| UVARTA |
Разряд происходит при подключении потребителей. При разряде активная масса положительных (диоксид свинца)
и отрицательных (губчатый свинец) электродов взаимодействует с электролитом. При этом образуется сульфат свинца и вода, плотность электролита уменьшается.
При работающем двигателе аккумуляторная батарея заряжается от генератора. Аккумуляторную батарею также можно зарядить с помощью специального зарядного устройства. При зарядке сульфат свинца и вода преобразуются в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. Плотность электролита повышается.
Заряд батареи должен производиться при оптимальном напряжении. Высокое напряжение приводит к сильному разложению воды и снижению уровня электролита. Низкое напряжение чревато неполной зарядкой батареи и, соответственно, уменьшением срока ее службы.
Работа аккумуляторной батареи зависит от температуры окружающего воздуха. При повышении температуры увеличивается отдаваемая мощность, но вместе с ней увеличивается саморазряд и коррозия электродов. Понижение температуры сопровождается снижением разрядной емкости, замедлением химических процессов и уменьшением плотности электролита.
При отсутствии нагрузки процессы в аккумуляторной батарее продолжаются - происходит ее саморазряд. Величина саморазряда зависит от температуры окружающего воздуха и конструкции батареи (электродов).
Срок службы аккумуляторной батареи составляет в среднем 4-5 лет и во многом зависит от режима эксплуатации. Производители постоянно работают над повышением эффективности аккумуляторной батареи, увеличением срока ее службы. Среди перспективных направлений:
• внедрение системы управления энергетическим балансом (регулирует подключение потребителей);
• использование двух аккумуляторных батарей (одна для запуска, другая для всего остального);
• совершенствование конструкции аккумуляторных батарей (AGM, EFB технологии).
4.2. Принцип работы автомобильного стартера.
Рабочий процесс электростартера можно условно разделить на три этапа: соединение приводной шестерни с венцом маховика, пуск стартера, рассоединение маховика и приводной шестерни. Рабочий цикл стартера является кратковременным, т.к. он не участвует в последующем движении автомобиля - его основная задача запустить мотор. Если рассмотреть подробнее, то принцип работы стартера выглядит следующим образом:
1) Поворот ключа в замке зажигания в положение "запуск". Ток передается по цепи от АКБ на замок зажигания и далее на тяговое реле;
2) Приводная шестерня обгонной муфты (бендикса) входит в зацепление с маховиком:
3) Одновременно с перемещением и зацеплением шестерни замыкается цепь и напряжение подается на электродвигатель;
4) Осуществляется запуск мотора и после того, как его обороты превысят обороты стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродвигателя.
4.3. Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции - защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.
Все регуляторы напряжения работают по единому принципу. Напряжение генератора определяется тремя факторами - частотой вращения ротора, силой тока, отдаваемой генератором в нагрузку, и величиной магнитного потока, создаваемой током обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора, снижение тока возбуждения уменьшает напряжение.
Все регуляторы напряжения, отечественные и зарубежные, стабилизируют напряжение изменением тока возбуждения. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы.
| Uo | ||||
| '(Лам. | / X | |||
| • | ||||
Блок-схема регулятора напряжения представлена на рис. 1.
Регулятор 1 содержит измерительный элемент 5, элемент сравнения 3 и регулирующий
элемент 4. Измерительный элемент воспринимает напряжение генератора 2 Ud и преобразует его в сигнал иИЗм., который
Рис. 1 Блок-схема регулятора напряжения: в элементе сравнения сравнивается с 1 - регулятор; 2 - генератор; 3 - элемент эталонным значением 11Эт. сравнения; 4 - регулирующий элемент;
5 - измерительный элемент ЕСЛИ величина 11изм. ОТЛИЧаеТСЯ ОТ
-------------------------------------------- эталонной величины U3T, на выходе
измерительного элемента появляется сигнал Uo, который активизирует регулирующий элемент, изменяющий ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генератора вернулось в заданные пределы.
Таким образом, к регулятору напряжения обязательно должно быть подведено напряжение генератора или напряжение из другого места бортовой сети, где необходима его стабилизация, например, от аккумуляторной батареи, а также подсоединена обмотка возбуждения генератора. Если функции регулятора расширены, то и число подсоединений его в схему растет.
Чувствительным элементом электронных регуляторов напряжения является входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение поступает на элемент сравнения, где роль эталонной величины играет обычно напряжение стабилизации стабилитрона. Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т.е. начинает пропускать через себя ток, если напряжение на нем превысит напряжение стабилизации. Напряжение же на стабилитроне остается при этом практически неизменным.
Ток через стабилитрон включает электронное реле, которое коммутирует цепь возбуждения таким образом, что ток в обмотке возбуждения изменяется в нужную сторону. В вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах чувствительный элемент представлен в виде обмотки электромагнитного реле, напряжение к которой, впрочем, тоже может подводиться через входной делитель, а эталонная величина - это сила натяжения пружины, противодействующей силе притяжения электромагнита.
Коммутацию в цепи обмотки возбуждения осуществляют контакты реле или, в контактно-транзисторном регуляторе, полупроводниковая схема, управляемая этими контактами.
Особенностью автомобильных регуляторов напряжения является то, что они осуществляют дискретное регулирование напряжения путем включения и выключения в цепь питания обмотки возбуждения (в транзисторных регуляторах) или последовательно с обмоткой дополнительного резистора (в вибрационных и контактно- транзисторных регуляторах), при этом меняется относительная продолжительность включения обмотки или дополнительного резистора.
Поскольку вибрационные и контактно-транзисторные регуляторы представляют лишь исторический интерес, а в отечественных и зарубежных генераторных установках в настоящее время применяются электронные транзисторные регуляторы, удобно рассмотреть принцип работы регулятора напряжения на примере простейшей схемы, близкой к отечественному регулятору напряжения Я112А1 и регулятору EE14V3
Рис. 2 Схема электронного трлнзмсгорного регулятора напряжения;
1 - генератор; 2 - регулятор
Регулятор 2 на схеме работает в комплекте с генератором 1, имеющим
дополнительный
выпрямитель обмотки возбуждения. Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях ниже величины напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины стабилитрон пробивается, и по нему начинает протекать ток.
Транзисторы же пропускают ток между коллектором и эмиттером, Т.е. открыты, если в цепи база-эмиттер ток протекает, и не пропускают этого тока, т.е. закрыты, если базовый ток прерывается.
Напряжение к стабилитрону VD1 подводится от выхода генератора Д через делитель напряжения на резисторах R1, R2. Пока напряжение генератора невелико, и на стабилитроне оно ниже напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, ток через него, а, следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1 не протекает, транзистор VT1 закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода Д поступает в базовую цепь транзистора VT2, он открывается, через его переход эмиттер-коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который открывается тоже. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается через переход эмиттер-коллектор VT3 подключена к цепи питания.
Соединение транзисторов VT2, VT3, при котором их коллекторные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния.
Если напряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD1. При достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации стабилитрон VD1 пробивается, ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер-коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на «массу». Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VD2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2, VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и т.д., процесс повторяется.
| Рис. 3 Изменение силы тока в обмотке возбуждения И по времени I: 1вкл * гвыкл “ соответственно время включения и выключения обмотки возбуждений генератора; П\ и П2 - частоты вращения ротора генератора, причем ng больше te, и te2 - среднее значение тока в обмотке возбуждения |
Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла - увеличивается.
В схеме регулятора по рис. 2имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD2 при закрытии составного транзистора VT2, VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод, и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD2 называется гасящим.
Сопротивление R3 является сопротивлением жесткой обратной связи. При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R2 делителя напряжения. При этом напряжение на стабилитроне VD2 резко уменьшается, что ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения. Это благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки.
Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо ускоряют переключения транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая потери мощности в нем и его нагрев.
Из рис. 2 хорошо видна роль лампы контроля работоспособного состояния генераторной установки HL. При неработающем двигателе внутреннего сгорания замыкание контактов выключателя зажигания SA позволяет току от аккумуляторной батареи GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва.
После запуска двигателя, на выводах генератора Д и «+» появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генераторная установка при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генераторной установки или обрыве приводного ремня.
Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора, если при работающем двигателе автомобиля произойдет обрыв цепи обмотки возбуждения, то лампа HL загорится.
Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры - понижалось.
Для автоматизации процессов изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включаемый в схему регулятора напряжения. В простейшем случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах. В рассмотренной схеме регулятора напряжения, как и во всех регуляторах а-алогичного типа, частота переключений в цепи обмотки возбуждения изменяется по we ре изменения режима работы генератора. Нижний предел этой частоты составляет 25-50 Гц. Однако имеется и другая разновидность схем электронных регуляторов, в •;оторых частота переключения строго задана. Регуляторы такого типа оборудованы _иротно-импульсным модулятором (ШИМ), который и обеспечивает заданную частоту переключения.
Применение ШИМ снижает влияние на работу регулятора внешних воздействий, например, уровня пульсаций выпрямленного напряжения и т.п.
В настоящее время все больше зарубежных фирм переходит на выпуск генераторных установок без дополнительного выпрямителя. Для автоматического предотвращения разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля в регулятор такого типа заводится фаза генератора.
Регуляторы, как правило, оборудованы ШИМ, который, например, при неработающем двигателе переводит выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера.
После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки
Принцип работы автомобильного генератора
Когда в замке зажигания поворачивается ключ, на обмотку возбуждения поступает через щёточный узел и контактные кольца. В обмотке наводится магнитное поле. Ротор генератора начинает двигаться с вращением коленчатого вала. Обмоткистатора пронизываются магнитным полем ротора. На выводах обмоток статора возникает переменное напряжение. С достижением определённой частоты вращения, обмотка возбуждения запитывается непосредственно от генератора, то есть, генератор переходит в режим самовозбуждения.
Переменное напряжение преобразуется выпрямительным блоком в постоянное. В этом состоянии генератор занимается обеспечением требуемого тока для зарядки питания потребителей и аккумуляторной батареи.
Регулятор напряжения включается в работу при изменении нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Он занимается регулировкой времени включения обмотки возбуждения. Время включения обмотки возбуждения уменьшается при уменьшении внешней нагрузки и возрастании частоты вращения генератора. Время увеличивается при увеличении нагрузки и уменьшении частоты вращения. Когда же потребляемый ток превышает возможности генератора, включается в работу аккумуляторная батарея. На панели приборов имеется контрольная лампа, контролирующая работоспособное состояние генератора.
Основные параметры генератора:
• номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• номинальный ток;
• частота самовозбуждения;
• КПД (коэффициент полезного действия).
Номинальное напряжение составляет 12 либо 24 В, величина напряжения зависит от конструкции электрической системы. Номинальным током считается максимальный ток отдачи при номинальной частоте вращения (она составляет 6 ООО оборотов в минуту).
Токоскоростная характеристика - это зависимость силы тока от частоты вращения генератора.
Кроме номинальных значений, токоскоростная характеристика имеет и другие точки:
• минимальный ток и минимальную рабочую частоту вращения (40-50% от номинального тока составляет минимальный ток);
• максимальный ток и максимальную частоту вращения (не более чем на 10% максимальный ток превышает номинальный).
4.4. Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и -реобразовании катушкой зажигания низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30000В), распределении и передаче высокого -апряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания.
В работе системы зажигания можно выделить следующие этапы: накопление электрической энергии, преобразование энергии, распределение энергии по свечам зажигания, образование искры, воспламенение топливно-воздушной смеси.
Техническое обслуживание системы зажигания
Чтобы контактная система зажигания работала нормально, необходимо следить за чистотой всех приборов, входящих в эту систему, за креплением проводов на приборах, следить за целостностью защитных резиновых колпачков на проводах высокого напряжения и выполнять все работы по техническому обслуживанию в установленные сроки.
Через 10 ООО км пробега необходимо снять крышку распределителя, протереть ее изнутри ветошью, смоченной бензином, а если будет обнаружено замасливание, протереть диск и контакты прерывателя. Смазать ось подвижного контакта и фетровую вставку маслом для двигателя.
Через 20 ООО км пробега надо залить 3-4 капли масла, применяемого для двигателя, в отверстие масленки на корпусе распределителя зажигания, предварительно повернув ее крышку до открытия заливного отверстия. Осмотреть контакты прерывателя и при обнаружении окисления, неровностей и обгорания зачистить их. Проверить и отрегулировать величину зазора между контактами прерывателя. После регулировки зазора между контактами прерывателя каждый раз следует проверять и регулировать угол опережения зажигания, который при изменении величины зазора также изменяется. Вывернуть свечи, при наличии нагара удалить его указанными выше способами и отрегулировать зазоры между электродами свечей.
Чеерез 30 ООО км пробега свечи рекомендуется заменить новыми. Во избе - жание срыва резьбы при завертывании свечу следует устанавливать в специальный свечной ключ, а затем вместе с ключом - в отверстие головки -илиндров и легким поворотом руки вначале несколько влево, а затем вправо без большого нажима ввертывать свечу, пока она легко не пойдет по резьбе, после чего окончательно затянуть с применением воротка. Для облегчения последующего отворачивания свечей перед ввертывай нем их в блок желательно натереть резьбовую часть свечей графитным порошком.
При техническом обслуживании бесконтактной системы зажигания главное вниманием необходимо уделять содержанию в чистоте и креплению всех приборов и
проводников. Следует тщательно протирать чистой тканью, смоченной бензином, наружную и внутреннюю поверхности крышки датчика- распределителя и ротора, защищать электроды боковых клемм и токоразностную пластину ротора. Надо также протирать корпус электронного коммутатора и катушку зажигания, проверять надежность крепления соединений в электрических цепях низкого и высокого напряжения и целостность защитных резиновых колпачков всех соединений.
Не допускается снимать наконечники свечей с проводов и провода высокого напряжения из крышки датчика-распределителя при горячем двигателе во избежание обрыва токопроводящей жилы, которая от нагревания становится более эластичной (мягкой).
Необходимо проверять плотность поездки проводок на полную глубину в наконечниках свечей и крышки датчика-распределителя.
Заменять свечи в бесконтактной системе зажигания следует более часто по сравнению с контактной системой - через каждые 15 ООО... 20 ООО км пробега.
Для обеспечения надежного пуска двигателя с бесконтактной системой зажигания в зимний период свечи зажигания независимо от их состояния рекомендуется заменять на новые, а бывшие в употреблении рабочие свечи можно затем использовать в теплое время года.
При установке на автомобиль свечей иностранных фирм необходимо учитывать калильное число свечи, которое является важнейшей ее характеристикой, а также длину ввертной части.
В маркировке свечей отечественного производства (например, А17ДВР) первая буква обозначает резьбу ее ввертной части (буква А соответствует резьбе М14х1, 25); две цифры (17) указывают калильное число свечи; вторая буква указывает длину вверткой части (буква Д соответствует длине ввертной части 19 мм); буква В означает, что тепловой конус изолятора выступает за пределы торца корпуса свечи, а буква Р свидетельствует о наличии помехоподавительного резистора.
Значение калильного числа зависит от ряда показателей и конструктивных особенностей двигателя и главным образом от степени сжатия и применяемого топлива. На двигателях с высокими частотой вращения коленчатого вала и степенью сжатия ставятся свечи с большим калильным числом.
Для нормальной работы двигателя температура нижней части изолятора должна быть в пределах 500...6000С, что обеспечивает его самоочистку, т. е. сгорание отлагающегося нагара. При этом на изоляторе образуются небольшие отложения светло-коричневого или сероватого света. Если температура изолятора будет ниже нормальной (свеча «холодная»), на нем и на корпусе свечи будет образовываться толстый слой черного нагара. В результате происходят утечка тока на корпус, перебои в работе свечи или полньй ее отказ Ели же температура изолятора будет выше нормальной (свеча горячая»), неизбежно возникновение калильного зажигания до появле- искры между электродами свечи. Следовательно, чем выше калильное число, тем свеча «холоднее», чем ниже, тем «горячее». Это необычно учитывать при подборке и установке свечей импортного производства