Электрооборудование автомобилей

Содержание

1. Как устроены генераторы постоянного и переменного тока? Выпрямители переменного тока

. Устройство и работа вакуумного регулятора опережения зажигания

. Какие элементы содержит система электронного впрыска для бензиновых двигателей

Список литературы

1. Как устроены генераторы постоянного и переменного тока? Выпрямители переменного тока

На изображении ниже показан наглядный пример, где изложена схема генератора переменного тока (рис.1). В магнитном поле, то есть между полюсами магнитов, на изолированной оси укреплена проволочная рамка. На момент своего движения она не будет прекращать пересекать магнитное поле. Отчего в ней образуется электрический ток, тот самый ток, которым можно запитать лампочку через установленные на оси кольца и крепко прижатые к ним щётки. [1, C. 76]

Рисунок 1. Схема генератора переменного тока

Если говорить о мощных генераторах электрического тока, устанавливаемых на электростанциях, то в целом они построены на таком же принципе. Тем не менее, в их устройстве присутствует некий ряд особенностей, таких как проволочная обмотка, где индуктируется ток, расположенной на неподвижной части генератора.

При помощи электромагнитов образуется магнитное поле, то есть на проволочные обмотки подаётся ток от отдельного источника питания, тем самым минуя стальные постоянные магниты.

Данные проволочные обмотки служащие магнитом навиты на роторе - часть генератора, вращающаяся на оси внутри статора.

Расстояние от статора и ротора состоит всего лишь из нескольких миллиметров. Электрический ток, поступающий в обмотки ротора от отдельного источника, образует между ротором и статором мощное магнитное поле. На момент вращения ротора образовавшееся магнитное поле вращается вместе с ним, и тем самым пересекает обмотки статора, где в это время наводится ток. На общем валу с ротором генератора расположена турбина, при её помощи осуществляется вращение ротора. [1, C. 79]

Турбины бывают также нескольких типов. Некоторые из них это гидротурбины и паровые турбины. На так называемых тепловых электростанциях используются паровые турбины - это турбины, вращаемые при помощи энергии пара. Гидротурбины приводятся во вращение силой падающей воды и используются на гидроэлектростанциях. [2, C. 46]

Электрический ток от статора генератора отводят на «сборные шины». С данных шин ток передаётся по линиям электропередачи. Стороны проволочной рамки за один оборот попеременно будут находиться то под южным, то под северным полюсами магнита. Это и есть переменный ток, также его называют током переменного направления. То есть по вышеизложенной причине на время одного оборота рамки ток в ней будет изменять дважды своё направления.

Переменный и постоянный ток имеют свои отличительные свойства необходимые для определённых нужд. К примеру, приборы которые преобразуют электрическую энергию в тепловую - это плитки, утюги, паяльники, лампы накаливания и прочие нагревательные приборы не имеют ограничения в постоянном или переменном токе. А для электрической тяги троллейбусов, трамваев, метро, электрических поездов, и т.п. определенно нужен постоянный ток. Также применение переменного тока невозможно для химических производств, при получении из растворов химических веществ необходим постоянный ток.

Рассмотрим схему генератора постоянного тока изображенную ниже (рис.2). [1, C. 89]

Рисунок 2. Схема генератора постоянного тока

Здесь мы можем наблюдать ту же проволочную рамку, совершающую обороты между магнитными полюсами. Отличие находится в креплении концов рамки. Концы рамки генератора переменного тока припаивались к отдельному своему кольцу. В случае постоянного тока концы рамки присоединены к половинкам одного, но разрезанного пополам кольца. На момент нахождения внизу верхней части рамки, она станет касаться уже своим полукольцом нижней щётки. Понятно, что по этой щётке пойдёт ток, не изменяя направления. Также направление тока в верхней щётке сохранится, когда достигнет части рамки, прежде находящейся внизу. Вопреки этому устройству всё время каждая из присоединённых щёток к полукольцам оставляет за собой одну и туже полярность, что позволяет во внешней цепи электрическому току не изменять своего направления, а значит оставаться постоянным. [1, C. 92]

Нормальная работа аппаратуры управления требует подачи в анодные и сеточные цепи электронных и ионных приборов, а также и в другие узлы схем постоянного напряжения. Для преобразования переменного напряжения в постоянное имеется множество схем выпрямления с использованием в качестве вентилей электронных ламп, ионных и полупроводниковых приборов. Каждый из вентилей характеризуется тем, что обладает незначительным сопротивлением току одного направления и большим, а в ряде случаев практически бесконечным сопротивлением току противоположного знака.

Однако в общем случае источником питания в схемах выпрямления является вторичная обмотка трансформатора.

Трансформаторное питание позволяет получать требуемую величину выпрямленного напряжения, а также электрически разобщает разные выпрямители, работающие на одну и ту же схему.

Однополупериодный выпрямитель характеризуется глубокими пульсациями выпрямленного напряжения. Пульсации можно уменьшить, используя двухполупериодное выпрямление. Такой выпрямитель может быть выполнен при помощи двух вентилей.

В течение положительных полуволн напряжения пропускает вентиль и через нагрузку течет ток. При отрицательных полуволнах работает вентиль 2 и через нагрузку проходит ток 2, направление которого совпадает с направлением тока 1. Оба тока образуют на сопротивлении нагрузки R двухполупериодное выпрямленное напряжение.

Двухполупериодное выпрямление можно получить также с помощью четырех вентилей, включенных по схеме моста. В течение положительных полуволн напряжения проводят вентили В1 и В3. При отрицательных полуволнах работают вентили В2 и B4. Ток через нагрузку Ru протекает в одном и том же направлении. [2, C. 58]

Достоинство мостового выпрямителя состоит в том, что для получения заданного выпрямленного напряжения подводимое переменное напряжение на трансформаторе может быть уменьшено вдвое по сравнению с предыдущей схемой, в связи с чем уменьшается требование к вентильной прочности выпрямителей.

При трехфазном двухполупериодном выпрямлении получается еще большее значение среднего выпрямленного напряжения и меньшие пульсации.

Фильтры. Схемы выпрямления обычно снабжаются электрическими фильтрами, которые в значительной степени сглаживают пульсации выпрямленного напряжения и тока. [2, C. 63]

В качестве фильтра может использоваться емкость, индуктивность или их комбинация.

Умножители напряжения. Среди различных выпрямляющих устройств известны схемы не только с выпрямлением подводимого переменного напряжения, но и одновременно с его умножением без использования трансформатора. Отсутствие трансформатора является основным достоинством таких схем. [2, C. 64] Их главный недостаток состоит в том, что величина выпрямленного напряжения сильно зависит от тока нагрузки и для отбора значительной мощности требуются конденсаторы с большой номинальной емкостью.

2. Устройство и работа вакуумного регулятора опережения зажигания

Вакуумный регулятор (рис. 3) служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Вакуумный регулятор обеспечивает также снижение расхода топлива, особенно при работе двигателя на малых и средних нагрузках. Вакуумный регулятор работает независимо от центробежного регулятора. [5, C. 116]

Вакуумный регулятор выполнен в виде камеры, которая диафрагмой разделена на две части.

Одна часть трубопроводом соединена со смесительной камерой карбюратора, а другая с окружающей средой.

В той части камеры, которая соединена с карбюратором, установлена специальная пружина, которая регулируется шайбами.

Диафрагма соединена тягой с подвижной пластиной прерывателя.

Рис. 3. Устройство вакуумного регулятора

- крышка корпуса; 2 - регулировочная прокладка; 3 - уплотнительная прокладка; 4 - штуцер крепления трубки; 5 - трубка; 6 - пружина; 7 - диафрагма; 8 - корпус регулятора; 9 -тяга; 10 - ось тяги; 11 -подвижная пластина прерывателя;

I -положение диафрагмы вакуумного регулятора:

а - нагрузка на двигатель больше, б - нагрузка меньше

С уменьшением открытия дроссельной заслонки разряжение в смесительной камере увеличивается и от давления наружного воздуха диафрагма прогибается, заставляя перемещаться тягу. Эта тяга поворачивает подвижную пластину прерывателя в сторону, противоположную направлению вращения валика, т. е. в сторону более раннего зажигания.

Для уточнения угла опережения зажигания в зависимости от качества применяемого топлива (октанового числа) служит октан-корректор, расположенный на корпусе распределителя (рис. 4). [5, C. 118]

Рис. 4. Распределитель зажигания

- гайки октан-корректора; 2 - винт крепления распределителя к корпусу привода; 3 - колпачковая масленка; 4 - конденсатор; 5 - регулировочный эксцентриковый винт; 6 - стопорный винт.

Он состоит из двух пластин: верхней и нижней. Верхняя пластина закреплена на корпусе распределителя, а нижняя - на блоке двигателя. [5, C. 119]

Закрепленный на блоке двигателя распределитель можно повернуть относительно валика с помощью регулировочных гаек. На нижней пластине имеются деления, а конец верхней пластины выполнен в виде стрелки. Каждое деление шкалы октан-корректора равно 2° поворота коленчатого вала.

вакуумный зажигание выпрямитель двигатель

3. Какие элементы содержит система электронного впрыска для бензиновых двигателей

Принцип работы системы впрыска бензиновых двигателей состоит в следующем (рис. 5).

В топливном баке находится электрический бензонасос, всасывающий топливо и подающий его через топливный фильтр в распределитель впрыска, где установлен регулятор давления. Затем бензин поступает во впрыскивающий клапан к форсункам. Воздухомер отмеряет нужное количество воздуха, которое всасывается двигателем через воздушный фильтр и общую всасывающую трубу. В корпусе воздухомера имеется заслонка, которая отклоняется и удерживается в определенном положении проходящим воздушным потоком. Специальный датчик передает информацию о ее положении. [3, C. 176]

Рисунок 5. Устройство электронного впрыска KE-Jetronic

Время впрыска и количество впрыскиваемого топлива определяются прибором электронного управления, который передает команду на распределитель впрыска. При этом обогащение смеси и количество впрыскиваемого горючего всегда оптимальны. Кроме того, система электронного впрыска управляет отключением топлива при движении накатом. В случае выхода из строя электроники устройство KE-Jetronic работает механически.

Коллектор вмещает 20 мл бензина, который благодаря мембране находится под давлением, не образовывая пузырьков пара. Клапан холодного запуска впрыскивает дополнительное количество топлива при запуске холодного двигателя. Датчик положения дроссельной заслонки при достижении максимального числа оборотов, а также в режиме движения накатом прерывает контакт и регулятор давления останавливает подачу топлива. Клапанные форсунки издают равномерный стук, который легко отличается от посторонних шумов в случае появления какой-либо неисправности. [3, C. 188]

Запускать автомобиль с электронной системой впрыска топлива можно только при надежно подсоединенном и действующем аккумуляторе или от кабеля вспомогательного старта. При работающем двигателе аккумулятор отсоединять нельзя. Необходимо проверить систему зажигания и свечи, которые должны быть исправными.

Электронный прибор управления не рекомендуется подвергать разогреву свыше 80°С. При включенном зажигании нельзя вынимать штепсельное соединение прибора управления.

Техническое состояние систем впрыска бензиновых двигателей проверяют специальными диагностическими приборами - мультиметрами, сканерами и другими. Мультиметры (тестеры) имеют высокое входное сопротивление и следующие пределы измерений: 0-20 В, 0-200 Ом, 0-20 кОм. Мультиметры могут быть аналоговыми и цифровыми. Такие приборы кроме измерения силы тока, напряжения, сопротивления, могут определять дополнительные параметры: частоту вращения коленчатого вала, угол замкнутого состояния контактов и др. [3, C. 191]

Сканеры, или сканирующие приборы, дают наиболее достоверную информацию о техническом состоянии системы впрыска. Сканеры являются портативными компьютерными тестерами, служащими для диагностирования различных электронных систем управления посредством считывания цифровой информации с диагностического разъема автомобиля. В России часто применяют сканеры фирмы «Бош» и российские сканеры ДСТ-2. [3, C. 192]

В комплект сканера входят сам сканер, сменные картриджи и соединительные кабели, предназначенные для присоединения к диагностическому разъему проверяемого автомобиля. Сканеры имеют несколько режимов работы. В режиме «Ошибки» на экране высвечиваются цифровые коды той или иной неисправности, хранящиеся в памяти контроллера автомобиля. Режим «Параметры» оценивает работу двигателя при движении автомобиля: напряжение в бортовой сети, детонацию, частоту вращения коленчатого вала, состав смеси, скорость движения и др. Чтобы просмотреть измерения параметров работы двигателя в динамике, имеется режим «Сбор данных».

Сканер KST-500 фирмы «Бош» и некоторые другие сканеры для наблюдения процессов работы системы впрыска и других систем автомобиля в динамике могут выдавать графическое изображение сигналов на экране, что позволяет наблюдать их визуально. При проверке системы впрыска автомобиля возможности сканеров определяются диагностическими функциями блока управления данного автомобиля, однако, как правило, все сканеры считывают и стирают коды отказов, выводят цифровые параметры в реальном масштабе времени, управляют некоторыми исполнительными механизмами, например форсунками, соленоидами, реле. При диагностировании систем впрыска применяют имитаторы сигналов отдельных датчиков (температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки и др.), например, Lucas Pulse Tester YW 33306, передающих сигналы в блок управления. Имитаторы сигналов датчиков используют для имитации сигналов датчиков систем управления или определенных воздействий на работу системы по каким-либо входам. [3, C. 199]

Так, в комплект диагностического оборудования могут входить:

компрессометр или компрессограф, служащие для диагностирования состояния цилиндро-поршневой группы, газораспределительного механизма;

универсальный вакуумный насос (вакууметр), служащий для диагностирования состояния ЦПГ и клапанного механизма, наличия подсоса воздуха во впускной трубопровод;

мультиметр, служащий для диагностирования систем управления и их компонентов, измерения различных параметров и сигналов, регулировки;

стробоскоп, служащий для проверки правильности установки начального момента зажигания, проверки характеристик центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания или функций управления моментом зажигания;

комплект для измерения давления топлива, служащий для диагностирования гидравлической части систем топливоподачи бензиновых двигателей;

тестеры систем холостого хода, служащие для определения неисправности и правильности функционирования регуляторов холостого хода различных типов;

тестер форсунок, служащий для диагностирования исправности электромагнитных форсунок;

тестер компонентов системы зажигания, служащий для определения исправности катушек и оконечных модулей системы зажигания;

имитатор сигналов датчиков, служащий для имитации сигналов различных датчиков систем управления, а также различных условий и режимов функционирования систем управления. [3, C. 203]

Проверка электронных систем впрыска дискретного действия.

Для проверки и измерения давления подачи топлива и производительности топливного насоса используют манометр с набором различных переходников и адаптеров, с пределами измерения от 4,0 до 4,5 кг/см2. На американских и некоторых европейских автомобилях, таких как «Форд», «Вольво», «Мерседес-Бенц», в топливной магистрали есть специальный вывод с золотником, который аналогичен применяемым в автошинах. Этот золотник часто называют «клапан Шредера», и служит он для быстрого подсоединения манометра. При тестировании автомобиля, в топливной системе которого имеется клапан Шредера, следует соблюдать следующие требования: после окончания измерений, сброса давления и отсоединения манометра надо проверить положение подвижного штока золотника и убедиться, что он не находится в нижнем положении, т.е. не заклинен. Только при полной работоспособности клапана можно запускать двигатель. На автомобилях, где нет клапана Шредера, используют переходник другого типа. Для включения топливного насоса достаточно замкнуть соответствующие ножки на колодке реле топливного насоса. Если напряжение к силовым контактам реле поступает от замка зажигания или другого реле, необходимо также включить зажигание. [4, C. 89]

Измерение давления может осуществляться непосредственно на работающем двигателе или при прокрутке коленчатого вала стартером. В этом случае необходимо, чтобы аккумуляторная батарея была заряжена.

Когда измеряют давление при остановленном двигателе, манометр будет показывать нерегулируемое давление в системе, которое обычно составляет 2,5-3,0 кг/см2. После запуска двигателя давление должно снизиться до 2,0-2,5 кг/см2, т.е. на величину разрежения во впускном коллекторе. Если полученное давление меньше указанного в технической документации, необходимо проверить регулятор давления и про­изводительность топливного насоса. Если давление больше рекомендованного, следует проверить регулятор и магистрали обратного слива и убедиться в отсутствии засорения. [4, C. 93]

Для того, чтобы измерить количество подаваемого топливным насосом топлива, применяют топливопровод обратного слива. Для этого его необходимо отсоединить от регулятора давления и опустить в двухлитровый сосуд. В конструкциях, где топливопровод обратного слива, идущий от регулятора давления, сделан из металла и не изгибается, можно расположить мерный сосуд в любом удобном для расстыковки обратного топливопровода месте либо вместо штатного топливопровода герметично подсоединить к регулятору подходящий резиновый шланг. Затем включают топливный насос и измеряют объем топлива, поступившего в мерный сосуд за 30 с. В зависимости от типа системы он составляет 0,75-1,0 л. [4, C. 95]

При сложностях включения топливного насоса без запуска двигателя, насос проверяют на работающем двигателе, так как количество топлива, потребляемого прогретым двигателем в режиме холостого хода, очень мало. Практически все топливо перепускается обратно в бак. Однако во избежание случайного возгорания мерный сосуд из-под капота выносят. Если производительность насоса ниже заданной, проверяют состояние топливного фильтра и подающей магистрали. Если фильтр и топливопровод исправны, причиной недостаточной производительности может быть разрыв или трещина в подающем топливопроводе внутри бензобака - для насосов погружного типа, в противном случае бензонасос заменяют.

Регулятор давления проверяют в зависимости от системного давления. Если давление нормальное или пониженное, необходимо на двигателе, работающем в режиме холостого хода, снять шланг подвода разрежения с регулятора. Давление должно увеличиться на 0,5-0,6 кг/см2. Если давление не увеличивается, тогда пережимают топливопровод обратного слива. Увеличение давления топлива до 4-5 кг/см2 говорит о неисправности регулятора давления. Если при пережатии топливопровода обратного слива давление не возрастает, нужно проверить производительность топливного насоса. [4, C. 102]

Резиновые шланги для подвода и слива топлива в новых автомобилях не применяют. Вместо них используют металлические трубки, соединенные с топливной магистралью. В этом случае штатную трубку обратного слива отсоединяют и подсоединяют на ее место специально подобранный штуцер с надетым на него резиновым шлангом нужной длины. Шланг закрепляют червячным хомутом.

Сделав замену, шланг опускают в сосуд, запускают двигатель, кратковременно пережимают шланг и наблюдают за давлением в топливной магистрали. Если давление повышено, топливопровод обратного слива отсоединяют от регулятора и временно подсоединяют к нему подходящий штуцер с плотно надетым на него резиновым шлангом и опускают его в сосуд. Если после запуска двигателя давление нормализуется, следует проверить топливопровод обратного слива. Если топливопровод не помят и не засорен, значит, неисправен регулятор давления.

Для проверки и контроля остаточного давления двигатель прогревают до рабочей температуры, выключают и делают двадцатиминутную паузу. После паузы давление в системе не должно быть менее 1 кг/см2. Если давление падает быстро, то это свидетельствует об утечке, которая может происходить в регуляторе давления, в пусковой и основной форсунках, в обратном клапане бензонасоса. [4, C. 105]

Если после прокрутки стартером на форсунку подается нормальное напряжение питания, распыление топлива форсункой проверяют визуально. Форсунку снимают с впускного коллектора, не отсоединяя от нее топливопровод, и опускают в прозрачный сосуд. Если при прокрутке стартером факела топлива нет, проверяют наличие системного давления на топливопроводе форсунки. При нормальном давлении форсунку следует заменить, в противном случае - проверить топливопровод пусковой форсунки. При детальной проверке пусковой форсунки определяют ее герметичность, конус распыла и производительность.

Термореле проверяют на холодном двигателе. Для проверки с форсунки снимают разъем и измеряют сопротивление между выводом «W» и корпусом форсунки. Сопротивление не должно быть более 1 Ом. Если оно существенно больше, термореле заменяют. Если сопротивление меньше, необходимо подать напряжение от положительного вывода аккумуляторной батареи на контакт «G» термореле. Примерно через несколько секунд после подачи напряжения сопротивление, измеряемое омметром, должно возрасти до 150-250 Ом. Если этого не происходит, термореле заменяют. [4, C. 110]

Как правило, в электронных системах распределенного впрыска пусковая форсунка может включаться путем коммутации на «массу» транзисторным ключом блока управления. В этом случае термореле не применяют. Если напряжение питания на клеммах пусковой форсунки при пуске холодного двигателя отсутствует, то это свидетельствует либо об обрыве или коротком замыкании в проводке, либо о неисправности в цепи датчика температуры охлаждающей жидкости или блока управления.

Работоспособность электромагнитных форсунок распределенного впрыска может быть проверена по вибрации форсунки. Регулярное открытие и закрытие клапана работающей форсунки создает равномерную вибрацию, которую можно определить на ощупь либо деревянным бруском или стетоскопом. Если вибрация равномерна, значит форсунка исправна, если вибрация отсутствует или в ней перебои - это свидетельствует об отклонениях в ее работе.

Работоспособность форсунки можно определить, отключив ее на холостом ходу от электропитания. При исправно работающей форсунке частота вращения коленчатого вала не должна измениться. Если на автомобиле установлен стабилизатор холостого хода, на время проверки его нужно отключить. При неисправности в форсунке в первую очередь проверяют состояние соленоидной обмотки. Для этого необходимо определить ее сопротивление и убедиться в отсутствии обрыва. Номинальное сопротивление должно соответствовать данным фирмы-изготовителя. При отсутствии данных сопротивления проверяемых форсунок сравнивают между собой.

Точную проверку работоспособности форсунок и электронной системы впрыска проводят с помощью мотор-тестера или осциллографа по продолжительности открытия форсунки в зависимости от режима работы двигателя.

Важным оценочным параметром работоспособности системы впрыска, в частности, форсунок, является периодичность впрыска. Периодичностью впрыска является время между двумя последовательными открытиями клапана одной и той же форсунки. Продолжительность впрыска проверяют, подсоединяя один провод измерительного прибора к одной клемме форсунки, другой провод подсоединяют на «массу». Стартером проворачивают коленчатый вал двигателя и проверяют наличие сигнала на осциллографе. Если сигналы есть, двигатель запускают и дают ему немного поработать на холостом ходу. Запоминают форму сигнала. Резко открывают дроссель и разгоняют двигатель до 3000 об/мин. Во время ускорения продолжительность импульса открытия клапана форсунки должна увеличиваться, затем, после выхода на постоянную частоту вращения коленчатого вала, быть равной или чуть меньшей, чем на холостом ходу. Дроссель отпускают. [4, C. 115] Если система оборудована устройством отсечки топлива на принудительном холостом ходу, сигнал должен пропасть, и на экране будет наблюдаться прямая линия. При запуске холодного двигателя смесь необходимо обогащать, поэтому продолжительность импульса должна быть больше. Продолжительность импульса уменьшается по мере прогрева двигателя.

Список литературы

1.       Дмитриев А.В. Электрооборудование автомобилей, тракторов и комбайнов: Учебное пособие. М.: Транспорт, 2009. 199 с.

.        Дмитриев М.Н. Практикум по электрооборудованию тракторов, автомобилей, комбайнов. М.: Ника, 2006. 114 с.

.        Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник. М.: Транспорт, 2006. 430с.

.        Румянцев С.И. Ремонт автомобилей: Учебник. М.: Машиностроение 2001. 230 с.

.        Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей: Учеб. Для нач. проф. Образования: Учеб. Пособие для сред. Проф. Образования. М.: ПрофОбрИздат, 2010. 544 с.