Содержание
Электрическая система автомобиля
Электрическая система автомобиля, образно выражаясь, является комплексом электростанции и сети потребителей, приспособленных к особым требованиям, предъявляемым к системе. Различают электрооборудование двигателя и электрооборудование автомобиля.
Ниже рассмотрено только электрооборудование автомобиля, в частности, главная сеть потребителей, состоящая из приборов освещения и сигнализации, очистителя и омывателя стекол, радиоприемника, коммутационных устройств, электропроводов, а также деталей крепления батареи, поскольку последние устанавливаются на кузове. Напомним, что и другие детали электрооборудования (катушка зажигания, регулятор напряжения, реле и т. д.) крепятся к кузову, однако для них не требуется особых конструктивных решений. При существующем многообразии электрооборудования остановимся только на самом важном, касающемся конструкции и проектирования кузова. Соответствующие «электрические» проблемы описаны только в связи с изложенным выше.
Наружное освещение и система световой сигнализации
В ночное время суток и при плохой видимости освещение автомобиля имеет двойную задачу: способствовать тому, чтобы видеть и быть видимым. Согласно этому различают фары, предназначенные для выполнения первой задачи, и фонари, предназначенные для выполнения второй задачи. У автомобиля обычно имеются:
- головные фары с дальним и ближним светом;
- возможны дополнительные противотуманные фары или дальнего света;
- стояночные и габаритные огни;
- задние фонари и задние противотуманные фонари;
- фонари освещения номерного знака;
- фонари света заднего хода.
К световой сигнализации относят:
- указатели поворота спереди и сзади;
- систему аварийной сигнализации;
- сигнал торможения.
На автомобиле допускается устанавливать только предписанные или разрешенные фары и фонари. По местоположению, взаимному размещению фар, их светотехническим характеристикам и видимости существует много международных предписаний. В принципе спереди и сзади автомобиля должно соблюдаться характерное симметричное расположение сигналов, т. е. основные фары и фонари должны располагаться симметрично относительно продольной оси автомобиля и примерно на одной высоте. В большинстве стран фары и фонари подлежат классифицированию и испытаниям на соответствие национальным требованиям. В целях упрощения этого процесса, а также по конструктивным и стилистическим соображениям очень часто предпочитают объединять приборы освещения в один блок; это сильно облегчает установку световых приборов в кузове. Имеющееся многообразие возможностей и форм позволяет привести только самые общие сведения по конструкции фонарей, фар и блоков.
Блок должен иметь простые, по возможности ровные монтажные поверхности, удобные для крепления и уплотнения.
Сравнение показывает преимущество американской системы освещения для ближнего света в отношении яркости и освещенности (при большей опасности ослепления) точно такое же, как и по отношению к освещенности при европейской четырехфарной системе освещения с фарами диаметром 146 мм, выполненной в подражание американской системе. Применяя галогенные лампы, этот недостаток можно уменьшить обеспечения легкой замены предпочтительно применение монтажа блока снаружи (привинчивание изнутри); так как в настоящее время почти все приборы выполняют герметичными, то в кузове следует предусматривать достаточно большие отверстия, чтобы был возможен доступ к приборам изнутри (например, для замены лампы) и чтобы облегчить прокладку и проверку электропроводов.
Для общепринятых в настоящее время фар прямоугольной формы следует добиваться, чтобы ширина и высота фары имели соотношение, приемлемое для получения необходимых светотехнических характеристик, и чтобы сохранялась возможность установки ламп-фар, соответствующих американским Требованиям (две фары диаметром 178 мм или четыре фары диаметром 146 мм, или прямоугольная фара 114X152 мм), в тот же вырез на кузове. Напомним, что в круглых фарах лучше используется световой поток (приведенный к диаметру рефлектора) и по соображениям обеспечения видимости и меньшего ослепления водителей встречных автомобилей отражающая поверхность, освещенная при ближнем свете, в идеальном случае должна составлять 150 см2, что соответствует фаре диаметром, равным примерно 190 мм.
В прямоугольных фарах согласно исследованиям фирмы «Бош» определяющим параметром для освещенности при ближнем свете является ширина рефлектора (диаметр рефлектора, усеченного сверху и снизу). Поэтому не следует использовать фары небольшого размера. Фары должны иметь диаметр (равный ширине) не менее 190 мм и высоту, равную 0,8—0,65 ширины. В случае применения лампы-фары следует учитывать, что установка подфарника (стояночный свет) и указателя поворота должны производиться по отдельности.
Фары могут оснащаться лампами с двумя вольфрамовыми нитями накаливания, а также гологенными лампами накаливания (что предпочтительнее). При использовании четырех фар (такая система разработана в США) следует обратить внимание на следующее: в европейском варианте ближнего света в противоположность американскому, используемому в лампах-фарах, для получения светового потока применяется только верхняя половина рефлектора, в результате чего ослепляющий эффект этих фар меньше. Освещенность и зона видимости в этом случае сильно уменьшаются, несмотря на повышенную электрическую мощность нити ближнего света. Поэтому в Европе не рекомендуется использовать фары диаметром 146 мм, перенятые у США (вследствие возможности их легкой замены). Их установка оправдана только в случае использования галогенных ламп. Лучше предусматривать установку фар ближнего света большего размера. Диаметр фары в плоскости выхода светового пучка должен быть равен примерно 180 мм. Фары ближнего и дальнего света могут располагаться как горизонтально в ряд одна возле другой, так и вертикально одна над другой.
Так как при принятом в Европе асимметричном ближнем свете граница между светом и темнотой выражена очень четко и ее положение зависит от положения фар по высоте, то наклон фар должен легко регулироваться без применения специального инструмента, желательно с места водителя с помощью дистанционного управления. Законодательство требует соблюдения в странах ЕЭС с определенных пределов наклона пучка ближнего света в независимости от нагрузки автомобиля. Если для этого не принять каких-либо особых мер по конструкции подвески автомобиля (например, предусмотреть регулировку уровня кузова), то соблюсти эти предписания можно только при помощи введения ручной или автоматической регулировки зоны освещенности. В процессе проектирования кузова следует предусматривать возможность установки такого дополнительного устройства. Точно так же с самого начала проектирования кузова следует учитывать возможность установки все более и более популярных устройств для омывания и очистки фар, которые приводятся в действие от одного или двух небольших электродвигателей. Необходимо добиваться, чтобы к ним был легкий доступ.
Известно много экспериментальных попыток и исследований по преодолению основного недостатка европейского ближнего света — высокой зависимости от положения фар — путем использования других систем, а также по предотвращению ослепления. Так называемый поляризованный свет предоставляет для этого широкие возможности. Хотя технически этот вопрос вполне решим, однако при практическом внедрении поляризованного света возникают столь существенные затруднения (например, смешанное движение, переоборудование парка), что не считаться с ними нельзя.
В сущности, при правильном решении головных фар дополнительные не нужны, частично даже вредны, так как ими едва ли можно воспользоваться при постоянно возрастающей плотности движения транспорта. Применение дополнительных фар дальнего света оправданно только в особых случаях эксплуатации (движение ночью, на спортивных автомобилях). Не следует забывать о том, что различие по силе света между дальним и ближним светом очень велико. Это затрудняет адаптацию зрения, а следовательно, и видимость. Дополнительные фары (разрешается иметь только в паре, они не должны располагаться слишком близко к продольной оси автомобиля и ни в коем случае не должны закрывать отверстия для поступления свежего холодного воздуха.
В противоположность этому полезно иметь парно расположенные противотуманные фары. Во избежание ослепления водителей встречных автомобилей противотуманные фары должны быть расположены по возможности низко, на расстоянии не более 40 см от наружного контура автомобиля, чтобы их можно было использовать одновременно со стояночным светом. Только в этом случае противотуманные фары будут в некоторой степени соответствовать своему целевому назначению. Целесообразно при конструировании предусматривать возможность установки противотуманных фар в передней части автомобиля, чтобы исключить неквалифицированную установку их при монтаже по требованию покупателя. Довольно удачным решением является размещение противотуманных фар под передним бампером. Напомним, что передние фары могут быть закрываемыми или утапливаемыми, в США это допустимо только при условии выполнения определенных предписаний по их действию.
Габаритный фонарь, стоп-сигнал, фонарь заднего хода и задний указатель поворота, а также светоотражатели чаще всего объединяют в один узел, легко устанавливаемый на автомобиль. С точки зрения светотехники эти световые приборы было бы лучше сгруппировать в два узла (указатель поворота — габаритный фонарь — светоотражатель и стоп-сигнал — фонарь заднего хода). При объединении габаритного фонаря и стоп-сигнала следует учитывать то, что между силой света этих прибцров должно существовать соотношение 1 :5, которое можно достичь при использовании двухнитевой лампы 5/18 Вт и рефлектора оптимальной конструкции. Левый и правый габаритные фонари должны защищаться по отдельности.
Обязательные фонари (фонарь) освещения заднего номерного знака должны в достаточной степени обеспечивать видимость номерного знака и не излучать свет назад. На это следует обратить внимание при проектировании и размещении указанных фонарей. Месторасположение фонарей выбирается произвольно, можно даже использовать заднюю дверь, если габаритные фонари закрепить прочно. Для размещения пленочного номерного знака, установка которого будет введена в ближайшем будущем (вероятно, в рамках ЕЭС, по меньшей мере — в ФРГ), необходимо на задней панели предусмотреть плоскую площадку достаточной величины (ширина 520 или 340 мм, высота 120 или 240 мм).
При размещении задних фар, разрешенных во многих странах (в США их установка обязательна), следует обратить внимание на то, чтобы они не ослепляли водителей транспорта, движущегося сзади. Этого можно достигнуть применением peфлектора соответствующей конструкции и наклона вниз светового пучка. В некоторых странах разрешена установка одного противотуманного фонаря, который можно размещать с левой стороны и отдельно от заднего фонаря. Противотуманный фонарь включается отдельно от остальных фонарей (только вместе с головными фарами) и контролируется с помощью желтой контрольной лампочки на панели приборов. Однако согласно Директиве ЕЭС требуется серийная установка двух противотуманных фонарей, поэтому в настоящее время их обычно встраивают в задний фонарь.
Элементы коммутации
Включение фар, стояночного света и фонарей лучше всего осуществлять с помощью однорычажного переключателя. Однако можно предусмотреть отдельные выключатели для стояночного света и фар (с механической блокировкой, включающей стояночный свет при любом включении фар). Переключение света фар с помощью комбинированного рычажного выключателя указателей поворота в настоящее время является стандартным исполнением, и его следует предусматривать всегда. С помощью этого рычага, как известно, обычно включаются указатели поворота, система омывания и очистки ветрового стекла и осуществляется сигнализация фарами. Указатели поворота включаются через электронное реле, обеспечивающее мигающий режим работы, при соответствующем исполнении это реле также обеспечивает работу системы аварийной сигнализации. Последняя, однако, должна включаться с помощью отдельного выключателя с красной контрольной лампочкой. Реле должно давать оптический и акустический контрольные сигналы и поэтому размещается в салоне. Заметим, что термомагнитные реле—прерыватели указателей поворота не могут управлять системой аварийной сигнализации, поэтому необходимо второе реле (следует предусмотреть место для его размещения). Выключатель аварийной сигнализации может располагаться в любом подходящем месте, например на рулевой колонке.
Звуковые сигналы
Во всех странах предписана обязательная установка звукового сигнала, в большинстве стран действуют предписания по силе звука. Применение сигнальных устройств с различным чередованием тона для личных автомобилей в ФРГ запрещено. При размещении звуковых сигналов следует добиваться того, чтобы детали кузова не мешали распространению звука. Звуковые сигналы можно разместить за решеткой радиатора, где они в некоторой степени защищены от загрязнения и атмосферных осадков. Слышимость сигналов сильно зависит от скорости автомобиля. Существует два типа звуковых сигналов, которые отличаются по характеру звучания.
Мембрана рожкового сигнала имеет определенную основную частоту звука (примерно 400 Гц) и излучает в области высокого тона (примерно 1800—3500 Гц). Поэтому тон рожкового сигнала жесткий и одновременно пронизывающий. Для улучшения звучания рожки применяют гармонически согласованными (терция) парами. С помощью эластичной подвески следует предотвращать влияние, оказываемое на звук колебаниями кузовных деталей и их дребезжанием (исключение акустического и механического замыкания), в связи с этим свободное распространение звука имеет особое значение.
Фанфара (электропневматический рожок) имеет широкий частотный диапазон, так как в этом случае столб воздуха колеблется в трубе (спиралеобразно свернутой). Благодаря этому тон мягче и приятнее, но в противоположность общему мнению менее пронизывающий. Кроме того, фанфары не так чувствительны к виброзамыканию. Все звуковые сигналы (Приводятся в действие с помощью выключателя через реле, так как сильно зависят от напряжения и очень восприимчивы к плохому контакту.
Очиститель ветрового стекла
Обязательная установка очистителя ветрового стекла с соответствующим приводом предписана во всех странах, однако наличие омывателя требуется не везде, хотя он уже давно стал элементом стандартного оснащения автомобиля. Для очистителя используется электрический привод, чаще всего с двумя скоростями.
Так как из-за загрязнения стекол, дождя и т. д. видимость сильно ухудшается, а иногда и вообще пропадает, то хорошо работающие очиститель и омыватель являются важным фактором повышения безопасности. Требования по минимальной величине очищаемой зоны (как и по зоне размораживания) сначала появились в США (федеральный стандарт 104) и вскоре были заимствованы в Правила ЕЭК ООН и директивы ЕЭС.
Поле видимости делится на несколько зон, для каждой из которых предписана своя степень очистки, выражаемая в процентах. Таким образом, выбор параметров очистителя и омывателя в сильной степени зависит от величины стекла, его формы, положения относительно сиденья водителя (центра глаз).
При современных формах ветрового стекла упомянутые выше требования лучше всего можно соблюсти с помощью одинаково или противоположно перемещающихся рычагов очистителя. Щетки приводятся в действие от электродвигателя со встроенным червячным редуктором. Положение центров качания (рычагов и их длина в значительной степени определяются желаемой (и предписанной) зоной очистки, как впрочем, и длина щеток. Путем изменения наклона щетки относительно рычага можно улучшить очистку в углах и получить более приемлемое исходное положение. Сильно гнутые и несферические стекла затрудняют очистку. Только благодаря использованию щеток с равномерным распределением давления прижима (принцип Трико) и при максимальном соответствии кривизны щетки кривизне ветрового стекла можно получить необходимую зону очистки. Давление прижима на конце рычага составляет примерно 30—50 Н. Под действием сил ветра это давление несколько уменьшается, поэтому следовало бы предусматривать специальные прижимные площадки, которые, однако, ухудшают видимость.
Наклон и форма ветрового стекла оказывают сильное влияние на работу очистителя, которая должна проверяться; при большой скорости воздушного потока в аэродинамической трубе. Потребляемая стеклоочистителем мощность сильно колеблется, так как сопротивление сдвигу щеток три мокром стекле существенно меньше, чем при почти сухом или сухом стекле. В соответствии с этим момент тоpмoжeния электродвигателя и силы в рычагах и шарнирах тоже сильно изменяются. Момент (по данным фирмы «Бош») изменяется от 7 до 25 Н-см. Динамические силы в шарнирах также очень велики. Целесообразнее использовать шаровые шарниры с тефлоновыми вкладышами, не требующие смазки и обеспечивающие четкое пространственное перемещение тяг, которые, как правило, непараллельны осям рычагов стеклоочистителя и кривошипа привода. Элементы стеклоочистителя лучше всего размещать в легкодоступном месте под капотом, причем предпочтительнее систему (электродвигатель — тяги — рычаги очистителя) предварительно монтировать на устойчивой несущей раме, которую затем вместе с резиновыми шумоизоляционными прокладками устанавливают на кузов. Таким образом достигаются точная фиксация взаимного положения элементов и оптимальное распределение сил.
Напомним о распространенной в США конструкции с закрытым исходным расположением рычагов очистителя, кoтоpaя по необъяснимым причинам не получила распространения в Европе. Очень практичен автоматический прерывистый режим работы очистителя при небольшом дожде или сыром тумане. В этом случае стеклоочиститель включается через определенные промежутки времени (иногда регулируемые). Для работы такой конструкции требуется предусматривать либо специальное положение выключателя очистителя, либо отдельный выключатель прерывистой работы стеклоочистителя (с регулировкой интервала), для которого необходимо выделять место в той части панели приборов, в которой размещаются выключатели.
Омыватели стекла
Омыватель имеет либо один центральный жиклер, разбрызгивающий воду в двух направлениях, либо два отдельных жиклера, которые обычно крепят к капоту, однако лучше их крепить к любой жесткой детали кузова, расположенной перед ветровым окном; они должны быть регулируемыми, чтобы можно было оптимизировать направление разбрызгивания.
Омыватели должны работать от электронасоса; путем определенного комбинирования выключателей предусматривается включение очистителя после разбрызгивания воды и совершение щетками нескольких ходов. Насос и реле времени чаще всего крепят к бачку омывателя. Последний, чтобы предотвратить замерзание жидкости, лучше всего разместить в отсеке двигателя.
Так как трубопроводы системы постоянно заполнены жидкостью, то возможность замерзания их очень велика, поэтому в жидкость, используемую для омывания стекла, необходимо добавлять антифриз. Часто этого недостаточно, поскольку антифриз испаряется в районе отверстий жиклера. Поэтому рекомендуется использовать утопленную установку жиклеров. Упомянутая утопленная установка очистителя является очень рациональной, особенно в том случае, когда через образующуюся щель из отсека двигателя выходит теплый воздух. В федеральном стандарте 104 США содержатся требования по величине минимальной омываемой поверхности (в % очищаемой поверхности стекла), а также по обеспечению надежной работы при морозах. Эти предписания выполнить очень трудно без принятия особых конструктивных решений. Поэтому были разработаны обогреваемые жиклеры, применение которых исключает замерзание.
Еще несколько слов о системах омывания стекол фар. Их конструкция полностью зависит от формы и размещения фар. Минимальные требования, предъявляемые к омывателям фар, аналогичные требованиям, предъявляемым к омывателям ветрового стекла основаны на измерении светопроницаемости в процессе очистки и омывания стекла фар и после нее.
Автомобильный радиоприемник, антенна, подавление помех
Автомобильный радиоприемник имеет совершенно другие условия эксплуатации и функции, чем обычный. Во-первых, чувствительность, селективность, подавление помех, усиление и система АРУ из-за меньшей эффективности антенны и сильно колеблющейся входной энергии должны быть намного выше; во-вторых, влияние атмосферных помех, тепловых и механических нагрузок, а также трудоемкость пользования должны быть по возможности минимальными.
Следует упрощать установку радиоаппаратуры на автомобиль путем отделения радиоприемника от громкоговорителей, если они малых размеров. Развитие полупроводниковой техники и электроники способствует созданию аппаратур любой мощности. Несмотря на это, нельзя умолчать о том, что в настоящее время в условиях движения автомобиля прием радиопередач служит скорее для получения информации, чем для удовлетворения культурных запросов, и качество приема сильно зависит от уровня шума, возникающего при движении автомобиля. Применение дополнительных приборов, специально разработанных для приема радиопередач в условиях движения, только подчеркивает это явление.
Для упрощения пользования следует применять приборы только с фиксированной настройкой на станцию, лучше с дополнительным искателем передающей станции, так как ручное управление радиоприемником является элементом, повышающим опасность движения.
Рассмотрим особо размещение антенны и громкоговорителей. Существенного улучшения качества приема можно достичь, если принимать во внимание следующие указания.
Антенны автомобильных радиоприемников тем эффективнее, чем дальше удалены от массы автомобиля (контур). Для этих целей лучше всего подходят штыревые антенны, выдвигаемые на высоту, примерно равную 0,9 м. Кроме того, такие антенны нечувствительны к направлению излучения передающей станции. Поэтому откидные антенны, устанавливаемые на крыше, часто обеспечивают более лучший прием, чем обычные, расположенные возле стойки ветрового стекла, телескопические и складывающиеся штыревые антенны. Однако качество приема радиоволн столь сильно зависит от собственных параметров автомобиля, что наиболее приемлемое положение антенны всегда следует уточнять по результатам испытаний. Само собой разумеется, антенна должна быть как можно короче и помехоустойчивой. Антенна, расположенная сбоку и недоступная с места водителя, должна иметь автоматический электропривод. При согласовании антенны, как, впрочем, и радиоприемника, следует отдавать предпочтение диапазону УКВ и средним волнам.
Следует тщательно подходить к размещению громкоговорителей, особенно стереорадиоаппаратуры. Многолетней практикой показано, что субъективно лучше воспринимается звук, исходящий в направлении взгляда. Поэтому лучше всего устанавливать один громкоговоритель в центре панели приборов, или для повышения полноты звучания (или при стереорадиоаппаратуре) — по одному громкоговорителю в левой и правой частях панели приборов таким образом, чтобы звук исходил под углом к панели приборов или вверх от нее.
Довольно приемлемым является расположение громкоговорителей по одному в левой и правой частях каркаса крыши, примерно посередине салона. В результате соответствующего оформления решетки громкоговорителя можно добиться того, что звук будет распространяться вперед и назад. Громкоговоритель следует по возможности располагать в звукоизолированном кожухе для исключения акустического низкочастотного замыкания волн, образуемых тыльной стороной диффузора. В случае расположения громкоговорителей в передней и задней частях салона необходимо предусматривать регулировку распределения звука. При создании стереозвучания это также необходимо соблюдать для левого и правого громкоговорителей.
Все эти данные приведены потому, что конструктор-кузовщик должен знать требования по установке радиооборудования и заранее предусматривать место для его размещения.
Качество приема радиопередач в автомобиле зависит от упомянутых выше общих критериев и от экранирования (подавления источников помех). Кроме линий электропередач, электрофицированных железных дорог и других помех, поступающих извне (в том числе и другие автомобили), основным источником помех является система зажигания карбюраторных двигателей. Однако электродвигатели привода стеклоочистителей, электростатические заряды, а также неплотное соединение контактов и недостаточное соединение с массой металлических деталей кузова (бамперы, крылья, капоты) могут вызывать функциональные помехи. Поэтому для всех автомобилей предписывается так называемое подавление помех системы зажигания с помощью резисторов. Для работы радиоприемника без помех (как, впрочем, и всего радиооборудования в целом) этого недостаточно, требуются дополнительные средства подавления помех от генератора, его регулятора, электродвигателя стеклоочистителя и других электродвигателей. Иногда, кроме этого, необходимо предусматривать провод массы между капотом или крышкой багажника и кузовом. Конструктор-кузовщик должен учитывать то, что большие детали, имеющие резьбовое крепление на кузове, должны иметь плотный контакт с ним, а соприкасающиеся поверхности детали и кузова должны быть свободны от эмали (иногда следует предусмотреть дополнительное лужение). Кроме того, должна отсутствовать коррозия.
Электрические цепи автомобиля, крепление батареи
Электрические цепи автомобиля служат для распределения тока между отдельными приборами и в соответствии со множеством потребителей они очень разветвлены. Полное представление об электрооборудовании автомобиля дает общая электрическая схема.
Электросеть автомобиля в основном выполняется однопроводной, отрицательный полюс источников тока в Европе соединяется с массой.
При размещении аккумуляторной батареи следует добиваться того, чтобы она соединялась но возможности коротким проводом со стартером и располагалась в легкодоступном месте. По соображениям безопасности батарею не следует располагать слишком близко к переднему краю автомобиля. Кроме того, следует предусмотреть то, чтобы от выделяющихся паров кислоты и газов не корродировали детали кузова. Для этого они должны быть защищены или закрыты. Крепление должно быть настолько прочным, чтобы при испытании на удар аккумуляторная батарея не отрывалась. Общепринятое в настоящее время нижнее крепление с приваренным или привинченным держателем в достаточной степени удовлетворяет этому требованию. Лучше всего, чтобы аккумуляторная батарея опиралась на выступ брызговика переднего колеса или на прикрепленный к нему кронштейн или на передний щит отсека двигателя, если для этого имеется место.
Обычно не все ответвления электрических цепей защищают предохранителями. Основные потребители энергии группируют таким образом, чтобы можно было обойтись 8—10 предохранителями, а дополнительные потребители энергии (радиоприемник, противотуманные фонари и др.) защищают по отдельности. Некоторые приборы, например фары, часто не защищают, поскольку опыт эксплуатации показывает, что выходят из строя они редко, а в случае возникновения неисправности ее легко найти (например, повреждение нитей лампы). Если фары все-таки решено защитить, то предохранитель должен быть предусмотрен для каждой нити. Блок предохранителей следует располагать в легкодоступном месте салона или в отсеке двигателя. Блок должен иметь маркировку, информирующую о защищаемых цепях, чтобы ею можно было воспользоваться при поиске причины отказа. В настоящее время блок предохранителей объединяют с колодкой диагностики и размещают в отсеке двигателя, кроме того, в этом месте имеется хороший доступ к реле. Выбор предохранителя (5,8 или 15 А) зависит от тока, потребляемого прибором, который является определяющим и при выборе сечения электропроводов. Зная обычное для автомобиля напряжение бортовой сети, равное 12 В, можно легко вычислить потребляемый ток.
Автоматы перегрузки, применяемые в США взамен плавких предохранителей, в Европе по соображениям стоимости не получили распространения.
Электропровода
Электрические провода должны иметь сечения, соответствующие току, потребляемому подключенными приборами, причем падение напряжения, происходящее вследствие сопротивления электропроводов, должно быть минимальным.
В общем случае используют электропровода с медными жилами, площадь поперечного сечения которых равна 1—2,5 мм2. Провода с площадью сечения менее 1 мм2 применять не рекомендуется, так как они имеют недостаточную механическую прочность.
Большое количество электропроводов, большая разветвленность электросети автомобиля, а также требование простоты монтажа приводят к необходимости объединять отдельные электропровода определенных групп потребителей электроэнергии в пучки, например, для передней части автомобиля (фары, освещение отсека двигателя, звуковые сигналы), для электроснабжения салона (приборы, выключатели, замок зажигания) и для задней части автомобиля (габаритный огонь, стоп-сигнал, указатель поворота и фонари заднего хода или задние фары), которые соединяются между собой с помощью многоклеммовых штекеров. Это облегчает поиск неисправности. Полезным новшеством является введение в электросеть системы диагностики, разъем которой располагают в блоке реле и предохранителей, что позволяет проверить работоспособность важнейших агрегатов.
С недавнего времени прикладываются огромные усилия по упрощению бортовой электросети путем исключения отдельных электропроводов и введения центрального провода, используемого для мультиплексной (однопроводной) системы управления распределенными потребителями, аналогично тому, как это осуществляется в телефонной связи. Хотя эти разработки еще находятся в начальной стадии, однако они представляют определенный интерес, поскольку с их внедрением повысится надежность работы и, возможно, уменьшатся затраты. Это существенно упростило бы бортовую сеть автомобиля и привело бы к улучшению контроля и диагностики отказов отдельных приборов. В будущем это упрощение тем более необходимо, поскольку электронные приборы управления и контроля требуют развитой электрической сети, не зависимой от силовых цепей автомобиля.
Как работают электрические системы?
08.10.2018 Электрическая схема ВАЗ 2109
Общий принцип электрической схемы
Электрическая система автомобиля является замкнутой цепью с независимым источником питания (батареей 12 В). Автомобиль функционирует на некоторой части мощности аккумулятора, остальную электроэнергию поставляет генератор. Аккумулятор создает стартовый импульс – раскручивает коленвал, генератор. Генератор продуцирует искру и двигатель запускается. Вращающийся вал создает на генераторе переменный ток, который выпрямляется и питает всю систему, в том числе аккумулятор.
Ток течет по проводникам от батареи к питаемым компонентам, после чего возвращается к батарее через корпус машины. К корпусу подключается заземление – толстый и наиболее важный участок кабеля. Такой тип схемы называется системой возврата земли, любая ее часть, соединенная с кузовом автомобиля, называется заземленной.
Сила тока измеряется в амперах (А); некий аналог «давления» тока называют напряжением и измеряется в вольтах (В). По сути напряжение – некая численная характеристика, которой можно измерить («пощупать») напряженность электрического поля. Современные автомобили имеют 12-вольтовую батарею. Его мощность измеряется в амперах/ часах. Аккумулятор емкостью 56 ампер / час должен обеспечивать ток 1 ампер в течение 56 часов или 2 ампера в течение 28 часов.
Если напряжение батареи падает, протекающий ток уменьшается, и, в конечном итоге, становится недостаточным, для работы некоторых электрических компонентов. Пример: не заводится мотор, фары горят тускло и пр.
Ток, напряжение и сопротивление (Ампер, Вольт и Ом)
Степень, с которой проволока (проводник) сопротивляется потоку тока, называется сопротивлением и измеряется в омах. Тонкие провода проводят электричество легче, чем толстые, потому что в тонком проводнике требуется меньше электронов для прохождения.
Энергия электромагнитного поля при прохождении тока через проводник преобразуется в тепло. Это можно наблюдать в лампочке, которая греется при подключении. Обращали внимание на то, как нагреваются фары? Провода в электрической схеме вашего автомобиля тоже могут нагреваться, а, если что-то пошло не так – даже плавиться.
Замена проводки моторного отсека:
Поэтому компонент с высоким потреблением тока не должен подключаться с помощью слишком тонких проводов, это приводит к тому, что-либо провода перегреваются либо выгорает предохранитель. Предохранитель – это участок с тонким проводом, он нужен для того, чтобы взять на себя «удар» и не допустить перегорание жизненно-важных проводников.
Все электрические единицы измерения взаимосвязаны: Напряжение 1 Вольт вызывается током в 1 Ампер, который протекает через проводник сопротивлением 1 Ом. Например, лампочка с сопротивлением 3 Ом в 12-вольтовой системе потребляет 4 ампера. Это означает, что он должен быть подключен с помощью достаточно толстых проводов, иначе через него не сможет пройти 4 Ампера.
Часто потребляемая мощность компонента указывается в Ваттах. Ватт – это перемноженные между собой напряжение и сила тока. Лампа в примере, описанном выше, потребляет 48 Вт.
Система заземления
Полярность
Электричество течет от батареи только в одном направлении, а некоторые компоненты работают, если «плюс» подключен к «плюсу», а «минус» к «минусу». Это касается всех полупроводниковых и индукционных элементов – катушки, стартер, генератор, диоды, транзисторы и пр.
Принятие такого одностороннего потока называется полярностью . На большинстве автомобилей отрицательная клемма аккумулятора заземлена, а положительная (+) отправляется в электрическую схему.
Это называется отрицательной заземленной системой, и при покупке электрического аксессуара (магнитола, например) всегда следует проверять подходит ли он для системы вашего автомобиля. Установка радио с неправильной полярностью повредит устройство, но большинство автомобильных радиоприемников имеют внешний переключатель для установки полярности в соответствии с характеристиками автомобиля. Перед установкой выберете правильную настройку.
Короткие замыкания и предохранители
Если используется провод неправильного размера, или если провод поврежден (отсоединен), это может привести к случайному короткому замыканию, которое буквально «пробивает» сопротивление компонента. Ток в проводе может стать опасно высоким, расплавить провод или даже вызвать пожар.
Блок предохранителей ВАЗ 2109
Чтобы предотвратить это, в цепях имеются предохранители. Наиболее распространенным типом предохранителя является короткий тонкий провод, помещенный в жаростойкий кожух, чаще всего – стеклянный маленький стакан.
Размер провода предохранителя является самым тонким во всей электрической системе, его сечение позволяет выдерживать минимальные токи без перегрева. Толщина провода предохранителя позволяет выдерживать только такие скачки напряжения, которые выдержит любой компонент, в том числе полупроводниковый.
Внезапный всплеск большого тока приводит к расплавлению плавкого предохранителя или (если предохранителя нет) к «удару», нарушающему электрическую цепь.
Когда это произойдет, проверьте, имеется ли короткое замыкание или отсоединение, затем установите новый предохранитель с правильным номинальным током. Существует много предохранителей, каждый из которых защищает небольшую группу компонентов, так что один сгоревший предохранитель не отключает всю систему. Многие из них сгруппированы вместе в блоке предохранителей.
Схемы
Схема обычно включает в себя более одного компонента, например, лампочки в системах освещения. Важно понимать, как именно они соединены – параллельно или последовательно.
Например, лампа фары предназначена для обеспечения определенной степени сопротивления, так что она потребляет определенный ток, иначе она попросту не сможет нормально светиться.
Но в цепи есть как минимум две фары. Если бы они были соединены последовательно, электрический ток должен был пройти через одну фару, чтобы добраться до другой. Это означало бы, что если бы одна из фар перегорала, то не светились бы обе. Ток будет сталкиваться с сопротивлением дважды, а двойное сопротивление будет уменьшать вдвое ток, так что лампочки светились бы очень слабо даже при заряженном аккумуляторе. Подключение ламп параллельно позволяет электричеству проходит через каждую лампу только один раз и не зависеть от состояния второй лампы.
Некоторые компоненты должны, наоборот, соединяться последовательно. Например, отправитель в топливном баке меняет свое сопротивление в зависимости от количества топлива и «посылает» небольшой электрический ток в топливный манометр. Эти два компонента соединены последовательно, так что изменяющееся сопротивление в одном датчике будет влиять на положение иглы в другом.
Вспомогательные цепи
Стартер имеет свой собственный толстый кабель, подключенный к нему непосредственно от аккумулятора. Цепь зажигания снабжает свечи импульсом высокого напряжения. Именно от этой простой цепи и зависит работоспособность двигателя. Именно поэтому данный участок изолирован от остальной схемы и функционирует автономно. Все остальные схемы называются вспомогательными цепями.
Большинство из них подключаются через замок зажигания, так что они работают только при включении. Это предотвращает случайное выключение чего-либо, что может привести к разрядке аккумулятора. Однако боковые и задние фары, которые вам могут понадобиться, когда автомобиль стоит на стоянке, всегда могут быть включены независимо от ключа зажигания. Именно поэтому, выходя из авто, следует проверить не забыли ли вы выключить фары. В противном случае, к вашему возвращению вас может ждать автомобиль с полностью разряженным аккумулятором.
При установке дополнительных принадлежностей, таких как обогреватель заднего стекла, который потребляет большой ток, всегда прокладывайте его через ключ зажигания.
Некоторые вспомогательные компоненты могут работать без включения зажигания, достаточно повернуть переключатель в положение «вспомогательное». Радиоприемник обычно подключается именно через него, чтобы его можно было включить при выключенном моторе.
Провода и печатные схемы
Размеры проводов и кабелей классифицируются по максимальному значению силы тока, который они способны безопасно через себя проводить. Безопасно – означает без лишнего нагрева.
Через автомобиль проходит сложная сеть проводов. Чтобы избежать путаницы, каждый провод маркируется своим цветом. Следует помнить, что это актуально только внутри конкретного автомобиля: нет национальной или международной системы цветовой маркировки проводников. Так, к примеру, провод от катушки зажигания в машине ВАЗ может быть помечен как желтый, однако в БМВ он чаще всего оранжевый с черной полосой. Есть определенные традиции, например, зеленый – это «минус», красный – это «плюс», черный – почти всегда «плюс». Однако, это именно традиции, а не правила и доверять при ремонте им не следует.
Большинство справочников и руководств по обслуживанию автомобилей включают в себя схему подключения, в которой разобраться очень непросто. Однако цветовое кодирование является полезным руководством для отслеживания проводки.
Там, где провода проходят бок о бок — они в связке (в пластмассовой или тканевой оболочке). Это позволяет содержать их аккуратными и упрощать процесс замены и установки. Этот пучок проводов растягивается по всей длине автомобиля, при необходимости прокладываются одиночные провода или небольшие группы.
Современным автомобилям часто требуется дополнительное место для большого количества проводов в ограниченном пространстве. Некоторые производители теперь используют печатные схемы вместо пучков, это особо удобно на задней приборной панели.
Печатные схемы — это пластиковые листы, на которых были напечатаны медные дорожки. Компоненты подключаются непосредственно к дорожкам. Некоторые современные автомобили имеют гибкие печатные схемы. Медные дорожки печатаются лентами (шлейфами) на очень гибком пластике, который способен заменить всю систему проводки.
Электрооборудование автомобиля
Совокупность систем и приборов, потребляющих электрический ток от его источников, составляют электрооборудование автомобиля. Все важные функции, такие как, запуск двигателя, поджег топлива, система сигнализации и освещения, и многие другие, осуществляются с помощью электроэнергии. Приборы присоединяются к источнику одним проводом (это — положительный полюс), а вторым заземляются на металлических частях корпуса авто (отрицательный полюс). Ток в приборах проходит под напряжением 12 вольт (для бензинового двигателя) и 24 вольта (для дизельного).
Приборы электрооборудования автомобиля
В автомобиле вырабатывают и генерируют электрический ток комплекс приборов электрооборудования. В него входят:
Генератор – состоящий из трех фаз, агрегат с электрическим активатором. Он призван перерабатывать производимую мотором механическую энергию в электрический ток. При включенном двигателе, он обеспечивает направленный ток в приборы и заряжает аккумулятор. Он состоит из:
— статора, индуктирующего на катушке ток
— ротора. Он встроен в шарикоподшипниках, которые получают вращательный импульс от коленвала, проходящий по обмотке электрический ток создает магнитную силу, индуцирующую электриеский ток на катушке статора.
Аппарат регулировки вольтности. Коленвал работает с непостоянной частотой. Чтобы напряжение не скакало, нужен стабилизатор. При скачках напряжения, якорь вибрирует, заставляя электрическую цепь прерываться, включая и выключая из нее добавочное звено, стабилизируя необходимое постоянство в цепи. Для предотвращения искрения применяют дроссель. Поддержание постоянного напряжения может осуществляться с помощью микроэлектронных регуляторов.
Итак, с помощью генератора аппарата достигается независимость постоянного напряжения от переменчивости вращения коленвала.
Батарея аккумулятора. Он питает приборы при не запущенном моторе. В ней происходит преобразование энергии химических реакций в электрическую энергию. Благодаря низкому сопротивлению, он может быстро отдавать большой силы ток в стартер, для пуска двигателя.
Одна из основных параметров аккумулятора является его ёмкость – энергию, которую он отдает в период от полной зарядки до абсолютной разрядки. С возникновением изменений в батареи (изношенности, уменьшение количества кислоты и др.), ёмкость уменьшается.
Корпус представляет собой пластмассовый короб, со встроенными последовательно соединенными электродами, разделенными изолирующими стенками. Каждая секция снабжена резьбовой воронкой, для проверки и доливания аккумуляторной жидкости. Как и любая другая батарея, имеет два противоположных полюса (+ и -).
Химически активный элемент аккумулятора (кислота) требует соблюдения правила безопасности. Запрещается близко подносить источник открытого огня. Избегайте попадания электролита на кожу и в глаза.
Основное электрооборудование в авто
Электрический автостартер
Обычно электростартер потребляет ток в 12 вольт, на мощных двигателях ставят второй аккумулятор, увеличивая напряжение вдвое. Сила пока в цепи соответственно падает (ведь оно обратно пропорционально напряжению), что уменьшает ненужный перегрев проводки.
Зажигание
Сама система состоит из:
— катушки, увеличивающей напряжение до 20 киловольт. Представляет собой, обмотанные медной проволокой, стальные пластины. Алюминиевый остов наполнен маслом, создающим защиту катушке. Снаружи присоединено сопротивление, синхронизирующее подачу тока с частотой вращения коленвала.
— распределитель, состоящий из устройства прерывания и замыкания подачи тока на цилиндры. Крайние электроды соединены со свечами, а срединный подсоединен проводами к катушке зажигания. Через центральный электрод ток поступает к ротору. Есть на каркасе распределителя конденсатор и регулятор, предназначенные для защиты от чрезмерного нагревания и увеличения показателя напряжения. Вал распределителя получает вращательные импульсы от шестерни насоса, который, в свою очередь, начинает вращаться с началом оборотов коленвала.
— датчик. По разные стороны от щели данного прибора расположены элемент и магнит, с постоянным магнитным полем, а внутри расположен замыкатель. Суть работы этой конструкции заключается в создании магнитных импульсов, которые, после подачи на коммутатор, преобразовываются в электрические.
— коммутатор. Выключает цепь при размыкании прерывателя, преобразовывает магнитные импульсы в электрические с помощью обмотки.
— свечи. Подают искру в цилиндр двигателя. Имеют маркировку. Чаще всего используют неразборную ее разновидность, отличающейся высокой степенью надежности и эксплуатационного срока.
— выключатель. Он связан с сигнализацией и препятствует случайному включению стартера при запущенном моторе.
Совокупность осветительных приборов
Основным призванием данных элементов автомобиля служит: освещение полосы дороги и прилегающего пространства ночью и в непогожие дни, ограничение и демонстрация очертаний транспортного средства, оповещение о своих намерениях (сигнальная функция).
Принято использование в освещении разных цветов света: красный — для сигнализации об опасности, желтый – предупредительный и белый – в нейтральных ситуациях. Цвет света регламентируется стандартами ООН.
Благодаря созданию технологии компьютерного контроля, разработчики имеют возможность использовать в своих моделях многообразие форм и конструкций дизайна осветительных элементов. К ним относятся: фонари и фары, приборы освещения внутри автомобиля, лампы света различных конструкций приборов, выключатели, датчики, предохранитель.
Фара – это лампа, с направленным световым пучком. Устанавливается в переднем сегменте машины для освещения пути. Обычно имеют механизм изменения направления светового пучка, необходимого для предотвращения ослепления водителя встречного транспорта. Так называемый, дальний свет переключается на ближний (световой поток направляется вниз). С появлением особых видов фар, с компьютерной регулировкой интенсивности и направления света, отпадает необходимость ручного переключения света.
Фонари габаритные. Только белого цвета. Очерчивает габариты авто и предупреждает о намерении начать движение.
Противотуманники. Его расширенный световой поток усиливает освещенность полотна дороги, особенно в затуманенных условиях, обильном дождевом потоке, обильном снегопаде. Однако, днем при плохой видимости, не рекомендуется включать основные фары. Это приводит к ослеплению, отраженным от тумана, светом. А при ясной погоде ночью, не стоит использовать его наряду с дальним светом – это уменьшат дальность освещения.
Есть еще пара видов переднего освещения – внедорожное (в быту его еще называют «люстра», устанавливают на крыше) и фара – искатель, с мощным световым потоком, запрещено использование в населенных пунктах и при встречном движении (только для ориентировки в безлюдных зонах).
К световому освещению автомобиля относятся также:
— фонари дневного света и боковые
— стоп – огни, фонарь обгона
— проблесковые маячки устанавливаются на спец технике.
Система сигнализации
Включает в себя поворотники, стоп – сигнал торможения и обратного хода, шумовые сигналы звукомчё.
Измерительно – контрольные элементы
Это лампы уровня горючего в баке, температуры антифризов, давления масла, потенциала аккумулятора, тормозной жидкости. Также, к ним относятся датчики контроля заслонки, освещения, раздаточной коробки, обогрева стекол и другие. Все они выведены на панель приборов в салоне.
Источник https://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistemy-osveshheniya-i-signalizatsii/elektricheskaya-sistema-avtomobilya/
Источник https://3drive.ru/articles/auto-electric/kak-rabotayut-ehlektricheskie-sistemy
Источник https://elm327.club/remont-i-obsluzhivanie-avto/elektrooborudovanie-avtomobilya.html