Принципы построения схем электрооборудования автомобилей

Электрооборудование современных автомобилей представляет сложный комплекс источников электроснабжения, аппаратов зажигания, электрических машин, контрольных приборов, приборов внешнего освещения и сигнализации, различного типа коммутаци-онных приборов, предохранителей и соединительных проводов, объединенных в общую электрическую схему. Для выполнения от-дельных функций в автомобильных схемах используется, как правило, не одно изделие, а группа изделий.

Унифицированные схемы электрооборудования автомобилей разрабатывают на базе унифицированных схем отдельных функциональных систем. При выборе мест подключения потребителей электроэнергии нужно выполнять определенные требования.

Потребители большой мощности и работающие кратковременно, а также приборы, работа которых необходима в аварийных случаях, подключаются к линии аккумуляторная батарея - амперметр (стартер, звуковые сигналы, прикуриватель, аварийная сигнализация с указателями поворота, штепсельная розетка переносной лампы). Остальные потребители подключаются к линии амперметр - генератор.

В этой группе в зависимости от характера работы приборы и аппараты должны подключаться: через выключатель зажигания (выключатель приборов и стартера), если они работают только при пущенном двигателе (отопитель, стеклоочиститель, контрольные приборы); через центральный переключатель - все приборы внешнего освещения. Необходимо отметить, что у некоторых автомобилей амперметр отсутствует, в этом случае напряжение бортовой сети автомобиля равно напряжению между клеммой «+» батареи и «массой».

Схемы электрооборудования по части графического выполнения должны быть наглядными и легко читаемыми; обеспечивать анализ возможных неисправностей в сетях; давать возможность проследить пути тока в электрических цепях; отражать фактическую про-кладку и группировку проводов в жгуты.

Существует два типа электрических схем электрооборудования автомобилей: принципиальная и схема соединений. На автомобильных заводах используют монтажные схемы, необходимые для правильной установки изделий электрооборудования на автомо-биль, а также чертежи жгутов, показывающие, какие провода входят в жгут, геометрические размеры жгута, клеммные колодки и наконечники жгута.

В принципиальной электрической схеме главные питающие цепи располагаются горизонтально, а потребители электрической энергии включаются между ними и «массой» автомобиля. Контур изделия изображают в виде прямоугольника, выделяемого тонкой сплошной линией. Внутри контура показывают внутреннюю электрическую схему изделия. Графические обозначения отдельных элементов изделий электрооборудования должны соответствовать стандартам ЕСКД. На рис. 8.4 и 8.5 изображены электрические схемы электрооборудования автомобилей ЗИЛ и Ford.

5- На рис. 8.4 приведена принципиальная схема электрооборудования автомобилей ЗИЛ-431410: 1 - регулятор; 2 - генератор; 3 - амперметр; 4 - аккумуляторная батарея; 5 - реле стартера; стартер; 7- выключатель зажигания; 8 - добавочный резистор; 9 - катушка зажигания; 10 - транзисторный коммутатор; 11 - рас­пределитель; 12 - свеча зажигания; 13 - блок биметаллических предохранителей; 14 - переключатель электродвигателя отопите- ля; 15 - резистор электродвигатели отопителя; 16 - электродвига­тель отопителя, 17- реле-прерыватель поворота; 18 - контрольная лампа; 19 - контрольная лампа аварийного перегрева воды; 20- датчик температуры; 21 и 23 - соответственно указатели уров­ня топлива и температуры воды; 22 и 24 - датчики указателей соот­ветственно уровня топлива и температуры воды; 25 - контрольная лампа аварийного падения давления масла; 26 - датчик контроль­ной лампы давления; 27 - переключатель указателей поворота; 28 - выключатель сигнала торможения; 29, 30 - задние фонари;

29 - подфарник; 32 - фара; 33 - переключатель света, 34 - подкапотный фонарь; 35 - выключатель плафона; 36 - пла­фон; 37 - ножной переключатель света, 38 - контрольная лампа дальнего света фар; 39 - лампы освещения приборов; 40 - биме­таллический предохранитель; 41, 44 - штепсельные розетки; 42 - звуковой сигнал; 43 - кнопка звукового сигнала; 45 - фонарь повторителя указателя поворота

 

 

На рис. 8.5 приведена принципиальная схема электрооборудова­ния автомобиля «Ford Scorpio» (с карбюраторными двигателями REC и NEL): 1 - катушка зажигания; 2 - датчик-распределитель; 3- блок управления; 4 - разъем для корректора начального угла опережения зажигания; 5 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 6 - по­догреватель всасываемого воздуха; 7 - реле включения подогрева­теля всасываемого воздуха (М1)\ 8- к автоматической /С/7, кондицио­неру и элементу обогрева ветрового стекла; 9 - аккумуляторная ба­тарея; 10 - стартер; 11 - система автоблокировки колес; 12 - выклю­чатель зажигания; 13 - к радиоприемнику; 14 - реле питания (/); 15 - стабилизатор напряжения; 16 - реле питания (XI)] 17 - нагреватель автомата пуска и подогрева; 18 - генератор; 19 - спидометр; 20 - тахометр; 21 - указатель уровня топлива;. 22 - указатель температу­ры охлаждающей жидкости, 23 - контрольная лампа аварийного дав­ления масла; 24 - контрольная лампа уровня тормозной жидкости и включения стояночного тормоза; 25 - контрольная лампа заряда ак­кумуляторной батареи; 26 - к очистителям и омывателям стекол; 27 - выключатель обогрева заднего стекла; 28- к схеме противотуманных фар; 29 - переключатель вентилятора отопителя и кондиционера (если он установлен); 30 - датчик спидометра; 31 - датчик уровня топлива; 32 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 33 - датчик аварийного давления; 34 - датчик низкого уровня тормозной жид-кости; 35 - датчик включения стояночного тормоза; 36 - прикуриватель; 37 -реле включения сигналов; 38 -звуковые сигналы; 39- выключатель звуковых сигналов, 40 - реле включения обогревателя заднего стекла; 41 - обогреватель заднего стекла; 42 - электровентилятор отопителя; 43 - к кондиционеру и электромагнитному клапану заслонки рециркуляции воздуха; 44 - выключатель стоп-сигнала; 45 - выключатель огней заднего хода; 46 - выключатель аварийной сигнализации; 47 - прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации; 48 - переключатель указателей поворота; 49 - переключатель света фар и выключатель сигнализации дальним светом; 50 - переключатель освещения; 51-54 - лампы соответственно левого переднего, левого заднего, правого переднего и правого заднего габаритных огней; 55 - подкапотная лампа; 56 - регулятор освещения приборов; 57 - к системе централизованной блокировки дверей; 58 - к кондиционеру (если он установлен); 59 - часы; 60 - лампы стоп-сигналов; 61 - к схеме очистителя и омывателя заднего стекла; 62 - лампы огней заднего хода; 63 - лампы передних левых указателей поворота; 64 - лампа левого заднего указателя поворота; 65 - контрольная лампа левых указателей поворота; 66 - контрольная лампа правых указателей поворота; 67 - лампы передних правых указателей поворота; 68 - лампа правого заднего указателя поворота; 69- реле включения дальнего света фар; 70- контрольная лампа дальнего света; 71 - лампы (нити) дальнего света левой стороны; 72 - лампы (нити) дальнего света правой стороны; 73 - реле ближнего света; 74, 75 - нить ближнего света соответственно левой и правой сторон; 76 - к выключателю противотуманных огней; 77- лампа освещения багажного отделения; 78 и 79 - лампы освещения соответственно пепельницы и прикуривателя; 80 - лампа и выключатель освещения вещевого ящика; 81 - лампы освещения номерного знака; 82 - лампы освещения комбинации приборов; 83 - лампа освещения ручек управления отопителем; 84 - лампы освещения переключателей; 85 -лампы освещения вещевого ящика; 86 -плафон освещения салона; 87 - лампы фонаря подсветки зеркала пассажира; 88 - выключатель лампы освещения вещевого ящика; 89-92 - выключатели плафона освещения салона в стойки дверей соответственно левой задней, левой передней, правой передней и правой задней. Буквами на схеме обозначены цвета проводов: Г - голубой; Кч - коричневый; Ж - желтый; С - серый; 3 - зеленый; Р - розовый; К - красный; Ч - черный; Ф - фиолетовый; Б - белый участка С, соединяющего изделие с корпусом автомобиля.

На схеме соединений расположение деталей электрооборудо­вания относительно друг друга должно соответствовать их факти­ческому размещению на автомобиле. Изделия следует изображать в виде схематических контуров, отражающих очертания реального прибора. На схеме соединении должна быть показана группировка проводов в жгуты, взаимное расположение жгутов должно соответствовать их действительной трассировке на автомобиле. Отдельная электрическая цепь состоит из трех основных участков (рис. 8.6).

Цветовая маркировка проводов участка А осуществляется по цвету провода той или иной линии питания, к которой присоединя­ется электрическая цепь. Цветовая маркировка проводов участка В осуществляется по следующим принципам:

- участки цепи, разделенные контакта­ми, обмотками реле, резисторами, предо­хранителями, должны иметь различную расцветку;

-

Рис. 8.6. Участки авто­мобильной электриче­ской цепи

участки цепи, проходящие через разъемные, разборные и неразборные контактные соединения и являющиеся продолжением одной цепи, должны иметь одну расцветку;

- расцветка изоляции проводов может повторяться, если провода проложены в

различных жгутах или выходят из одного жгута в различных местах.

Цвет изоляции провода участка С должен быть одинаковым для всей системы электрооборудования (например, черный).

 

 

Рис. 8.6. Участки авто-мобильной электрической цепи

 

На рис. 8.7 показана типовая принципиальная схема электро­снабжения легкового автомобиля. Регулятор напряжения и обмотка возбуждения подключены к трем диодам выпрямительного моста генератора 1. Контрольная лампа 2 служит для индикации подпитки ОБ в момент пуска двигателя и сигнализирует об исправности гене­раторной установки. При включении выключателя зажигания 3 кон­трольная лампа 2 загорается. После того как напряжение на выво­де Д генератора достигнет номинального значения, контрольная лампа 2 гаснет.

 

Рис. 8.7. Принципиальная типовая электрическая схема системы электро-снабжения для автомобилей с карбюраторными двигателями:

1 - генератор; 2 - контрольная лампа; 3 - выключатель зажигания;

4 - амперметр; 5 - аккумуляторная батарея; 6- выключатель «массы»

 

Рис. 8.8. Принципиальная электрическая схема системы электроснабже­ния для грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями (обозначения см. на рис. 8.7)

 

Регулируемое напряжение Up в этой схеме измеряется между выводом Д генератора и «массой». Разница напряжений между вы-водами Д и «+» генератора, определяемая потерями напряжения в плюсовой группе диодов основного и дополнительного выпрямите-лей, незначительна и поэтому можно считать, что напряжения на этих выводах равны.

Следовательно, в рассматриваемой схеме системы электро-снабжения сопротивление цепи генератор - вход PH (вывод В) минимально, не изменяется в процессе эксплуатации и поэтому исключено явление уменьшения частоты переключения PH.

Напряжение в бортсети автомобилей Uc (на выводе «+» ампер-метра) будет меньше регулируемого на размер потери напряжения в цепи генератор - амперметр (на 0,3...0,5 В).

У грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями аккумуляторная батарея вынесена из подкапотного пространства. За счет увеличения длины проводов общее сопротивление цепи генератор - аккумуляторная батарея у них в 1,5...2 раза больше, чем у легковых.

Для обеспечения заряженности батареи следует стремиться к минимальным потерям напряжения в цепи заряда. На рис. 8.8 приведена типовая принципиальная схема системы электроснабжения для грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями. Питание PH осуществляется не через дополнительные диоды, а от силовой цепи генератора через выключатель зажигания 3.

 

Рис. 8.9. Принципиальная типовая электрическая схема системы электро­снабжения для грузовых автомобилей с дизельными двигателями:

1 - выключатель приборов и стартера; 2 - амперметр; 3 - предохрани­тель; 4 и 9 -промежуточные реле; 5-кнопка выключателя «массы»;

6 - аккумуляторная батарея; 7- выключатель «массы»; 8 -генератор

 

В этом случае регулируемое напряжение U_p измеряется между выводом В регулятора напряжения и «массой». Напряжение U_c бу­дет выше и_р на размер потерь напряжения на участке вывод «+» амперметра - вывод В генератора, что компенсирует потери на­пряжения в цепи заряда батареи.

Для отключения аккумуляторной батареи на длительной стоянке автомобиля в типовых схемах электроснабжения автомобилей с карбюраторными двигателями введен выключатель 6 «массы».

На рис. 8.9 приведена типовая принципиальная схема системы электроснабжения грузового автомобиля с дизельным двигателем. Питание обмотки возбуждения ОВ, расположенной на роторе, осу­ществляется от нулевой точки статора генератора. Напряжение в этой точке относительно «массы» автомобиля равно половине вы­прямленного (14 В). Поэтому при применении этой схемы имеется возможность унифицировать роторы генераторов на напряжение 14 и 28 В. Питание PH производится от силовой цепи генератора че­рез выключатель приборов 1.

При проектировании системы электроснабжения грузовых авто­мобилей следует стремиться к тому, чтобы потеря напряжения на участке амперметр - вывод В регулятора была равна потери на­пряжения в цепи амперметр - аккумуляторная батарея. В этом слу­чае напряжение на аккумуляторной батарее будет незначительно отличаться от регулируемого.

Чтобы частота переключения PH не была ниже 30 Гц, потеря напряжения в цепи генератор - PH в типовых схемах электроснаб­жения грузовых автомобилей не должна превышать 0,5 В.

В типовой схеме электроснабжения грузового автомобиля с ди­зельным двигателем невозможно отключить выключатель 7 «мас­сы» при работающем генераторе. В схеме использован дистанци­онный выключатель «массы» импульсного действия с фиксирован­ными контактами. Для его включения необходимо подать импульс напряжения на управляющую обмотку. При снятии питания контак­ты выключателя «массы» остаются в замкнутом положении. Для отключения выключателя «массы» необходимо к его обмотке вто­рично приложить импульс напряжения.

В схему введено блокировочное реле 4, размыкающие контакты которого включены в цепь обмотки дистанционного выключателя «массы». При работающем генераторе 8 от вывода 15 выключате­ля 1 приборов и стартера подается питание на обмотку реле 4. Кон­такты реле разомкнуты и цепь питания выключателя 7 «массы» ра­зорвана. Чтобы отключить выключатель 7 «массы», необходимо выключатель 1 перевести в нейтральное положение. При этом обесточивается вывод 15 выключателя 1 и отключается питание регулятора напряжения.

В типовых схемах системы электроснабжения аварийный режим короткого замыкания в цепи ОБ не опасен для PH. Выходной тран­зистор в цепи ОБ изолирован от аккумуляторной батареи. При за­корачивании цепи ОБ генератор развозбуждается и цепь транзи­стора обесточивается.

В соответствии с установившейся в нашей стране традицией ре­комендуется следующая маркировка выводов генераторных устано­вок: «+» (вывод основного питания), «Л» (вывод дополнительного питания), «В» (к выключателю зажигания), «0» (вывод нулевой точки).

На современных автомобилях используется дистанционное управление стартером при помощи выключателя, как правило, кон­структивно объединенного с выключателем зажигания и приборов. С целью уменьшения потерь напряжения в цепи системы пуска ак­кумуляторная батарея соединяется со стартером проводом сече­ния 16...20 мм².

На рис. 8.10 показана типовая принципиальная схема системы пуска. Управление стартером осуществляется выключателем 6.

 

Рис. 8.10. Принципиальная типовая электрическая схема системы пуска для грузовых автомобилей с дизельным двигателем:

1 - выключатель «массы»; 2 -аккумуляторная батарея; 3 - стартер;

4 - реле блокировки; 5 - реле стартера; 6 - выключатель приборов и реле стартера; 7- предохранитель; в - тахометр; 9- кнопка проверки исправ­ности контрольной лампы; 10- датчик тахометра; 11 -кнопка электрофакельного подогревателя; 12 -промежуточное реле; 73-терморезистор;

14 - контрольная лампа; 13 - электромагнитный клапан;

16 - свеча накаливания

 

Для разгрузки контактов выключателя служит промежуточное электромагнитное реле стартера 5. В схеме предусмотрена блокировка включения стартера по частоте вращения двигателя. Для этой цели используется реле блокировки 4. Управляющий импульс питания на реле блокировки поступает от вывода 4 тахометра 8, частота появления импульсов напряжения на котором пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. Реле блокировки может питаться не только от тахометра, но и непосредствен-но от генератора.

В показанной типовой схеме перегорание свечей накаливания электрофакельного подогревателя путем закорачивания терморезистора 13 в их цепи исключено только при пуске стартера. Поэтому питание обмотки реле 12 осуществляется при замыкании контактов тягового реле стартера, т. е. когда шестерня стартера войдет в за­цепление с венцом маховика. Напряжение бортовой сети уменьша­ется до 18...19 В и устраняется возможность выхода из строя све­чей накаливания.

При сталкивании зуба шестерни стартера и зуба венца маховика контакты тягового реле стартера и реле 12 не замыкаются. Свечи накаливания остаются подключенными к бортовой сети через тер­морезистор 13.

В соответствии с рекомендациями СЭВ по стандартизации для изделий системы пуска установлена следующая унифицированная маркировка выводов изделий: стартер - 30, 50, 48; реле стартера - 30, 85, 86, 88; выключатель приборов и стартера - 30, 15,50.

Существующие периферийные устройства ЭВМ, такие, как гра­фические дисплеи (цветные, многотональные), графопостроители, устройства внешней памяти большого объема (магнитные диски, ленты) и развитое программное обеспечение позволяют создать системы автоматизированного проектирования электрооборудова­ния автомобилей (САПР). Предполагается, что внедрение САПР в скором времени вытеснит существующие методы проектирования, изготовления чертежей и документации. Это приведет к резкому увеличению производительности труда проектировщика за счет улучшения качества разрабатываемых схем и сокращения времени на их создание. Такие системы уже начали внедряться на передо­вых предприятиях отечественного автомобилестроения.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое «однопроводная передача энергии»?

2. Что входит в состав коммутационной аппратуры?

3. Используемые марки проводов и способы защиты от коротких замы-каний и перегрузок.

4. Допустимые потери напряжения в электрических цепях автомобиля.

5. Как осуществляется построение схем электрооборудования?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автомобильные двигатели. Системы управления и впрыска топлива. Руководство по обслуживанию и ремонту. 2000, «Альфамер», Хельсинки, Финляндия.

2. Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для вузов. М. «За рулем», 2001 г., 384 с.

3. Балагуров В.А. Аппараты зажигания. М.: Машиностроение, 1968. 479 с.

4. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока: Учеб. для вузов: М.: Высшая школа, 1982, 272 с.

5. Банников С.П. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1977,288 с.

6. Боровских Ю.И., Буравлев Ю.В., Морозов К.А. Устройство автомобиля. М.: Высшая школа, 1988, 288 с.

7. Буна Б, Электроника на автомобиле / Пер. с венг. М.: Транспорт, 1979, 130 с.

8. Галкин Ю.М. Электрооборудование автомобилей и тракторов. М.: Машиностроение, 1967, 280 с.

9. Гируцкий О.И., Есеновский-Лашков Ю.К., Поляк Д.Г. Электронные системы управления агрегатами автомобиля. М.: Транспорт, 2000, 213 с.

10. Кисуненко Б.В., Эйдинов А.А. Требования к осветительным и светосигнальным приборам автомобилей в Европе и США, этапы их гармонизации. М.: «НАМИ», 2001, 96 с.

11. Левитин К.М. Безопасность движения автомобилей в условиях ограниченной видимости. М.: Транспорт, 1986, 111 с.

12. Мирошников А. Противоугонные автомобильные системы. С рекомендациями журнала «За рулем». - М.: Издательство «За рулем», 2000. - 112с.

13. Опарин И.М., Купеев Ю.А., Белов Е.А. Электронные системы зажигания. М.: Машиностроение, 1987, 196 с.

14. Покровский Г.П. Электроника в системах подачи топлива автомобильных двигателей. М.: Машиностроение, 1990, 175 с.

15. Сергеев А.Г., Ютт В.Е. Диагностирование электрооборудования автомобилей. М.: Транспорт, 1987, 159 с.

16. Система управления двигателем ВАЗ-2111 (1,5 л 8 кл.) с распределенным впрыском топлива (контроллер МР7.0Н «Bosch» - СПб., Петер Г ранд, 2000. - 96 с.

17. Система управления двигателем Motronic. Техническое руководство Роберт Бош GmbH, 1994.

18 Скобелев В.М. Световые приборы автомобилей и тракторов. М.: Энергоиздат, 1981, 279 с.

19. Чижков Ю.П., Квайт С.М., Сметнев Н.Н. Электростартерный пуск автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1985, 160 с.

20. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 2000, 320 с.

21. BOSCH Automotive Handbook Роберт Бош GmbH, 2002.

22. Torges Gerhard. Electrotechnische Aurustung des Kraftfahrzeuges. Berlin: Verlang Technik, 1988. 292 c

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 3

Глава 1. Система электроснабжения 5

1.1. Общие сведения 5

1.2. Автомобильные генераторы 6

1.3. Конструкция автомобильных генераторов

переменного тока 17

1.4. Регулирование напряжения в бортовой сети

автомобиля 27

1.5. Аккумуляторные батареи 43

1.6. Выбор пределов регулируемого напряжения 74

1.7. Система электроснабжения на два уровня напряжения 75

1.8. Техническая эксплуатация системы

электроснабжения. Методы диагностирования 77

Глава 2. Система пуска 83

2.1. Общие сведения 83

2.2. Основные характеристики аккумуляторной батареи

в режиме пуска 85

2.3. Устройство и принцип действия стартера 91

2.4. Электромеханические характеристики

стартерного электродвигателя 118

2.5. Анализ работы системы электростартерного пуска 123

2.6. Средства облегчения пуска двигателей 129

2.7. Техническое обслуживание и методы

диагностирования системы пуска 132

Глава 3. Система зажигания 134

3.1. Общие сведения 134

3.2. Классификация батарейных систем зажигания 136

3.3. Требования к системам зажигания.

Основные параметры 139

3.4. Классическая система зажигания 143

3.5. Рабочий процесс батарейной системы зажигания 155

3.6. Характеристики классической системы зажигания 163

3.7. Электронные системы зажигания 169

3.8. Искровые свечи зажигания 211

3.9. Диагностирование систем зажигания 216

Глава 4. Системы освещения и сигнализации 220

4.1. Общие сведения 220

4.2. Основные принципы формирования

светораспределения систем освещения и сигнализации 221

4.3. Классификация систем освещения 223