Бортова́я се́ть автомобиля

Бортовая сеть автомобиля

Развитие электроники и полупроводниковой техники в начале 21 века привело к тому, что ни один современный автомобиль не обходится теперь без обширной сети электропитания, называемой бортовой сетью автомобиля.

Бортовая сеть автомобиля является энергетической системой постоянного тока, и включает в себя как источники, так и потребители электрической энергии. В то время как тепловая энергия сжигаемого топлива напрямую пригодна лишь для обеспечения механического движения, электрическая энергия универсальна, и способна питать самые разные устройства, начиная от ламп в фарах, заканчивая системой искрового зажигания.

Итак, источников энергии в автомобиле всего два: аккумулятор (как правило свинцово-кислотный) и генератор, получающий механическое вращение непосредственно от двигателя внутреннего сгорания. И поскольку во время подзарядки аккумулятор является еще и потребителем, то главным источником энергии в современном автомобиле в конечном итоге является именно сжигаемое топливо.

Его энергия вращает двигатель, а он в свою очередь — ротор генератора, который производит электричество для бортовой сети, заряжая аккумулятор, а аккумулятор потом питает стартер и бортовую сеть автомобиля.

Если попробовать перечислить все потребители, питаемые от бортовой сети автомобиля, то вряд ли получится назвать все возможные, ведь подключить можно в принципе все что угодно.

Однако основные элементы почти везде одинаковы: аккумулятор, стартер, обмотка возбуждения генератора, система искрового зажигания, фары и габаритные огни, аварийная сигнализация, система вентиляции, подогрев стекол и сидений, акустическая система и все что имеет отношение к автозвуку, прикуриватель и все что от него может питаться, GPS-навигатор, видеорегистратор, зарядное устройство мобильного телефона, ноутбука и т. д. Отдельная система — бортовая электроника, отвечающая за пуск двигателя и прочее.

Конечно же бортовая сеть автомобиля включает в себя, кроме источников и потребителей, распределительные и защитные устройства, такие как колодки предохранителей, различные коммутаторы, кнопки, выключатели, переключатели, реле, силовые блоки и т. д.

Соединяется все это электропроводкой, которая выполняется из медных многожильных проводов различного сечения в особой бензомаслостойкой изоляции. Провода не разбросаны как попало по кузову, они собраны в аккуратные жгуты и проложены вдоль кузова, к которому прикреплены при помощи хомутов и клипс.

Жгуты проводов часто собираются при помощи ПВХ-изоленты, и прокладываются не голышом, а внутри литых пластиковых либо гофрированных трубок. Иногда можно встретить элементы проводки, заключенные в боуденовскую оболочку (словно провод проложен внутри плотной пружины с мелким шагом) или даже в металлическую трубу.

Провода бортовой сети автомобиля, в зависимости от их назначения, отличаются цветом изоляции, чтобы при монтаже и демонтаже ничего не перепутать: в зависимости от принадлежности к тому или иному блоку либо цепи системы, каждый провод имеет собственный цвет — маркировку.

В документации на конкретный автомобиль, производитель всегда приводит электромонтажную схему с цветовой маркировкой всех проводов, что особенно полезно и часто необходимо при проведении техобслуживания и во время поиска неисправности, при проведении диагностики и т.п.

Во всех современных автомобилях блоки, устройства и жгуты сопрягаются друг с другом посредством многоконтактных разъемов разнообразных типов, а также болтовыми соединениями и клеммами. Это, во-первых, упрощает монтаж и демонтаж во время ремонтных и профилактических (диагностических) работ, во-вторых, делает соединения разъемными и при этом долговечными, стойкими к износу при многократных соединениях-разъединениях.

Сегодня практически везде в автомобилях бортовая сеть имеет постоянное напряжение питания номиналом в 12 вольт. В прошлом веке еще можно было встретить автомобили с напряжением бортовой сети 6 вольт. Сегодня же лишь изредка такое встречается, и то лишь на мототехнике.

Все легковые автомобили современного производства используют напряжение 12 вольт. На тяжелых грузовых автомобилях применяется повышенное напряжение – 24 вольта. У тракторов стартер работает от 24 вольт, а остальная бортовая сеть — от 12 вольт.

Электричество в автомобиле: прогресс идет по проводам

Как выглядит современная бортовая электросеть и как она будет эволюционировать в ближайшее время? Об этом рассказывает Максим Сачков.

StreetScooter

Куда ведет тенденция

Согласно статистике, в течение последнего десятилетия масса бортовой сети увеличилась на 10 кг — по кило в год! Электрические связи постепенно вытесняли механические. Общая длина проводов росла, их пучки становились все толще, и в машине оставалось все меньше неэлектрифицированных уголков. У некоторых автомобилей суммарная масса электрики уже перевалила за полцентнера.

К 2025 году, если ничего не предпринимать, бортовая сеть потяжелеет еще на десяток кило. Ведь на электронику возлагают все больше функций, чтобы уровень комфорта и безопасности продолжал расти. Однако разработчики не сидят сложа руки, а изыскивают способы сделать электросхему более легкой, компактной, надежной и быстродействующей.

Цифровая диета

Здорово похудеть электропроводке помогают… шины. Конечно, не те, которые на колесных дисках, а электрические, передающие цифровые сигналы. Разница с обычной аналоговой связью в том, что у исполнительных механизмов появились собственные блоки управления. И к ним подходят уже не толстые жгуты, а лишь один или пара (в зависимости от скорости передачи данных) информационных проводов, не считая питания («минус» традиционно сидит на кузове).

Такая архитектура позволяет избавиться от сотен метров проводов. И масса меньше, и дорогая медь экономится. Легче стало работать компоновщикам: проложить пару тонких проводов проще, чем пучок толщиной с руку.

Не думайте, что электрические шины применяют исключительно на дорогих моделях. У бюджетной Калины цифровой сигнал идет не только к двигателю, ABS и подушкам безопасности, но и к модулю передних дверей, управляющему электростеклоподъемниками, обогревом и регулировкой зеркал. Всякий раз инженеры решают, что выгоднее проложить — обычную проводку или шину.

CAN и все, все, все

Одна из основных в схеме электрооборудования — шина CAN (Controller Area Network). Это последовательная шина: данные и команды передаются по одному каналу один за другим. CAN-шину образуют два провода, заплетенных в косичку, — это так называемая витая пара. Два провода — для страховки от потери данных при передаче, а завивают провода для дополнительной защиты сигнала от электромагнитных помех.

StreetScooter

В современном автомобиле обычно несколько CAN-шин. Архитектурой электропроводка напоминает скорее раскидистый кустарник, нежели дерево. Так надежнее: в экстремальной ситуации сломается не ствол, а лишь одна веточка и «растение» не погибнет. Как и в живой природе, в автомобиле эти электрические ветки разные. И отличаются они друг от друга не только длиной, но и скоростью передачи данных.

Какая шина быстрее — задействованная в системах безопасности или завязанная на комфорт? Безусловно, приоритет отдается спасению человека, а обеспечить ему блага цивилизации — задача не самая первоочередная. Поэтому данные, идущие по CAN-шине к двигателю, трансмиссии, подушкам безопасности и блоку ABS/ESP, придут быстрее, чем адресованные климатической установке или аудиосистеме. Для сравнения: по низкоскоростной магистрали сигналы движутся со скоростью 100 кбит/с, а по СAN-«автобану» — почти на порядок быстрее.

Когда не требуются «скорострельность» и сверхнадежность, используют более дешевую однопроводную шину LIN (Local Interconnect Network). Ее применяют обычно для создания локальных сетей. Если вновь обратиться к примерам из живой природы, то LIN — это маленькие веточки, отходящие от более толстых. Например, блок управления климат-контролем висит на «комфортной» CAN-шине, а LIN-шины идут к находящимся в его подчинении исполнительным механизмам — к вентилятору климатической установки, приводам заслонок, распределяющих воздушные потоки, и обогреву сидений.

StreetScooter

С развитием интернет-доступа в автомобиле растет потребность в быстром обмене данными между мультимедийными приборами. Тут не хватает даже скорости, которую развивает CAN-шина. Поэтому медные провода уступили место оптоволокну: информацию приборам несут не электроны, а импульсы света. Они не только доставляют «посылки» в десятки раз быстрее (скорость передачи данных — до 25 Мбит/с), но и не боятся электромагнитных помех.

Шина MOST (Media Oriented Systems Transport) объединяет в автомобилях аудио- и видеоаппаратуру, телефон, устройства для связи с Интернетом. Тянуть оптоволокно к другим системам и агрегатам не спешат — дорого! Да и электронные проводники пока достойно справляются. Хотя не исключено, что в ходе постепенного превращения автомобиля в компьютер на колесах оптоволокно свяжет и другие приборы.

Компьютер на колесах

Шины передачи данных — это только первый шаг к компьютерной архитектуре электрооборудования. Следующим станет схема с центральным процессором, который обрабатывает стекающуюся к нему информацию и согласовывает работу всех систем. Сегодня в автомобиле среднего класса около 70 блоков управления с собственными алгоритмами и программным обеспечением, которые взаимодействуют друг с другом, но не имеют общего «руководителя». В перспективе его функции возьмет на себя операционная система, а потому необходимость в местных «управленцах» отпадет.

Один из проектов бортовой автомобильной сети с центральным процессором представил концерн Siemens. Его разработчики вместе с производителем электрокаров StreetScooter (недавно поглощен немецкой почтовой службой DHL) оснастили серийный автомобиль системой RАСЕ. В вольном переводе эту аббревиатуру можно расшифровать так: «выносливая и надежная электрическая схема для перспективных электрокаров».

В машине с системой RACE один центральный процессор управляет всеми агрегатами, узлами, системами — от двигателя до звукового сигнала. Из соображений безопасности функции многократно продублированы, так что в надежности подобного электрооборудования можно не сомневаться.

Очевидно, что из-за сокращения числа блоков управления и кабелей бортовая сеть станет компактнее и легче. Это очень понравится автопроизводителям, которые ломают голову над тем, как бы и на чем выгадать заветные граммы. А для будущего владельца машины важно, что такая система работает стабильнее. По крайней мере, теоретически: чем меньше компонентов, тем меньше вероятность сбоев и глюков.

Кроме того, автомобиль, подобно компьютеру, получает доступ к технологии Plug and Play, позволяющей подключать новые устройства и менять параметры уже задействованных. Чтобы наделить какой-нибудь прибор в машине новой функцией, в большинстве случаев достаточно изменить программу и не трогать железо. Многие недочеты, допущенные разработчиками, удастся устранять без массовых отзывов и внеплановых визитов на сервис: загрузил обновление — и ошибка ушла. И даже снятые с производства модели смогут дольше оставаться востребованными на рынке благодаря постоянной подпитке новыми алгоритмами для работы инфотейнмента и других бортовых систем. Правда, о том, как обновлять софт, производители умалчивают. Не исключено, что автомобиль будет сам подкачивать некоторые обновления через Интернет, как это делают стационарные компьютеры и мобильные гаджеты. А доступ к параметрам, влияющим на безопасность, получат исключительно фирменные сервисные центры.

С каждым годом автомобиль обрастает новыми электронными приборами и системами. И они неизбежно тянут за собой электропроводку. А значит, в ближайшее время появится еще множество интересных разработок, которые определят дальнейший путь развития бортовой сети. Куда этот путь будет вести? Сложно сказать. Зато понятно как — по проводам.

Поднять до 48

Не менее десяти лет ведущие производители электронных компонентов совместно с автоконцернами работают над различными схемами с повышенным напряжением. Были идеи перевести бортовую сеть на напряжение 36 В, а самые свежие разработки, очень близкие к серии, рассчитаны на 48 В.

Чем выше напряжение, тем меньше ток, а следовательно, можно проложить более тонкие провода — опять-таки экономия на цветных металлах и выигрыш в массе. Кстати, приборы, рассчитанные под большее напряжение, легче низковольтных аналогов. Так почему не поднимают планку еще выше? Исключительно по соображениям безопасности: возникает риск поражения электричеством.

Для начала сети станут смешанными: некоторые узлы будут питаться 12 вольтами, а «высоковольтными» сделают только приборы, потребляющие большую мощность, — электромоторы гибридных установок, электроусилители руля, элементы шасси с электронным управлением, компрессоры с электроприводами.

Алюминий против меди

Медь на протяжении долгого времени была единственным проводником электрических сигналов в автомобиле. Стопроцентной замены ей пока не нашли, но монополия заканчивается: одним из реальных конкурентов на место в бортовой сети является алюминий. Он легче и дешевле меди, но не лишен недостатков.

Алюминий — металл с низким пределом прочности, и провода из него часто ломаются после нескольких сгибаний. Поэтому основное применение этого материала — в жестко закрепленных кабелях. В основном это толстые силовые проводники: получается значительный выигрыш в массе. Однако прокладывать такой кабель сложнее: электропроводность алюминия ниже, чем у меди, а потому алюминиевый кабель приходится делать толще медного.

Untitled-2

Кроме того, крылатый металл на воздухе быстро окисляется, что опаснее всего для соединений алюминия с другими проводниками. Возникающая на поверхности оксидная пленка имеет высокое сопротивление, в результате провод будет нагреваться, со временем деформируется — и контакт нарушится. Разработчики совершенствуют разъемы, чтобы устранить этот недостаток. А для оптимальной укладки кабеля используют компьютерное моделирование. В общем, возможностей для совершенствования предостаточно.

Бортова́я се́ть автомобиля

Для более полного охвата проблемы и уменьшения объёма статьи я использовал цифровые ссылки на некоторые статьи и сайты, кому интересна эта проблема, могут подробнее изучить вопрос, просмотрев эти ссылки.

Традиционно генератор – самостоятельное, законченное изделие, предназначенное для обеспечения потребностей бортового электрооборудования в электроэнергии и восполнения запаса энергии в аккумуляторной батарее, которая служит для обеспечения пуска двигателя и питания различных устройств при неработающем двигателе.
Его конструкция уже сложилась и оптимизировалась с точки зрения производителя, но пока ещё, не учитывает особенности конструкций различных аккумуляторных батарей.

С точки зрения конструкции, так сложилось: генератор имеет:
а) ротор;
б) щёточный узел;
в) статорную обмотку;
г) диодный мост;
д) регулятор напряжения.
При этом разработчики пошли на некоторые компромиссы. Попытки оптимизировать режим зарядки предпринимаются постоянно, но не всегда реализация удачна. Очень часто хорошее решение даёт отрицательный результат из-за неудачной конструктивной проработки реального изделия. Один из примеров – система электропитания автомобиля «Бычок» ЗИЛ 5301, система этого автомобиля, почти единственная из серийных автомобилей, имела датчик температуры электролита! (*1). Но, использование бортовой сети на два напряжения, из-за неграмотной реализации свело на нет всё плюсы.
Аккумулятор, как главный потребитель, имеет определённые особенности в силу того, что является устройством электрохимическим, подчиняющимся законам электрохимии.

Современные кальциевые аккумуляторы при множестве плюсов имеют одну нехорошую особенность, это некоторые необратимые процессы, которые происходят при глубокой разрядке АКБ, (ниже напряжения 10 вольт), причём, оставив разряженную батарею на некоторое время, вы рискуете столкнуться с ситуацией, когда восстановление практически невозможно, происходят необратимые процессы. Кроме того, напряжение генератора для нормальной зарядки этих батарей, должно быть на 0,3 вольта выше, т.е. 14,5 вольта при +20 градусах Цельсия.

Несоблюдение этих законов и приводит к значительному сокращению ресурса аккумулятора. Регулятор напряжения выпускается производителем с заданным при производстве значением напряжения (Set point – это величина, которая не может быть скорректирована в процессе эксплуатации), обеспечивающим более или менее нормальный режим зарядки, исключающий интенсивное кипение, но не обеспечивающее заряда полной паспортной ёмкости. Не секрет, что стандартные генераторы не могут обеспечить 100% заряд АКБ,(*2) . Ну и, кроме того, есть РН одинаковые по конструкции, но имеющие разные значения напряжения (set point) 14,0 или 14,5 вольта. Имеются двух и трёхуровневые РН, но это уже самостоятельные изделия, выпускаемые не производителями генераторов.
Зарядка АКБ напряжением, без учёта температуры электролита, может приводить, как к интенсивному выкипанию электролита, так и недостаточному току для обеспечения нормальной регенерации активной массы. И то и другое сказывается на сроке службы аккумулятора очень отрицательно, происходит разрушение активной массы пластин и их сульфатация с сокращением активной массы. Выкипание и потеря воды, ведёт к повышению плотности электролита, его потемнению из-за разрушения пластин от перегрева и интенсивного бурления электролита.

Читайте также:  Детали, закрепляемые в трех кулачковом само центрирующем патроне

Основными параметрами работы генератора является ток, отдаваемый генератором при сохранении напряжения заданного регулятором напряжения. В зависимости от точки, по напряжению на которой и ведётся регулирование отдаваемого генератором напряжения, есть несколько разных подходов к решению задачи.
Бош, например(*3) (как и наши последователи в генераторах для ВАЗов) использует для регулирования, в качестве опорной точки, напряжение, получаемое с дополнительного диодного моста, подключенного к той же обмотке, что и силовой диодный мост. При этом напряжение с дополнительного диодного моста, используется для питания самого регулятора и обмотки ротора. А в таком конструктиве, термокомпенсация возможна только по температуре корпуса генератора, а это допущение совершенно ошибочно!
Ведь генератор располагается на двигателе, элементы которого имеют температуру близкую к температуре охлаждающей жидкости (ОЖ), т.е. бОльшую часть времени работы, имеет температуру близкую к 50-90 градусам, даже с учётом обдува крыльчаткой генератора. Температура же электролита (основной показатель, определяющий величину необходимого напряжения на выходе генератора), в большинстве случаев значительно ниже температуры корпуса генератора.

Зимой в морозы, даже укутанная разными утеплителями, аккумуляторная батарея имеет температуру, близкую к температуре воздуха на улице, а в морозы это уже катастрофический разрыв в 80-120 градусов. Таким образом, подобные конструкции РН приемлемы в климатических условиях Германии, Италии, короче говоря, Европы,- с её мягкими зимами.

Российский автопром известен своим делитантистским подходом ко многим проблемам эксплуатации автомобильной техники. Кажется, что почти все разработки серийных изделий были сделаны студентами-стажёрами, совершенно не знакомыми с проблемами, имеющимися в жизни автомобилей уже не один десяток лет. Умельцы-единоличники, решающие проблему для своего личного авто, делают это довольно профессионально, обеспечивая отменные характеристики своим творениям, но не более того. (*4) (*5)
Заводы клепают «таблетки», автоэлектрики их успешно заменяют тысячами и десятками тысяч, гробятся десятки тысяч аккумуляторных батарей, обеспечивая работой всё большее количество производителей последних. Свинец расползается по свалкам, медленно, но верно отравляя окружающую среду.

Компания, в которой я работаю, поставила перед собой задачу, решить проблему электропитания автомобилей наших клиентов, пусть в чём-то «подрубая сук, на котором сидит».

Получается замкнутый круг, с одной стороны нам, как продавцу аккумуляторов выгодно, чтобы продаваемые батареи служили чуть больше срока гарантии, т.е. примерно 3 года, – и сбыт постоянный и стабильность доходов, зачем напрягаться?
Сервису электрооборудования выгодно, чтобы проблемы были, это его «хлеб с маслом», чтобы привлечь к себе новых клиентов, можно продвигать на рынке изделия, позволяющие чем-то улучшить качество работы бортовой электросети.
И кто же крайний? Это вы, наш уважаемый клиент, владелец автомобиля, потребитель.

Переписывать известные статьи или компоновать выдержки из них – неблагодарный труд, поэтому не буду повторяться, (кому интересно посмотрите по ссылкам) а изложу свои взгляды на тему и опишу наиболее часто встречающиеся проблемы, а также пути их решения. Изложу, в порядке важности, на мой взгляд, несколько утверждений, возможно и спорных – ведь не существует истины в последней инстанции.

1. Невозможна нормальная эксплуатация АКБ в диапазоне температур без учёта температуры её электролита.
2. Невозможно обеспечить нормальную, без дополнительной подзарядки, эксплуатацию АКБ при редких (через 0,5-2 часа) коротких (менее 5-20 км) поездках, при наличии активно используемой мощной аудио системы.
3. Бортовая система индикаторов и приборов должна ОБЯЗАТЕЛЬНО иметь цифровой вольтметр, позволяющий контролировать состояние АКБ, хотя бы косвенно.

Пока не будет разработана система, позволяющая дистанционно получать на панели приборов информацию о % заряженности АКБ. А это наверняка будет очень скоро сделано, т.е. измерить температуру и плотность электролита недорогим устройством, имеющим возможность автономного питания внутри АКБ и передачи информации с помощью радиоизлучения (тот же bluеtooth) для индикации на панели приборов и управления работой РН. Ведь не так давно появился «магический глаз» на необслуживаемых и обычных АКБ. Кажется, они были всегда, а прошло менее 8 лет!

4. Невысокая стоимость современных АКБ и уменьшающаяся доля их стоимости в цене самого автомобиля, снижает важность заботы о продлении срока её службы.
(Меняются приоритеты!)

А теперь моё личное мнение, – как же решить эти проблемы?

Решение первой проблемы , это разработка (или адаптация уже имеющихся решений, ( например ТОРН)(*6) )нормального регулятора напряжения, обеспечивающего оптимальный режим зарядки АКБ, с точным учётом её температурного режима.
В реальных фантазиях я бы связал воедино такие устройства, как цифровой термометр, контроллер, обеспечивающий жёсткую зависимость напряжения на выводах АКБ от данных измерителя температуры, это по большому счёту элементарный микроконтроллер,
обеспечивающий исполнение соотношения температура/напряжение.
Прошивка и всё! При нынешнем уровне электроники это не представляет никакой сложности!

Решение второй проблемы не очень простое, поскольку требует наличия электросети на месте стоянки автомобиля.
Я бы, в зависимости от места стоянки авто, принял решение, которое бы обеспечило восполнение энергии во время ночной, или дневной стоянки. Такое устройство уже существует довольно давно, это сетевой зарядник для мобильников, только переработать схему с учётом рабочих токов и напряжений. Вполне реальная, хотя и не элементарная задача. Реально существуют готовые автоматические зарядные устройства.(*7) (*8)

Развивая идею можно доверить этому устройству и функцию прогрева двигателя и салона, используя более дешёвую электроэнергию, тем самым, обеспечивая комфорт водителю, и моментальную готовность к поездке. Ведь в Скандинавских странах это практикуется уже давным-давно. А цена реализации этого устройства по сравнению с Вебасто(*9) и Эбершпехером (*10) в десятки раз ниже. Приходилось наблюдать из окна своего кабинета, как на территории соседнего автобусного парка в лютые морозы водители использовали различные ухищрения для запуска Икарусов. В том числе и с помощью обогревателей, подключая их к розеткам, разведённым по стоянке прямо под открытым небом. Но даже с их применением в 35 градусов мороза оставалось около десятка «отморозков», так и не соизволивших завестись. Промёрзший аккумулятор быстро не зарядить! Здесь решение одно: – регулярная автоматическая подзарядка, другого, к сожалению не дано!

В наше время стоит только установить GSM телефон, с модулем сопряжения и вам не нужен никакой таймер, собираешься ехать – позвони своему автомобилю, реле включит ТЭН, циркуляционный насос, и буквально через 10-15 минут охлаждающая жидкость вашего авто будет иметь температуру 30-80 градусов. По температуре ОЖ выше +20 можно автоматически включить и вентиляцию салона. Единственное «НО», это наличие электросети. Для обладателей коттеджа или собственного дома это оптимальный вариант, тем более машина на открытой площадке меньше подвержена коррозии.

По третьему утверждению :
Я бы ставил на панели приборов каждого автомобиля цифровой индикатор, позволяющий измерять с достаточно хорошей точностью несколько величин, например напряжение, температуру ОЖ, масла в двигателе и КПП, напряжение лямбда-зонда на выходе из катализатора. Одной кнопкой можно переключать эти параметры по кольцу. Современные средства позволяют, не перегружая панель множеством индикаторов показать водителю наиболее важную информацию, причём оперативно и без дополнительных устройств.

Современному, технически грамотному человеку совершенно элементарно усвоить несколько правил, которые бы обеспечили безбедную жизнь АКБ и соответственно ему самому:
Цена цифрового вольтметра при крупносерийном выпуске составит менее 5$ , к примеру, мультиметр DT830-838 стоит сейчас от 80 до 200 рублей,(*11), а это более сложный и многофункциональный прибор! Производители легковых автомобилей, стараются свести индикацию к уровню сигнальной лампы «да/нет», их подход, к сожалению, не изменить. Только грузовые автомобили получают всё более доступные для водителя, штатные бортовые компьютерные системы индикации и диагностики. Но это другой класс автомобилей – коммерческий. К великому сожалению, производитель сам решает всё по-своему! О нас он думает в последнюю очередь, что выпустит – то и купят! Никуда не денутся! А не будут брать, отключим газ! (Шутка.) Решения, внедряемые монополистами, всё сильнее привязывают потребителя к недешёвому фирменному сервису.

К таким решениям можно отнести и мультифункциональный РН с DMF (*12). Он упрощает диагностику на фирменном сервисе системы зарядки и питания, но сильно усложняющий самостоятельное обслуживание в условиях собственного гаража. Здесь необходимо пояснение, вывод DMF на регуляторе напряжения, как раз и служит для связи РН с контроллером системы управления двигателем, по этой линии и осуществляется диагностика исправности элементов генератора и осуществляется некоторая коррекция его режима работы в зависимости от нагрузки и режима работы силового агрегата.
Хотя всегда простота и продуманность конструкции – это гарантия надёжности и качества работы. Но это скорее не немецкая черта, а японский подход к решению, а это уже Nippon Denso, но не Bosch. Традиции ND не меняются, но немцы со своей имиджевой политикой, выпуская намного менее качественную продукцию, как ни странно зарабатывают больше чем японцы, выпускающие самые современные и надёжные автомобили на планете. Кстати наиболее престижные модели Ауди, имели контроллеры СУД производства Hitachi. А на европейских моделях Тойота Авенсис ставят уже Бошевское электрооборудование, надёжность ниже, но зато дешевле! И не нужно везти из Японии!

По четвёртому утверждению : у нас уже забывается то время, когда покупка нового аккумулятора была событием, и это дефицитное изделие стоило примерно 2% от цены автомобиля. Сейчас стоимость отечественного аккумулятора весьма высокого качества уже составляет менее 1% , а на более дорогих машинах менее 0,5%. Сейчас аккумулятор стал стоить около 60-80$. А по большому счёту, всё же стоит потратить 15-20$ на правильный регулятор напряжения, чтобы батарея служила не 2-3, а реальные 7-8 лет. Но самое главное, что он избавит от большинства проблем, особенно зимой.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ. БОРТОВАЯ СЕТЬ

К вспомогательному электрооборудованию относят электрические и электронные приборы и аппараты, обеспечивающие отопление и вентиляцию, очистку стекол и фар, звуковую сигнализацию, аудио- и видеосистемы, системы охранной сигнализации. В современных моделях автомобилей применяют электрические приборы, потребляющие значительную мощность, например кондиционеры. Это привело к применению в бортовой сети двух уровней напряжения: 12 В для основной сети и 24 В для питания мощных потребителей.

Электродвигатели применяют в отопителях и системе вентиляции салона, предпусковых подогревателях, стекло- и фароочистителях, подъемниках стекол и антенн, приводе защелок замков дверей и т.д.

Различают электродвигатели с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов. В зависимости от изменения частоты вращения они бывают одно-, двухскоростные, плавного регулирования и реверсивные. Отдельную группу составляют шаговые двигатели, которые при подаче тока поворачивают якорь на строго определенный угол.

Электродвигатели с электромагнитным возбуждением имеют обмотку возбуждения с параллельным или смешанным включением (см. гл. 27). Наиболее перспективны двигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Они имеют больший КПД, меньшую массу и габаритные размеры. Отсутствие обмотки возбуждения и контактных переходов повышает их надежность. Их проще сделать реверсивными. Мощность таких двигателей достигает 200 Вт и более, а частота вращения — 6500 мин -1 . В этих двигателях применены оксидно-бариевые магниты, закрепленные в корпусе. Якорь этих машин вращается в самоустанавливающихся подшипниках и имеет коллектор (часто не продольный, а торцовый) с медно-графитовыми щетками. Принцип действия аналогичен действию обычных моторов с коллекторным выпрямителем. Оксидно-бариевые магниты дешевы и имеют достаточно стабильную характеристику гистерезиса намагничивания-размагничивания.

Подобные двигатели применяют в подогревательных устройствах, стеклоподъемниках, вентиляционных и отопительных установках (кондиционерах), в приводах стеклоочистителей. К последним предъявляют достаточно жесткие требования: повторно-кратковременный режим работы с реверсированием, возможность изменения частоты вращения для создания разной скорости движения щеток стеклоочистителей. Изменение частоты вращения обеспечивается установкой третьей щетки, меняющей положение относительно коллектора.

Появились двигатели постоянного тока, в которых вместо коллектора применен электронный коммутатор. Эти двигатели весьма перспективны.

Звуковые сигналы служат для оповещения пешеходов и других транспортных средств и как средство охранного предупреждения при создании помех движению автомобиля. Приборы, вырабатывающие звуковые сигналы (далее — сигналы), делят на электрические вибрационные, пневматические и электронные. Электрические, в свою очередь, делят на тональные и шумовые. Тональные имеют рупорный резонатор, а шумовые — дисковый. Они рассчитаны на работу в повторно-кратковременном цикле (цикл около 5 с). Чаще всего ставят два сигнала: один высокой, другой низкой тональности. На автомобилях высокого класса ставят три сигнала. Сигналы настраивают в гармонический аккорд, и звучат они одновременно.

В тональном сигнале резонатором является столб воздуха, находящийся в рупоре 12 (рис. 30.8). Он колеблется при вибрации мембраны 1, которая закреплена между корпусом 10 и рупором и колеблется электромагнитом 3 с сердечником 6. Один конец обмотки магнита 3 соединен с клеммой 2, другой — с пружиной 9 подвижного контакта 8. Далее цепь идет через неподвижный контакт — пластину 5 и с него на «массу». При соединении клеммы 2 с «плюсом» аккумулятора по цепи идет ток, якорь 13 втягивается внутрь электромагнита через штифт 7, размыкая контакты 8. После этого упругая

Рис. 30.8. Рупорный сигнал:

  • 7 — мембрана; 2 — клемма; 3 — электромагнит; 4 — регулировочная гайка; 5 — пластина; б — сердечник; 7 — штифт; 8 — контакты; 9 — пружина; 10 — корпус;
  • 11 — крепление сигнала; 12 — рупор (резонатор); 13 — якорь

сила мембраны возвращает систему обратно, замыкая контакты, и т.д. Частота колебаний 200—400 Гц.

В рупоре сложные колебательные процессы в воздушном столбе формируют спектр частот, который хорошо слышит человек, — 2000—3500 Гц. Тональность сигнала определяется толщиной мембраны и конфигурацией рупора. Высоту тона сигнала регулируют перемещением пластины 5 с помощью гаек 4. Тональные сигналы потребляют значительный ток. При трех сигнальных устройствах он может достигать 20—25 А. Поэтому при включении тонального сигнала используется реле, которое вступает в работу при нажатии кнопки сигнала, находящейся на рулевой колонке. Это снижает ток, проходящий через эту кнопку (ток управления), в несколько раз.

Безрупорные сигналы устроены аналогично, только на мембране закреплена пластина резонатора, которая создает колебания воздуха. Они потребляют ток в 1,5—3 раза меньше. Цепь сигналов обязательно имеет предохранитель.

Бортовая электрическая цепь. Источники и потребители электроэнергии между собой соединены бортовой электрической цепью, состоящей из проводов, средств их защиты от перегрузки, средств коммуникации (выключатели и переключатели), соединительных и распределительных устройств.

В основном на всех автомобилях применяют однопроводную систему, где вторым проводом является металлическая «масса» — корпусные детали двигателя и автомобиля. Двухпроводную систему применяют для фонарей стояночных огней, звуковых сигналов и других приборов, которые должны работать при выключенной «массе». Преимущества однопроводной системы: экономия меди, упрощение монтажа. На автомобиле КамАЗ длина проводов достигает 900 м, на автомобиле ВАЗ — 250 м. Недостаток однопроводной системы — повышенная вероятность замыкания проводов на «массу», т.е. возникновение короткого замыкания (КЗ).

Читайте также:  Газобаллонная установка для сжиженного газа

Распределение электроэнергии происходит централизованно: от источников питания к центральному распределительному устройству (щиток приборов с блоками реле и предохранителей), а потом ко всей сети. Сети делят на одно- и двухканальные (рис. 30.9). По одному каналу идет питание потребителей, создающих большую нагрузку по току и работающих кратковременно или в аварийной ситуации (стартер, прикуриватель, приборы предпускового подогрева, аварийной сигнализации и т.п.).

Рис. 30.9. Одноканальная (а) и двухканальная (б) централизованные системы распределения электроэнергии

Ко второму каналу подключены остальные потребители, которые, в свою очередь, делят на две группы: включаемые через замок зажигания (переключатель) приборы освещения; приборы, работающие с небольшими токами и длительно работающие во время движения и стоянки (плафоны, радио, габаритные огни и т.п.).

Различают три вида схем бортовой электрической сети: принципиальная, схема соединений и совмещенная.

Принципиальная схема бортовой сети дает возможность определить связь между всеми приборами и частями электрооборудования. Ее используют при наладочных, контрольных и ремонтных работах.

Схема соединений (рис. 30.10) предназначена для ремонта, монтажа и проведения работ по ТО, поисков неисправностей.

Устройства, которые имеют собственную схему, выполняют в виде фигуры, имеющей контуры реального прибора. При необходимости рядом указывают номинальные значения параметров и схемы диаграмм, таблицы, текстовые указания и т.п. Провода показывают отдельными линиями. Провода, идущие в одном направлении или в одном жгуте, допускается обозначать одной линией.

Изделия имеют буквенно-цифровые или цифровые обозначения. Порядковые номера соответствуют последовательности их расположения сверху вниз или справа налево. Провода и контакты обозначают номерами, присвоенными цепям, а также буквенными индексами, которые изменяются в алфавитном порядке от источника до корпуса, или же буквами, обозначающими цвет оплетки провода.

Провода должны выдерживать рабочие напряжение и ток (с запасом), вибрацию, воздействие нефтепродуктов, перепады температур. В качестве изоляции применяют поливинилхлоридный пластикат (ПВ). Он бензо- и маслостоек, не поддерживает горение, выдерживает большие перепады температур. Для монтажных линий в автомобилях применяют провода марок ПВА (автомобильный), ПВАЭ (экранированный), ПВАЛ (лакостойкий), ПГВА (гибкий), ПВАБ (бронированный). Провода первых трех марок используют при температуре от -40 до +150 °С, остальные — при температуре от-40 до +70 °С.

Для монтажа и определения неисправностей провода имеют оплетку из 11 цветов сплошной расцветки, а также комбинированной расцветки из комбинации четырех цветов. Провода выпускают 14 градаций по сечению и подбирают в зависимости от значения тока. Их объединяют в жгуты, оплетенные хлопчатобумажной изоляцией, и крепят металлическими или пластмассовыми скобами.

В эксплуатации необходимо периодически проверять надежность крепления проводов и жгутов.

Предохранители предназначены для защиты электрических цепей от перегрузки и короткого замыкания. Их устанавливают на все цепи, кроме систем пуска и зажигания. Обычно устанавливают отдельные предохранители на правую и левую стороны внешних световых приборов. Основное требование к предохранителям: время их срабатывания должно быть меньше времени нагрева проводов до предельной температуры от тока короткого замыкания.

Применяют плавкие и термобиметаллические предохранители. Плавкие имеют вставку из металла, имеющего невысокую темпера-

Рис. 30.10. Схема соединений электрооборудования автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109:

7 — блок-фара; 2 — электродвигатели очистителя фар*; 3 — выключатель подкапотной лампы; 4 — звуковой сигнал; 5 — электродвигатель вентилятора системы охлаждения; б — датчик включения электродвигателя вентилятора; 7 — выключатель света заднего хода; 8 — датчик указателя температуры; 9 — реле включения стартера; 10— стартер; 11 — аккумуляторная батарея; 12 — датчик-распределитель зажигания; 13 — свечи зажигания; 14 — генератор; 15 — электромагнитный клапан включения омыва фар*; 16— катушка зажигания; 17—датчик в.м.т. поршня первого цилиндра (с экранированными проводами); 18 — электромагнитный клапан карбюратора; 19— концевой выключатель карбюратора; 20 — датчик контрольной лампы давления масла; 21 — электродвигатель омы- вателя; 22 — электромагнитный клапан включения омыва ветрового стекла; 23 — электромагнитный клапан включения омыва заднего стекла*; 24 — коммутатор; 25 — датчик уровня тормозной жидкости; 26 — колодка диагностирования; 27 — блок управления электромагнитным клапаном карбюратора; 28 — электродвигатель очистителя ветрового стекла; 29 — штепсельная розетка переносной лампы; 30 — подкапотная лампа; 31 — монтажный блок; 32 — выключатель стоп-сигнала; 33 — выключатель контрольной лампы воздушной заслонки карбюратора; 34 — табло подсветки рычагов отопителя; 35 — прикуриватель; 36 — электродвигатель отопителя; 37 — дополнительный резистор элект-

родвигателя отопителя; 38 — переключатель электродвигателя отопителя; 39— выключатель освещения приборов; 40— переключатель указателей поворота, света фар и стояночного света; 4 7 — выключатель звукового сигнала; 42 — переключатель очистителей и омывателя стекол; 43 — выключатель зажигания; 44 — выключатель наружного освещения; 45 — выключатель аварийной сигнализации; 46 — выключатель противотуманного света; 47 — выключатель обогрева заднего стекла; 48 — боковой указатель поворота; 49 — выключатель контрольной лампы стояночного тормоза; 50— выключатель плафона в стойке двери; 57 — комбинация приборов; 52 — плафон; 53 — задний фонарь; 54 — датчик указателя уровня и резерва топлива; 55 — элемент обогрева заднего стекла; 56 — фонари освещения номерного знака; 57 — очиститель заднего стекла*; А — наконечник провода для подключения к датчику* износа тормозных колодок; Б — разъем для подключения к индивидуальному плафону* салона

Только на некоторых автомобилях.

туру плавления, или луженой медной проволоки малого сечения. При увеличении тока на 50% плавкая вставка расплавляется в течение 1 мин. Для удобства эксплуатации плавкие предохранители отдельных цепей объединены в блоки.

Термобиметаллические предохранители более инерционны по сравнению с плавкими в зоне больших перегрузок (более 200%) и более чувствительны при малых перегрузках (менее 200%). Поэтому их устанавливают в электромоторах, когда пусковые токи могут в 4—6 раз превышать номинальные.

Термобиметаллические предохранители многократного действия устанавливают в электрических цепях освещения и стеклоочистителях в расчете на предельную силу тока 20 А. Основой их служит биметаллическая пластина из металлов с разным коэффициентом расширения при нагреве. Поэтому при предельном токе пластина изгибается и размыкает контакты. При охлаждении она вновь замыкает контакты. Это не всегда хорошо, так как часто до этого неисправность не устранена.

Предохранители однократного действия также имеют биметаллическую пластину. Однако после их срабатывания контакты замыкают вручную, для чего нажимают на кнопку возврата. Эти предохранители устанавливают в цепи питания электромоторов стеклоподъемников, стеклоочистителей, отопителей и т.п.

Коммутационная аппаратура включает большую группу изделий, предназначенных для соединения и управления включением и выключением потребителей: выключатели и переключатели; электромагнитные реле и контакторы; разъемы и соединительные панели.

Замки-выключатели (замки зажигания) служат для включения приборов системы зажигания, контрольно-измерительных приборов, стартера и других устройств. Замок-выключатель ВК позволяет при выключенном положении блокировать рулевое колесо, являясь противоугонным средством.

При повороте ключа зажигания поворачивают диск 4 (рис. 30.11), происходит соединение контактов 1 с контактами 30 и 30/1 — от источников питания; 15 — системы зажигания; 50 — цепи стартера; 75 — приборов, дополнительного оборудования; 16 — остается свободным. На рис. 30.11, в, г показана коммутационная схема соединения контактов при различных положениях ключа зажигания. При положении «Выключено» (0) все контакты обесточены. При положении «Зажигание» (Г) включены приборы и система зажигания (30/1—15; 30—75). При положении «Стартер» (II) включены все контакты: системы зажигания (30/1—15), стар-

Рис. 30.11. Замок-выключатель ВК347:

а — разрез замка; 6 — расположение выводов контактов; в, г — графическое изображение схемы соединения контактов при различных положениях ключа зажигания; 7 — контакт; 2 — панель контактов; 3 — корпус; 4 — контактный диск; 5 — стержень противоугонного устройства; б — указатель установки; 7 — пружина; 16, 50, 15, 75,30/1,30— номера контактов

тера (30—50), приборов (30—75); при положении «Стоянка» (III) — контакты дополнительного оборудования. При вынутом ключе из замка фиксатор входит в паз вала рулевого колеса, не давая его повернуть. Выступ указателя 6 обеспечивает нужное положение замка при его монтаже.

Многофункциональный центральный переключатель света, переключатели поворотов и другие приборы имеют скользящие контакты и систему фиксации рычага в требуемых положениях.

Для включения многих приборов применяют клавишные и кнопочные выключатели. Часто они связаны с силовыми реле, которые обеспечивают включение потребителей большой мощности, прерывание тока (для указателей поворота), фиксацию положения отдельных механизмов (рычага стояночного тормоза и др.). Различают замыкающие, размыкающие и переключающие реле.

Разъемы и соединительные панели служат для обеспечения монтажа жгутов и проводов с приборами, соединения проводов тягача с прицепом, подключения внешнего питания и т.д.

Поднимаем бортовое напряжение в сети автомобиля

Дубликаты не найдены

И вопрос автору. А вы вкурсе чем северней тем плотность АКБ больше должна быть. И чем южнее тем меньше. И южнее АКБ работают дольше.

На на чем основано улучшение? то что на диоде падает

1В и гене кажется что напряжение в бортсети на 1В меньше чем есть на самом деле?

1) разобрать геннадия, проверить целостность обмотки

2) заменить диодный мост и щетки

3) проверить натяжение ремня генератора

4) проверить плотность электролита омметром.

Не?Проще конечно изгаляться и ломать существующую эл. схему.

Норм напряжение в бортовой сети 13.8-14.5В это говорит о исправности генератора, натянутости его ремня и хорошей работы эл.сети.

электроразводка девятки – одно из наименее продуманных мест в девятке, не ужас ужас, а просто не дотягивает до общего уровня тех решений. Один черный ящик вынесенный в воздухозаборное пространство чего стоит :). Так схему не ломаем, а доделываем. В том числе генераторную схему. Сам штатный слабый 55А генератор при подаче на обмотку возбуждения достаточного напряжения способен обеспечить в бортовой сети в течении длительного времени до 14-15В при всех возможных потребителях (оба вентилятора, обогрев стекла, головной свет+противотуманки, полноценная аудиосистема) – проверено лично. (15В – это конечно много, это говорит именно о возможностях генератора а не о том, что так надо). Возможно, где нить на юге, при забортной температуре в 40-50градусов он от этого и перегреется за несколько лет. В РФ, при работе вентилятора охлаждения, нагрева нет, он по прежнему греется больше от двигателя чем сам (т.е. получает тепла больше чем сам вырабатывает). Почему схема управления не оптимизирована – под большие нагрузки, х.з. или ради копеечной экономии, или просто инженерам было не этого, ТЗ обеспечили и ладно. Готовое практическое решение – предлагает (или предлагал) – Адамчук. искать в гугле – ТОРН Адамчука. Но диод, указанный в данной статье – на порядок проще и дешевле.

Чем проверить плотность? Может Рефрактометром или на худой конец ареометром.

Есть такой же гена,80А,на инжекторной семерке.После твоих наворотов гена просто сгорит по-быстрому.Нужно тянуть два провода с гены прямо на АКБ,плюс и минус,а штекера на концах проводов пропаивать.При ушатанной проводке на авто выдаваемое генератором напряжение нужно проверять сначала на самом гене,а уже потом на АКБ.

Обоснуй, почему он должен сгореть.

А хер его знает.Я лет 20 их чиню уже,55ки слабаки вообще-то.То,что ты поставил дополнительный диод в общую конструкцию означает, что три таких диода,которые уже стоят в диодном мосту твоего генератора перестали нормально работать(ослабели от старости короч) и конец их близок.Когда гена был новым ему не требовались твои ухищрения и он спокойно работал безо всяких дополнений.А бывает так,что на АКБ зарядку показывает 13В,а на генераторе 14В,просто потери по проводке.Хозяин ухищрениями подымет зарядку на АКБ до 14,а в проводку пошло уже 15,что не полезно.ВНЕЗАПНЫЧ правельно рекомендует – меняй щетки и диодный мост и всё нормализуется.

А размер всё-таки имеет значение

Пришли наконец в наши края морозы. Но аномально тёплая зима, видимо, расслабила автовладельцев, которые проморгали вспышку с аккумулятором. В числе таких оказался и один мой знакомый. Ещё вчера было -10, а сегодня утром уже -30. Ключ на старт, и… уууу-уу… уу. Всё, приехали. Прикурить я его, конечно, прикурил. Но только ехать несчастному теперь надо было уже не в ТРЦ за развлечениями, а за новым аккумулятором. Потому что усопшему, как оказалось, было уже больше семи лет. Вот знакомый меня и спрашивает:

– А какой новый аккумулятор-то брать? Чтоб опять на 7 лет поставить и забыть.

– Бери – говорю, – самый большой по ёмкости и тяжёлый по весу, какой только на штатное место влезет. Ну и не самый дешманский. Не ошибёшься.

– А разве можно ставить аккумулятор большей ёмкости, чем штатный? Ведь гене.

Он ещё не успел закончить свою фразу, а я уже наперёд прочитал его мысль: «… ведь генератор не будет успевать его заряжать». Нет, я не экстрасенс. Просто этой фразой многие пытаются аргументировать невозможность установки на автомобиль аккумулятора с повышенной ёмкостью. Миф старый, копий в этой войне было сломано немало, но всё равно порой встречаются представители секты свидетелей Не_Успевающего_Заряжать_Генератора. Ладно, попробую дать пищу для размышления тем, кто ещё в это верит. Или кто сомневается и хочет разобраться. Пищу буду давать в упрощённом виде, безо всяких там уравнений Нернста, потенциалов и прочего матана, поэтому заранее прошу прощения у физиков и химиков.

Итак, обычная автомобильная 12-вольтовая аккумуляторная батарея. Она неспроста называется батареей, ибо состоит из шести последовательно соединённых «банок». Банка устроена как-то так:

Внутри банки находятся положительные пластины (оксид свинца), соединённые между собой параллельно. И отрицательные пластины (свинец), также соединённые между собой параллельно. Положительные и отрицательные пластины чередуются в шахматном порядке, а чтоб они друг друга не замкнули, их разделяют сепараторы. И всё это залито раствором серной кислоты – электролитом. Как это всё работает: между каждой парой положительной и отрицательной пластин проходит химическая реакция, которая создаёт некую силу – ЭДС (электродвижущая сила) величиной в 2,0 – 2,2 вольта. И сила эта буквально заставляет электроны бегать по кругу и совершать полезную работу, когда к аккумулятору подключают какой-то потребитель (стартер, магнитола, фонари). Но за эту работу пластины в качестве оплаты «забирают» серную кислоту из электролита. Поэтому при разряде аккумулятора количество кислоты в электролите понижается, а количество воды возрастает.

Большей ЭДС, чем эти 2,0 – 2,2 вольта, от одной банки добиться не удаётся, потому что это напряжение обусловлено природой химической реакции. Поэтому для получения более-менее сносного напряжения для бортсети автомобиля, банки объединяют последовательно по 6 штук (получая в сумме 12,5 – 13 В на заряженной батарее) уот так уот:

Читайте также:  Замена масла в DSG своими руками

Теперь что касается силы тока. Между каждой парой пластин в процессе разряда протекает какая-то сила тока. Но поскольку эти пары пластин в банке между собой соединены параллельно, то общая сила тока суммируется. Это же будет и общая сила тока АКБ, потому что между собой банки в целую батарею соединены последовательно. От чего вообще зависит сила тока, которую может выдать аккумулятор? Если очень упростить все процессы, идущие в АКБ, то можно увидеть примерно такую картину:

В заряженном аккумуляторе вся кислота (которая хорошо проводит ток, и которая одновременно является «пищей» для хим. реакций) находится в электролите. Его плотность высокая (1,26 – 1,28 г/куб.см), воды в таком электролите мало. Это значит, что для ЭДС есть «пища», каждая пара отрицательных и положительных пластин способна создать ЭДС 2,2 вольта. К тому же сопротивление насыщенного кислотой электролита очень маленькое. Следовательно, по закону Ома (ток = ЭДС/сопротивление), сила тока в таком случае будет максимально возможной. А большая сила тока – это как раз то, что и нужно для успешного запуска двигателя. Особенно зимой.

В ходе разряда банки происходит расход кислоты из электролита. Эта кислота оседает на пластинах в виде сульфата свинца, который закрывает собой эти пластины, уменьшая активную площадь. К тому же проводимость электролита, с уходом из него кислоты, ухудшается. Это ведёт к тому, что пара пластин теперь уже не может выдать большую ЭДС (она падает до 1,75 вольт – ниже этого напряжения не рекомендуется высаживать банку, а весь аккумулятор, соответственно, ниже 10,5 вольт). Плюс к тому падает проводимость электролита. Как следствие – банка не может выдать хоть какой-нибудь ток. Всё, аккумулятор сел. А поскольку серная кислота из электролита израсходовалась, то количество воды в нём увеличилось настолько, что даже в небольшой мороз эта вода неминуемо превращается в лёд, и аккумулятор в буквальном смысле лопается, после чего отправляется в утиль.

А самое неприятное состоит в том, что при сильных и частых разрядах сульфат свинца не полностью переходит обратно в серную кислоту при зарядке. Постепенное накапливание на пластинах этого “нерастворимого” слоя называется сульфатацией. Это для аккумулятора вредная штука.

Нетрудно заметить, что чем больше пар пластин будет в каждой банке, тем большую силу тока сможет выдать банка (и, соответственно, вся батарея). Собственно, за счёт увеличения количества пластин, их суммарной площади, и происходит увеличение ёмкости аккумуляторных батарей. Из этого можно сделать простой вывод: чем больше ёмкость АКБ, тем (при прочих равных) больший ток она выдаст, а главное – с меньшими негативными последствиями для себя. Тут стоит упомянуть такую вещь: с понижением температуры уменьшается скорость химических реакций. Как разряда, так и заряда. Почему в мороз стартер крутит плохо? Да потому что аккумулятору холодно. Попробуйте на морозе проделать какую-то работу с той же прытью, что и в тепле!

Для каждой пары пластин, при одинаковом понижении температуры, токоотдача падает тоже одинаково. Но за счёт того, что в более ёмком аккумуляторе таких пар просто больше по количеству, их суммарный ток всегда будет больше, чем ток малоёмкой батареи.

И вот тут мы подходим к тому самому мифу о том, что генератор якобы не будет успевать заряжать более ёмкую батарею. Во-первых, генератор с радостью зарядит любой аккумулятор, который физически можно впихнуть под капот. Тем более, что не настолько уж большую порцию энергии расходует стартер на пуск двигателя. Кстати, важный момент! Стартеру для пуска двигателя требуется одно и то же количество энергии, ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ от того, какой ёмкости стоит аккумулятор на автомобиле. Точно так же, как и 100-ваттной лампочке нужна одна и та же энергия для работы, будь она подключена к слабому бензогенератору или напрямую к Саяно-Шушенской ГЭС. Соответственно, для восполнения затраченной стартером энергии, генератор должен отдать в АКБ одно и то же количество энергии, вне зависимости от ёмкости этой самой АКБ. Ну вот есть у вас два сосуда с водой – бочка на 200 литров и графин на 1 литр. Вам захотелось выпить из каждого сосуда по стакану воды. Вопрос: сколько воды нужно обратно долить в сосуды, чтобы они снова были полными? Очевидно же, что ровно по одному стакану! Заметьте – это количество не зависит от того, насколько большой сосуд.

Думаю, всем теперь понятно, что сколько энергии аккумулятор отдал, сколько же от генератора и получит. Но тут ведь ещё дело в том, охотно ли будет аккумулятор брать эту энергию от генератора. В морозы, как мы выяснили, скорость заряда падает. Ибо слишком уж маленький зарядный ток течёт между пластинами в холодном электролите. Но ведь у более ёмкого аккумулятора этих пластин тупо больше по количеству! Значит всем вместе они куда охотнее возьмут ток для зарядки. Вспомните – пластины в каждой банке соединены между собой параллельно. И чем их больше, тем меньшее сопротивление зарядке будет оказывать холодный электролит. Собственно, то же самое справедливо и для тёплого электролита: чем больше пластин (т.е. ёмкость), тем меньшее внутреннее сопротивление будет у аккумулятора. Что для заряда, что для разряда.

Вывод: увеличение ёмкости аккумулятора ведёт к уменьшению внутреннего сопротивления. А это значит, что большой аккумулятор в мороз будет лучше отдавать ток и лучше заряжаться, чем его маленький коллега. Кроме того, увеличивается резервная ёмкость: можно дольше слушать музыку, дольше проехать в случае поломки генератора, дольше стоять на стоянке без подзарядки. У аккумулятора с большой ёмкостью меньше шансов, что при разряде плотность упадёт до критического значения. А следствия этого – вредная сульфатация, затрудненный пуск двигателя, осыпание активной массы, замерзание воды в банках…

Ну хорошо, раз большой аккумулятор это так круто и здорово, то почему же автопроизводители не устанавливают на легковые автомобили какие-нибудь «камазовские» батареи на 190 А*ч? Тут работает принцип разумного минимализма. Ёмкий аккумулятор больше весит, занимает много места под капотом. Он, чёрт возьми, попросту дороже! Поэтому производитель ставит батарею такую, чтоб соблюсти баланс между уверенным пуском двигателя и всеми минусами, присущими более ёмкой АКБ. Вот и получается среднестатистическая батарейка на 55-60 А*ч. Если автомобиль живёт в тёплом климате, то ему этого хватит. В регионах с суровыми зимами имеет смысл поставить более ёмкий аккумулятор. 190 А*ч это, конечно, перебор. Но если зимы действительно суровые, и если позволяют финансы, то можно поставить такую АКБ, которая физически влезет под капот. А среди аккумуляторов одной и той же ёмкости лучше будет та, в которой масса пластин выше. Всё-таки производители аккумуляторов любят помухлевать с этими циферками ёмкости. А вот с весом сильно не намухлюешь

Конечно, есть и исключения – крупные производители стараются внедрять новые технологии, и выжать больше тока из меньшего веса. Но в общем и целом физика и химия процессов в кислотно-свинцовых аккумуляторах никак не изменились за последние лет эдак сто. Разве что в последнее время почти все заменили сурьму в качестве добавки к решёткам пластин на кальций. Это немного уменьшило габариты и вес, увеличило ток отдачи, и снизило выкипание воды из электролита, сделав аккумуляторы необслуживаемыми. И как бы там ни было, если вдруг кому-то захочется поменять штатную 55-ку на 72-ку, то можно это делать совершенно безболезненно – генератор прекрасно справится.

Всем удачных пусков и долгоживущих аккумуляторов!

Бортовая электрическая сеть

Бортовая электрическая сеть – это совокупность средств, обеспечивающих соединение источников и потребителей электрической энергии. Основными элементами электрической сети являются: со­единительные провода, средства зашиты цепей от перегрузок (пре­дохранители, автоматические выключатели), средства коммутации (выключатели, переключатели) и различные соединительные и рас­пределительные устройства. Соединение потребителей, в основном, осуществляется по однопроводной схеме. В качестве второго про­вода используется корпус автомобиля. Достоинствами такого соеди­нения являются уменьшение расхода меди, упрощение монтажа проводки, а недостатками – увеличенная возможность замыкания между проводами и корпусом.

Предохранители используются для защиты электрических цепей от перегрузок. На автомобилях широко применяются плавкие и термобиметаллические предохранители.

Плавкие предохранители имеют плавкую вставку, которая рассчитывается на длительное протекание тока номинального значения. При увеличении тока на 50% она расплавляется в течение 1 мин. Используемые в настоящее время плавкие предохранители делятся на цилиндрические, штекерные и пластинчатые. Цилиндрические предохранители — самые массовые на российских автомобилях. Их достоинством является простота определения сгоревшего предо­хранителя. Недостатком является ненадежность контакта при ослаб­лении прижимных лапок на блоке. Штекерные предохранители ме­ждународного стандарта имеют штекеры, залитые в корпус из цвет­ной пластмассы: светло-коричневый – 5 А; темно-коричне­вый – 7,5 А; красный — 10 А; синий – 15 А; желтый – 20 А; бе­лый — 25 А; зеленый — 30 А. Достоинствами этих предохранителей является компактность и надежность, недостатками – сложность ви­зуального определения сгорания предохранителя. Предохранители в виде пластинчатых вставок рассчитаны на ток 30 и 60 А. Они за­крепляются на блоках винтами.

Термобиметаллические предохранители делятся на предохра­нители много- и однократного действия. В их состав входит биме­таллическая пластина, которая при повышении тока в результате нагрева изгибается и размыкает электрическую цепь. В предохра­нителях многократного действия после остывания биметаллической пластины электрическая цепь восстанавливается. В предохрани­телях однократного действия для восстановления электрической це­пи необходимо нажать специальную кнопку.

Коммутационная аппаратура включает в себя различные типы выключателей и переключателей.Основным коммутационным устройством на автомобиле явля­ются выключатель с приводом от замкового устройства — замок-выключатель. Замок-выключатель обеспечивает включение первич­ной цепи системы зажигания, контрольно-измерительных приборов, стартера, стеклоочистителя, радиоприемника и других устройств. На автомобилях с карбюраторным двигателем замок-выключатель называют выключателем зажигания, а на автомобилях с дизе­лем — выключателем приборов и стартера.

Система пуска

Система пуска предназначена для принудительного вращения вала ДВС и облегчения пуска ДВС. Наибольшее распространение получила электростартерная система пуска. Она состоит из аккумуляторной батареи, стартерной цепи (проводов, коммутационной аппаратуры), стартера, средств облегчения пуска и ДВС (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Структурная схема электростартерной системы пуска

Стартер

Автомобильный стартер (рис. 2.2) служит для сообщения коленчатому валу двигателя определенной начальной частоты вращения. У карбюраторных двигателей эта частота должна быть равна 50-100 об/мин, у дизелей – 150-200 об/мин. Пусковой ток у стартеров различного типа достигает 100-800 А.

Рис. 2.2. Схема стартера с электромагнитным включением:

1 — аккумуляторная батарея; 2 — выключатель; 3 – обмотка тягового реле; 4 — подвижный сердечник (якорь);

5 – пружина; 6 — рычаг; 7 – шестерня; 8 — вал электродвигателя; 9 – маховик; 10 – электродвигатель

Стартер современного автомобиля состоит из электродвигате­ля 10, приводного механизма и тягового реле. Приводной механизм обеспечивает ввод и удержание шестерни 7 стартера в зацеплении с венцом маховика 9 во время пуска и предохранение якоря стартерного электродвигателя от разноса вращающимся маховиком ра­ботающего двигателя. Тяговое реле 3 является одновременно и ча­стью приводного механизма, обеспечивая его перемещение по оси вала якоря, и частью стартерной цепи, замыкая в конце хода якоря тягового электромагнита силовые контакты цепи питания стартерного электродвигателя. В качестве стартерного электродвигателя часто применяются электродвигатели постоянного тока с после­довательным возбуждением, так как в этом случае обеспечивается большой пусковой момент. Недостатком этих двигателей является значительная частота вращения при холостом ходе, что вызывает разрушение якоря. Данный недостаток частично устраняется ис­пользованием электродвигателей смешанного возбуждения, имею­щих дополнительную параллельную обмотку возбуждения. К общим недостаткам двигателей постоянного тока следует отнести повы­шенный износ электрических контактов в коллекторно-щеточном механизме, вызванный трением и искрением контактов. Коллектор, составленный из медных ламелей, является наиболее ответственным узлом электродвигателя. Коллекторы подвергаются значительным электрическим, тепловым и механическим нагрузкам. В стартерах применяют сборные цилиндрические коллекторы на металлической втулке (стартеры большой мощности), а также цилиндрические и торцовые – с пластмассовым корпусом. После пуска двигателя частота вращения коленчатого вала не должна передаваться через шестерню обратно на стартер. В про­тивном случае возможен разнос якоря стартера. Поэтому усилие от вала якоря к шестерне у большинства стартеров передается через муфту свободного хода (рже. 2.3), или обгонную муфту. Муфта обеспечивает передачу крутящего момента только в одном направ­лении – от вала якоря к маховику.

Рис. 2.3. Схема действия сил и роликовой муфте свободного хода

При включении стартера ролики муфты заклиниваются между обоймами муфты. Благодаря этому, крутящий момент от наружной ведущий обоймы передается роликами на внутреннюю обойму. Пос­ле запуска ДВС наружная обойма становится ведомой, ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать (ω > ω ). Основ­ными силами, действующими в роликовой муфте при включении стартера, являются: сила тяги Fтяги1, действующая со стороны на­ружной обоймы на ролики; сила тяги Fтяги2, действующая со сторо­ны роликов на внутреннюю обойму; сила трения Fтр1 (Fтр2) между поверхностями роликов и внешней обоймы (поверх­ностями роликов и внутренней обоймы); сила прижимной пружи­ны F . Муфта работает без пробуксовывания, если Fтяги1

Одним из основных параметров муфты является угол закли­нивания α. В зависимости от него изменяются силы трения F , F и нагрузка, действующая на обоймы привода.

В стартерах большой мощности (более 5 кВт) роликовые муфты работаю: ненадежно. Поэтому для них разработаны специальные конструкции приводов. Примером таких конструкций является хра-повая муфта свободного хода. Принцип действия этой муфты следующий. При передаче вращающего момента от вала стартера к венцу маховика возникает осевое усилие, прижимающее ведомую и ведущую половины храповой муфты. Как только ДВС запускается, происходит пробуксовка храповой муфты. Во время пробуксовыва­ния ведущая половина отодвигается от ведомой и фиксируется в этом положении сухарями, смещающимися в радиальном направ­лении под действием центробежных сил. При выключении стартера ведомая половина прижимается к ведущей и при этом воздействует на сухари, заставляя их занять исходное положение.

Для увеличения вращающего момента на коленчатом валу при­меняется понижающая передача (с передаточным отношением 10-15), позволяющая использовать в стартерах быстроходные двигатели, требующие для своего производства небольшой расход активных материалов и имеющие малые габариты и массу. В настоящее время широкое распространение получают высокооборотные стартеры с встроенным редуктором. Редуктор устанавливается между ротором электродвигателя и шестерней, сидящей на выходном валу стартера. Наиболее перспективным редуктором является планетарный ре­дуктор Джемса (рис. 2.4). Его достоинствами является симметрич­ность передаваемых усилий и высокий КПД. При этом преиму­щества стартеров с редуктором проявляются, начиная с мощности примерно 1 кВт.

Рис. 2.4. Планетарный редуктор: 1 — сателлит; 2 — солнечное зубчатое колесо; 3 — коронное зубчатое колесо

Для маломощных стартеров, устанавливаемых на карбюратор­ных ДВС с небольшим рабочим объемом, применение редуктора не сокращает общую массу. Для них целесообразно применение не­посредственного привода.

Ссылка на основную публикацию