ДОРАБОТКА 18459 Электрические системы автомобилей – контрольна. Задача 1 16 Задача 2 19 Задача 3 22 Задача 4 26
 Скачать 1.84 Mb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ
4. Структурная схема система электроснабжения. Характеристика отдельных элементов. Пути тока в различных режимах работы Система электроснабжения предназначена для питания всех электропотребителей, выполняющих функции, необходимые для нормальной работы автомобиля. К их числу относятся воспламенение рабочей смеси в карбюраторных двигателях, пуск двигателя, освещение дороги перед автомобилем и внутри кузова, сигнализация, работа контрольно-измерительных приборов и различной дополнительной аппаратуры. Количество электрооборудования на автомобилях постоянно увеличивается. Для питания электроприборов необходимы источники электрической энергии. Весь комплекс электрических приборов, включая источники тока, образует в совокупности систему электрооборудования автомобиля. В соответствии с назначением все элементы электрооборудования можно разделить на две группы: источники электрического напряжения и потребители электроэнергии. К потребителям электроэнергии относятся системы: зажигания (в карбюраторных двигателях), служащая для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя; пуска двигателя, обеспечивающая проворачивание коленчатого вала и перемещение поршней для подачи горючей смеси в цилиндры и ее сжатия для осуществления первых рабочих ходов поршней; освещения и сигнализации, служащие для освещения дороги и обозначения габаритных размеров автомобиля при движении в темное время суток, сигнализации другим участникам движения, а также работы контрольно-измерительных приборов и дополнительной аппаратуры. Все большее распространение получают на автомобилях различные электронные приборы, используемые как в системе электрооборудования, так и в качестве самостоятельных систем, управляющих отдельными механизмами автомобиля (регулирование подачи топлива при впрыскивании, антиблокировочные системы в тормозной системе и др.). Электрооборудование автомобиля включает в себя ряд систем, обеспечивающих высокоэффективную работоспособность двигателя и безопасность эксплуатации автомобиля, осуществляющих контроль состояния и поддержание оптимального режима работы различных узлов и систем транспортного средства, а также повышающих комфортабельность и удобство управления автомобилем. В систему электрооборудования автомобиля входят источники и потребители электроэнергии, коммутационная аппаратура, контрольно-измерительные приборы, сигнальные устройства и электропроводка. Системы электрооборудования автомобилей современных моделей оснащены большим числом защитных (блок реле и предохранители) и контрольно-сигнальных (тахометр, вольтметр, эконометр, лампы с цветными светофильтрами) приборов, а также устройствами, обеспечивающими удобство в эксплуатации автомобиля (стеклоочиститель и обогреватель стекла окна задней двери, противотуманные фары и задние фонари и др.). Электроснабжение осуществляется от аккумуляторной батареи и генератора переменного тока, оборудованного встроенным выпрямителем и интегральным регулятором напряжения. Как правило, для питания приборов автомобильного электрооборудования используется электрический ток постоянного напряжения 12 или 24 В. В автомобиле используется параллельное подключение электроприборов. Так как основные элементы автомобиля изготовлены из металла, являющегося хорошим электропроводником, на автомобилях, как правило, применяется однопроводная схема электрооборудования. Вторым проводом в этом случае являются металлические детали автомобиля, т. е. корпус или так называемая «масса». Для описания работы электрооборудования используется электрическая принципиальная схема (рис. 1, а), которая дает полное представление о взаимодействии всех ее элементов и облегчает поиск неисправностей. Главные питающие цепи в принципиальной электросхеме располагаются горизонтально, а потребители электроэнергии — между ними и «массой» автомобиля. Схема соединений (рис. 1, б) показывает действительное расположение элементов электрооборудования на автомобиле и фактическое подключение их в бортовую сеть автомобиля с указанием выхода из пучка каждого провода, расположения переходных колодок, элементов защиты цепи и т. д. Как правило, к «массе» автомобиля подсоединены отрицательные выводы электроцепи.  Рисунок 1 - Система электроснабжения автомобиля: а — электрическая принципиальная схема; б — схема соединений; 1 — стартер; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — амперметр; 4 — генератор; 5 — регулятор; 6 — свечи зажигания; 7 — распределитель; 8 — прерыватель; 9 — катушка зажигания; 10 — контрольно-измерительные приборы; 11 — головные фары; 12 — переключатель света фар; 13 — центральный переключатель света головных фар; 14 — приборы освещения и световой сигнализации Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, которые включаются параллельно друг другу. При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и зарядку аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе функция источника электроэнергии переходит к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя. Автомобильные генераторы работают в режимах переменных частот вращения и нагрузок, изменяющихся в широких пределах. Для автоматического поддержания электрического напряжения на заданном уровне используется регулятор напряжения. Для приведенной на рис. 1, а принципиальной электрической схемы справедливы следующие уравнения при различных соотношениях напряжений генератора и аккумуляторной батареи:  где /г — ток генератора; /бз — ток, потребляемый аккумуляторной батареей при зарядке; /н — ток, потребляемый нагрузкой; UT — напряжение генератора; Еь — ЭДС аккумуляторной батареи; /бр — ток, отдаваемый аккумуляторной батареей при разрядке. 8. От каких факторов зависит момент сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя при пуске. Экспериментальное и расчетное определение Чтобы двигатель начал работать, необходимо создать условия для воспламенения и горения горючей смеси. Эти условия зависят от ряда факторов: скорости перемещения поршня, температуры двигателя и рабочей смеси, компрессии в цилиндрах, свойств топлива, качества его распыла, угла опережения зажигания (впрыска), вязкости масла и др. Для первого воспламенения необходимо раскрутить коленчатый вал до пусковой частоты вращения. У ДВС с искровым зажиганием она находится в пределах 30…100 мин-1. У дизельных двигателей пусковая частота значительно выше — 200…300 мин-1. Чтобы раскрутить двигатель, необходимы значительные затраты мощности для преодоления сил трения, аэродинамическое сопротивление при газообмене, гидравлическое сопротивление моторного масла и др. При пуске двигателя с искровым зажиганием горючую смесь сжимают в цилиндре и воспламеняют электрической свечой зажигания. Первоначально испаряются и воспламеняются легкие фракции топлива. Чем ниже температура, тем больше топлива необходимо для получения необходимого количества паров топлива. Пусковая смесь должна быть богатой (соотношение воздуха к топливу менее 12:1). Таким образом, для пуска холодного двигателя необходима богатая смесь и возможно низкая скорость вращения коленчатого вала. При пуске дизеля воспламенение горючей смеси в значительной степени зависит от температуры и давления в конце такта сжатия. При давлении 0,3 МПа температура самовоспламенения около 400°С, а при давлении 3 МПа — 200°С. При низкой скорости вращения сжатый воздух успевает остыть, поэтому при пуске дизеля необходима повышенная скорость вращения. Способы пуска двигателя внутреннего сгорания Пуск двигателя вручную. Данный пуск используют для карбюраторных ДВС малой мощности (мотоблоки, мотоциклы, пусковые двигатели дизелей). Пуск двигателя вручную осуществляют несколькими способами. Пусковую рукоятку вводят в зацепление с храповиком на носке коленчатого вала и прокручивают. Пусковой шнур наматывают на маховик и резким движением выдергивают его, раскручивая маховик рычажным пусковым механизмом с зубчатым сектором. Пуск двигателя электрическим стартером. Такой пуск наиболее распространен (рис. 1). В качестве стартера используют электрический двигатель постоянного тока, который питается от аккумуляторных батарей.  Рисунок 1 - Способы пуска двигателей: а — пуск электрическим стартером; б — пуск вспомогательным двигателем внутреннего сгорания; 1 — венец маховика; 2 — шестерня привода маховика; 3 — муфта свободного хода; 4 — рычаг включения шестерни привода маховика; 5 — тяговое реле; 6 — контакты включения стартера; 7 — стартер; 8 — ключ включения стартера; 9 — сцепление пускового двигателя; 10 — редуктор; 11 — пусковой двигатель; 12 — рычаг включения сцепления; 13 — автомат включения; 14 — приводной вал; I — пусковой двигатель соединен с двигателем; II — пусковой двигатель отключен от двигателя При пуске тяговое реле через рычаг вводит в зацепление шестерню стартера с венцом маховика и включает стартер, замыкая его контакты. Чем мощнее двигатель, тем более мощный стартер требуется для его пуска. У ДВС с искровым зажиганием Ns = (0,016…0,027)Ne, у дизелей Ns = (0,045…0,100)Ne. Пуск двигателя инерционным стартером. Такой пуск применяют для больших двигателей с рабочим объемом 10…40 л (авиационных и др.). Вручную и электродвигателем небольшой мощности раскручивают большой маховик, который затем вводят в зацепление с двигателем. Пуск сжатым воздухом. Данный пуск используют чаще всего на тепловозах и бронетехнике с поршневыми двигателями. Сжатый воздух подают в цилиндры в соответствии с порядком работы на такте рабочего хода. Такой способ связан с проблемой восполнения воздуха в случае неудачных попыток. Пневмогидравлический пуск. Сжатый воздух (около 30 МПа) через поршень давит на рабочую жидкость и приводит в действие гидравлическое устройство, которое вращает двигатель. Пиротехнические пусковые устройства. Такие устройства используют энергию газов от сгорания пороха. Для пуска дизелей с малым рабочим объемом можно использовать бензин. Устройство таких двигателей предполагает наличие дополнительной камеры со свечой зажигания. При пуске специальный клапан соединяет ее с основной камерой. После прогрева двигателя дополнительную камеру отключают, и клапан закрывает сообщение с основной камерой. Пуск дизеля вспомогательным двигателем. Распространен для тракторов мощностью более 40 л.с. (рис. 2). В качестве таких пусковых двигателей используют одноцилиндровые и двухцилиндровые двухтактные двигатели.  Рисунок 2 - Схема устройства пускового двигателя: 1 — патрубок подсоединения к системе охлаждения основного двигателя; 2 — свеча зажигания; 3 — краник заливной (продувочный); 4 — карбюратор; 5 — воздухоочиститель; 6 — однорежимный регулятор частоты вращения; 7 — магнето; 8 — пробка для удаления конденсата из картера; 9 — редуктор; 10 — шатун; 11 — маховик; 12 — коленчатый вал; 13 — поршень; 14 — чугунный цилиндр с впускным продувочным и выпускным окнами Устройство пускового двигателя внутреннего сгорания 14.3.1. Основные элементы 14.3.2. Последовательность пуска вспомогательного двигателя 14.3.3. Последовательность пуска дизеля 46. Понятие номинальной емкости аккумуляторной батареи. Изменение емкости батареи в эксплуатации. Особенности маркировки аккумуляторных батарей различных производителей. Химическим источником тока называется устройство, в котором энергия протекания окислительно-восстановительных реакций преобразуется в электрическую. По характеру работы эти источники делятся на две группы: первичные источники тока, или гальванические элементы; вторичные источники тока, или аккумуляторы. Первичные источники допускают только однократное использование и являются необратимыми источниками энергии. Вторичные источники являются обратимыми источниками энергии: после разряда их работоспособность можно восстановить путем пропускания тока в обратном направлении. Аккумуляторная батарея на автомобиле выполняет четыре основные функции: Надежный запуск двигателя. Энергоснабжение при выключенном двигателе (неработающем генераторе). Компенсация дефицита энергии при работе совместно с генератором. Сглаживание пульсаций напряжения бортовой сети. Стартерные аккумуляторные батареи должны удовлетворять следующим основным требованиям (ГОСТ Р 53165-2008): Обеспечивать необходимый для работы стартера разрядный ток. Обладать запасом энергии для питания потребителей при неработающем двигателе или в аварийной ситуации. Сохранять работоспособность при повышенной (до плюс 60 °С) и пониженной (до минус 50 °С) температуре окружающей среды. Обладать герметичностью. Электролит не должен выливаться при наклоне на 45°. Принимать заряд для восстановления израсходованной емкости. Удовлетворять требованиям стандарта по расходу воды и саморазряду. Иметь высокую механическую и вибрационную прочность. Срок службы батареи должен составлять не менее 24 (48) месяцев или 90 (100) тыс. км пробега. На подавляющем большинстве автомобилей получили применение свинцово-кислотные аккумуляторы. В свинцово-кислотном аккумуляторе в токообразующих процессах участвуют: диоксид свинца PbO2 (окислитель) положительного электрода; губчатый свинец Pb (восстановитель) отрицательного электрода; электролит — водный раствор серной кислоты (H2SO4).  Рисунок 1 – Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора При подключении потребителя происходит разложение серной кислоты и образование воды. На положительном и отрицательном электродах образуется сульфат свинца (PbSO4).  Рисунок 2 – Процесс разряда аккумулятора При подключении источника происходит восстановление губчатого свинца на отрицательном электроде, диоксида свинца – на положительном электроде и серной кислоты в электролите.  Рисунок 3 – Процесс заряда аккумулятора  Химическая реакция, протекающая в аккумуляторе описывается следующим уравнением: Аккумулятор содержит два полублока отрицательных и положительных пластин, разделенных между собой сепараторами. Каждая пластина состоит из активной массы и решетки, которая служит токоотводом и основой удерживающей активную массу.  Рисунок 4 – Устройство аккумулятора В верхней части решетки имеется ушко, с помощью которого пластины привариваются к соединительному мостику (баретке), имеющему общий вывод для соединения аккумуляторов в батарею.  Рисунок 5 – Положительная (слева) и отрицательная решетки аккумулятора Основой материала решеток является свинец с добавками других веществ. Добавление к свинцу сурьмы увеличивает прочность, но приводит к повышенному расходу воды. Замена сурьмы кальцием уменьшает расход воды практически до нуля, однако снижает устойчивость батареи к глубоким разрядам. Гибридные батареи имеют в составе положительных пластин – сурьму, а в отрицательных – кальций. Легирование серебром предохраняет свинцовую основу от коррозии и снижает деформацию решеток. Сепаратор, изготовленный из микропористого кислотостойкого материала, служит для предотвращения замыкания разноименных пластин и обеспечения запаса электролита.  Рисунок 6 – Сепаратор-конверт из полиэтилена |