ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 53
Скачиваний: 0
Введение
Эксплуатационная надежность, экономичность, активная безопасность и экологические качества автомобиля в значительной степени определяются работой его электрооборудования. Электрооборудование современного автомобиля представляет собой очень сложную систему, включающую более 100 изделий, а его стоимость составляет примерно 30% стоимости автомобиля.
С точки зрения системного подхода электрооборудование автомобиля может быть представлено в виде ряда самостоятельных функциональных систем: 1) электроснабжения, 2) пуска, 3) зажигания, 4) освещения и сигнализации, 5) информации и диагностирования, 6) автоматического управления двигателем и трансмиссией и др. Ряд изделий электрооборудования, например: 1) стеклоочиститель, 2) электродвигатели отопления, 3) вентиляции, 4) звуковые сигналы, 5) радиооборудование, трудно отнести к какой-либо из систем. Поэтому все они могут быть объединены и условно названы вспомогательным электрооборудованием. Суммарная длина электропроводки автомобиля достигает 250...600 м. Определенную сложность представляют прокладка проводов, объединение их в жгуты, построение принципиальных и монтажных схем. Поэтому представляется целесообразным отдельно рассмотреть построение 1) общей схемы, 2) коммутационной 3) и защитной аппаратуры.
Электрооборудование автомобилей постоянно и существенно изменяется. Генераторы переменного тока с бесконтактными электронными регуляторами напряжения практически полностью заменили генераторы постоянного тока с вибрационными регуляторами. Появились бесконтактные электронные и микропроцессорные системы зажигания и автоматического управления топливоподачей. Нашли самое широкое применение так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи. В системе пуска двигателя внутреннего сгорания активно используется стартер с редуктором. Существенно изменились светооптические приборы системы освещения и сигнализации, занимающие особое место в электрооборудовании автомобиля, так как эта система определяет безопасность дорожного движения. Значительно улучшилась информация водителя о режимах работы и состоянии узлов и агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и системы встроенной диагностики.
Продолжает расширяться применение электронных приборов и систем на автомобиле. Сейчас практически любая система электрооборудования включает элементы электроники: 1) всевозможные реле, 2) контроллеры, 3) регуляторы, 4) датчики и др.
Применение электроники и микропроцессорной техники способствовало разработке систем автоматического управления (САУ) двигателем и трансмиссией. В первую очередь это касается: 1) создания систем управления зажиганием и впрыском топлива, 2) антиблокировочных систем тормозов, 3) электронного управления коробкой передач, 4) разработки маршрутного компьютера, 5) системы блокировки дверей и др. Ведущие автомобильные фирмы разработали и внедряют: 1) интегрированные системы управления силовым агрегатом, 2) электронные системы рулевого управления, 3) и управления четырьмя колесами. Находят применение: 1) активная подвеска, 2) дисплеи на лобовом стекле, 3) интегрированные информационно-диагностические системы. Основной тенденцией развития электронных систем следует считать создание комплексных многофункциональных систем управления и контроля.
Внедрение электронных устройств связано с созданием специальной элементной базы, так как условия работы изделий электрооборудования автомобилей весьма специфичны. Это: 1) и широкий диапазон изменения температур (-60....+ 125°С), 2) и вибрации, 3) и подверженность агрессивному действию окружающей среды и др.
Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону, связанную с увеличением числа отказов. В современном автомобиле уже более 30% отказов приходится на электрооборудование. Поэтому остро стоит проблема своевременной разработки методов и средств диагностирования новых систем и узлов.
Расширены разделы, посвященные антиблокировочным системам тормозов, системе освещения и сигнализации, электронным системам управления двигателем. Введен раздел, посвященный противоугонным системам.
1. Система Электроснабжения.
1.1. Общие Сведения
Система электроснабжения предназначена для питания электрической энергией всех потребителей. Источниками электрической энергии на автомобиле являются: 1) генератор; 2) и аккумуляторная батарея, включенные параллельно.
При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает: 1) электроснабжение потребителей; 2) и заряд аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе функции источника электроэнергии переходят к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.
Автомобильные генераторы работают в режимах переменных частот вращения и нагрузок, изменяющихся в широких пределах. Для автоматического поддержания напряжения генератора на заданном уровне при изменении частоты вращения и нагрузки предназначен регулятор напряжения.
Для приведенной на рис. 1.1 структурной схемы справедлива следующая взаимосвязь токов при различных соотношениях напряжений генератора и аккумуляторной батареи:
/г = /б.з + /н при Ur > Еб;
/г = /н при Uг = Еб;
/г + /б.р = /н при Ur < Еб;
/б.р = /н при Uг = 0,
где /г
- ток генератора; /б.з
- ток,
потребляемый батареей при заряде;
/н
- ток, потребляемый потребителями; Ur
- напряжение
генератора; Еб
- ЭДС аккумуляторной батареи; /б.р
- ток,
отдаваемый батареей при разряде. 
Рис. 1.1. Структурная схема системы электроснабжения: /в - ток возбуждения
1.2. Автомобильные Генераторы
1.2.1. Тенденции развития
Долгое время основным источником электрической энергии на автомобилях являлись генераторы постоянного тока, которые обеспечивали требования эксплуатации автомобилей выпуска до 60-х годов по максимальной мощности, характеристикам и сроку службы. Начало 60-х годов в отечественном автомобилестроении характеризовалось значительным увеличением срока службы автомобилей, снижением эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт, повышением требований к безопасности дорожного движения и комфорту пассажиров. В связи с этим выявилась необходимость значительного увеличения мощности генератора, срока его службы, улучшения характеристик и снижения эксплуатационных затрат. Одновременно существенно повысились требования к максимальной частоте вращения и габаритным размерам генератора исходя из условий его компоновки в ограниченном подкапотном пространстве автомобиля.
Удовлетворение указанным требованиям путем совершенствования конструкции и технологии производства генераторов постоянного тока, учитывая низкую надежность работы в эксплуатации щеточно-коллекторного узла и малый срок его службы, а также большие габариты и массу генератора, практически оказалось неосуществимо. С помощью научного поиска и исследований было определено новое направление в развитии автомобильных генераторов. Ими явились генераторы переменного тока.
Название «генератор переменного тока» несколько условно и касается в основном особенностей внутренней его конструкции, так как этот генератор имеет встроенный полупроводниковый выпрямитель и питает потребителей постоянным (выпрямленным) током.
В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллекторный узел, выпрямляющий переменный ток, полученный в обмотках якоря. Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный выпрямитель на полупроводниковых вентилях (диодах). При этом генератор получил качества, которые обеспечили ему широкое распространение в автомобилестроении.
Основными технико-экономическими преимуществами генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока являются: 1) уменьшение в 1,8...2,5 раза массы генератора при той же мощности и примерно в 3 раза расхода меди; 2) большая максимальная мощность при равных габаритах; 3) меньшее значение начальных частот вращения 4) и обеспечение более высокой степени заряженности аккумуляторных батарей; 5) значительное упрощение схемы и конструкции регулирующего устройства вследствие исключения из него элемента ограничения тока и реле обратного тока; 6) уменьшение стоимости эксплуатационных затрат в связи с большей надежностью работы и повышенным сроком службы.
Первые автомобильные генераторы переменного тока были спроектированы для работы: 1) с отдельными селеновыми выпрямителями; 2) и вибрационными регуляторами напряжения. Селеновые выпрямители имели значительные размеры и их приходилось размещать отдельно от генератора в местах, где обеспечивалось хорошее охлаждение. Для соединения селенового выпрямителя с генератором требовалась дополнительная проводка.
Кроме того, селеновые выпрямители недостаточно теплостойки и допускают максимальную рабочую температуру не выше + 80°С. Поэтому в дальнейшем селеновые выпрямители были заменены выпрямителями, состоящими из кремниевых диодов, которые более теплостойки и имеют значительно меньшие размеры, что позволяет размещать их внутри генератора.
На смену вибрационным регуляторам напряжения пришли: 1) сначала контактно-транзисторные; 2) а затем бесконтактные на дискретных элементах; 3) и бесконтактные интегральные регуляторы. Габариты интегральных регуляторов позволяют встраивать их в генератор, который со встроенными регулятором и выпрямительным блоком называется генераторной установкой.
Для автомобильных генераторов надежность и срок службы определяются в основном тремя факторами:
качеством электрической изоляции;
качеством подшипниковых узлов;
надежностью щеточно-контактных устройств.
Первые два фактора зависят от уровня развития смежных производств. Третий фактор может быть исключен посредством разработки бесконтактных генераторов, имеющих более высокую надежность и, следовательно, больший ресурс, чем контактные. Это обстоятельство стимулировало создание автомобильных бесконтактных генераторов переменного тока с электромагнитным возбуждением - индукторных генераторов и генераторов с укороченными полюсами.
Индукторные генераторы нашли широкое применение на тракторах и сельхозмашинах благодаря простоте конструкции, надежности при работе в тяжелых условиях эксплуатации (пыль, грязь, влага, вибрации) и невысокой стоимости.
Применение на автомобилях существующих конструкций индукторных генераторов сдерживается из-за их основных недостатков:
невысоких удельных показателей;
повышенного уровня пульсации выпрямленного напряжения;
повышенного магнитного шума.
Дальнейшее совершенствование конструкции и устранение вышеперечисленных недостатков позволят применять индукторные генераторы на автомобилях.
Производство бесщеточных генераторов с укороченными полюсами только начинается, а первыми моделями этого семейства являются генераторы 45.3701 и 49.3701, которые планируется устанавливать на автомобили семейства УАЗ.