Электрооборудование автомобилей
Введение
На современных автомобилях число изделий электрического и электронного оборудования постоянно возрастает. Пуск двигателя, управления им, зажигание рабочей смеси в его цилиндрах, обеспечение безопасности движения автомобиля и комфорта в салоне, освещение пути и передача информации о маневрах автомобиля другим участникам дорожного движения, осуществление контроля работы отдельных агрегатов и узлов, а также автомобиля в целом – все это функции электрооборудования.
С точки зрения системного подхода, электрооборудование может быть представлено в виде ряда самостоятельных функциональных систем в зависимости от их целевого назначения:
система электроснабжения автомобиля;
система электростартерного пуска ДВС;
система зажигания;
система освещения, световой и звуковой сигнализации;
система управления ДВС;
система управления ходовой частью;
система управления оборудованием салона автомобиля;
система информации и контроля технического состояния автомобиля и его агрегатов;
электропривода вспомогательного электрооборудования;
коммутационные, защитные устройства и электропроводка.
1. Система электроснабжения
Система электроснабжения автомобиля включает в себя аккумуляторную батарею и генераторную установку (генератор и регулятор напряжения).
Аккумуляторные батареи
Устройство и принцип действия
Стартерная аккумуляторная батарея выполняет по отношению к бортовой сети функцию химического накопителя электроэнергии, вырабатываемой генератором. Она должна быть в состоянии как кратковременно (особенно при низкой температуре) отдавать большой ток для работы электродвигателя стартера при пуске ДВС. Кроме того, она должна в течение более длительного, хотя и ограниченного времени (в частности, при работающем на холостом ходу или выключенном двигателе) полностью или частично снабжать электроэнергией другие важные потребители, входящие в бортовую сеть. В общем случае, для этого используется свинцово–сернокислотный аккумулятор. Типовое напряжение бортовой сети современных автомобилей 12 или 24 В. Обычное напряжение 12 В, а более высокое создается последовательным соединением нескольких 12–вольтовых аккумуляторов.
Активными
материалами свинцового аккумулятора
являются двуокись свинца
в положительных пластинах, губчатый,
высоко–пористый свинец Pb в отрицательных
пластинах и служащая электролитом
разбавленная серная кислота
.
Электролит является проводником ионов,
как при зарядке, так и разрядке. Каждый
из свинцовистых компонентов обладает
по отношению к электролиту типичным
электрическим (единичным) потенциалом;
из этих потенциалов формируется
поддающееся измерению извне напряжение
каждой банки. В нейтральном состоянии
оно составляет 2 В, возрастая при зарядке
и падая при нагрузке. При разрядке свинец
и двуокись свинца, реагируя с серной
кислотой, превращаются в сульфат свинца
.
Моноблок аккумуляторной батареи представляет собой сосуд, разделенный перегородками на секции по числу аккумуляторов. На дне каждой секции расположены опорные призмы, между которыми имеется пространство для шлама (активной массы, выпадающей на дно секций при эксплуатации аккумуляторов). Это исключает короткое замыкание пластин.
Пластины состоят из решетки и пористой массы, заполняющей ячейки решетки. Решетка служит для удержания активной массы и равномерного распределения тока по всему объему. В старых конструкциях аккумуляторов использовались решетки, выполненные из свинцово–сурмянистого сплава, что приводило к повышенному расходу воды электролита, так как сурьма вступала в химическую реакцию с электролитом. Поэтому в процессе эксплуатации приходилось следить за уровнем электролита и при необходимости доливать воду (обслуживаемые аккумуляторы). В современных аккумуляторах решетки изготовляются из свинцово–кальциевого сплава, который не вступает в химическую реакцию. Расход воды в таких аккумуляторах минимален, поэтому они не требуют доливки воды (необслуживаемые аккумуляторы).
Сепараторы представляют собой пористые изоляционные прокладки, расположенные между положительными и отрицательными пластинами, предназначенные для предупреждения короткого замыкания пластин противоположного знака, фиксации расстояния между пластинами во время тряски и создания необходимого запаса электролита в пространстве между пластинами.