигнализируют о распределении питания по электронным блокам, входящим в интерфейс подсистемы управления панелью отображения информации.