Author: Резник А.М.
Tags: техника средств транспорта автодорожный транспорт учебник автомобили ремонт автомобилей техническое обслуживание издательство транспорт серия среднее специальное образование
ISBN: 5-277-00969-8
Year: 1990
Text
Среднее специальне е образование
НЧЧЕКЖ
тт тттгз
Электрооборудование
автомобилей
А-М. РЕЗНИК
ББК 39.33-04
Р34
УДК 629.113.066.004.5
Рецензенты: В. Е. Ютт, Б. А. Абрамов
Заведующий редакцией В. И. Лапшин
Редактор Н. К. Заря
Учебник
РЕЗНИК АЛЕКСАНДР МОИСЕЕВИЧ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ
Технический редактор Л. Г. Дягилева
Корректор-вычитчик И. М. Лукина
Корректор Н. А. Хасянова
ИБ № 3808
Сдано в набор 17.04.89. Подписано в печать 07.02.90. Т-00041. Формат 60X88'/i6.
Бум. офс. № 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать. Усл. печ. л. 15,68.
Усл. кр.-отт. 15,68. Уч.-изд. л. 17,26. Тираж 100 000 экз. Заказ 2083. Цена 85 коп.
Изд. № 1-1-2/8-6 № 4160
Ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ», 103064, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 при Государственном комитете СССР по печати
129041, Москва, Б. Переяславская, 46.
Резник А. М.
Р34 Электрооборудование автомобилей: Учебник для
автотранспортных техникумов.—М.: Транспорт,
1990.—256 с., ил., табл.
ISBN 5-277-00969-8
Изложены материалы по устройству, работе и эксплуатации
систем и отдельных изделий электрооборудования наиболее рас-
пространенных моделей отечественных автомобилей.
Предназначен для учащихся автотранспортных техникумов по
специальности «Техническое обслуживание н ремонт автомобнлей>.
3203030000-079
Р ------------- 165-90 ББК 39.33-04
049(01)-90
ISBN 5-277-00969-8
© А. М. Резник, 1990
ВВЕДЕНИЕ
В автомобиле для придания ему высоких эксплуатационных
свойств широко используется оборудование из различных облас-
тей техники. Оборудование, в котором используются электротех-
нические, электромеханические, электронные и светотехнические
устройства, принято объединять в единый комплекс под назва-
нием электрооборудование автомобиля. Устройства электрообо-
рудования исходя из выполняемых задач относятся к следующим
основным группам: источникам и потребителям электрической
энергии и контрольно-измерительным приборам. Задача источни-
ков — обеспечение потребителей необходимым количеством элект-
рической энергии в различных условиях эксплуатации.
Потребители электрической энергии выполняют самые раз-
нообразные функции. Уже традиционным стало применение
электрической энергии для зажигания рабочей смеси в цилинд-
рах карбюраторного двигателя и его пуска, освещения пути сле-
дования автомобиля и передачи необходимой информации (све-
товой и звуковой) другим участникам дорожного движения, конт-
роля работы узлов, агрегатов и автомобиля в целом. Здесь пере-
числены далеко не все функции, которые выполняет или в вы-
полнении которых задействовано электрооборудование.
Многообразие функций электрооборудования потребовало из-
менения подхода к нему как при конструировании, так и при
эксплуатации. Современное электрооборудование рассматривает-
ся как совокупность систем, имеющих свое собственное назначе-
ние и различным образом взаимосвязанных между собой и дру-
гими системами автомобиля. В систему объединяются устройства,
участвующие в выполнении определенных функций, и связи
между ними. Руководствуясь таким подходом, можно выделить
следующие основные системы электрооборудования автомобилей:
электроснабжения, зажигания, пуска, освещения и световой сиг-
нализации, контрольно-измерительные приборы. Часть устройств,
не имеющих сложных функциональных связей, относится к до-
полнительному электрооборудованию.
В бортовой сети автомобиля используется постоянный ток
номинальным напряжением 12 или 24 В. Напряжение 24 В вы-
бирается в тех случаях, когда система пуска не обеспечивает
з
необходимых мощностных характеристик при напряжении 12 В.
Иногда применяются бортовые сети, обеспечивающие переклю-
чение напряжения с 12 на 24 В. В этих сетях стартер включается
в цепь напряжением 24 В, а остальные потребители — напряже-
нием 12 В.
Электрооборудование автомобилей постоянно совершенствует-
ся в разных направлениях. Во-первых, увеличивается число по-
требителей. Появляются устройства, которые позволяют улуч-
шить условия труда водителей, повысить безопасность движения
и топливную экономичность, уменьшить загрязнение окружаю-
щей среды. Во-вторых, повышается технический уровень тради-
ционных устройств благодаря применению новых материалов и со-
вершенствованию конструкции. В-третьих, широко внедряются
электронные приборы, в которых используются самые последние
достижения электронной техники.
Электрооборудование современного автомобиля во многом
влияет на его надежность. На электрооборудование приходится
20—30 % всех отказов автомобиля. Для обеспечения надежной
работы электрооборудования необходимо четко представлять себе
устройство отдельных систем и электрооборудования в целом,
неукоснительно выполнять все работы технического обслужива-
ния, а также владеть основными приемами поиска неисправ-
ностей.
РАЗДЕЛ I
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Система электроснабжения обеспечивает производство элект-
рической энергии и передачу ее потребителям. Производство
электрической энергии осуществляют аккумуляторная батарея
и генераторная установка. Бортовая сеть обеспечивает передачу
электрической энергии потребителям по проводам через защит-
ную, распределительную и коммутационную аппаратуру. В данном
разделе элементы бортовой сети не рассматриваются. Их описа-
ние рассматривается отдельно.
Глава 1
СТАРТЕРНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Как следует из названия, основным потребителем разрядного
тока батареи является стартер. Стартер при пуске двигателя по-
требляет ток, который может достигать нескольких сотен ампер
и который сильно возрастает при отрицательных температурах
двигателя. Поэтому основным требованием к аккумуляторной ба-
тарее является обеспечение возможности кратковременного раз-
ряда большими токами. При этом не должно чрезмерно умень-
шаться напряжение на выводах батареи и должен обеспечиваться
необходимый срок службы.
Указанным требованиям в наибольшей степени соответствует
аккумуляторная батарея свинцово-кислотной системы. Она обес-
печивает также питание включенных потребителей электрической
энергии при неработающем двигателе и в случаях, когда во время
работы двигателя генератор не развивает достаточной мощности.
Аккумуляторные батареи на автомобиле устанавливаются в
различных местах (в двигательном отсеке, в кабине или снаружи),
которые определяются в основном конструктивными особенно-
стями автомобиля и условиями его эксплуатации.
Соблюдение правил эксплуатации аккумуляторных батарей
и своевременное выполнение работ технического обслуживания
в значительной степени определяют срок их службы.
5
Аккумуляторная батарея состоит из нескольких соединенных
последовательно аккумуляторов.
Принцип действия свинцового аккумулятора. Свинцовый акку-
мулятор является химическим источником тока. В общем случае
химические источники тока характеризуются тем, что электриче-
ская энергия для питания потребителей возникает в результате
преобразования химической энергии в электрическую внутри ис-
точника. Процесс преобразования химической энергии в электри-
ческую происходит при разряде аккумулятора через внешнюю
цепь в результате протекающих в нем химических реакций.
Он может продолжаться до тех пор, пока в процессе реакций
не будут израсходованы активные вещества.
Аккумулятор (буквально означает накопитель) по существу
является гальваническим элементом с обратимым химическим
процессом. Его работоспособность после разряда может быть вос-
становлена путем заряда. Заряд осуществляется пропусканием
постоянного тока через аккумулятор от другого источника электри-
ческой энергии в направлении, противоположном току разряда.
При этом происходит преобразование электрической энергии в
химическую, сопровождающееся восстановлением активных ве-
ществ, израсходованных при разряде.
Все превращения при разряде и заряде происходят согласно
закону сохранения энергии.
У полностью заряженного свинцового аккумулятора актив-
ными веществами являются: двуокись свинца (РЬОг) (темно-
коричневого цвета) на положительном электроде (аноде), губ-
чатый свинец (РЬ) (темно-серого цвета) на отрицательном элект-
роде (катоде) и водный раствор серной кислоты (H2SO4 + H2O) —
электролит, в котором помещаются электроды.
Активные вещества электродов, находясь в электролите, час-
тично растворяются в нем. При этом отрицательный электрод
выделяет в электролит положительно заряженные ионы свинца,
а на нем остаются избыточные электроны. На положительном
электроде в результате процесса растворения появляются избы-
точные положительно заряженные ионы свинца. Поэтому между
электродами возникает разность потенциалов и, если соединить
электроды между собой через какой-нибудь потребитель (лам-
почку, электродвигатель и т. д.), избыточные электроны отрица-
тельного электрода будут двигаться по внешнему участку замкну-
той электрической цепи к положительному электроду. Другими
словами, через потребитель (внешний участок цепи) и аккумуля-
тор (внутренний участок цепи) будет протекать электрический ток.
При этом будет происходить процесс разряда аккумулятора.
В процессе разряда аккумулятора активная масса отрица-
тельного электрода преобразуется из губчатого свинца в сульфат
свинца (PbSCh). Цвет отрицательного электрода меняется с тем-
но-серого на светло-серый. Активная масса положительного
6
электрода по мере разряда преобразуется из двуокиси свинца в
сульфат свинца. При этом цвет положительного электрода меня-
ется с темно-коричневого на светло-коричневый.
Плотность электролита в процессе разряда уменьшается,
так как реакции протекают с расходом кислоты и образованием
воды. Серная кислота расходуется непосредственно у поверх-
ности электродов и в порах активной массы. Поэтому плотность
электролита непосредственно у электродов становится меньше,
чем в общем объеме. Разность плотностей приводит к возникнове-
нию процесса диффузии, который обеспечивает поступление сер-
ной кислоты, необходимой для реакций, из общего объема к по-
верхностям и в поры активной массы электродов. После окончания
разряда плотность электролита во всем объеме выравнивается.
Для осуществления заряда ток от внешнего источника про-
пускают в направлении, противоположном току разряда. При
этом сульфат свинца положительного электрода преобразуется
в двуокись свинца, а сульфат свинца отрицательного электрода —
в губчатый свинец. Процесс сопровождается увеличением в элект-
ролите количества серной кислоты и соответствующим уменьше-
нием количества воды, что приводит к повышению плотности
электролита. По тем же причинам, что и при разряде, при заряде
плотность электролита у поверхностей и в порах активной массы
электродов становится больше плотности электролита в общем
объеме.
После полного восстановления активных масс обоих электро-
дов плотность электролита достигает первоначального (до раз-
ряда) значения и в процессе заряда перестает повышаться.
Происходит только разложение воды на водород и кислород,
которые появляются на поверхности электролита в виде газовых
пузырьков, что является внешним признаком восстановления
заряженности аккумулятора. Этот процесс называют «кипением»
электролита. Он требует периодического долива воды.
Химические реакции, протекающие при разряде и заряде
свинцового аккумулятора, описываются уравнением
анод катод разряд анод катод
PbO2 + Pb + 2H2SO4 PbSO4 + PbSO4 + 2H2O.
1.2. УСТРОЙСТВО СВИНЦОВОЙ СТАРТЕРНОЙ
АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Батарея состоит из последовательно соединенных аккумуля-
торов, имеющих номинальное напряжение 2 В. Используемые
на автомобилях батареи с номинальным напряжением 12 В
состоят из шести аккумуляторов. При номинальном напряжении
бортовой сети 24 В используются две 12-вольтовые батареи.
7
Рис. 1.1. Стартерная аккумуляторная батарея
Автомобильные аккумуляторные батареи (рис. 1.1) выпуска-
ются в едином эбонитовом или пластмассовом моноблоке 11.
Моноблок разделен перегородками по числу аккумуляторов на
ячейки. На дне каждой ячейки имеются опорные призмы 12,
служащие опорой для электродов и сепараторов. Наличие опор-
ных призм создает пространство, предназначенное для накопле-
ния шлама, образующегося в результате выпадания активной
массы. Это предохраняет разноименные электроды от замы-
кания.
В каждой ячейке моноблока помещены отрицательные 3 и
положительные 1 электроды, разделенные сепараторами 2 и соб-
ранные в блоки электродов 13. Электроды одной полярности
соединены между собой с определенным зазором свинцовым
мостиком 6, к которому приварен борн 4.
Количество отрицательных электродов обычно на один больше,
чем положительных. Крайними в этом случае являются отри-
цательные электроды. В некоторых случаях количество положи-
тельных электродов равно количеству отрицательных или на один
больше.
Над блоком электродов укладывается эбонитовой или пласт-
массовый предохранительный щиток 5, предохраняющий верхние
кромки сепараторов от механических повреждений.
Каждый аккумулятор закрывается крышкой 7 из эбонита или
пластмассы. Крышка имеет отверстие для заливки электролита,
закрываемое резьбовой пробкой 9.
Аккумуляторы соединены между собой межэлементными соеди-
нениями (перемычками) 8 — выводной борн отрицательных элект-
8
родов одного аккумулятора соединяется с борном положительных
электродов другого.
К борнам положительных электродов первого аккумулятора
и отрицательных последнего навариваются конусные полюсные
выводы 10, служащие для присоединения батареи к внешней цепи.
Места сопряжения крышек с моноблоком, предварительно
уплотненные резиновыми прокладками или асбестовым шнуром,
герметизируются заливочной битумной мастикой.
Уплотнения предотвращают попадание мастики внутрь акку-
мулятора. Большинство моноблоков имеют специальные посадоч-
ные места для крышек, и в этом случае уплотнения не приме-
няются.
Батареи, имеющие большую массу, снабжены ручками для
переноски.
Размеры полюсных выводов (рис. 1.2), на которых закреп-
ляют разрезные наконечники подводящих проводов, стандартизо-
ваны. Для исключения возможности неправильного подключения
батареи к схеме электрооборудования диаметр положительного
вывода больше диаметра отрицательного вывода. Такие выводы
применяют у большинства батарей. Некоторые батареи имеют
болтовое соединение полюсных выводов и наконечников подво-
дящих проводов.
Электрод аккумулятора (рис. 1.3) состоит из решетки, ячейки
которой заполнены пористой активной массой. Пористой активную
массу делают для того, чтобы больше активных веществ могло
участвовать в токообразующей реакции. Особенно это важно
при больших разрядных токах, возникающих при включении
стартера. Решетка состоит из рамки 1, вертикальных и горизон-
тальных жилок, токоотводящего ушка 2, с помощью которого
Рис. 1.3. Электрод аккумулятора
7
Х77Л Г/777Л хША \eZZ2a Y7/''A У777Л 7777Л У777Л \777Л \777Л
9
электроды привариваются к мостику, и двух ножек 3, которыми
электрод опирается на призмы моноблока. Ножки у положитель-
ных и отрицательных электродов расположены так, чтобы электро-
ды одной полярности опирались на одну пару призм моноблока,
а другой полярности — на другую пару призм. Такое расположе-
ние уменьшает возможность короткого замыкания разноименных
электродов через шлам. Решетка выполняет функции каркаса,
обеспечивающего механическую прочность электрода. Их отли-
вают из сплава свинца (94 %) и сурьмы (6 %) с применением
различных присадок. Сплав обладает рядом преимуществ по
сравнению с чистым свинцом. Он имеет лучшие литейные и кор-
розионные свойства, повышенную механическую прочность.
В решетки электродов вмазывают пасту, которую готовят
из порошка свинца и свинцовых окислов и водного раствора
серной кислоты. Пасты для положительных и отрицательных
электродов различаются по соотношению в порошке чистого
свинца и свинцовых окислов. Кроме того, в пасту для отрица-
тельных электродов вводятся в небольших количествах расши-
рители. Если их не вводить, активная масса отрицательного
электрода быстро теряет свою работоспособность в результате
усадки (уменьшения пористости). Активная масса положитель-
ных электродов склонна к другому отрицательному явлению —
оплыванию, которое проявляется в отпадании от электрода мель-
чайших кристаллов и зерен двуокиси свинца. Для упрочнения
активной массы положительных электродов в пасту добавляется
синтетическое волокно.
После намазки пасту в решетках уплотняют давлением, вы-
сушивают и формируют (подвергают электрохимической обработ-
ке). В процессе формирования, представляющем собой заряд
при особых условиях, паста переходит в пористую активную
массу. После формирования активная масса положительного
электрода почти полностью состоит из двуокиси свинца, а отри-
цательного— из губчатого свинца.
Сепараторы предназначены для предотвращения замыкания
разноименных электродов. Они изготовляются из пористого кис-
лотостойкого материала и представляют собой тонкие листы.
Материалом сепараторов служат микропористая резина (минор)
или микропористая пластмасса (мипласт, поровинил, порвинг,
винипор). Обычно сепаоатопы имеют с одной стороны гладкую
поверхность, с другой — реб-
ристую, которая обращена к
положительному электроду. Это
обеспечивает лучшее поступле-
ние к электроду электролита.
Рис. 1.4. Крышка аккумулятора
10
Наиболее широко применя-
емая конструкция крышек ак-
кумуляторов показана на
рис. 1.4. Крышка снабжена
тремя отверстиями. Отверстия
/ служат для вывода борнов
блока электродов, резьбовое
отверстие 2 — для заливки
электролита. В отверстия 1
крышек заделаны свинцовые
втулки 3. При сварке борна с
перемычкой или полюсным вы-
Рис. 1.5. Аккумуляторные пробки
водом одновременно к ним
приваривается и верхняя часть
втулок. Этим обеспечивается
надежная герметизация крышки в месте выхода борна.
Аккумуляторные резьбовые пробки (рис. 1.5) изготовляются
из эбонита или пластмассы. Пробки снабжены вентиляционными
отверстиями 1, обеспечивающими выход газов. Для предотвра-
щения выплескивания электролита во время движения авто-
мобиля пробка имеет отражатель 3 и уплотняется резиновой
шайбой 2. Некоторые пластмассовые пробки имеют конусный
бортик 4, плотно прилегающий к горловине отверстия. В этом
случае резиновая шайба не ставится.
У новых, не залитых электролитом батарей, под пробками
устанавливаются уплотнительные диски или вентиляционные от-
верстия пробок заклеиваются липкой лентой. Тем самым исклю-
чается доступ воздуха и влаги в аккумуляторы и предотвращается
окисление электродов.
В большинстве пластмассовых пробок вентиляционное от-
верстие заканчивается глухим приливом 5. Прилив перед нача-
лом эксплуатации срезается.
В последние годы много внимания уделяется уменьшению
электрического сопротивления аккумуляторных батарей. Один
из путей — уменьшение электрического сопротивления межэле-
ментных соединений и борнов. В некоторых случаях борны имеют
залитые в свинцовый корпус медные стержни, а межэлементные
соединения — медные планки. Медные вставки значительно умень-
шают электрическое сопротивление этих деталей, так как электро-
проводность меди в 12 раз больше по сравнению со свинцово-
сурьмянистым сплавом.
Большое распространение получают также батареи с общей
крышкой. При таком конструктивном решении соединение акку-
муляторов осуществляется с помощью укороченных межэлемент-
ных соединений через отверстия в перегородках моноблока, что
значительно уменьшает их сопротивление и сокращает расход
свинца. Общая крышка соединяется с моноблоком с помощью
специального состава на основе эпоксидных смол. Ремонт батарей
с общей крышкой, неразъемно соединенной с моноблоком, практи-
чески невозможен.
11
В настоящее время начался выпуск малообслуживаемых ак-
кумуляторных батарей. Сепараторы у этих батарей имеют форму
конверта, в котором помещается отрицательный электрод.
При такой конструкции образующийся на электродах шлам
не может привести к замыканию электродов. Поэтому отпадает
необходимость в опорных призмах, образующих пространство
для накопления шлама. Блоки электродов устанавливаются не-
посредственно на дно ячейки моноблока, что при прежних внут-
ренних размерах ячейки позволяет поднять уровень электролита
над верхними кромками электродов. Кроме того, в материал ре-
шеток электродов малообслуживаемых батарей добавляется мень-
ше по сравнению с обычными батареями сурьмы, что уменьшает
скорость разложения воды в процессе заряда.
Указанные отличия обеспечивают значительное увеличение
периодичности долива воды по сравнению с обычными бата-
реями. Поэтому их называют малообслуживаемыми или необ-
служиваемыми.
На батареях с общей крышкой дополнительно маркируют но-
минальную емкость в ампер-часах и номинальное напряжение
в вольтах.
Условное обозначение свинцовых стартерных аккумуляторных
батарей имеет следующую структуру: первая цифра обозначает
количество последовательно соединенных в батарею аккумулято-
ров, буква С (свинцовая) — тип электрохимической системы, бук-
ва Т(стартерная) —назначение батареи по функциональному
признаку, число после букв — номинальную емкость в ампер-ча-
сах при 20-часовом режиме разряда. Затем маркируют допол-
нительные сведения об исполнении батареи и применяемых ма-
териалах:
А — пластмассовый моноблок с общей крышкой;
3— необслуживаемое исполнение, залита электролитом и
полностью заряжена;
Н—несухозаряженная.
На батареях после обозначения ее типа может также буквами
указываться материал моноблока: Э — эбонит, Т — термопласт
или полиэтилен. Затем может стоять буква, характеризующая
материал сепараторов: М — мипласт, Р — мипор, П — порови-
нил.
Например, условное обозначение 6СТ-75ТРН содержит сле-
дующую информацию: батарея состоит из шести аккумуляторов
и ее номинальное напряжение 12 В, батарея стартерная, номи-
нальная емкость при 20-часовом режиме разряда 75 А-ч, моно-
лок из термопласта или полиэтилена, сепараторы из мипора,
батарея несухозаряженная.
У стартерных батарей, изготовляемых по специальным техни-
ческим условиям, условное обозначение отличается от общепри-
нятого.
12
1.3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАРТЕРНОЙ БАТАРЕИ
К основным характеристикам стартерной батареи относятся:
электродвижущая сила (э. д. с.), внутреннее сопротивление, на-
пряжение разряда, напряжение заряда, емкость, коэффициент
отдачи по емкости, саморазряд и срок службы.
Электродвижущая сила. Э. д. с. аккумулятора Е равна раз-
ности потенциалов положительного и отрицательного электродов
при разомкнутой внешней цепи.
Э. д. с. аккумулятора зависит от физикохимических свойств
веществ, участвующих в реакциях, и совершенно не зависит от
размеров электродов и их конфигурации. Плотность электролита
является фактором, определяющим изменение э. д. с. Формула,
описывающая зависимость э. д. с. аккумулятора от плотности
электролита, получена экспериментальным путем и имеет вид
Е = 0,85-|--у,
где у — плотность электролита, г/см3.
Так, если плотность электролита составляет 1,27 г/см3, то
э. д. с. аккумулятора равна 2,12 В.
Так как плотность электролита зависит от температуры, от
температуры зависит и э. д. с. Однако влияние температуры на
э. д. с. невелико и на практике им пренебрегают.
Э. д. с. можно измерить вольтметром с большим внутренним
сопротивлением (не менее 300 Ом/В). Однако если измерить
э. д. с. непосредственно после разряда и затем провести ее изме-
рение после нескольких часов покоя, то результат будет неодина-
ков. Значение э. д. с. будет больше во втором случае. Это
объясняется тем, что плотность электролита, уменьшившаяся у по-
верхности электродов при разряде, не может повыситься мгновенно
после окончания разряда. Процесс выравнивания плотности опре-
деляется скоростью диффузии и идет постепенно. Для полного
выравнивания плотности электролита по всему объему необхо-
димо 10—12 ч. Э. д. с. при равенстве плотности электролита по
всему объему называют равновесной электродвижущей
силой.
По тем же причинам э. д. с., измеренная непосредственно
после заряда, будет больше равновесной э. д. с.
Э. д. с., рассчитанная по плотности электролита, практически
равна равновесной э. д. с., так как локальные изменения плот-
ности электролита у поверхности электродов очень мало влияют
на значение плотности электролита после ее выравнивания по
всему объему.
Внутреннее сопротивление. Любой источник тока, в том числе
и аккумулятор, имеет внутреннее сопротивление, которое проти-
водействует прохождению через аккумулятор зарядного или раз-
рядного тока.
13
Рис. 1.6. Зависимость удельного сопро-
тивления электролита от его плотности
(температура электролита 20 °C)
Внутреннее сопротивление
аккумулятора определяется по
следующей формуле
R = Ra + R«,
где R<, — омическое сопротивление
электродов, электролита, сепараторов
и других токопроводящих частей;
R„ — сопротивление поляризации, кото-
рое обусловлено изменением э. д. с. при
прохождении тока.
Омическое сопротивление
аккумулятора имеет ту же при-
роду, что и сопротивление всех
проводников. У заряженного
аккумулятора оно составляет
несколько тысячных долей ома.
Однако по мере разряда меняет-
ся химический состав активной
массы электродов и уменьшает-
ся плотность электролита, что
вызывает изменение омического сопротивления аккумулятора. Удель-
ное сопротивление губчатого свинца составляет 1,83-10~4 Ом-см,
двуокиси свинца — 74-10-4 Ом-см, а сульфата свинца — около
1,0-107 Ом-см.
Приведенные данные показывают, что продукт разряда (суль-
фат свинца) имеет значительно большее сопротивление, чем
исходные материалы. Поэтому сопротивление электродов с уве-
личением разряженности аккумулятора растет.
График зависимости удельного сопротивления электролита
от его плотности (рис. 1.6) имеет явно выраженный минимум.
При температуре электролита 20 °C удельное сопротивление име-
ет минимум при плотности электролита 1,22 г/см3, равный
1,35 Ом-см. Так как плотность электролита в процессе разряда
изменяется примерно от 1,27 до 1,1 г/см3, то сопротивление
электролита по мере разряда сначала несколько уменьшается,
а затем растет.
На сопротивление электролита существенное влияние ока-
зывает его температура, которая на остальные составляющие
омического сопротивления практически не влияет. Понижение тем-
пературы вызывает повышение сопротивления электролита, осо-
бенно сильное в зоне отрицательных температур (рис. 1.7).
Таким образом, омическое сопротивление свинцового акку-
мулятора зависит от его разряженности и температуры электро-
лита. Естественно, что омическое сопротивление аккумуляторной
батареи зависит от тех же факторов, к которым добавляется еще
сопротивление борнов и межэлементных соединений. Зависимость
омического сопротивления батареи от разряженности при различ-
14
ных температурах электролита (рис. 1.8) показывает общую тен-
денцию возрастания сопротивления с увеличением разряженно-
сти. При положительных температурах в зависимостях сопро-
тивления от разряженности наблюдаются участки небольшого
уменьшения сопротивления, вызванного переходом удельного
сопротивления электролита через минимум. Это уменьшение
сопротивления с понижением температуры исчезает.
Кроме того, с понижением температуры уменьшается значе-
ние разряженности батареи, при котором начинается резкое уве-
личение сопротивления.
Если омическое сопротивление аккумулятора имеет ту же
природу, что и сопротивление всех проводников, то физический
смысл сопротивления поляризации следует пояснить особо. При
рассмотрении факторов, влияющих на э. д. с. аккумулятора
при прохождении через аккумулятор зарядного или разрядного
тока, отмечалось изменение плотности электролита, находящегося
в непосредственном контакте с электродами. При разряде плот-
ность электролита у электродов уменьшается и уменьшается
э. д. с. аккумулятора на величину, называемую э. д. с. поляризации
разряда Еп.р- При заряде происходит увеличение плотности и,
следовательно, э. д. с. аккумулятора — на величину э. д. с. поля-
ризации заряда Е„.3. После прекращения заряда или разряда
э. д. с. поляризации не исчезает мгновенно, она уменьшается
постепенно по мере того, как в результате диффузии происходит
выравнивание плотности электролита. В процессе заряда и раз-
ряда э. д. с. поляризации проявляется как падение напряжения
внутри аккумулятора. Поэтому условно э. д. с. поляризации
выражают через сопротивление поляризации, т. е. аналогично
падению напряжения на омическом сопротивлении. Таким об-
Рис. 1.7. Зависимость удельного со-
противления электролита от его тем-
пературы (плотность 1,26 г/см3 при тем-
пературе 25 °C)
Рис. 1.8. Зависимость омического со-
противления аккумуляторной батареи
6СТ-90
15
разом, сопротивление поляризации отражает появление э. д. с.
поляризации. Связь между ними определяется формулой
Еп = /?„/•
Сопротивление поляризации увеличивается с понижением
температуры и уменьшается с повышением тока (как при раз-
ряде, так и при заряде).
Таким образом, внутреннее сопротивление аккумулятора
увеличивается с увеличением разряженности, при уменьшении
тока и понижении температуры электролита.
Напряжение разряда и заряда. При разряде аккумулятора
его равновесная э. д. с. Е распределяется между внутренним
участком цепи, где она преодолевает внутреннее сопротивление,
и внешним, где посредством присоединенного потребителя (на-
грузки) электрическая энергия преобразуется в другой вид
энергии. Та часть э. д. с., которая при разряде приходится на
внешний участок цепи, называется напряжением разряда аккуму-
лятора Up. Потери же на внутреннем участке носят название
внутренних потерь напряжения /?/р. Связь между напряжением
разряда и э. д. с. аккумулятора и внутренним падением напря-
жения описывается формулой
Up=Е — Rip = Е — Еп.р — R0If>.
Из формулы видно, что напряжение разряда меньше равновес-
ной э. д. с. на величину э. д. с. поляризации разряда и потерь на
омическом сопротивлении аккумулятора.
Зная характер изменения равновесной э. д. с. и внутреннего
сопротивления от ряда факторов, можно сказать, что напряжение
разряда уменьшается с увеличением разряженности аккумулято-
ра, понижением температуры электролита, увеличением разряд-
ного тока.
При разряде напряжение внешнего источника должно прео-
долевать э. д. с. аккумулятора и падение напряжения на внут-
реннем сопротивлении, т. е. должно выполняться условие
Us — Е RI3 = E Еп з -|- Rol3.
Таким образом, характер изменения напряжения аккумулято-
ра во времени при заряде током постоянной силы определяется
изменением равновесной э. д. с. и внутреннего сопротивления,
что хорошо иллюстрируют разрядные и зарядные характеристики
на рис. 1.9.
Перед началом разряда равновесная э. д. с. имеет значение
Ео, соответствующее определенной плотности электролита. В на-
чале разряда постоянным по силе током (рис. 1.9, а) происходит
резкое падение напряжения разряда (участок а—б) за счет внут-
ренних потерь напряжения на омическом сопротивлении батареи.
Затем происходит быстрое, но плавное снижение напряжения
16
Рис. 1.9. Изменение напряжения свинцово-кислотного аккумулятора:
а—разряд; б—заряд
(участок б—в) за счет появления э. д. с. поляризации. Нараста-
ние э. д. с. поляризации происходит до тех пор, пока не устано-
вится определенная разность концентраций электролита (у поверх-
ности электродов и в общем объеме), обеспечивающая поступле-
ние к электродам необходимого для реакций количества кислоты.
Следующий участок в—г характеризуется относительно медлен-
ным снижением напряжения в результате уменьшения равновес-
ной э. д. с. из-за общего снижения плотности электролита.
К концу разряда, когда активные вещества на поверхности
электродов превращаются в сульфат свинца, а к находящимся в
глубине доступ электролита затруднен, увеличиваются омическое
сопротивление и э. д. с. поляризации, а напряжение разряда
быстро падает (участок г—д). При прекращении разряда на-
пряжение повышается скачком на величину омических потерь
(участок д—е). При этом происходит плавное уменьшение
э. д. с. поляризации за ечет выравнивания плотности электролита
у поверхности электродов и в общем объеме (участок е—ж).
Поэтому на этом участке происходит плавное увеличение э. д. с.,
значение которой приближается к значению равновесной э. д. с.
Перед началом заряда равновесная э. д. с. также имеет ка-
кое-то начальное значение Со, соответствующее плотности электро-
лита в аккумуляторе. В начале заряда постоянной силы током
(рис. 1.9, б) наблюдаются те же процессы, что и в начале раз-
ряда, но протекают они в обратном направлении. Сначала (учас-
ток а—б) происходит резкое увеличение напряжения заряда
по отношению к э. д. с. на величину падения напряжения на оми-
ческом сопротивлении. Участок б—в характеризуется нарастанием
э. д. с. поляризации, связанным с быстрым увеличением плот-
ности электролита у поверхности электродов. Затем (участок
в—г) напряжение нарастает медленно, что обусловлено ростом
равновесной э. д. с. благодаря общему увеличению плотности
электролита. К концу заряда, когда почти весь сульфат свинца
17
Рис. 1.10. Зависимость напряжения ак-
кумуляторной батареи (на 10-й секунде
разряда) от температуры электролита
при стартерном режиме разряда
превратился в двуокись свинца
на положительном электроде и
в губчатый свинец на отрица-
тельном, в электролите проис-
ходит главным образом разло-
жение воды. В результате раз-
ложения воды увеличивается
э. д. с. поляризации аккуму-
лятора, что приводит к увели-
чению напряжения заряда
(участок г—д). На участке д—е
происходит уже только разло-
жение воды, сопровождающее-
ся появлением на поверхности
электролита пузырьков газа
(кислорода и водорода). На
этом участке напряжение оста-
ется постоянным. Обильное газовыделение («кипение» электро-
лита) и постоянство напряжения служат признаком конца за-
ряда.
При прекращении заряда напряжение скачком падает на ве-
личину падения напряжения на омическом сопротивлении (учас-
ток е—ж). Затем происходит плавное уменьшение э. д. с. поляри-
зации, которое исчезает при полном выравнивании плотности
электролита во всем объеме (участок ж—з).
Напряжение батареи при разряде будет равно сумме на-
пряжений ее аккумуляторов за вычетом падения напряжения
на межэлементных соединениях. При заряде падение напряже-
ние на межэлементных соединениях суммируется с напряжениями
аккумуляторов.
В эксплуатации наиболее важно, чтобы аккумуляторная ба-
тарея обеспечивала надежное питание стартера при пуске двига-
теля. Однако при понижении температуры в результате действия
рассмотренных выше факторов разрядное напряжение понижа-
ется (рис. 1.10). Это является одной из основных причин затруд-
ненного пуска двигателя в холодное время года.
Емкость. В зависимости от количества активных веществ и
электролита аккумулятор одним и тем же током может разря-
жаться различное время. Количество электричества, которое ак-
кумулятор отдает при разряде, называется емкостью. Емкость
С измеряется в ампер-часах и определяется формулой
С = /р(р,
где /р — ток разряда. А; /р — продолжительность разряда, ч.
Стартерные батареи собираются из аккумуляторов одной ем-
кости. Так как аккумуляторы соединяются последовательно, ем-
кость батареи равна емкости аккумулятора.
18
При определенном количестве активных веществ и электро-
лита емкость в значительной степени зависит от коэффициента
использования веществ, определяемого отношением массы рас-
ходуемых активных веществ к их полной массе.
Теоретически для получения 1А-ч электричества необходимо
4,46 г двуокиси свинца, 3,87 г свинца и 3,66 г серной кислоты.
Однако у современных стартерных батарей активных веществ
содержится в 2 раза больше.
Важнейшими факторами, влияющими на коэффициент исполь-
зования активных веществ, являются пористость активной массы,
толщина электродов, плотность и температура электролита,
режим разряда.
Повышение пористости активной массы позволяет улучшить
условия поступления электролита в глубь электродов и за счет
этого увеличить количество веществ, участвующих в реакциях.
Уменьшение толщины электродов позволяет значительно уве-
личить коэффициент использования активной массы, особенно
при токах разряда большой величины. У тонких электродов
внутренние слои активной массы используются эффективнее, чем
у толстых.
С увеличением плотности электролита коэффициент исполь-
зования активной массы растет. Однако повышенная плотность
приводит к снижению срока службы батарей. Поэтому плот-
ность электролита определяют условия эксплуатации аккумуля-
торных батарей.
Различают длительные режимы разряда, при которых разряд
производят небольшими токами в течение нескольких часов (на-
пример, 10- и 20-часовой режимы разряда), и короткие или стар-
терные, при которых разряд длится несколько минут большими
токами.
Увеличение тока разряда уменьшает коэффициент использо-
вания активной массы и, следовательно, емкость. При больших
токах разряда поверхностные слои электродов быстро превра-
щаются в сульфат свинца, который закупоривает поры, и внутрен-
ние слои активной массы почти не участвуют в реакциях.
Для сравнения различных стартерных батарей введено поня-
тие номинальной емкости. Под ней понимают емкость, которую
должна отдать полностью заряженная батарея в установленном
режиме разряда. Для стартерных батарей номинальная емкость
Сго задается в 20-часовом режиме при температуре электролита
25 °C током такой величины, при котором через 20 ч напряже-
ние на 12-вольтовой батарее снижается до 10,5 В.
Например, если емкость 12-вольтовой аккумуляторной батареи
в 20-часовом режиме разряда 90 А-ч, это означает, что при
разряде батареи током 4,5 А (0,05 С20) при температуре электро-
лита 25 °C до напряжения 10,5 В время разряда составит
не менее 20 ч.
19
Рис. 1.11. Зависимость емкости акку-
муляторной батареи от температуры
электролита:
/—разряд номинальным током; 2—разряд
током стартерного режима
При стартерных режимах
разряда емкость не рассчитыва-
ется. Для оценки характерис-
тик батарей в стартерных режи-
мах пользуются напряжением
и продолжительностью разря-
да. Разрядный ток обычно зада-
ется численно равным утроенно-
му значению номинальной ем-
кости.
Понижение температуры
электролита приводит к умень-
шению емкости. Это является
следствием увеличения вязкос-
ти электролита, вызывающего
повышение сопротивления по-
ляризации и омического сопро-
тивления. При больших токах
разряда влияние температуры электролита на емкость (рис. 1.11)
сказывается сильнее.
Чтобы восстановить емкость аккумуляторной батареи, отдан-
ную при разряде, необходимо в режиме заряда сообщить бата-
рее несколько большую емкость. Это объясняется тем, что
часть энергии при заряде идет на побочные процессы, например
на процесс разложения воды. Отношение числа ампер-часов,
отданных при разряде, к числу ампер-часов, полученных батарей
при заряде, называется коэффициентом отдачи по емкости.
Для стартерных батарей он равен 0,85 при длительных режимах
разряда.
Саморазряд. Аккумуляторная батарея, отключенная от разряд-
ной цепи, самопроизвольно разряжается. Такой разряд батареи
называется саморазрядом.
Во время эксплуатации батарей бывают нормальный и повы-
шенный саморазряды. Нормальный саморазряд — явление есте-
ственное и неизбежное в отличие от повышенного.
Нормальный саморазряд новых аккумуляторных батарей
(кроме необслуживаемых) при температуре электролита 20±
±5 °C не должен превышать 10 % номинальной емкости за
14 сут. Для необслуживаемых (малообслуживаемых) батарей
саморазряд не должен превышать 10 % за 90 сут.
Нормальный саморазряд аккумулятора происходит по сле-
дующим причинам. Решетка положительного электрода, состоя-
щая из свинца, не полностью контактирует с активной массой
(двуокисью свинца), и между свинцом решетки и активной мас-
сой в присутствии электролита из-за различного химического
состава материалов электрода возникает разность потенциалов.
Иными словами, в этих местах образуются гальванические эле-
20
менты, которые сами, находясь в состоянии разряда, постепенно
разряжают электрод.
Решетка отрицательного электрода, состоящая из свинца, и
его активная масса (губчатый свинец) представляют собой два
электрода, между которыми также возникает разность потенциа-
лов, вызывающая саморазряд.
Кроме этого, причинами нормального саморазряда являются
трудноудаляемые примеси металлов, содержащиеся в материалах,
из которых изготовляют электроды, и примеси, находящиеся в
электролите. Наиболее подвержен саморазряду отрицательный
электрод.
Одной из причин нормального саморазряда является также
то, что плотность электролита, находящегося в нижней части
аккумулятора, всегда немного больше плотности электролита,
находящегося в его верхней части. Поэтому между верхней и
нижней частями электродов возникает разность потенциалов, при-
водящая к саморазряду.
Повышенный саморазряд аккумуляторных батарей происхо-
дит по следующим причинам.
При небрежной заливке электролита в аккумуляторы, а также
при бурном газовыделении наружная поверхность аккумулятора
может оказаться смоченной электролитом, что значительно уве-
личивает саморазряд. Величина такого саморазряда в некоторых
случаях превышает 5—10 % емкости батареи в сутки.
Причиной повышенного саморазряда батареи может служить
также применение дистиллированной воды или электролита, со-
держащих вредные примеси.
Содержание в электролите даже незначительных количеств
меди и особенно железа намного увеличивает саморазряд ба-
тареи.
В процессе эксплуатации саморазряд аккумуляторных батарей
постепенно увеличивается и резко возрастает к концу срока их
службы.
Саморазряд батарей в значительной степени зависит от тем-
пературы электролита. С понижением температуры электролита
он уменьшается и при отрицательных температурах у новых
батарей практически прекращается.
Срок службы. При соблюдении правил эксплуатации, опреде-
ляемых инструкцией по эксплуатации «Батареи аккумуляторные
свинцовые стартерные», заводами-изготовителями гарантируются
определенные (гарантийные) сроки службы батарей. Гарантирует-
ся нормальная работа аккумуляторных батарей в течение
18 мес со дня ввода батарей в эксплуатацию. Так как срок
службы зависит от пробега (интенсивности эксплуатации) авто-
мобиля, на котором эксплуатируется аккумуляторная батарея,
то в пределах гарантийного срока службы оговаривается гаран-
тийная наработка, которая должна быть не более 60 тыс. км.
21
Это означает, что батарея, вышедшая из строя в пределах га-
рантийного срока службы и имеющая наработку более 60 тыс. км,
гарантийной замене не подлежит.
Фактические сроки службы батарей, не имеющих техноло-
гических дефектов и эксплуатирующихся с соблюдением установ-
ленных правил, значительно превышают гарантийные. Минималь-
ный срок службы зависит от наработки и считается нормальным,
если составляет 24 мес при наработке не более 90 тыс. км и
12 мес при наработке от 90 тыс. до 150 тыс. км.
1.4. ПОДГОТОВКА БАТАРЕИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ
Приведению аккумуляторных батарей в рабочее состояние
предшествует процедура приготовления электролита. Особые тре-
бования предъявляются к химической чистоте электролита, ко-
торая оказывает существенное влияние на характеристики и срок
службы батарей. Поэтому для приготовления электролита исполь-
зуются дистиллированная вода (ГОСТ 6709—72) и специальная
аккумуляторная серная кислота (ГОСТ 667—73).
Концентрированная серная кислота прозрачная, маслянистая
жидкость, без запаха. Плотность ее равна 1,83 г/см3 при тем-
пературе 25 °C, что соответствует содержанию чистой кислоты
около 95 %. Она поддается смешиванию с водой в любых про-
порциях. Серная кислота способна в больших количествах погло-
щать влагу из воздуха. Бутыль с серной кислотой, оставленная
открытой, постепенно переполняется, поглощая влагу из окружаю-
щего воздуха. По той же причине пролитый электролит долгое
время не высыхает.
Приготовление электролита. Электролит необходимой плот-
ности можно приготовить непосредственно из концентрированной
серной кислоты плотностью 1,83 г/см3 и дистиллированной воды
(1-й вариант). Однако растворение концентрированной серной
кислоты в воде сопровождается выделением большого количества
тепла. По этой причине для приготовления электролита приме-
няется посуда, стойкая не только к действию серной кислоты, но
и к высокой температуре (керамическая, пластмассовая, эбонито-
вая, свинцовая). В сосуд для приготовления электролита сначала
заливается вода, а затем при непрерывном помешивании серная
кислота. Вливать воду в концентрированную серную кислоту
запрещается, так как при вливании воды в кислоту происходит
быстрое разогревание воды, она вскипает и разбрызгивается
вместе с кислотой, которая, попадая на кожу человека, вызывает
ожоги. Происходит это из-за различий в теплоемкости и плотности
воды и кислоты. Струя воды, попадая в кислоту, из-за меньшей
плотности остается практически на поверхности, а так как тепло-
емкость кислоты значительно меньше теплоемкости воды, то
22
за счет выделяющегося при растворении воды в кислоте тепла
в основном нагревается вода. При вливании серной кислоты в
воду такое резкое местное повышение температуры не может
произойти, так как вода, обладая большой теплоемкостью, быстро
отводит тепло от места реакции, а кислота, имея большой удель-
ный вес, быстро погружается в толщу воды, что приводит к рас-
пределению тепла в большем объеме.
При приготовлении электролита и заливке батарей необходи-
мо использовать очки, резиновые перчатки и сапоги, фартук
или костюм из кислотостойкого материала. При случайном по-
падании электролита или кислоты на кожу необходимо аккуратно
снять жидкость ватой, промыть пораженные места водой и затем
5 %-ным раствором кальцинированной соды.
Плотность электролита, применяемого для приведения в дей-
ствие стартерных аккумуляторных батарей, может быть от 1,20
до 1,28 г/см3. Используется также раствор плотностью 1,40 г/см3,
который применяется как промежуточный при приготовлении
электролита необходимой плотности (2-й вариант) и когда необ-
ходимо повысить плотность электролита в аккумуляторе. При при-
готовлении электролита необходимой плотности можно исполь-
зовать нормы расхода компонентов для приготовления электро-
лита (табл. 1.1).
Из табл. 1.1 видно, что при использовании концентрирован-
ной серной кислоты объем электролита получается меньше сум-
мы объемов компонентов. Это явление называется «усадкой»
электролита, а проявляется оно тем сильней, чем выше его плот-
ность. При применении для приготовления электролита раство-
ра плотностью 1,40 г/см3 явление «усадки» сказывается незначи-
тельно и им можно пренебречь.
Плотность электролита определяется денсиметром с пипеткой
(рис. 1.12). Он состоит из денсиметра 4, стеклянной пипетки 3,
резиновой груши /, резиновой пробки 5 с эбонитовым наконеч-
ником 6 и резиновой пробки 2 с отверстиями.
Таблица 1.1. Расход компонентов для приготовления 1 л электролита
различной плотности
Плотность электро- лита, при 25 °C, г/см' 1-й вариант 2-й вариант
Вода, л Кислота плотностью 1,83 г/см3 при 25 °C, л Вода, л Раствор плотностью 1,40 г/см3 при 25 "'С, л
1,20 0,859 0,200 0,534 0,466
1,22 0,839 0,221 0,484 0,516
1,24 0,819 0,242 0,433 0,567
1,26 0,800 0,263 0,383 0,617
1,28 0,781 0,285 0,327 0,673
1,40 0,650 0,423 0,000 1,000
23
Для замера плотности электролита необходи-
мо плавно сжать грушу рукой и погрузить на-
конечник в электролит (рис. 1.13). Затем плавно
отпустить грушу и после того, как уровень электро-
лита в пипетке перестанет повышаться, считать
значение плотности по шкале денсиметра против
нижнего края мениска жидкости. При замере
денсиметр не должен касаться стенок пипетки.
Одновременно с замером плотности произво-
дится замер температуры электролита. Плотность
электролита приводится к температуре 25 °C. В
зависимости от температуры к показаниям
денсиметра делается поправка (табл. 1.2).
Заливка батарей электролитом. Температура
электролита, заливаемого в аккумуляторные ба-
тареи, должна быть не выше 30 °C и не ниже
15 °C. Плотность электролита, заливаемого в
аккумуляторные батареи, зависит от климатичес-
кого района, в котором эксплуатируется автомо-
биль (табл. 1.3).
Непосредственно перед заливкой электролита
вывертывают вентиляционные пробки и удаляют
детали или элементы пробки, герметизирующие
вентиляционные отверстия. Если в горловине
под пробкой имеется герметизирующий диск,
Рис 1 12 Аккуму-ег0 необходимо удалить. Затем постепенно не-
ляторный денси-большой струей заливают электролит до тех пор,
метр пока поверхность электролита не коснется нижнего
торца тубуса горловины крышки.
В настоящее время батареи выпускаются в сухозаряженном
исполнении. Сохранение сухозаряженности зависит от длитель-
ности и условий хранения батарей. Для определения потери сухо-
Рис. 1.13. Пользование денсиметром
заряженности после заливки
электролита в промежутке вре-
мени от 20 мин до 2 ч произво-
дится контроль плотности элек-
тролита. Если снижение плот-
ности относительно плотности
заливаемого электролита не
превышает 0,03 г/см3, батарея
может быть сдана в эксплуа-
тацию.
При снижении плотности
электролита более 0,03 г/см3
батарею следует зарядить, а за-
тем откорректировать плот-
ность электролита.
24
Таблица 1.2. Поправки для приведения плотности электролита к температуре
25 °C
Температура электролита, °C Поправка к показа- нию денсиметра, г/см3 Температура электролита, °C Поправка к показа- нию денсиметра, г/см3
—55...- 41 -0,05 + 5...+ 19 — 0,01
—40...—26 —0,04 + 20...+ 30 0,00
—25...—11 -0,03 + 31... + 45 + 0,01
— 10...+ 4 —0,02 + 46...+ 60 + 0,02
Таблица 1.3. Плотность заливаемого электролита
Макроклиматические районы (средняя
месячная температура воздуха в январе, °C)
Холодные:
очень холодный
(—50...— 30)
холодный
(—30...—15)
Умеренные:
умеренный (—15...—8)
теплый влажный (8...+4)
Жаркий сухой ( — 15...+ 4)
Времи года Плотность электролита, г/см
заливаемого заряженной батареи
Зима 1,28 1,30
Лето 1,24 1,26
Круглый 1.27 1,29
год
То же 1,24 1,26
» 1,20 1,22
» 1,22 1,24
Примечание. Допускаются отклонения от значений, приведенных в табл. 1.3,
на 0,01 г/см3.
При необходимости срочного ввода в эксплуатацию сухоза-
ряженных батарей допускается установка их на автомобили без
контроля плотности электролита. Такой способ возможен, если
срок хранения батарей не более одного года и температура
электролита и батарей не ниже 15 °C.
В особых случаях батареи, хранящиеся при отрицательных
температурах до —30 °C, допускается заливать электролитом
температурой 40 °C и плотностью 1,27 г/см3. После 1 ч выдержки,
если батарея хранилась не более одного года, ее можно устанав-
ливать на автомобиль. Если срок хранения более одного года, про-
изводится проверка сухозаряженности, по результатам которой
батарея устанавливается на автомобиль или подзаряжается.
В случаях срочного ввода батареи в эксплуатацию после
возвращения автомобиля с линии ее необходимо зарядить и до-
вести плотность электролита до необходимого значения.
Хранение аккумуляторных батарей. На хранение могут ус-
танавливаться батареи, не залитые электролитом, и батареи, при-
веденные в рабочее состояние или снятые с автомобиля.
25
Хранение сухих батарей. Новые, не залитые электролитом
аккумуляторные батареи хранятся в неотапливаемом помещении
при температуре окружающего воздуха не ниже —50 °C.
Батареи устанавливают в один ярус выводами вверх. Перед
постановкой на хранение пробки на батареях плотно завертыва-
ют; герметизирующие детали, уплотнительные диски и стержни
в вентиляционных отверстиях аккумуляторных крышек не уда-
ляют.
Батареи следует устанавливать вне зоны действия прямых
солнечных лучей на расстоянии не менее 1 м от отопительных
печей или других нагревательных приборов.
Максимальный срок хранения батарей в сухом виде не дол-
жен превышать трех лет.
Хранение батарей с электролитом. Заряженные батареи с
электролитом следует хранить в сухом прохладном помещении
по возможности при температуре не выше 0 °C, так как при по-
ниженной температуре процессы саморазряда и коррозии решеток
замедляются. Минимальная температура помещения не должна
быть ниже —30 °C.
Максимальный срок хранения батарей с электролитом, не
оказывающий отрицательного действия на емкость и срок служ-
бы, при температурах хранения не выше 0 °C не более 1,5 года,
при положительных температурах хранения — не более 9 мес.
Батареи, снятые с автомобилей после небольшого срока экс-
плуатации, а также батареи, приведенные в рабочее состояние,
но не бывшие в эксплуатации, устанавливают на хранение только
после заряда.
Батареи, снятые с автомобилей после длительной эксплуата-
ции, после заряда и доведения плотности электролита до нормы
рекомендуется подвергнуть контрольному разряду током 10-ча-
сового режима. Если при этом время разряда батарей с плотно-
стью электролита 1,24; 1,26 и 1,28 г/см3 при 25 °C окажется
меньше, чем 5,5; 6,5 и 7,5 и соответственно, то эти батареи на дли-
тельное хранение ставить не рекомендуется.
После определения емкости батареи, устанавливаемые на хра-
нение, необходимо вновь зарядить.
При постановке на хранение батарей, эксплуатируемых с
электролитом плотностью 1,30 г/см3 (принятой для зимнего вре-
мени), следует плотность электролита в конце заряда довести
до 1,28 г/см3. Снижение плотности электролита необходимо,
так как хранение батарей с электролитом повышенной плотности
ускоряет процесс разрушения пластин.
Батареи, хранящиеся в качестве эксплуатационного резерва,
должны поддерживаться в состоянии полной заряженности.
Поэтому батареи, хранящиеся при положительной температуре,
следует один раз в месяц подзаряжать для восстановления
емкости, потерянной ими от саморазряда.
26
Для батарей, хранящихся при температуре О °C и ниже, мож-
но ограничиться лишь ежемесячной проверкой плотности элект-
ролита и подзаряжать их только в тех случаях, когда установлено
падение плотности более чем иа 0,04 г/см3.
1.5. МЕТОДЫ ЗАРЯДА
Заряд аккумуляторных батарей производят от источника по-
стоянного тока. При этом положительный полюс источника соеди-
няют с положительным выводом батареи, а отрицательный - с
отрицательным. Для протекания зарядного тока необходимо,
чтобы напряжение зарядного устройства было больше э. д. с.
батареи.
Наиболее широко распространены два способа заряда: при
постоянном зарядном токе и постоянном напряжении. Реже
применяются модифицированный заряд, при котором изменяются
ток и напряжение, и ускоренный заряд, представляющий собой
заряд большими токами.
При любом способе заряда температура электролита в бата-
реях должна быть не выше 35 °C.
Заряд при постоянном зарядном токе. Применяется на заряд-
ных станциях и в аккумуляторных отделениях автотранспортных
предприятий. Достигается постоянство зарядного тока различны-
ми способами: регулированием напряжения зарядного агрега-
та; изменением сопротивления реостата, включенного в цепь за-
ряда; применением различных стабилизаторов тока.
Большинство зарядных агрегатов (устройств) имеют либо сту-
пенчатую, либо плавную регулировку напряжения за счет изме-
нения коэффициента трансформации. Поэтому периодически, по
мере изменения зарядного тока, вращением рукоятки устанавли-
вают необходимый зарядный ток. При включении в зарядную цепь
реостата происходят непроизводительные потери электроэнергии
на нагрев реостата.
Стабилизаторы тока пока не получили распространения в
эксплуатации.
При заряде током постоянной силы рекомендуемый зарядный
ток О,1С2о А (С20 — номинальная емкость аккумуляторной бата-
реи). При заряде таким током вначале почти вся электроэнергия
идет на основные реакции. Когда батарея будет заряжена на
85—90 %, для поддержания требуемой силы тока заряда необ-
ходимо повысить напряжение до значения, при котором начина-
ется разложение воды, сопровождающееся выделением на поверх-
ности электролита пузырьков водорода и кислорода. На разло-
жение воды расходуется дополнительная энергия. Поэтому
для заряда полностью разряженной батареи методом постоян-
ного тока необходимо ей сообщить в 1,2—1,5 раза большее ко-
Рис. 1.14. Схемы включения аккумуляторных батарей на заряд
личество электричества по сравнению с полученным при разряде.
В конце заряда при положительных температурах электролита
напряжение на одном аккумуляторе может достигать 2,7 В. При
этом наблюдается быстрое повышение температуры электролита.
При повышении температуры электролита до 45 °C рекомендуется
снизить зарядный ток в 2 раза или прекратить заряд для
охлаждения электролита до 30—35 °C.
Батарея считается заряженной, если во всех аккумуляторах
наблюдается постоянство величины плотности электролита в те-
чение 2 ч.
Обычно на заряд от регулируемого источника подключается
группа последовательно соединенных батарей (рис. 1.14, а)
одной или близкой по величине емкости. Если зарядный агрегат
обеспечивает большие токи, к нему можно подключить парал-
лельно несколько групп батарей (рис. 1.14, б) с включенными
последовательно в каждой группе реостатом и амперметром.
Аналогичная схема включения применяется и при нерегулярном
источнике тока.
Количество последовательно соединенных батарей в группе
подбирают в зависимости от максимального выходного напряже-
ния зарядного агрегата исходя из того, чтобы на каждый аккуму-
лятор приходилось напряжение 2,7 В.
Количество групп батарей, подключаемых параллельно для
одновременного заряда, принимается в зависимости от силы тока,
которую обеспечивает зарядный агрегат, и силы токов заряда
отдельных групп и определяется из условия, что сумма токов
всех групп не должна превышать величину тока зарядного
агрегата.
Если в разных группах различные типы батарей, то расчет
сопротивления реостата ведется отдельно для каждой группы.
28
Заряд при постоянстве напряжения. Редко применяется на
зарядных станциях. При этом способе напряжение в процессе
заряда поддерживается постоянным, а зарядный ток изменяется
следующим образом. В начале заряда э. д. с. аккумуляторной
батареи понижена (из-за низкой плотности электролита), и ток
достигает наибольших значений [до (1,04-1,5) СгоА]. В процессе
заряда, когда э. д. с. батареи постепенно возрастает, сила тока
понижается. К концу заряда сила тока уменьшается до значений,
меньших О,1(?2о- В стационарных условиях напряжение заряда
при использовании данного способа должно быть 2,3—2,4 В на
аккумулятор.
Продолжительность заряда при постоянном напряжении прак-
тически одинакова с продолжительностью заряда при постоян-
ном токе.
Преимуществом рассматриваемого способа является меньшее
газовыделение в конце заряда вследствие меньшего напряжения.
Недостатком является необходимость применения более мощ-
ного зарядного агрегата по сравнению с методом заряда постоян-
ным током. При этом его мощность полностью используется
только в начале заряда.
Заряд при постоянном напряжении используется в процессе
эксплуатации батареи на автомобиле. Однако на автомобиле
батарея работает в циклическом режиме, когда кратковременный
разряд чередуется с зарядом. Поэтому сильно разряженную бата-
рею не приходится заряжать на автомобиле, и указанные выше
недостатки не проявляются.
При сильной разряженности батареи ее снимают с автомоби-
ля для подзаряда или, не снимая, заряжают ускоренным мето-
дом от постороннего источника.
Ускоренный заряд. Применяется в случаях чрезмерного раз-
ряда батареи в процессе эксплуатации и при необходимости
восстановить ее работоспособность в короткое время. Причиной
повышенного разряда может явиться неисправность генератор-
ной установки на автомобиле.
Достоинством ускоренного заряда, кроме сокращения вре-
мени заряда, является исключение трудозатрат на снятие бата-
реи с автомобиля, ее доставку в зарядное отделение и установку
обратно на автомобиль.
Ускоренный заряд производится токами, численно равными
0,7—0,9 номинальной емкости. Так как целью ускоренного заряда
является восстановление работоспособности батареи, его прово-
дят не до полной заряженности батареи. Критерием окончания
ускоренного заряда является равенство количества электриче-
ства, получаемого батареей при заряде, той величине емкости, на
которую она разряжена. Такое условие проведения ускоренного
заряда исключает чрезмерный перезаряд, который при ускорен-
ном заряде сильно снижает срок службы батарей. Для выполне-
29
ния указанного условия установка Э411 для ускоренного заряда
снабжена специальным устройством для точного определения сте-
пени разряженности.
Установка Э411 позволяет заряжать одновременно одну
аккумуляторную батарею.
Режим ускоренного заряда может успешно применяться для
быстрого повышения характеристик батареи при низкой темпе-
ратуре непосредственно перед пуском двигателя. Такой режим
называют предпусковым подзарядом, проводят его в течение
7—10 мин.
Уравнительный заряд. Проводится током 0, IC20A. При уравни-
тельном заряде преследуется цель полностью обеспечить восста-
новление активных масс электродов всех аккумуляторов батареи.
Заряд ведется до тех пор, пока во всех аккумуляторах плотность
электролита не будет постоянной в течение 3 ч. Как правило, по-
требность в уравнительном заряде возникает у батарей после дли-
тельной эксплуатации, когда в батареях появляются аккумуляторы
с повышенной степенью разряженности.
Правила техники безопасности при заряде аккумуляторных
батарей. Заряд батарей, снятых с автомобиля, производится в
зарядном отделении. При подготовке и проведении заряда необ-
ходимо учитывать опасность, которую представляет электролит
при попадании на кожу человека, вредность паров кислоты,
концентрация которых в воздухе при заряде сильно возрастает,
и взрывоопасность выделяемого «гремучего газа» (смеси кисло-
рода и водорода).
Поэтому неукоснительно должны выполняться следующие
основные правила:
батареи в группе, подготовленные для заряда, должны соеди-
няться между собой посредством зажимов и наконечников, ис-
ключающих искрение;
пробки, закрывающие наливные отверстия, должны быть вы-
вернуты;
подсоединение и отсоединение батареи производятся только
при отключенной зарядной сети;
заряд батарей должен осуществляться при включенной вытяж-
ной вентиляции;
контроль состояния батарей при заряде производится только
денсиметром и вольтметром; запрещается подключать к батареям
при заряде различного типа нагрузочные устройства, так как
это может вызвать искрение и взрыв газов;
все установки и коммутирующие устройства в зарядном поме-
щении должны быть взрывобезопасными;
в помещениях зарядного отделения запрещается пользовать-
ся открытым огнем.
30
Глава 2
ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА
2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При работающем двигателе питание потребителей электри-
ческой энергией обеспечивает генератор. Генератор обеспечивает
также заряд аккумуляторной батареи. В тех случаях, когда мощ-
ности генератора недостаточно для питания всех подключенных
потребителей, недостающую электрическую энергию отдает бата-
рея. Мощность генератора выбирают таким образом, чтобы не
было чрезмерного разряда аккумуляторной батареи.
Обычно генераторы устанавливают в передней части двигате-
ля на специальных кронштейнах, а привод осуществляют клино-
ременной передачей от коленчатого вала. Поэтому частота вра-
щения ротора генератора пропорциональна частоте вращения
коленчатого вала двигателя и изменяется в значительных преде-
лах. Большой диапазон изменения частоты вращения генератора
вызывает изменение в широких пределах его напряжения. А так
как потребители рассчитаны на работу при изменении напряже-
ния в определенных пределах и то же требование предъявляется
к напряжению заряда аккумуляторной батареи, в схемы генера-
торов включают устройство, обеспечивающее его стабилизацию—
регулятор напряжения. Вместе генератор и регулятор напряжения
образуют генераторную установку.
В качестве генераторов на современных автомобилях приме-
няются синхронные машины переменного тока с электромагнит-
ным возбуждением. Так как для питания потребителей и в осо-
бенности для заряда аккумуляторной батареи необходим постоян-
ный ток, в генераторы встраивают выпрямители, выполненные на
полупроводниковых диодах.
До недавнего времени на автомобилях применялись генераторы
постоянного тока. Их замена генераторами переменного тока
произошла благодаря развитию электроники и возможности при-
менения дешевых и надежных полупроводниковых выпрямителей.
Достоинствами генераторов переменного тока по сравнению с ге-
нераторами постоянного тока являются: расширение рабочего
диапазона частот вращения, большой срок службы, меньшая
масса при той же отдаваемой мощности, уменьшение трудо-
емкости технического обслуживания. Генераторы постоянного
тока необходимо было защищать от перегрузки и разряда акку-
муляторной батареи через его обмотки, для чего устанавливались
ограничитель тока и реле обратного тока. Генераторы перемен-
ного тока обладают свойством самоограничения максимальной
силы тока, а встроенный выпрямитель препятствует разряду ба-
тареи через его обмотки.
31
Рис. 2.1. Схема генераторной установки
Напряжение генератор-
ной установки выбирают ис-
ходя из того, чтобы не было
перезаряда и повышенного
разряда аккумуляторной ба-
тареи. На величину напряже-
ния, удовлетворяющего дан-
ным требованиям,оказывают
влияние климатические усло-
вия и режимы эксплуатации
автомобиля, а также место
установки аккумуляторной
батареи. Поэтому диапазон
изменения напряжения гене-
раторных установок находит-
ся в пределах 13,2—15,5 В при номинальном напряжении
питания потребителей 12 В. В схемах с номинальным напряжением
24 В напряжение генератора в 2 раза больше.
Схемы различных генераторных установок имеют свои специ-
фические особенности. Однако эти особенности не носят принци-
пиального характера, а определяются в основном применяемой
элементной базой и конструктивным совершенством установки.
Любой современный автомобильный генератор переменного тока
выполняется с электромагнитным возбуждением, т. е. содержит
обмотку возбуждения ОВ (рис. 2.1), питание которой осуществля-
ется через регулятор напряжения PH от самого генератора,
а когда его напряжение мало — от аккумуляторной батареи.
Обмотка возбуждения размещается внутри ротора, который вра-
щается. Трехфазная обмотка статора, в которой индуктируется
э. д. с., неподвижна. Обычно фазные обмотки А, В и С соединя-
ются «звездой», но встречаются и соединения «треугольником».
Выбор той или иной схемы определяется в основном технологи-
ческими возможностями завода-изготовителя. Выпрямление трех-
фазного тока осуществляется по трехфазной двухполупериодной
схеме. Следовательно, используются и положительный и отрица-
тельный полупериоды каждой фазы. Схема трехфазного двухпо-
лупериодного выпрямителя характеризуется тем, что диоды об-
ратной проводимости VD~ соединяются вместе своими положи-
тельными выводами, а диоды прямой проводимости VD+—от-
рицательными.
Регулятор напряжения PH, включенный в цепь обмотки воз-
буждения, обеспечивает стабилизацию напряжения генератора
в условиях постоянно изменяющихся частоты вращения двига-
теля и числа включенных потребителей. По своей конструкции
регуляторы напряжения подразделяются на электромеханические
(их еще называют вибрационными, или контактными), электрон-
ные (бесконтактные) и комбинированные. Перспективными явля-
32
ются электронные регуляторы. Применение остальных конструк-
ций может быть оправдано лишь меньшей стоимостью.
Электронные регуляторы напряжения постоянно совершен-
ствуются. В начальный период их применения, когда использова-
лась дискретная элементная база, они имели самостоятельное
конструктивное исполнение. В настоящее время регуляторы раз-
рабатываются на интегральных схемах. Благодаря своим малым
габаритам они монтируются непосредственно на генераторе.
2.2. УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРА
Основными узлами генератора являются ротор, статор, выпря-
мительное устройство и щеточный узел.
Ротор генератора (рис. 2.2, а) содержит обмотку возбужде-
ния 7. Она выполнена в виде круглой катушки, намотанной на
стальную втулку. Катушка установлена на валу 8 ротора и за-
жата между двумя клювообразными половинами 5 и 6 сердечника
ротора. Половины напрессованы на вал ротора. Такой сердечник
называют сердечником с явно выраженными полюсами. Клювы
одной половины образуют северный полюс магнита, а клювы дру-
гой половины — южный. Концы обмотки возбуждения 7 выведены
на контактные кольца 4, по которым при вращении ротора
скользят щетки 3 щеткодержателя 2. Обычно одна из щеток соеди-
2 Зак. 2083
Рис. 2.2. Основные узлы генератора
33
няется с выводом /, через который подается питание обмотки
возбуждения, а другая щетка соединена с корпусом генератора.
Есть генераторы, у которых обе щетки соединены с изолирован-
ными выводами.
Статор генератора состоит из сердечника 9, набираемого из
изолированных листов магнитомягкой электротехнической стали,
и обмотки 12. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет
равномерно расположенные по окружности зубцы 11. Количество
пазов кратно трем. В пазах между зубцами укладываются
витки катушек обмотки 12 статора. Изоляция катушек от сердеч-
ника осуществляется электротехническим картоном и пропиткой
статора в сборе изоляционным лаком. Каждая из трех фаз
обмотки статора содержит одинаковое число последовательно
соединенных катушек. Этим объясняется кратность числа пазов
и катушек трем. Три вывода 10 обмотки статора присоединяются
к выпрямительному устройству.
Магнитная цепь генератора (рис. 2.2, б) образуется стальной
втулкой 17, на которой расположена обмотка возбуждения,
двумя половинами сердечника ротора, клювы которых образуют
полюсные наконечники, и зубцами сердечника статора.
Обмотка возбуждения генератора получает питание от ге-
нератора или аккумуляторной батареи. Небольшой постоянный
ток, поступающий в обмотку возбуждения через щетки и кон-
тактные кольца, вызывает появление магнитного потока (ли-
нии 18). Магнитный поток в осевом направлении проходит через
втулку 17, затем в радиальном направлении по левой половине
сердечника ротора и его полюсному наконечнику (клюву) и через
воздушный зазор в сердечник 9 статора. Выйдя из сердечника
статора, магнитный поток через воздушный зазор и полюсный
наконечник правой половины 6 сердечника ротора замыкается
через втулку 17. Так как полюсные наконечники левой и правой
половин сердечника ротора смещены в пространстве, происходит
соответствующее смещение магнитного потока. Поэтому, входя в
статор через один зубец, из статора магнитный поток выходит
через другой зубец. При этом он пересекает катушки статора.
При вращении ротора под каждым зубцом происходит постоян-
ное чередование северного и южного полюсов ротора, приводящее
к изменению пересекающего катушки статора магнитного потока
по величине и направлению. В результате в фазных обмотках
наводится переменная э. д. с., имеющая форму синусоиды, кото-
рая выпрямительным устройством преобразуется в постоян-
ную э. д. с.
Выпрямительное устройство современных генераторов типа
ВПВ (рис. 2.2, г) состоит из шины 14, в которую запрессованы
диоды 13 обратной проводимости, и шины 15, в которую запрес-
сованы диоды 16 прямой проводимости. У диодов прямой прово-
димости отрицательный вывод, а у диодов обратной проводимости
34
Рис. 2.3. Генератор 32.3701
положительный вывод припаиваются непосредственно к корпусу
диода. Поэтому шина 15 служит положительным, а шина 14 —
отрицательным выводом выпрямительного устройства и, следо-
вательно, генератора. Положительный вывод каждого отрица-
тельного диода соединяется с отрицательным выводом одного из
положительных диодов и выводом одной фазы статора.
Конструктивные особенности автомобильных генераторов рас-
смотрим на примере некоторых типичных конструкций.
Генератор 32.3701 (рис. 2.3) имеет наиболее широко приме-
няемое конструктивное исполнение. Он представляет собой моди-
фикацию часто встречающихся в эксплуатации генераторов типа
Г250, аналогично с которыми устроены также генераторы Г266
и Г271.
Генератор 32.3701 является синхронной электрической маши-
ной со встроенным выпрямительным блоком. На генераторе име-
ются следующие выводы: « + » (поз. 22) —для соединения с ак-
кумуляторной батареей и потребителями, Ш — для соединения с
регулятором напряжения, «—» (поз. 20) — для соединения с кор-
пусом регулятора напряжения.
Ротор генератора состоит из катушки возбуждения 14, намо-
танной на картонный каркас, надетый на стальную втулку 15.
С торцов катушка зажата двумя клювообразными полюсными
наконечниками 12, которые и образуют 12-полюсную магнитную
систему. Концы катушки возбуждения припаяны к двум изоли-
рованным от вала контактным кольцам 4. Втулка 15, полюсные
наконечники 12 и контактные кольца 4 напрессованы на вал 19.
Вал 19 вращается в двух шариковых подшипниках 6 и 18 закрыто-
2* 35
го типа, установленных в крышке 1 со стороны контактных колец
и крышке 16 со стороны привода. Подшипник 18 имеет большие
размеры по сравнению с подшипником 6, так как он воспринимает
большие радиальные нагрузки от шкива 17, на который давит
натянутый ремень передачи. При сборке подшипников их запол-
няют смазкой, и в процессе эксплуатации они в смазке не нуж-
даются.
Крышки 1 и 16 отливаются из алюминиевого сплава. Они
имеют вентиляционные окна. Крышка 1 со стороны контактных
колец имеет лапу для крепления генератора на двигателе. В ней
установлены пластмассовый щеткодержатель 8 и выпрямительный
блок 3 (БПВ 4-60-02). Для предотвращения от проворачивания
наружной обоймы шарикоподшипника в выточке крышки уста-
новлено резиновое уплотнительное кольцо 5.
Щеткодержатель 8 крепится к крышке двумя болтами 9.
Две графитовые щетки 7, установленные в направляющих отвер-
стиях щеткодержателя, пружинами 10 прижимаются к контактным
кольцам. Одна щетка соединена с изолированным штекерным
выводом Ш, другая — с корпусом генератора.
Крышка 16 имеет две лапы. Одна, нижняя, как и лапа крыш-
ки 1, предназначена для крепления генератора на двигателе.
Другая, верхняя, имеет резьбовое отверстие и предназначена для
крепления натяжной планки.
Статор генератора состоит из сердечника 13, набранного из
отдельных изолированных друг от друга пластин электрической
стали и соединенных в пакет сваркой. Сердечник статора уста-
новлен между крышками 1 и 16 и стянут вместе с ними четырьмя
винтами 21. На внутренней поверхности сердечника имеется 36 зуб-
цов, в пазах между которыми уложена трехфазная обмотка
статора 11, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза
представляет собой две параллельно включенные цепи с тремя
последовательно соединенными катушками (на рис. 2.3 это не
показано). Свободные концы фаз обмотки статора соединены
с тремя выводами 2 выпрямительного блока. Шина диодов пря-
мой проводимости соединена с выводом « + » (поз. 22) генера-
тора, а шина диодов обратной проводимости — с корпусом ге-
нератора.
Шкив 17 и вентилятор установлены на валу генератора на
шпонке и закреплены гайкой с пружинной шайбой.
Генератор Г286А (Г286В) (рис. 2.4, а) представляет собой
трехфазную синхронную машину со встроенными выпрямитель-
ным блоком и интегральным регулятором напряжения (ИРН)
ЯИ2А. По сути дела это генераторная установка.
Сердечник 11 статора, закрепленный между крышками 1 и
12 тремя болтами 10, имеет 18 равномерно расположенных пазов.
Обмотка 8 статора соединена по схеме «двойная звезда». Об-
мотка возбуждения 9 расположена внутри двух клювообразных
36
Рис. 2.4. Генератор Г286А
6
половин 7 сердечника ротора. Выводы фазных обмоток соединены
с выпрямительным блоком 2 (БПВ 8-100-02). Выпрямительный
блок имеет такую же конструкцию, как и у генератора 32.3701.
Отличительной особенностью генератора Г286А является так-
же взаимное расположение контактных колец 4 и подшипника
в крышке /.
Так как регулятор напряжения включается в цепь обмотки
возбуждения, его встраивают в щеткодержатель. Вместе они об-
разуют единый съемный блок 6. Крепится блок 6 винтами к осно-
ванию щеткодержателя 3, который установлен на крышке 1.
Болт 5 служит выводом обмотки возбуждения и регулятора на-
пряжения.
Блок щеткодержателя и регулятора напряжения (рис. 2.4, б)
состоит из щеткодержателя 6, интегрального регулятора 2 н ме-
таллического теплоотвода — крышки 1.
Регулятор 2 состоит из медного основания, на котором раз-
мещены элементы схемы, пластмассовой крышки для защиты
элементов схемы от механических повреждений и жестких шин-
ных выводов Ш и В. Медное основание является отрицательным
выводом регулятора. Оба вывода В регулятора соединены нако-
ротко внутри. Один из них является основным, другой — дубли-
рующим. При установке на щеткодержатель выводы регулятора
напряжения ложатся на шины 3, 4 и 5. К шинам 3 и 4 приварены
токопроводящие канатики, соединяющие их с щетками. Сверху на
регулятор напряжения устанавливается крышка /, и весь блок
скрепляется винтами. Таким образом, электрическое соединение
шин регулятора и щеткодержателя осуществляется прижимным
контактом.
Генератор 37.3701 (рис. 2.5) — генераторная установка, пред-
ставляет собой синхронную машину переменного тока с встроен-
ным выпрямительным блоком БПВ 11-60-02 и регулятором на-
пряжения 17.3702.
Статор 21 генератора имеет 36 равномерно расположенных
пазов, в которых размещена трехфазная обмотка 22, соединенная
по схеме «двойная звезда». Каждая фаза состоит из двух парал-
лельно соединенных ветвей, в каждой из которых шесть непрерыв-
но намотанных катушек.
Ротор не имеет особых конструктивных отличительных осо-
бенностей.
Выпрямительный блок 2, вмонтированный в крышку 1, отли-
чается от традиционных тем, что в него вмонтированы три допол-
нительных диода прямой проводимости (см. схему на рис. 2.18),
через которые осуществляется питание обмотки возбуждения от
генератора. Выпрямленное напряжение с дополнительных диодов
подается на штекерный вывод 10, обозначаемый на схемах вывод
«61», и проводником на штекерный вывод 11 регулятора напря-
жения 12, который имеет маркировку В. Вывод В регулятора через
38
14
15
Рис. 2.5. Генератор 37.3701:
1—крышка со стороны контактных колец; 2—выпрямительный блок; 3—вентиль выпря-
мительного блока; 4—винт крепления выпрямительного блока; 5—контактное кольцо;
6—задний шарикоподшипник; 7—конденсатор; 8 — вал ротора; 9—вывод «30» генера-
тора; 10—вывод «61» генератора; 11—вывод «В» регулятора напряжения; 12—регу-
лятор напряжения; 13—щетка; 14—шпилька крепления генератора к натяжион планке;
15—шкив с вентилятором; 16 и 23 -полюсные наконечники ротора; 17 — дистанцион-
ная втулка; 18—передний шарикоподшипник; 19—крышка со стороны привода; 20—
обмотка ротора; 21—статор; 22—обмотка статора; 24 -буферная втулка; 25—втулка;
26—поджимная втулка
контакт связан также с одной из щеток 13. Не показанный на ри-
сунке вывод Ш регулятора контактирует с другой щеткой. Ре-
гулятор напряжения имеет еще вывод Б, который проводником
соединен с положительным выводом 9 генератора, обозначаемым
на схемах «30».
На генераторе установлен конденсатор 7 емкостью 2,2 мкФ.
Он подключен между корпусом и положительным выводом ге-
нератора. Конденсатор служит для защиты электронного обо-
рудования автомобиля от импульсов напряжения в системе зажи-
гания и снижения уровня помех радиоприему.
Характеристики генераторов. На автомобилях генераторы
работают в условиях постоянно изменяющейся частоты враще-
ния и тока нагрузки. Прн этом должно обеспечиваться в опреде-
ленных пределах постоянство напряжения генератора.
Генераторы характеризуются прежде всего номинальными дан-
ными: напряжением, током, мощностью.
Номинальное напряжение генераторов, работающих в схемах
электрооборудования с номинальным напряжением 12 В, принято
14 В, а для 24-вольтовых схем — 28 В. Номинальный ток гене-
ратора — это максимальный ток нагрузки, который может отдать
генератор при частоте вращения ротора 5000 об/мин и номиналь-
ном напряжении. Значения номинального напряжения и тока
наносятся на крышке генератора. Номинальная мощность опре-
деляется как произведение номинального напряжения на номи-
нальный ток.
Энергетические возможности генераторов характеризуются
токоскоростной характеристикой. Это зависимость тока /, отда-
ваемого генератором, от частоты вращения ротора п (рис. 2.6).
Характеристика снимается при номинальном напряжении гене-
ратора и постоянном, обычно номинальном, напряжении на об-
мотке возбуждения.
Эта характеристика чрезвычайно важна, так как она показы-
вает возможности генератора при различной частоте вращения
Рис. 2.6. Токоскоростная характеристи-
ка генераторов
ротора. Из рис. 2.6 видно, что
без нагрузки напряжение гене-
ратора достигает номинальной
величины при частоте враще-
ния по, которая у различных
генераторов колеблется от 900
до 1200 об/мин.
Кривая I = f(n) имеет харак-
терную форму кривой насыще-
ния, когда при больших часто-
тах вращения значения тока
асимптотически приближаются
к какому-то постоянному зна-
чению.
40
Форма кривой 1 = f(n) свидетельствует о способности генера-
торов к самоограничению силы тока. Это происходит по двум
основным причинам: вследствие увеличения реакции якоря с
увеличением нагрузки и увеличения полного сопротивления об-
мотки статора при увеличении частоты вращения ротора.
Якорем в синхронной машине является статор. При протека-
нии по обмотке статора тока возникает магнитное поле статора,
которое направлено против основного магнитного поля ротора и
размагничивает его. При увеличении тока нагрузки возрастает
ток обмотки статора, усиливается его магнитное поле, что приво-
дит к увеличению размагничивания магнитного поля ротора.
В результате в катушках статора наводится меньшая по вели-
чине э. д. с. и ограничивается максимальная сила тока, отда-
ваемого генератором.
Полное сопротивление Z обмотки статора, по которой проте-
кает переменный ток, складывается из активного R и индуктив-
ного XL сопротивлений:
z=^I~r2+xI.
Активное сопротивление обмотки статора зависит только от
ее температуры. С увеличением температуры оно повышается.
Поэтому с увеличением температуры ток отдачи генератора не-
сколько понижается. Индуктивное сопротивление Xl = 2ji[L, а так
как частота переменного тока в обмотке статора f связана с час-
V Г» JVH. т—т
30’ TOX, =2ll30L- Полу-
тотой вращения ротора п выражением / =
ченное выражение показывает линейное возрастание индуктивного
сопротивления с увеличением частоты вращения ротора. Таким
образом, полное сопротивление возрастает с увеличением частоты
вращения ротора. Это приводит к увеличению сопротивления
всей цепи и при условии поддержания на генераторе номиналь-
ного напряжения препятствует нарастанию тока генератора с уве-
личением частоты вращения ротора.
Основные точки характеристики определяют: частота враще-
ния «о, называемая начальной частотой вращения ротора без
нагрузки; частота пн, называемая начальной частотой вращения
ротора под нагрузкой и частота вращения 5000 об/мин при
максимальной нагрузке генератора /тах.
Начальная частота вращения нормируется техническими усло-
виями на конкретные типы генераторов. Задается она для двух
состояний генератора: холодного и горячего (табл. 2.1). Тем-
пература генератора в холодном состоянии должна быть в преде-
лах 15—35 °C. Горячее состояние соответствует установившейся
температуре генератора, работающего в режиме номинальной
мощности.
Указанные характеристики могут задаваться для двух ва-
риантов питания обмотки возбуждения: при питании обмотки
41
Таблица 2.1. Технические данные автомобильных генераторов переменного тока
Марка генера- тора Номинальное на- пряжение. В Номинальная частота вра- щения ротора, не более, об/мин Ток при провер- ке начальной ча- стоты вращения, А Ток при 5000 об/мин, А Марка автомобиля
в холодном состоянии в горячем состоянии
без на- грузки под на- грузкой без на- грузки под на- грузкой
Г221А 14 1000 2500 1200 3000 30 42 ВАЗ-2101, -21011, -2103, -2106
Г222 14 — — 1250 1900 25 47 ВАЗ-2105, -2107
Г286А, -В 14 — 950, 1450 650 1100, 1650 30 63 80 ЛиАЗ-677, ЛАЗ-695, -697, -699
Г273 28 — 1500, 2100 — 1600, 2200 10 20 28 КамАЗ, МАЗ
32.3701 14 900 2000 1050 2200 40 60 ЗИЛ-130
37.3701 14 — — 1100 2000 35 55 ВАЗ-2108, -2109
29.3701 14 950 2100 1200 2250 32 45 «Москвич-2140»
возбуждения собственно от генератора (самовозбуждение) и при
питании от постороннего источника питания (независимое воз-
буждение). Ток, отдаваемый генератором при самовозбуждении,
будет меньше тока, отдаваемого генератором при независимом
возбуждении, так как в первом случае часть его идет на питание
обмотки возбуждения.
Характеристики начала отдачи тока генераторами без встроен-
ных регуляторов напряжения задаются при напряжении пита-
ния обмотки возбуждения, равном номинальному, как при неза-
висимом возбуждении, так и при самовозбуждении. Наличие
встроенного регулятора напряжения обусловливает необходи-
мость подачи такого напряжения, при котором регулятор еще не
вступает в работу. Поэтому питание обмотки возбуждения гене-
раторов с встроенными регуляторами напряжения осущест-
вляется при 13 В и характеристики генераторов с самовозбужде-
нием задаются также при напряжении на их выводах 13 В.
2.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА
Мы уже говорили о необходимости поддержания напряжения
генератора в определенных пределах, и что эти функции выпол-
няют регуляторы напряжения, включенные в цепь обмотки воз-
буждения генератора. Рассмотрим подробнее процесс регулиро-
вания.
Напряжение генератора переменного тока Ur со встроенным
выпрямительным блоком можно выразить зависимостью
Ur = £r — Uо - Z/r = спФ—Uо — Z/r,
42
Рис. 2.7. Рабочие характеристики ге-
нераторов
Рис. 2.8. Вибрационный регулятор
напряжения
где Ег = спФ — э. д. с. генератора; с—постоянный коэффициент генератора;
п — частота вращения ротора; Ф — магнитный поток; Un— падение напряже-
ния на выпрямительном устройстве; Z — полное сопротивление обмотки стато-
ра; /г — ток генератора (среднее значение выпрямленного тока);
Без учета остаточного магнитного потока полюсов ротора маг-
нитный поток генератора выражается зависимостью
Ф = /в(п &/в) ,
где /„ — ток возбуждения; а и b — постоянные коэффициенты, зависящие от
конструкции генератора и применяемых магнитных материалов.
Подставляя последнюю зависимость в выражение для напря-
жения генератора, получим
иг = сп1в(а + Ыв)— Uo — ZIr.
Из полученной зависимости ясно, что постоянства напряжения
генератора при изменении частоты вращения и нагрузки можно
добиться, изменяя силу тока возбуждения. Повышение частоты
вращения должно сопровождаться уменьшением тока возбуж-
дения, а увеличение нагрузки — увеличением тока возбуждения
(рис. 2.7).
На автомобилях для регулирования напряжения генераторов
применяются регуляторы напряжения дискретного типа. В основу
работы этих регуляторов положен принцип действия различного
рода реле. Рассмотрим работу регулятора на примере простейшего
вибрационного (электромагнитного) регулятора напряжения
(рис. 2.8).
Вибрационный регулятор напряжения имеет добавочный ре-
зистор /?д, который включается последовательно с обмоткой
возбуждения ОВ. Величина сопротивления резистора рассчитана
на то, чтобы обеспечить необходимое напряжение генератора
при максимальной частоте вращения. Обмотка регулятора 00,
намотанная на сердечнике 4, включена на полное напряжение
генератора. При неработающем генераторе пружина 1 оттягивает
якорек 2 вверх, удерживая контакты 3 в замкнутом состоянии.
При этом обмотка возбуждения ОВ через контакты 3 и якорек 2
подключена к генератору, минуя резистор /?д.
43
U,I
Рис. 2.9. Временные характеристики
регулирования напряжения генера-
тора
С увеличением частоты вра-
щения ток возбуждения рабо-
тающего генератора и его на-
пряжение растут. При этом уве-
личивается ток в обмотке 00
регулятора и намагничивание
сердечника. Пока напряжение
генератора меньше установлен-
ного значения, силы магнит-
ного притяжения якорька 2 к
сердечнику 4 недостаточно для
преодоления силы натяжения
пружины 1 и контакты 3 ре-
гулятора остаются замкнутыми,
а ток в обмотку возбуждения
проходит, минуя добавочный
резистор.
При достижении напряжением генератора значения размыка-
ния С/р сила магнитного притяжения якорька к сердечнику прео-
долевает силу натяжения пружины и контакты регулятора на-
пряжения размыкаются. При этом в цепь обмотки возбуждения
включится добавочный резистор и ток возбуждения, достигший
к моменту срабатывания значения /р, начнет падать. Уменьшение
тока возбуждения повлечет за собой уменьшение напряжения
генератора (рис. 2.9).
Уменьшение напряжения генератора сопровождается умень-
шением тока в обмотке 00. Когда напряжение уменьшится до
значения замыкания (73, сила натяжения пружины преодолевает
силу магнитного притяжения якорька к сердечнику, контакты
вновь замкнутся и ток возбуждения начнет вновь возрастать.
Далее процесс будет периодически повторяться.
В результате происходит пульсация напряжения генератора
и тока возбуждения. Среднее значение напряжения (7ср, изме-
ряемое вольтметром, определяет величину регулируемого напря-
жения генератора. Напряжение генератора, поддерживаемое ре-
гулятором, зависит от натяжения пружины. Изменением натяже-
ния пружины регулируется напряжение генератора.
В реальных конструкциях вибрационных регуляторов напря-
жения содержится ряд дополнительных узлов, назначение кото-
рых — обеспечить повышение частоты колебаний якорька с целью
уменьшения пульсаций (ускоряющие обмотки или резисторы),
лучшую стабилизацию напряжения (выравнивающие обмотки),
уменьшение влияния температуры на величину регулируемого
напряжения (добавочные резисторы из нихрома или константана,
биметаллические пластины, магнитные шунты). Так как вибраци-
онные регуляторы напряжения в настоящее время почти не приме-
няются, особенности их конструкции не рассматриваются.
44
Недостатком вибрационных регуляторов является наличие
у них вибрирующих контактов, которые подвержены износу, и
пружины, характеристики которой в процессе эксплуатации ме-
няются. Особенно сильно эти недостатки проявились при переходе
от генераторов постоянного тока к генераторам переменного
тока, у которых ток возбуждения почти в 2 раза больше. А так как
обычный вибрационный регулятор напряжения может работать
при токе не более 1,5—1,8 А, то при больших токах контакты регу-
лятора очень быстро изнашиваются.
Для обеспечения возможности использования вибрационных
регуляторов с генераторами переменного тока найдено техниче-
ское решение, при котором обмотку возбуждения разделяют на
две параллельные ветви и в каждую ветвь включают отдельный
регулятор напряжения. При этом ток через контакты регулятора
уменьшается вдвое.
Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двух-
ступенчатый регулятор напряжения, который имеет две пары
контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением.
Работа двухступенчатого регулятора рассматривается в п. 2.4.
Однако в последние годы совершенствование регуляторов на-
пряжения шло прежде всего по пути широкого применения полу-
проводниковых приборов. Сначала появились контактно-транзи-
сторные конструкции, а затем и бесконтактные.
В полупроводниковых регуляторах ток возбуждения регули-
руется при помощи транзистора, эмиттерно-коллекторная цепь
которого включена последовательно с обмоткой возбуждения
генератора.
Транзистор работает аналогично контактам вибрационного
регулятора. При повышении напряжения генератора выше за-
данного уровня транзистор переключается в закрытое состояние
(разомкнутые контакты). При снижении уровня регулируемого
напряжения транзистор переключается в открытое состояние
(замкнутые контакты). В состоянии «открыт» транзистор имеет
сопротивление в доли ома, в состоянии «закрыт» — бесконечно
большое сопротивление.
Контактно-транзисторный регулятор напряжения (рис. 2.10)
работает следующим образом. До момента достижения напря-
жением генератора Ur регулируемого значения контакты вибра-
ционного реле разомкнуты. При этом транзистор VT открыт, так
как через переход эмиттер-база протекает ток базы Б от « + »
генератора через переход эмиттер-база транзистора, резистор
на «—» генератора. Сопротивление резистора R6 подбирается
таким образом, чтобы ток базы обеспечивал полное отпирание
транзистора. По обмотке возбуждения ОВ через эмиттер Э и кол-
лектор К транзистора в этом случае протекает полный ток воз-
буждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием
частоты вращения.
45
Рис. 2.10. Контактно-транзисторный регулятор напряжения
Рис. 2.11. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором
типа р—п—р
Рис. 2.12. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором
типа п—р—п
При достижении напряжением генератора регулируемого зна-
чения ток в обмотке реле 00 достигает значения, при котором
реле срабатывает. При замкнутых контактах реле потенциал
базы становится больше потенциала эмиттера благодаря вклю-
ченному в его цепь диоду VD. Вследствие этого базовый ток ста-
новится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора.
Диод VD обеспечивает активное запирание транзистора.
В результате запирания транзистора ток возбуждения, под-
держиваемый э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, при про-
текании через гасящий диод VDr уменьшается. При этом умень-
шается и напряжение генератора Ur, контакты реле размыкаются
и транзистор открывается. Затем процесс повторяется.
46
Гасящий контур, включающий в себя диод VDr, является
обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если
бы его не было, э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения,
возникающая в моменты закрытого состояния транзистора и до-
стигающая нескольких сотен вольт, могла бы вызвать пробой
транзистора и выход его из строя.
В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через
контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличи-
вается срок их службы. Однако надежность работы регулятора
по-прежнему определяется возможной разрегулировкой.
Указанный недостаток исключен в бесконтактных схемах ре-
гулирования напряжения.
Бесконтактный регулятор напряжения (рис. 2.11) содержит
транзистор VT1, который выполняет функции контактов в кон-
тактно-транзисторном регуляторе. Управление транзистором VT1
производится посредством резисторов Rl, R2 и стабилитрона
VD1.
При напряжении генератора меньше регулируемого значения
напряжение на резисторе R1, включенном параллельно стабилит-
рону VD1, меньше значения, соответствующего рабочему про-
бою стабилитрона. Стабилитрон при этом ток не проводит, следо-
вательно, ток базы транзистора VTI равен нулю. Транзистор
VT1 при этом закрыт, а транзистор VT2 открыт.
При достижении напряжением генератора регулируемого зна-
чения напряжение на резисторе R1 повышается до значения,
при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление
в обратном направлении резко уменьшается. В результате воз-
никает ток базы транзистора VT1, протекающий по цепи: « + »
генератора — переход эмиттер-база транзистора VT1 — стаби-
литрон VD1 — резистор R2 — «—» генератора. Транзистор VTI
при этом открывается, транзистор VT2 запирается, а ток возбуж-
дения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого
напряжение на стабилитроне снижается ниже напряжения стаби-
лизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора VT1.
Транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 переключается
в открытое состояние и т. д.
Соотношение величин сопротивлений резисторов R1 и R2 оп-
ределяет уровень регулируемого напряжения.
Мы рассмотрели схему регулятора, в котором выходным
является транзистор типа р—п—р (прямой проводимости). Схема
управления таким транзистором позволяет включать обмотку
возбуждения генератора между коллектором и отрицательным
выводом генератора.
Рассмотрим простейшую схему регулятора напряжения с ис-
пользованием транзистора типа п—р—п (обратной проводимости)
(рис. 2.12). В данной схеме обмотка возбуждения включена меж-
ду коллектором транзистора VT2 и положительным выводом ге-
47
нератора. Работает схема следующим образом. Когда напряже-
ние генератора меньше регулируемого значения, напряжение на
стабилитроне VD1 меньше его напряжения стабилизации. Стаби-
литрон закрыт, отсутствует ток базы транзистора VT1, и он также
закрыт. При этом выходной транзистор VT2 открыт током базы,
протекающим по цепи: « + » генератора — резистор R3—диод
VD2 — переход база-эмиттер транзистора VT2—«—» генератора.
В результате через коллектор и эмиттер транзистора VT2 к
обмотке возбуждения протекает ток.
Когда напряжение генератора достигает регулируемого значе-
ния, происходит рабочий пробой стабилитрона VD1. Это дости-
гается необходимым соотношением сопротивлений резисторов
R1 и R2. При пробое стабилитрона появляется ток базы транзис-
тора VT1, и он открывается. Открытый транзистор шунтирует
резистор R4, и ток в нем прекращается. В результате потенциалы
базы и эмиттера транзистора VT2 становятся одинаковыми, и
он закрывается, прерывая ток возбуждения.
2.4. СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК
Генератор Г221 с регулятором напряжения РР380 (рис. 2.13).
Генераторная установка обеспечивает питание потребителей с
номинальным напряжением 12 В. Примененные в заводских схемах
цифровые обозначения электрических выводов, отличающиеся
от общепринятых, приведены на рисунке в скобках.
Для контроля заряда аккумуляторной батареи в схему вклю-
чено реле RC702 и контрольная лампа И, свечение которой при
работе двигателя указывает на неисправность генераторной уста-
новки. Обмотка реле РС702 включена между нулевой точкой
обмотки статора и положительным выводом генератора, т. е.
питается от одной фазы генератора.
При неработающем двигателе и включенном выключателе
зажигания S контрольная лампа светится. Она питается от бата-
реи через замкнутые контакты реле РС702. Ток в обмотку реле
от батареи проходить не будет, так как этому препятствует
выпрямитель генератора.
При работающем генераторе контакты реле размыкаются,
разрывая цепь питания контрольной лампы. Если лампа продол-
жает гореть при работе генератора, это свидетельствует о неис-
правности генераторной установки или реле РС702.
Регулятор напряжения РР380 двухступенчатый вибрационный.
Он имеет две пары контактов К/ и R2. Контакты К1 включены
между выводами « 4- » и Ш. Контакты К2 второй ступени включены
между выводом Ш и корпусом.
Основная обмотка 00 регулятора включена между корпусом
и через резистор /?т выводом «-(-». Добавочный резистор со-
48
ставной — из двух парал-
лельно соединенных резис-
торов. Последовательно
резистору /?д включен
дроссель Др. Вся цепочка
включена параллельно
контактам К1. Дроссель
служит для уменьшения
скорости нарастания тока
через контакты К2 второй
ступени, облегчая таким
образом условия работы
контактов.
Температурная ком-
пенсация регулятора осу-
ществляется посредством
подвески якорька на би-
металлической пластине
БП и включением в цепь
основной обмотки регуля-
тора резистора /?т.
Регулятор имеет два
вывода: Ш (67) и « + »
(15), которые соединены с
соответствующими выво-
дами генератора Г221.
При неработающем
генераторе обмотка воз-
буждения через контак-
ты выключателя зажигания питается от аккумуляторной
батареи. Путь тока возбуждения: положительный вывод бата-
реи— вывод « + » (15) регулятора — стойка неподвижного кон-
такта первой ступени — контакты К1 и корпус реле — вывод
Ш (67) регулятора — вывод Ш (67) генератора — обмотка воз-
буждения — корпус автомобиля — «—» батареи.
При напряжении генератора большем напряжения батареи
обмотка возбуждения питается от генератора. Пока напряже-
ние генератора меньше регулируемого значения, контакты К1
замкнуты, так как магнитный поток, создаваемый обмоткой 00
регулятора, недостаточен для притяжения якорька к сердечнику.
Путь тока возбуждения через регулятор тот же, что и при питании
от батареи.
С увеличением частоты вращения ротора напряжение гене-
ратора возрастает. Когда оно достигает регулируемой величины,
сила притяжения якорька к сердечнику станет достаточной для
размыкания контактов К1. При разомкнутых контактах К1 ток
возбуждения от вывода « + » (15) к выводу Ш (67) регулятора
49
201.370г
проходит через дроссель Др и резистор /?д. В результате ток воз-
буждения и, следовательно, напряжение генератора снизятся, и
контакты К1 вновь замкнутся.
Работа первой ступени аналогична работе обычного регуля-
тора напряжения. Отличие заключается в том, что величина со-
противления резистора /?д и дросселя Др, включаемых в цепь об-
мотки возбуждения при разомкнутых контактах К1, в несколько
раз меньше, чем у одноступенчатых регуляторов. Таким образом
обеспечивается уменьшение напряжения на контактах, т. е. улуч-
шаются условия их работы.
Если при разомкнутых контактах К/ частота вращения ротора
продолжает возрастать, будет возрастать и напряжение генера-
тора. При этом увеличится ток обмотки 00 регулятора и сила
притяжения якорька к сердечнику, что приведет к замыканию
контактов К2. В результате вывод Ш (67) регулятора окажется
замкнутым на массу, ток возбуждения снизится до нуля и резко
уменьшится напряжение генератора. При уменьшении напряжения
уменьшится ток в обмотке 00
регулятора и под действием
пружины контакты К2 разом-
кнутся. Затем процесс будет
повторяться. При работе на
второй ступени регулируемое
напряжение немного повышает-
ся.
Таким образом, регулирова-
ние напряжения генератора на
всем диапазоне изменения час-
тоты вращения ротора обеспе-
чивается попеременной работой
первой и второй ступеней регу-
лятора РР380.
Генератор 32.3701 с регуля-
тором напряжения 201.3702
(рис. 2.14). Генераторная уста-
новка предназначена для борто-
вых сетей с номинальным на-
пряжением 12 В.
Работает генераторная уста-
новка следующим образом. При
включении выключателя зажи-
гания S напряжение аккумуля-
торной батареи подается к вы-
водам « + » и «—» регулятора
напряжения. Так как входной
делитель, состоящий из резисто-
ров Rl, R2, R3, R4, рассчитан
Рис. 2.14. Схема генератора 32.3701 с
регулятором напряжения 201.3702
50
таким образом, что напряжения аккумуляторной батареи не-
достаточно для отпирания транзистора VT1 (КТ315Б),указанный
транзистор и транзистор VT3 (КТ3107В) находятся в закрытом
состоянии, а транзисторы VT4, VT5 (составной транзистор КТ837Х)
открываются током, протекающим по цепи: « + »— эмиттер-база
VT5 — эмиттер-база VT4 — резистор R14 — резистор R13—ре-
зистор R12 — «—». Поскольку разность потенциалов на обкладках
конденсатора С2 близка к нулю, тока в его цепи нет, что обусловли-
вает закрытое состояние транзистора защиты VT2. В этом случае
по цепи обмотки возбуждения генератора протекает ток, ограничи-
ваемый только активным сопротивлением обмотки и падением на-
пряжения между коллектором и эмиттером насыщенного транзис-
тора VT5. При пуске двигателя и увеличении частоты вращения ро-
тора уровень напряжения на выводах « + ». «—» генератора начи-
нает возрастать. Так как выводы « + », «—» генератора присоеди-
нены к соответствующим выводам регулятора, соответственно по-
вышается напряжение, приложенное к входному делителю Rl, R2,
R3, R4. При достижении уровня, достаточного для отпирания
транзистора VT1, последний открывается и соответственно от-
крывается транзистор VT3. Напряжение между коллектором и
эмиттером транзистора VT3 резко уменьшается, что вызывает
запирание транзисторов VT4, VT5. При этом из-за резкого уве-
личения падения напряжения на участке коллектор-эмиттер тран-
зистора VT5 по цепи конденсатор С2 — резистор R9 — эмиттер-
база транзистора VT2 (КТ361Б) протекает ток, который от-
крывает транзистор защиты VT2 и обеспечивает форсированное
отпирание управляющего транзистора VT3 и запирание транзис-
торов VT4, VT5. Ток в цепи обмотки возбуждения уменьшается
и соответственно уменьшается напряжение, вырабатываемое
генераторной установкой. При снижении регулируемого напряже-
ния до уровня, при котором запирается транзистор VT1, проис-
ходит запирание управляющего транзистора VT3 и отпирание
транзисторов VT4, VT5. Транзистор защиты VT2 запирается, а
конденсатор С2 разряжается по цепи: диод VD2 — ограничи-
тельный резистор R11 — коллектор-эмиттер силового транзистора
VT5. В этом случае к базе управляющего транзистора VT3 через
резистор R10 прикладывается положительный потенциал, фор-
сирующий процесс отпирания силового транзистора VT5. Далее
процесс регулирования протекает аналогично описанному выше,
в результате чего регулируемое напряжение автоматически под-
держивается на заданном уровне.
Для снижения влияния пульсаций напряжения генераторной
установки на уровень регулируемого напряжения между точкой
соединения резисторов R3, R4 и эмиттером измерительного тран-
зистора VT1 включен конденсатор С1.
Резистор R6 предназначен для повышения частоты пере-
ключений регулятора.
51
В режиме замыкания обмотки возбуждения на корпус (вывод
Ш соединен с выводом М) транзисторы VT2, VT3, VT4, VT5 обра-
зуют схему релаксационного генератора, работающего в авто-
колебательном режиме. Процесс возникновения автоколебаний
состоит в следующем. При открытом силовом транзисторе VT5
и замкнутой обмотке возбуждения в первоначальный момент
времени ток в цепи транзистора VT5 ограничивается индуктив-
ным сопротивлением присоединительных проводов. В дальнейшем
транзистор VT5 переходит в линейный режим усиления, в связи
с чем напряжение между коллектором и эмиттером начинает
возрастать, а в цепи конденсатор С2 — резистор R9 — переход
база-эмиттер транзистора VT2 возникает ток, открывающий тран-
зисторы VT2, VT3. Силовой транзистор VT5 при этом закрыва-
ется. В таком состоянии схема находится в течение времени,
обусловленного в основном постоянной времени цепи, состоящей
из конденсатора С2 и резистора R9. При завершении процесса
заряда конденсатора С2 транзисторы VT2, VT3 закрываются, а
силовой транзистор VT5 открывается. При этом конденсатор С2
быстро разряжается через диод VD2, резистор R11 и открытый
транзистор VT5. Далее процесс протекает аналогично вышеопи-
санному, в результате чего в схеме регулятора возникают устой-
чивые автоколебания. В рассмотренном режиме через силовой
транзистор VT5 протекает импульсный ток, среднее значение ко-
торого при выборе сопротивления резистора R9 значительно
большим сопротивления резистора R11 пренебрежимо мало. Пос-
ле устранения короткого замыкания обмотки возбуждения регу-
лятор включается в работу автоматически.
Основное назначение элементов схемы: VT1 — измерительный
элемент; VT2 — транзистор защиты от замыкания вывода Ш
на «—»; VT3—управляющий элемент; VT4, VT5 — регулирую-
щий элемент, выполненный в виде составного транзистора по
схеме «Дарлингтон»; VD1 — опорный элемент; VD2 — диод схемы
защиты; VD3 — гасящий диод; VD4 — диод, обеспечивающий за-
щиту транзисторов регулятора от кратковременных импульсов
напряжения обратной полярности; С/ — фильтрующий элемент;
С2 — элемент цепи обратной связи; R1—R4 — элементы входного
делителя напряжения; R5 — резистор, обеспечивающий мини-
мальный ток стабилитрона; R6 — резистор цепи отрицательной
обратной связи; R7 — резистор, ограничивающий ток коллектора
транзистора VT1; R8 — резистор цепи положительной обратной
связи; R9 — резистор, ограничивающий ток базы транзистора
VT2; R10—резистор базовой цепи транзистора VT3; R11 —
резистор, ограничивающий ток диода VD2; R12 — коллекторная
нагрузка транзисторов VT2, VT3; R13 — резистор, обеспечиваю-
щий режим работы транзистора VT2; R14 — ограничительный
резистор; R15 — резистор, обеспечивающий стабильность рабо-
ты транзистора VT5.
52
Регулятор напряжения 201.3702 предназначен также для ра-
боты с генераторами Г284 и Г250. Точно такую же схему имеют
регуляторы напряжения 22.3702 и 221.3702; отличаются они уров-
нем регулируемого напряжения и конструкцией выводов. У регу-
лятора напряжения 201.3702 выводы штекерные, у регуляторов
22.3702 и 221.3702 — под винтовое соединение.
На многих современных автомобилях применяются генера-
торные установки со встроенными регуляторами напряжения.
Схемы встроенных регуляторов напряжения подобны схемам обыч-
ных бесконтактных регуляторов. А так как интегральные регу-
ляторы являются изделиями перемонтируемыми, не имеет смысла
рассматривать особенности их схемного решения. Рассмотрим
в целом схемы генераторных установок с учетом лишь тех осо-
бенностей схем интегральных регуляторов, которые влияют
на схему в целом.
Генератор Г286А с интегральным регулятором напряжения
ЯП2А (рис. 2.15). Интегральный регулятор ЯН2А применяется
и с другими генераторами, предназначенными для питания пот-
ребителей с номинальным напряжением 12 В.
Питание обмотки возбуждения через регулятор ЯН2А осуще-
ствляется следующим образом. При замкнутых контактах выклю-
чателя зажигания S ток возбуждения протекает по цепи: вывод
« + » аккумуляторной батареи — амперметр — контакты выклю-
чателя S — вывод В генераторной установки — вывод В регуля-
тора напряжения — дублирующий вывод В регулятора напря-
жения — обмотка возбуждения — вывод Ш регулятора напря-
жения — переход коллектор-эмиттер выходного транзистора
VT — корпус генератора и автомобиля — вывод «—» аккумуля-
торной батареи.
Рис. 2.15. Схема генератора Г286А с интегральным регулятором напряжения
ЯН2А
53
Оба вывода В регулятора напряжения соединены проводни-
ком, по которому протекает ток возбуждения и от которого осу-
ществляется питание схемы управления выходным транзисто-
ром VT (на рисунке схема управления не показана, а условно
пунктиром показана связь базы транзистора с выводом В и га-
сящий диод VD). Таким образом, в регуляторе используется
схема с объединенными входом и выходом, которая вместе с об-
моткой возбуждения подключается на выводы « + » генератора
и аккумуляторной батареи. Для контроля работы генератора
и состояния зарядной цепи в схеме установлен амперметр.
На некоторых генераторных установках с интегральными
регуляторами Я112А между выводами « + » и корпусом генератора
устанавливается конденсатор С, назначение которого — умень-
шение пульсаций напряжения в схеме электрооборудования и
улучшение радиоприема.
Генератор Г222 с интегральным регулятором напряжения
Я112В (рис. 2.16). Является генераторной установкой, предна-
значенной для питания потребителей с номинальным напряже-
нием 12 В.
Отличительные особенности генераторной установки следую-
щие. Во-первых, интегральный регулятор ЯН2В имеет разде-
ленные вход и выход. Управление силовым транзистором VT осу-
ществляется от отдельного вывода Б регулятора, который явля-
ется выводом генераторной установки и соединен через контакты
выключателя S с положительными выводами генератора и акку-
Рис. 2.16. Схема генератора Г222 с интегральным регулятором напряжения
Я112В
54
Рис. 2.17. Схема генератора Г273 с интегральным регулятором напряжения
Я120М
муляторной батареи. Вывод В регулятора, через который пода-
ется питание на обмотку возбуждения, непосредственно соединен
с положительным выводом генератора.
При такой схеме значительно уменьшена величина тока в це-
пи управления регулятором, что уменьшает колебания падения
напряжения. В конечном счете это приводит к повышению ста-
бильности регулируемого напряжения генераторной установки.
Разгружаются также контакты выключателя S.
Для контроля состояния генераторной установки и в целом
работы системы электроснабжения в схеме установлены уже из-
вестное реле РС702 с контрольной лампой Н и вольтметр.
Генератор Г273 (Г273А) с интегральным регулятором напря-
жения (рис. 2.17) Я120М. Генераторная установка предназначена
для питания потребителей с номинальным напряжением 24 В.
В отличие от рассмотренных схем в генераторной установке
применена принципиально отличающаяся схема включения цепи
питания обмотки возбуждения и регулятора напряжения. Обмот-
ка возбуждения и выходной транзистор VT вместе с гасящим ди-
одом VD\ выключены между нулевой точкой обмотки статора и
корпусом. Питание обмотки возбуждения от аккумуляторной ба-
тареи при замкнутых контактах выключателя S и неработающем
двигателе осуществляется через подпиточный резистор /?Поа- Ток
при этом не превышает 0,3 А. При разомкнутых контактах вы-
ключателя S выходной транзистор закрыт и ток в обмотку воз-
буждения не поступает.
55
Таблица 2.2. Технические данные
Характеристики Марка регулятора
201.3702 22.3702 13.3702
Регулируемое напряжение, В 13,8—14,5 13,9—14,8 13,8-14,5
Ток прн проверке регулируемо- го напряжения, А 14 20 14 20
Частота вращения ротора гене- ратора при проверке регулируе- мого напряжения, об/мин 3000 3000 3000 3000
Марка генератора Типа Г250 32,3701 Г250 16,3701
Марка автомобиля УАЗ-462М ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ГАЗ-3102
Применение такой схемы питания обмотки возбуждения позво-
лило применить такой же ротор, как у 14-вольтовых генераторов.
Кроме того, такая схема включения обеспечивает:
уменьшение перенапряжения на выходном транзисторе, когда
он находится в закрытом состоянии, за счет уменьшения более
чем в 2 раза напряжения питания;
устранение разряда аккумуляторной батареи при неработаю-
щем двигателе и включенном выключателе S полным током воз-
буждения;
исключение прохождения полного тока возбуждения через
выходной транзистор регулятора напряжения при неработающем
двигателе и включенном выключателе S;
уменьшение тока через контакты выключателя S в цепи управ-
ления регулятором напряжения, что способствует повышению
стабильности регулируемого напряжения генераторной установки.
Кроме того, регулятор напряжения Я120М позволяет осуще-
ствлять регулирование напряжения на двух уровнях. Для этой
цели в делитель напряжения, состоящий из резисторов Rl, R2,
включен резистор R3. Второй конец резистора R3 соединен с вы-
водом Р регулятора, который посредством выключателя Snp (вы-
ключатель посезонной регулировки) может подключаться к кор-
пусу генератора. При разомкнутых контактах выключателя Snp
соотношение между величинами сопротивлений резисторов R1,
R2 таково, что рабочий пробой стабилитрона VD2 будет обеспе-
чивать регулируемое напряжение 27,2 — 27,8 В. При замыкании
контактов выключателя Snp параллельно резистору R2 включается
резистор R3. При этом напряжение на резисторе R1 уменьшается,
56
автомобильных генераторных установок
напряжения
Я112А Я112В Я120М 17.3702
13,7—14,5 13,7—14,4 13,5—14,7 13,7 -14,5 27,2- 29,0- -27,8 -30,0 13,5—14,6
14 16 30 40 18 20 40 18
3500 3500 3000 2000 4000 3500 3500 4000
17.3701 29.3701 Г266А, Г266В Г286А, Г286В Г222 Г273, Г273 Г289 37.3701
ЗИЛ- 130К, -157 КД «Москвич- 2140» КаВЗ-685, РАФ-2203, ПАЗ-672 ЛАЗ, ЛиАЗ ВАЗ-2105, -2107 ЧАЗ, ЛАЗ- КамАЗ 4202 ВАЗ-2108, -2109
что обеспечивает пробой стабилитрона при большом входном
напряжении. Регулируемое напряжение при этом обеспечивается
в пределах 29 — 30 В (табл. 2.2).
Генератор 37.3701 с интегральным регулятором напряжения
17.3702 (рис. 2.18). Генераторная установка предназначена для
питания потребителей с номинальным напряжением 12 В.
Основной отличительной особенностью схемы генераторной
установки является наличие встроенных в силовой выпрямитель
трех дополнительных диодов У£)д, которые при работающем дви-
гателе вместе с минусовой группой силовых диодов VD образуют
Рис. 2.18. Схема генератора с интегральным регулятором напряжения
37.3701 17.3702
57
мостовую схему полного выпрямителя, от которой питается обмот-
ка возбуждения.
Питание обмотки возбуждения при замкнутых контактах вы-
ключателя S и неработающем двигателе осуществляется через
параллельно включенные два дополнительных резистора /?д со-
противлением по 100 Ом каждый и лампу контроля исправности
генераторной установки Н мощностью 1,2 Вт. Ток, протекающий
по этой цепи, не превышает 0,4 А. Таким образом обеспечивается
предварительное возбуждение генератора, позволяющее получить
необходимую начальную частоту вращения ротора.
Интегральный регулятор выполнен с разделенными входом и
выходом. Обмотка питается через вывод В. Схема управления
регулятором постоянно подключена выводом Б к положительным
выводам генераторной установки и аккумуляторной батареи.
Поэтому при разомкнутых контактах выключателя S и нерабо-
тающем двигателе происходит непрерывный разряд аккумуля-
торной батареи на входную цепь регулятора напряжения, что
является недостатком схемы. Ток потребления входной цепи со-
ставляет 10 мА, что при длительных стоянках автомобиля (более
месяца) может вызвать значительный разряд аккумуляторной
батареи. Однако при такой схеме получены и значительные пре-
имущества.
Например, регулирование напряжения осуществляется не-
посредственно на выводах « + » и «—», что исключает влияние
падения напряжения на контактах выключателя S на стабиль-
ность напряжения в системе электроснабжения.
Контрольная лампа Н, включенная в цепь между аккумуля-
торной батареей и выводом дополнительных диодов, должна при
замкнутых контактах выключателя S гореть при неработающем и
гаснуть при работающем двигателе.
Если при неработающем двигателе лампа не горит, то:
неисправна контрольная лампа;
неисправен генератор (обрыв в цепи возбуждения);
неисправен регулятор напряжения (разрыв выходной цепи);
имеются разрывы в соединительных цепях между генерато-
ром и регулятором напряжения, а также во внешних цепях
лампы.
Если при работающем двигателе контрольная лампа продол-
жает гореть, это может быть вызвано:
обрывом приводного ремня вентилятора или его большим про-
скальзыванием;
неисправностями генераторной установки.
В случае чрезмерно большого напряжения генераторной уста-
новки лампа не горит и не сигнализирует о перезаряде аккумуля-
торной батареи. Поэтому в схему установлен вольтметр V, позволя-
ющий, помимо лампы, контролировать напряжение генератора.
58
Глава 3
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
3.1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Техническое обслуживание аккумуляторных батарей регла-
ментируется инструкцией по эксплуатации «Батареи аккумуля-
торные свинцовые стартерные». На основании перечня и перио-
дичности их проведения работы включаются в первое (ТО-1) или
второе (ТО-2) техническое обслуживание автомобиля.
При ТО-1 аккумуляторную батарею очищают от пыли и грязи.
Электролит, имеющийся на поверхности батареи, вытирают су-
хой тряпкой или ветошью, смоченной 10 %-ным раствором каль-
цинированной соды или нашатырного спирта. Проверяют надеж-
ность крепления батареи и соединения наконечников проводов
с выводами батареи, окислившиеся наконечники проводов и вы-
воды зачищают. При этом следует снимать минимальный слой
металла, иначе нельзя будет надежно соединить выводы батареи
с наконечниками проводов. Следует также следить, чтобы прово-
да не были натянуты, так как это может привести к поломке вы-
водов или крышек аккумуляторов. Наконечники проводов и вы-
воды рекомендуется смазывать техническим вазелином.
При ТО-1 проверяют и, если необходимо, доводят до нормы
уровень электролита во всех аккумуляторах.
При доведении уровня в аккумуляторы доливают дистиллиро-
ванную воду. В холодное время года во избежание замерзания
воду следует доливать непосредственно перед пуском двигателя
для быстрого ее перемешивания с электролитом.
Доливать электролит запрещается, за исключением случаев,
когда точно известно, что понижение уровня произошло за счет
выплескивания электролита.
Чрезмерно быстрое снижение уровня электролита является
признаком «перезаряда» батареи из-за повышенного напряжения
генератора. При перезаряде наблюдается также выбрызгивание
электролита на поверхность аккумуляторной батареи. Перезаряд
вреден для батарей, так как приводит к снижению их срока служ-
бы. При первых признаках перезаряда необходимо проверить
исправность генераторной установки.
При ТО-2, кроме перечисленных работ, дополнительно прове-
ряют степень заряженности аккумуляторов батареи по плотности
электролита и ее работоспособность по напряжению аккумуля-
торов под нагрузкой. Плотность электролита замеряют денсимет-
ром, а напряжение аккумуляторов — аккумуляторным пробни-
ком.
Промышленностью выпускается два типа пробников.
59
Пробник Э107 (рис. 3.1) предназначен для проверки работо-
способности аккумуляторных батарей в целом. Он позволяет из-
мерять э. д. с. батарей и их напряжение под нагрузкой. Пробник
состоит из вольтметра 1, закрепленного на кронштейне 2 контакт-
ной ножки 5, через которые к нему подается измеряемое напряже-
ние. Внутри корпуса 3 установлены два нагрузочных резистора 4
из нихрома, соединенные параллельно. Одни концы резисторов
постоянно соединены с кронштейном 2 пробника, другие закреп-
лены в головке винта, изолированного от контактной ножки 5.
При завертывании контактной гайки 6 резисторы подключаются
к контактной ножке. Контактный штырь щупа 7 соединен гибким
проводом с кронштейном 2.
Проверку аккумуляторной батареи необходимо производить
при закрытых пробках аккумуляторов. Для проверки под нагруз-
кой необходимо завернуть до упора контактную гайку 6. Затем
острый конец контактной ножки 5 плотно прижимают к положи-
тельному выводу батареи, а штырь щупа — к отрицательному.
Иногда для обеспечения надежного контакта необходимо сделать
контактами ножки и щупа царапины на поверхности выводов
батареи, чтобы разрушить пленку окиси. Время выдержки бата-
реи под нагрузкой должно быть не более 5 с. Если напряжение
батареи под нагрузкой более 8,9 В, она исправна. Если напряже-
ние упадет ниже 8,9 В, батарея неисправна или сильно разряжена.
Уточнение производится измерением плотности электролита или
проведением контрольного разряда.
Измерение э. д. с. проверяемой батареи производится при от-
вернутой контактной гайке.
Пробник Э108 (рис. 3.2.) предназначен для проверки работо-
способности отдельных аккумуляторов в аккумуляторной бата-
рее. Он позволяет измерять э. д. с. аккумуляторов и их напряже-
ние под нагрузкой. Пробник состоит из вольтметра /, закреплен-
ного на контактных ножках 4, через которые к нему подается из-
меряемое напряжение. Двусторонняя шкала вольтметра позволя-
ет производить измерения без соблюдения полярности. Внутри
корпуса 2 установлены три нагрузочных резистора 5 из нихрома,
два из которых соединены параллельно. Один конец каждого ре-
зистора постоянно соединен с контактной ножкой пробника, а
другой закреплен в изолированной от ножки головке винта. При
завертывании контактных гаек 3 и 6 нагрузочные резисторы под-
ключаются к контактным ножкам. Если обе контактные гайки
отвернуты, можно измерить э. д. с. аккумулятора.
Для измерения напряжения аккумулятора под нагрузкой в
зависимости от его емкости заворачиваются гайки 3 или 6 или обе
сразу. Порядок включения нагрузочных резисторов в зависимо-
сти от емкости проверяемого аккумулятора указан на контактных
ножках пробника. Измерение производится так же, как и проб-
ником Э107, при закрытых пробках и с выдержкой под нагрузкой
60
3
4
2
Рис. 3.2. Аккумуляторный пробник Э108
Рис. 3.1. Аккумуляторный пробник Э107
не более 5 с. Если напряжение проверяемого аккумулятора более
1,4 В, он исправен. Если напряжение упадет ниже 1,4 В, аккумуля-
тор разряжен или неисправлен. Уточнение производится сравне-
нием показаний всех аккумуляторов батареи и измерением плот-
ности электролита.
По величине измеренной плотности электролита определяется
разряженность аккумуляторной батареи (табл. 3.1).
Если батарея разряжена более чем на 25 % зимой и более
чем на 50 % летом, ее необходимо подзарядить. После заряда
поверхность аккумуляторных батарей нейтрализуют содовым
раствором и насухо протирают ветошью.
При необходимости более точного определения технического
состояния определяют фактическую емкость батареи и продол-
жительность стартерного раз-
ряда.
Батарея считается вышед-
шей из строя при снижении ем-
кости до 40 % номинальной
или снижении продолжитель-
ности стартерного разряда до
1,5 мин. Перед определением
фактической емкости аккумуля-
торная батарея должна быть
полностью заряжена, а плот-
ность электролита откорректи-
рована до (1,28±0,01) г/см3
при температуре 25°С.
Таблица 3.1. Степень разряженности
аккумуляторных батарей в зависимости
от плотности электролита
Плотность электролита, приведенная
к 25 °C, г/см3
ПОЛНОСТЬЮ батареи, разряженной на
батареи 25% 50%
1,30 1,26 1,22
1,28 1,24 1,20
1,26 1,22 1,18
1,24 1,20 1,16
1,22 1,18 1,14
61
Таблица 3.2. Параметры разряда автомобильных аккумуляторных батарей
Марка батареи Емкость при 10- часовом режиме разряда, А-ч Разрядный ток, А, при Марка автомобиля
20-часо- вом режи- ме разря- да 10-часо- вом режи- ме раз- ряда стартер- ном ре- жиме
6СТ-55 50 2,75 5,0 255 ВАЗ, «Москвич-2140»
6СТ-60 54 3,0 5,4 180 ГАЗ-24, -69, РАФ-977Д
6СТ-75 68 3,75 6,8 225 ГАЗ-52, -53А, -63, -66
6СТ-90 81 4,5 8,1 270 ЗИЛ-130 и его модификации
6СТ-105 95 5,25 9,5 315 ЛиАЗ-677, ПАЗ-672
6ТСТ-132 120 6,6 12,0 396 КрАЗ, МАЗ, БелАЗ
6СТ-190 170 9,5 17,0 570 КамАЗ-5320 и его модифи- кации
Так как продолжительность определения емкости 20-часовым
режимом разряда велика, в эксплуатации разрешается проводить
проверку номинальной емкости в 10-часовом режиме разряда.
При этом величина емкости получается несколько меньшей, чем
при 20-часовом режиме разряда.
Параметры разряда током 20- и 10-часовом режимов приве-
дены в табл. 3.2.
Разряд батарей при 10- и 20-часовом режимах ведется до ко-
нечного напряжения на выводах соответственно 10,2 и 10,5 В.
При разряде температура электролита должна находиться в
пределах от 18 до 27°С.
Для сравнения с номинальной полученную фактически емкость
приводят к температуре 25°С по формуле
Q ________£______
25 1+0,01 (/-25) ’
где С — емкость, полученная при испытаниях, А-ч; t — средняя температура элект-
ролита при разряде, °C, определяемая как среднее арифметическое начального
и конечного значений температуры электролита.
Перед определением продолжительности стартерного разряда
батарею заряжают так же, как при испытании на определение ем-
кости. Разряд проводят непрерывно токами, указанными в
табл. 3.2, при начальной температуре электролита (25±2) °C до
конечного напряжения на выводах 9 В.
При эксплуатации аккумуляторных батарей в условиях низ-
ких температур (климатические районы со среднемесячной тем-
пературой в январе от —50 до —30°С) при переходе с летней
эксплуатации на зимнюю и наоборот производят изменение плот-
ности электролита в соответствии с табл. 1.3. Это связано с тем,
что температура замерзания электролита зависит от его плотно-
сти. Так, при плотности 1,09; 1,16; 1,20; 1,24 и 1,30 г/см3 электро-
лит замерзает при температуре —7, —18, —28, —50 и —66°С
соответственно. Поэтому в зимнее время плотность электролита
62
повышают. В летнее время производят снижение плотности, так
как эксплуатация батарей с высокой плотностью электролита,
особенно при положительных температурах, приводит к уменьше-
нию их срока службы. Операцию изменения плотности проводят
при ТО-2. Уменьшения плотности электролита добиваются путем
отсасывания части электролита и добавления дистиллированной
воды. Для повышения плотности электролита в аккумуляторы
добавляют раствор серной кислоты плотностью 1,40 г/см3.
3.2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Срок службы и надежность работы генераторных установок
в значительной мере зависят от правильного и своевременного
технического обслуживания. Первые работы выполняются перед
вводом автомобиля в эксплуатацию, затем генераторные установ-
ки обслуживают с периодичностью ТО-2.
Недостаточно жесткое крепление генератора к двигателю яв-
ляется основной причиной поломки его крышек. Чрезмерно натя-
нутый приводной ремень приводит к перегрузке подшипников и
их ускоренному износу. Слабо натянутый приводной ремень про-
скальзывает, что риводит к ускоренному износу ремня и шкива, а
также к уменьшению напряжения тока генераторной установки.
Натяжение ремня проверяется по величине его прогиба, который
должен соответствовать указаниям Инструкции по эксплуатации
автомобиля, при нажатии на ремень с усилием 3 — 4 кге посере-
дине между шкивами генератора и вентилятора.
При вводе в эксплуатацию нового автомобиля необходимо
проверить и в случае необходимости отрегулировать натяжение
приводного ремня, а также убедиться в надежном креплении ге-
нератора к двигателю.
В дальнейшем при каждом ТО-2 проверяют натяжение ремня
и крепление генератора. Кроме этих операций, при ТО-2 очищают
от грязи наружные поверхности генераторных установок и прове-
ряют крепление наконечников присоединительных проводов.
При проведении операций технического обслуживания, а так-
же при проведении ремонтных работ запрещается:
пуск и работа двигателя при отключенном от вывода « + » ге-
нераторной установки проводе, так как это приводит к возникно-
вению высокого напряжения, опасного для диодов выпрямитель-
ного блока;
включение аккумуляторной батареи обратной полярностью и
несоблюдение полярности вспомогательного источника питания
при пуске двигателя;
работа генераторной установки при отключенной аккумуля-
торной батарее;
63
проверка работоспособности генераторной установки на «иск-
ру» кратковременным соединением выводов « + », «30», В, Б на
корпус или между собой;
проверка цепей схемы электрооборудования омметром или
лампой, питаемыми напряжением выше 36 В;
проводить сварочные работы на автомобиле без отключения
проводов от выводов « + », «30», В генераторной установки.
Ряд работ по техническому обслуживанию генераторных уста-
новок производится через каждые 50 — 60 тыс. км пробега при
выполнении очередного ТО-2. С указанной периодичностью ге-
нератор снимают с автомобиля для осмотра щеток и контактных
колец. На снятом с генератора щеткодержателе проверяют, сво-
бодно ли перемещаются щетки в направляющих отверстиях. За-
тем щетки вынимают из щеткодержателя и измеряют их высоту.
Если щетка заедает в щеткодержателе, ее и стенки направляю-
щего отверстия протирают ветошью, смоченной бензином. Если
износ щетки больше нормы (обычно это 7 — 8 мм), ее заменяют.
Контактные кольца, не разбирая генератор, очищают от грязи
и масла ветошью, смоченной бензином. Целесообразно продуть
внутреннюю полость генератора сжатым воздухом. Если износ
колец более 0,5 мм по диаметру, необходимо разобрать генератор
и на роторе в сборе проточить кольца. Предельное значение диа-
метра кольца задается в Инструкции по эксплуатации гене-
ратора.
Бесконтактные регуляторы напряжения не требуют никакого
обслуживания. Вибрационные и контактно-транзисторные регу-
ляторы напряжения требуют периодической подрегулировки. Ре-
гулируемое напряжение таких регуляторов проверяют через каж-
дые 25 — 30 тыс. км пробега при очередном ТО-2. У всех вибра-
ционных устройств регулировка осуществляется изменением на-
тяжения спиральной пружины, которое осуществляется подгиба-
нием хвостовика.
Проверку генераторных установок на автомобиле осуществля-
ют приборами Э214, К484 и автотестером К.461.
При необходимости после выполнения ремонта снятые с ав-
томобиля генераторные установки проверяют на стендах Э211,
КИ-968, Э240. На стендах предусмотрена возможность плавно
изменять частоту вращения ротора и нагрузку генератора. Стен-
ды снабжены измерительными приборами, имеющими класс точ-
ности не ниже 1,5.
Для проверки генератора его закрепляют в специальном уст-
ройстве стенда и посредством клиноременной передачи или спе-
циальной муфты шкив генератора соединяют с приводом стенда.
Для проверки начальной частоты вращения ротора генерато-
ра независимого возбуждения 1 (рис. 3.3) обмотку возбуждения
питают от постороннего источника, которым может быть аккуму-
ляторная батарея 8 или другой источник постоянного тока с пуль-
64
Рис. 3.3. Принципиальная схема проверки характеристик генераторов
сациями напряжения не более 0,2 В. Величину напряжения на
обмотке возбуждения регулируют реостатом 7 по показаниям
вольтметра 6. Если в технических условиях заданы характеристи-
ки при самовозбуждении генератора, обмотку возбуждения под-
ключают к положительному выводу генератора. Генераторы с
интегральными регуляторами проверяют в комплекте. При этом
для снятия характеристик генератора напряжение питания об-
мотки возбуждения принято равным 13 В. В этом случае инте-
гральный регулятор еще не вступает в работу.
Затем включают электродвигатель стенда и увеличивают ча-
стоту вращения ротора генератора, которую регистрируют тахо-
метром стенда, согласно данным технических условий (см. табл.
2.1.). При заданной частоте вращения определяют без нагрузки
(после возбуждения генератора аккумуляторную батарею отклю-
чают) и под нагрузкой соответствие генератора техническим ус-
ловиям. Величину напряжения генератора фиксируют вольтмет-
ром 2, ток нагрузки — амперметром 3. Нагрузку генератора зада-
ют реостатом 4, параллельно которому включается аккумулятор-
ная батарея 5.
Для проверки уровня регулируемого напряжения к генерато-
ру 1 (рис. 3.4), установленному на стенде, присоединяют регуля-
Рис. 3.4. Принципиальная схема проверки регулируемого напряжения генера-
торных установок
3 Зак. 2083 65
тор напряжения 6. Схема точно такая же, как и схема соедине-
ния генератора и регулятора на автомобиле. Для измерения на-
пряжения используется вольтметр 2, тока нагрузки — ампер-
метр 3. Нагрузкой служат реостат 4 и аккумуляторная батарея 5.
На стендах последних конструкций (532-2М, Э240) вместо ак-
кумуляторной батареи используется батарея конденсаторов. Ба-
тарея конденсаторов используется для уменьшения пульсации на-
пряжения генераторной установки, что обеспечивает аккумуля-
торная батарея при ее работе параллельно с генератором. Ем-
кость батареи конденсаторов подобрана такой, чтобы показания
амперметра и вольтметра соответствовали их показаниям при
работе генератора с аккумуляторной батареей.
Затем включают привод стенда и устанавливают частоту вра-
щения ротора и ток нагрузки согласно значениям, заданным в
технических условиях (см. табл. 2.2). Величину регулируемого
напряжения, измеряемую вольтметром, сравнивают также с дан-
ными технических условий.
3.3. НЕИСПРАВНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Неисправности аккумуляторных батарей. В процессе эксплуа-
тации в результате механических, температурных и электромеха-
нических воздействий в аккумуляторных батареях возникают
различного вида неисправности. Подразделить неисправности
можно на внешние и внутренние. К внешним относятся повреж-
дение заливочной мастики, повреждение или излом выводов, по-
вреждение пробок, крышек и моноблоков. Эти неисправности лег-
ко обнаруживаются внешним осмотром.
Внутренние неисправности возникают по следующим причи-
нам: естественный износ, конструктивные недостатки, несовер-
шенная технология изготовления, неправильная эксплуатация.
Появление внутренних неисправностей характеризуется чаще
всего постепенным ухудшением характеристик батареи (уменьше-
ние напряжения под нагрузкой, продолжительности разряда).
У современных батарей наблюдаются следующие внутренние
неисправности: коррозия решеток положительных электродов,
оплывание активной массы положительных электродов, короткие
замыкания между электродами различной полярности. Кроме
того, при неправильном хранении может возникнуть необратимая
сульфатация электродов.
Коррозия решетки положительных электродов объясняется в
основном тем, что в условиях работы положительных электродов
более устойчивой является окись свинца, а не чистый свинец.
Это приводит к тому, что свинец решетки постепенно переходит
66
в двуокись свинца и начинает участвовать в основных реакциях
заряда и разряда. При этом решетка теряет механическую проч-
ность и возрастает омическое сопротивление батареи.
Скорость коррозии решеток положительных электродов воз-
растает под влиянием различных факторов, способствующих вы-
делению кислорода. Процесс коррозии ускоряется с повышением
температуры электролита, с понижением плотности электролита и
зарядного тока. Значительное ускорение коррозии вызывает дли-
тельный «перезаряд», сопровождающийся выделением кислорода.
С точки зрения коррозии целесообразно применение электро-
литов высокой плотности, однако при этом ускоряется процесс
оплывания активной массы. Поэтому плотности электролита, при-
нятые в различных климатических зонах, определены опытным
путем исходя из влияния различных факторов.
Оплывание активной массы положительных электродов заклю-
чается в отпадании от них мельчайших частиц размером менее
0,1 мм. Наибольшее влияние на срок службы активной массы ока-
зывают режимы и условия проведения разряда. Уменьшение
плотности заливаемого электролита и разрядного тока, повыше-
ние температуры электролита сильно снижают скорость разруше-
ния активной массы. В результате оплывания уменьшается ко-
личество активной массы, участвующей в реакциях, что в свою
очередь приводит к уменьшению емкости.
Короткие замыкания между электродами различной поляр-
ности приводят к резкому ухудшению характеристик аккумуля-
торов. Наличие в аккумуляторе короткого замыкания делает его
просто дополнительным балластным сопротивлением в цепи акку-
муляторной батареи. Главными принципами образования корот-
ких замыканий являются накопление на дне моноблока значи-
тельного количества шлама, прорастание кристаллов активной
массы сквозь сепараторы, образование вокруг сепараторов мо-
стиков из активной массы. Практически все указанные причины
являются следствием оплывания активной массы. Оплывающая
активная масса постепенно заполняет свободное пространство
между опорными призмами моноблока и может замкнуть электро-
ды различной полярности между собой.
Наиболее крупные частицы оплывающей активной массы за-
держиваются, происходит их разбухание, в результате сепаратор
продавливается и образуется сквозной мостик между электрода-
ми. Как правило, это приводит к частичному замыканию электро-
дов, что проявляется в резком увеличении саморазряда батарей.
В результате тряски и вибраций аккумуляторной батареи на
автомобиле происходит всплытие частиц шлама, некоторые из ко-
торых оседают на нижних кромках электродов. Постепенно на
нижних кромках электродов образуются наслоения, которые по-
степенно растут и образуют мостики между электродами раз-
личной полярности.
3* 67
Необратимая сульфатация — это такое состояние электродов,
когда сульфат свинца разряженного электрода имеет такую струк-
туру, при которой электроды не заряжаются при пропускании
нормального зарядного тока. Активный материал засульфатиро-
ванных электродов становится жестким и песчанистым. Актив-
ная масса положительных электродов приобретает светло-корич-
невый оттенок с белыми пятнами сульфата.
В результате сульфатации происходит значительная потеря
емкости и аккумуляторная батарея становится неработоспособ-
ной. Во время эксплуатации батарей на автомобиле при соблюде-
нии правил ухода необратимая сульфатация практически не на-
блюдается. Она возникает при нарушении правил хранения и мо-
жет быть вызвана большим саморазрядом при наличии в электро-
лите большого количества примесей, длительным нахождением
аккумуляторной батареи в незаряженном состоянии, понижением
уровня электролита ниже верхней кромки электродов.
Аналогичные явления могут быть вызваны наличием вред-
ных примесей, которые, отлагаясь на поверхности электродов,
служат механической преградой для электролита.
К отказу аккумуляторной батареи может привести и ее по-
вышенная разряженность. Методы и приборы, позволяющие опре-
делить техническое состояние аккумуляторной батареи, были
рассмотрены ранее (см. п. 3.1).
Неисправности генераторных установок. Механические неис-
правности генераторов в основном сводятся к поломкам ушек и
трещинам в крышках, поломкам и повышенному износу шкивов.
Эти неисправности определяются внешним осмотром. Кроме того,
возможен преждевременный износ подшипников. Этот дефект
при прослушивании работы двигателя проявляется в виде харак-
терного повышенного шума, иногда переходящего в свист.
Электрические неисправности генераторов следующие: нару-
шение контакта щеток и контактных колец из-за повышенного
износа или зависания щеток; поломка или потеря упругих свойств
пружин; замыкание на корпус обмоток статора или ротора и их
изолированных выводов; обрыв обмоток статора или ротора;
межвитковое замыкание обмоток статора или ротора; обрыв или
пробой диодов выпрямительных блоков.
Как правило, при четком выполнении операций технического
обслуживания внезапное нарушение контакта между щетками и
контактными кольцами не происходит. При необходимости давле-
ние пружин на щетки можно определить динамометром. Величину
давления определяют нажатием на щетку до определенной высо-
ты выступления ее из щеткодержателя. Измеренное значение
давления должно соответствовать техническим условиям.
Замыкания обмоток генератора на корпус определяют, при-
соединяя свободные выводы (щупы) последовательно включен-
ных контрольной лампы и источника питания между одним из
68
Рис. 3.5. Проверка обмот-
ки статора
изолированных выводов обмотки статора
или ротора и корпусом проверяемого узла.
При неисправности лампа загорается.
Аналогично проверяют обрывы обмо-
ток генератора. Только выводы контроль-
ной схемы присоединяют к контактным
кольцам (проверка обмотки возбуждения)
или поочередно к выводам фаз обмотки
статора. При наличии обрыва контрольная
лампа гореть не будет.
Источником питания в контрольной
схеме может быть аккумуляторная бата-
рея.
Межвитковое замыкание в обмотке ро-
тора приводит к уменьшению ее сопротив-
ления и увеличению тока возбуждения.
Это в свою очередь вызывает повышен-
ный нагрев обмотки, разрушение изоля-
ции и расширение зоны замыкания. Опре-
делить межвитковое замыкание обмот-
ки возбуждения можно, измеряя ее со-
противление омметром. Измеренное значение должно соответст-
вовать данным технических условий.
Межвитковое замыкание в обмотке статора определяется
измерением омметром сопротивления между выводами обмоток
статора (рис. 3.5). Измеренные значения (их будет три) сравни-
вают между собой. При отсутствии межвитковых замыканий
сопротивления между выводами должны быть одинаковыми.
Исправные диоды выпрямительного блока пропускают ток
только в одном направлении. Если диод пропускает ток в обоих
направлениях, он пробит. Если диод не пропускает ток в обоих на-
правлениях, это означает обрыв цепи диода.
Проверить диоды можно омметром или с помощью контроль-
ной лампы мощностью до 5 Вт и источника постоянного тока на-
пряжением не более 24 В (например, аккумуляторной батареи).
Для проверки на наличие пробоя диодов прямой полярности
положительный вывод источника питания через контрольную лам-
пу присоединяют к положительной шине, а отрицательный вывод
источника поочередно к общим точкам последовательно соеди-
ненных диодов (рис. 3.6, а). При наличии пробоя диода контроль-
ная лампа загорится. Изменением полярности присоединения
источника питания диоды прямой проводимости проверяют на
обрыв, при наличии которого контрольная лампа не горит.
Диоды обратной полярности на наличие пробоя проверяются
присоединением отрицательного вывода источника питания к от-
рицательной шине, а контрольной лампы — к общим точкам по-
следовательно присоединенных диодов (рис. 3.6, б). При измене-
69
Рис. 3.6. Проверка диодов выпрямительного блока
нии полярности источника питания диоды обратной полярности
проверяются на обрыв.
Подобным образом можно проверить исправность выпрями-
тельного блока и без разборки генератора.
Если отсутствует стенд для проверки регулятора напряжения
в комплекте с генератором, можно осуществить простейшую про-
верку также с использованием источника постоянного тока и
контрольной лампы мощностью 1—3 Вт.
Рис. 3.7. Проверка интегральных регуляторов напряжения
70
Для проверки 14-вольтовых интегральных регуляторов соби-
рается схема, представленная на рис. 3.7, а, б. Сначала на схему
подается напряжение 12 В, при котором контрольная лампа долж-
на гореть. Затем подается напряжение 15— 16 В, при котором
контрольная лампа гореть не должна. Если нарушается хотя бы
одно из указанных условий, регулятор неисправлен.
Аналогично проверяются 28-вольтовые регуляторы напряже-
ния (рис. 3.7, в). Только сначала подается напряжение 24 — 25 В,
при котором контрольная лампа должна гореть, а затем — на-
пряжение 30 — 32 В, при котором контрольная лампа гореть не
должна.
Лучше проверять регулятор напряжения в сборе со щеточным
узлом, так как в этом случае можно обнаружить также обрывы
выводов щеток и нарушения контакта между выводами регуля-
тора и щеткодержателя. Для проверки контрольную лампу вклю-
чают между щетками. У регулятора напряжения 17.3702 (рис.
3.7, г) к выводам Б и В присоединяется положительный, а к кор-
пусу — отрицательный выводы источника питания. При подаче
напряжения 12 В контрольная лампа должна гореть, а при напря-
жении 15—16 В — гаснуть.
Если лампа горит в обоих случаях, в регуляторе пробой, если
не горит в обоих случаях, то или в регуляторе обрыв, или нет кон-
такта между щетками и выводами регулятора напряжения.
Поиск неисправностей с использованием установленных на
автомобиле амперметра и вольтметра. Если в системе нет неис-
правностей, сразу после пуска двигателя амперметр покажет
большой зарядный ток (более 10 А), который быстро (за несколь-
ко секунд) понизится до 1—3 А. Вольтметр после пуска должен
показывать напряжение генераторной установки, которое должно
быть в пределах нормы. Затем после прогрева генераторной уста-
новки эта величина может незначительно измениться.
Рассмотрим, каким образом можно использовать изменения
в показаниях контрольно-измерительных приборов для опреде-
ления неисправного изделия системы электроснабжения. В этом
смысле вольтметр непосредственно реагирует на неисправности
увеличением или уменьшением показаний, которые выходят за
пределы установленных норм. В показаниях амперметра при по-
явлении неисправностей наблюдается большое разнообразие.
Поэтому разберем взаимосвязь между неисправностями и изме-
нениями в показаниях амперметра, а также другими внешними
признаками. Известные взаимосвязи позволят определить на-
правление поиска неисправностей в целях их локализации (отыс-
кания неисправного изделия).
Амперметр не показывает зарядного тока. Кроме неисправно-
стей элементов системы возможна неисправность амперметра,
полная заряженность аккумуляторной батареи или неисправность
выключателя аккумуляторной батареи. Для проверки амперметра
71
при неработающем двигателе включаются потребители, например
фары. Исправный амперметр должен показать разрядный ток.
Если разряжать батарею некоторое время на фары, а затем осу-
ществить пуск двигателя и при средней частоте вращения колен-
чатого вала двигателя амперметр покажет зарядный ток, кото-
рый быстро уменьшится до нуля, это означает полную заряжен-
ность аккумуляторной батареи. Полная заряженность батареи
свидетельствует, как правило, о ее перезаряде.
Выключатель аккумуляторной батареи проверяют подключе-
нием контрольной лампы между положительным выводом бата-
реи и корпусом автомобиля. Если он исправен, контрольная лам-
па должна гореть.
Отсутствие зарядного тока может быть результатом умень-
шения натяжения приводного ремня.
При дальнейшем поиске проверяется исправность цепей заря-
да и обмотки возбуждения. Цепь заряда проверяется подключе-
нием контрольной лампы между выводом « + » генератора и кор-
пусом автомобиля при неработающем двигателе. При исправной
цепи контрольная лампа должна гореть.
При проверке цепи возбуждения контрольная лампа подклю-
чается между выводом «~|-» регулятора напряжения (у некото-
рых регуляторов он обозначается ВЗ) и корпусом автомобиля.
На генераторных установках с интегральными регуляторами
ЯИ2А, А112В, Я120М контрольной лампой проверяют наличие
напряжения на выводах В и Б. При замкнутых контактах выклю-
чателя S контрольная лампа должна гореть. В противном случае
имеет место обрыв цепи от положительного вывода аккумулятор-
ной батареи до вывода «-|-» регулятора напряжения. Наиболее
вероятен обрыв цепи в выключателе S.
Затем, если неисправность не найдена, у генераторных уста-
новок с вынесенными регуляторами напряжения определяют, что
неисправно — генератор или регулятор напряжения. Эту провер-
ку проводят при работающем двигателе, выполняя операции, за-
висящие от схемы включения обмотки возбуждения. При включе-
нии обмотки возбуждения по схеме на рис. 2.11 (наиболее часто
применяемая схема) замыкают проводником выводы регулятора
« + » и Ш. При включении обмотки возбуждения по схеме на рис.
2.12 замыкают проводником вывод Ш регулятора напряжения
с корпусом автомобиля. Появление зарядного тока в этом случае
свидетельствует о неисправности регулятора напряжения, в про-
тивном случае — неисправен генератор. У генераторных устано-
вок с интегральными регуляторами определить, что неисправно —
генератор или регулятор напряжения,— можно только снятием
регулятора и его проверкой или заменой на другой регулятор.
При проверке на обрыв цепей возбуждения необходимо учи-
тывать все включенные в них коммутационные приборы. Это могут
быть реле и предохранители, где возможно ухудшение контакта.
72
Проверяются эти приборы простым соединением проводником их
выводов, включенных в цепь возбуждения. Если это не приводит
к изменению показаний амперметра, прибор считается исправ-
ным.
Амперметр длительное время показывает большой зарядный
ток (более 8—10 А) при полностью заряженной аккумуляторной
батарее. Дополнительным признаком неисправности служит необ-
ходимость частой доливки воды в батарею. Это признаки повы-
шенного напряжения генератора. Вольтметр показывает напря-
жение выше нормы.
Для проверки при работающем двигателе необходимо отсое-
динить регулятор напряжения. Если заряд не прекратился, воз-
можно замыкание проводки. Если заряд прекратился, могут быть
следующие неисправности: увеличение сопротивления цепи от вы-
вода «-|-» генератора до вывода «-|-» регулятора напряжения,
нарушение регулировки у контактного или контактно-транзи-
сторного регулятора напряжения, выход из строя регулятора на-
пряжения.
Увеличение сопротивления цепи приводит к увеличению па-
дения напряжения. В результате напряжение, подводимое к ста-
билитрону бесконтактных и к основной обмотке контактных регу-
ляторов напряжения, становится меньше напряжения генератора.
Это приводит к тому, что регулятор размыкает цепь возбуждения
при больших значениях напряжения генератора. Если в цепь
включен замок-выключатель, наиболее вероятно увеличение пе-
реходного сопротивления его контактов в результате их окисле-
ния. Кроме того, возможно увеличение сопротивления в местах
соединения проводов. Для проверки необходимо соединить про-
водником выводы « + » генератора и регулятора напряжения.
Если при этом зарядный ток не уменьшится, причину повышен-
ного напряжения следует искать в регуляторе напряжения.
Контактный или контактно-транзисторный регулятор напря-
жения можно попытаться подрегулировать уменьшением натя-
жения пружины. Бесконтактный регулятор напряжения (он не
подвержен разрегулировке) необходимо заменить.
Стрелка амперметра колеблется. В этом случае необходимо
проверить надежность контактов в местах присоединения про-
водов во всей системе электроснабжения. При неплотных соеди-
нениях в этих местах могут происходить колебания переходного
сопротивления, вызывающие колебания зарядного тока.
При установке в цепях потребителей термобиметаллических
предохранителей многократного действия колебания стрелки ам-
перметра происходят при появлений короткого замыкания. Приз-
наком короткого замыкания в этом случае являются колебания
стрелки, выходящие за пределы шкалы амперметра.
РАЗДЕЛ II
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей сме-
си в камерах сгорания карбюраторного двигателя. На совре-
менных автомобилях применяются самые различные системы за-
жигания. Общим для них является то, что воспламенение
смеси обеспечивается искрой высокого напряжения, возникаю-
щей между электродами свечи, ввернутой в головку блока цилин-
дров двигателя. Источником высокого напряжения служит катуш-
ка зажигания. Она работает, как трансформатор, и преобразует
ток низкого напряжения, поступающий от аккумуляторной бата-
реи или генератора, в ток высокого напряжения. Высокое нап-
ряжение подается к электродам свечи по специальным высоко-
вольтным проводам. В системах зажигания обязательно при-
сутствуют устройства, обеспечивающие распределение импульсов
высокого напряжения по свечам в порядке работы цилиндров,
подачу их в определенный момент времени и регулирование опе-
режения зажигания в зависимости от режима работы двигателя.
Глава 4
КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Источником электрической энергии для системы зажигания
на первых автомобилях являлась аккумуляторная батарея. Затем
параллельно с батареей стали использовать генератор. Однако
до сих пор еще широко используется термин «батарейное за-
жигание» в отличие от тракторной техники, где зажигание осу-
ществляется от магнето. Батарейное зажигание практически в том
виде, в котором оно появилось на первых автомобилях, долгое вре-
мя являлось единственным типом системы зажигания. В резуль-
тате эту систему стали называть классической. Применение по-
лупроводниковых приборов привело к появлению систем зажига-
ния, которые имеют ряд основных признаков классической сис-
темы и в то же время имеют принципиальные особенности. Поэ-
тому наряду с термином «классическая» все чаще употребляется
74
термин «контактная». Этот термин наиболее полно отражает конст-
руктивные особенности классической системы зажигания в срав-
нении с более современными полупроводниковыми системами за-
жигания.
Рассмотрим принцип действия контактной (классической) сис-
темы зажигания (рис. 4. 1), основными элементами которой явля-
ются катушка зажигания, прерыватель, конденсатор и свечи зажи-
гания.
Катушка зажигания имеет сердечник, на котором намотаны
первичная, состоящая из небольшого числа витков сравни-
тельно толстой проволоки, и вторичная, состоящая из очень
большого числа витков тонкой проволоки, обмотки. Таким
образом, катушка зажигания представляет собой трансформатор.
Один конец первичной обмотки соединен через выключатель за-
жигания S с положительным выводом аккумуляторной батареи.
Другой конец первичной обмотки соединен с вторичной обмоткой,
второй конец которой соединен со свечкой зажигания. Схему
соединения, когда вторичная обмотка является как бы продолже-
нием первичной, называется автотрансформаторной.
Обязательным элементом системы зажигания является преры-
ватель. В классической системе зажигания он представляет собой
механическое устройство, состоящее из вращающегося кулачка,
который при вращении размыкает и замыкает контакты К пре-
рывателя.
При замкнутых контактах выключателя S в момент замыкания
контактов прерывателя от положительного вывода аккумулятор-
ной батареи через первичную обмотку, контакты прерывателя,
массу (корпус автомобиля) и отрицательный вывод батареи пой-
дет ток. Ток, протекающий по
первичной обмотке (первичный
ток), создает магнитное поле,
силовые линии которого, замы-
каясь через сердечник, пересе-
кают витки обеих обмоток. Ког-
да вращающийся кулачок ра-
зомкнет контакты К, первичный
ток и вызванный им магнитный
поток начнут резко уменьшать-
ся. При исчезновении магнитно-
го поля в обеих обмотках согла-
сно закону электромагнитной
индукции наводится э. д. с.,
пропорциональная скорости
уменьшения магнитного потока
и числу витков в обмотках.
Так как вторичная обмотка
имеет очень большое число
Рис. 4.1. Схема, поясняющая принцип
действия контактной системы зажи-
гания
75
витков, э. д. с. на ней достигает 24 кВ, чего достаточно для про-
боя искрового промежутка свечи. Ток высокого напряжения прос-
какивает в виде искры между электродами свечи и через корпус
автомобиля, аккумуляторную батарею и первичную обмотку воз-
вращается на вторичную обмотку катушки зажигания.
Э. д. с. самоиндукции, индуктируемая при размыкании кон-
тактов К в первичной обмотке, достигает 300 В. Направлена она
в ту же сторону, что и первичный ток, и как бы стремится за-
держать его исчезновение. В результате между размыкающимися
контактами появляется сильный дуговой разряд, разрушающий
контакты. Для нейтрализации этого вредного явления параллель-
но контактам прерывателя включают конденсатор С. При наличии
конденсатора ток самоиндукции идет на заряд конденсатора и
искрения почти нет. В последующем конденсатор разряжается
через первичную обмотку и аккумуляторную батарею.
Реальная система зажигания содержит еще целый ряд устройств,
наличие которых определено требованиями надежной и эконо-
мичной работы автомобильного двигателя. Рассмотрим влияние
особенностей работы двигателя внутреннего сгорания на харак-
теристики и параметры системы зажигания.
Напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка
свечи, зависит от ряда факторов. На него оказывают влияние: дав-
ление, температура и состав рабочей смеси; расстояние между
электродами свечи; материал и температура электродов; поляр-
ность высокого напряжения. Так, при пуске холодного двигателя
пробивное напряжение достигает 16 кВ и более, а при работе
прогретого двигателя достаточно 12 кВ.
Воспламенение смеси в цилиндре должно происходить в оп-
ределенный момент по отношению к приходу поршня в верхнюю
мертвую точку (в. м. т.). Это обусловлено тем, что сгорание смеси
происходит не мгновенно, а по условиям достижения максималь-
ной эффективности в работе двигателя максимум давления газов
(продуктов сгорания) должен быть после перехода поршнем в. м. т.
на 10—15° угла поворота коленчатого вала.
Если воспламенение смеси происходит позднее, чем это необхо-
димо, ее сгорание происходит в такте расширения. Смесь не
успевает сгореть полностью в цилиндре и догорает в выпускном
трубопроводе. В результате снижается максимальное давление
газов и мощность двигателя. Кроме того, происходит перегрев
системы выпуска отработавших газов двигателя и увеличивается
количество вредных компонентов, выбрасываемых в атмосферу.
При слишком раннем воспламенении сгорание смеси происхо-
дит в такте сжатия и максимум давления газов в цилиндре воз-
никает до прихода поршня в в. м. т. В результате поршень по-
лучает сильные встречные удары, определяемые на слух как ме-
таллический стук. Раннее воспламенение смеси также приводит к
уменьшению мощности двигателя и быстрому износу его деталей.
76
Угол между положением коленчатого вала, соответствующим
моменту искрового разряда между электродами свечи, и положе-
нием, при котором поршень находится в в. м. т., называется углом
опережения зажигания.
Оптимальный угол опережения зажигания зависит от частоты
вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. В первом случае
увеличивается скорость движения поршня, и чтобы рабочая смесь
успела сгореть, необходимо увеличивать опережение зажигания.
Рост нагрузки обусловлен увеличением открытия дроссельной зас-
лонки и характеризуется увеличением наполнения цилиндров. В
результате продолжительность сгорания смеси уменьшается и, сле-
довательно, необходимо уменьшать угол опережения зажигания.
Автоматическое регулирование угла опережения зажигания
при изменении частоты вращения коленчатого вала и нагрузки
двигателя осуществляется центробежным и вакуумным регулято-
рами. Центробежный регулятор изменяет угол опережения зажи-
гания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, ва-
куумный регулятор — в зависимости от степени открытия дрос-
сельной заслонки.
Кроме рассмотренных, система зажигания должна обеспечи-
вать еще одну очень важную функцию. Она определяется тем, что
автомобильные двигатели выполняются многоцилиндровыми (4-,
6-, 8-цилиндровые и т. д.). Рабочие процессы, происходящие в
цилиндрах двигателя, сдвинуты по времени. Поэтому искрообра-
зование между электродами свечей, установленных в разных ци-
линдрах одного двигателя, также должно происходить со сдвигом
во времени. Другими словами, система зажигания должна обес-
печивать определенное чередование искрообразования, определяе-
мое конструкцией двигателя. Указанные функции выполняют сов-
местно прерывательный и распределительный механизмы. Они, а
также центробежный и вакуумный регуляторы скомпонованы в
едином узле, который носит название распределитель зажигания.
Рассмотренные особенности работы двигателя внутреннего
сгорания и определяют основные требования к характеристикам
систем зажигания. Особое среди них место занимают требования
к стабильности параметров и регулировочных характеристик сис-
темы зажигания, так как самое небольшое их изменение немед-
ленно отражается на мощностных показателях двигателя, резко
ухудшает его экономичность и увеличивает содержание токсичных
продуктов в составе отработавших газов.
4.2. СХЕМА И ЭЛЕМЕНТЫ КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
Основными элементами контактной системы зажигания (рис.
4. 2) являются: катушка зажигания /, свечи 6 и распределитель,
объединяющий прерыватель и собственно распределитель. Кула-
77
Катушка зажигания КвывОЙу17(см.рис.8.12,а)квыВодуС2(смрис.8.12,0)
СВгчи
зажигания
Рис. 4.2. Схема контактной системы зажигания
чок 4 прерывателя, количество граней которого равно числу ци-
линдров, и бегунок 5 распределителя закреплены на общем валу,
который приводится во вращение зубчатой передачей от распреде-
лительного вала двигателя и вращается с частотой, вдвое меньшей,
чем коленчатый вал. Это объясняется тем, что в каждом цилиндре
необходимо воспламенить топливо один раз за два оборота ко-
ленчатого вала. Кулачок 4 при вращении воздействует на ры-
чажок 3 прерывателя, размыкая контакты 2. Параллельно кон-
тактам включен конденсатор С. Бегунок 5 распределителя при вра-
щении проходит мимо неподвижных электродов распределителя,
количество которых равно числу цилиндров двигателя. Каждый
электрод соединен проводом с соответствующей свечой.
Катушка зажигания / имеет две обмотки: первичную и вто-
ричную. Один конец у них общий, соединенный с подвижным
контактом прерывателя. Второй конец вторичной обмотки соединен
с бегунком распределителя, а второй конец первичной обмотки че-
рез добавочный резистор (который может отсутствовать) и кон-
такты выключателя зажигания S — с « + » аккумуляторной ба-
тареи.
При включенном выключателе зажигания и замкнутых контак-
тах прерывателя в цепи первичной обмотки катушки зажигания
появляется ток. Ток будет протекать от «-(-» аккумуляторной ба-
тареи через резистор А?д, первичную обмотку катушки зажигания,
контакты прерывателя, массу автомобиля к « — » аккумуляторной
батареи.
При вращении коленчатого вала, когда в одном из цилиндров
будет заканчиваться такт сжатия рабочей смеси, кулачок своей
гранью разомкнет контакты прерывателя. При размыкании кон-
тактов ток в первичной обмотке катушки зажигания изчезает,
а во вторичной индуктируется высокое напряжение. В момент
появления высокого напряжения бегунок распределителя проходит
78
под неподвижным электродом, соединенным со свечой того ци-
линдра, в котором заканчивается такт сжатия. В результате между
электродами свечи происходит электрический разряд и воспламе-
нение смеси в цилиндре. Ток высокого напряжения протекает
от вторичной обмотки через бегунок и неподвижный электрод рас-
пределителя, проскакивает в виде искры между электродами
свечи и через корпус автомобиля, аккумуляторную батарею и
первичную обмотку возвращается на вторичную обмотку катушки
зажигания.
Добавочный резистор /?д позволяет улучшить работу системы
зажигания при пуске двигателя. При включении стартера
напряжение батареи сильно уменьшается, что приводит к умень-
шению тока в первичной цепи и пониженному напряжению во
вторичной цепи. Особенно сильно это сказывается при пуске зимой,
когда характеристики батареи ухудшаются, а для пробоя искро-
вого промежутка свечей требуется более высокое напряжение.
Поэтому при включении стартера с помощью специальных кон-
тактов, имеющихся в электропусковой системе, резистор /?д шун-
тируется. Таким образом, на время пуска обеспечивается необхо-
димый ток в первичной цепи несмотря на пониженное напря-
жение батареи.
Принципиальных отличий элементы контактной системы зажи-
гания, применяемые на различных современных автомобилях
практически не имеют. Поэтому рассмотрены будут типовые кон-
струкции и конструктивные отличия различных элементов.
Катушки зажигания. Современные катушки зажигания изго-
товляются на номинальное напряжение 12 В. Катушки (5115, Б117
и др.) в основном имеют аналогичную конструкцию и отличаются
обмоточными данными, конструкцией отдельных узлов и деталей,
наличием дополнительных устройств, габаритными и установоч-
ными размерами.
Основными частями катушки зажигания (рис. 4. 3) являются:
сердечник 6 с первичной 4 и вторичной 3 обмотками; крышка 12 с
выводами 1, 11, 14 низкого и 13 высокого напряжения. На
большинстве автомобилей применяются катушки с добавочным
резистором 8, смонтированным в керамическом изоляторе 9.
Сердечник 6 катушки набирают из листов электротехничес-
кой стали, изолированных друг от друга окалиной. Тем самым
уменьшаются вихревые токи, образующиеся при пульсациях маг-
нитного потока. Поверх сердечника расположена трубка 10 из
электротехнического картона, на которую в несколько слоев намо-
тана вторичная обмотка 3. Она выполняется из эмалированного
провода марки ПЭЛ диаметром 0,06-0,10 мм и имеет большое чис-
ло витков (17500-26000). Для улучшения изоляции слои вторич-
ной обмотки отделены друг от друга конденсаторной бумагой. Пер-
вые и последние восемь рядов, где возникают потенциалы наи-
большей величины, изолируются четырьмя — шестью слоями бу-
79
Рис. 4.3. Катушка зажигания
маги, остальные — двумя слоями. Для уменьшения напряжения
между слоями витки первых и последних четырех рядов мотают с
интервалом 1 — 2 мм.
Поверхность вторичной обмотки изолируют лакотканью и ка-
бельной бумагой. Фарфоровый изолятор 5 предотвращает возмож-
ность пробоя вторичной обмотки на кожух 7.
Поверх вторичной наматывают первичную обмотку 4 (из
провода марки ПЭЛ диаметром 0,57 — 0,77 мм), имеющую срав-
нительно небольшое число витков (250-300). Межслойная изоля-
ция первичной обмотки выполняется кабельной бумагой. Раз-
мещение первичной обмотки ближе к кожуху 7 улучшает ох-
лаждение катушки. Вокруг первичной обмотки расположен маг-
нитопровод 2, состоящий из двух разрезанных по оси тонкостен-
ных цилиндров из трансформаторной стали.
Вся конструкция помещена в металлический кожух 7. Гер-
метичность катушки обеспечивается прокладкой между кожухом
7 и карболитовой крышкой 12. Внутреннюю полость большинства
катушек заполняют трансформаторным маслом.
Добавочный резистор 8 выполняется в виде спирали из ни-
келевой проволоки и крепится в двух половинах керамического
изолятора 9. Концы спирали приварены к двум шинкам 15, пос-
редством которых резистор присоединяется к выводам 11 и 14 ка-
тушки зажигания.
Все выводы катушки зажигания расположены на карболи-
товой крышке 12. Вторичная обмотка присоединена к высоко-
вольтному выводу 13 катушки. Общий конец первичной и вторич-
ной обмоток соединен с выводом /. Первичная обмотка соединена с
выводом 11. К выводу 14 присоединена только шинка от доба-
вочного резистора.
80
Выводы 1 и 13 не маркируются. Маркировка вывода 11 — ВК,
вывода 14 — ВК-Б.
На крышке катушки зажигания Б117, не имеющей добавоч-
ного резистора, расположены выводы 1, 13 и вывод к кото-
рому присоединен конец первичной обмотки.
Распределитель. Распределитель предназначен для размыка-
ния первичной цепи катушки зажигания, распределения импуль-
сов высокого напряжения по цилиндрам двигателя в необходимой
последовательности, установки начального угла опережения зажи-
гания и автоматического регулирования опережения зажигания в
зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки
двигателя.
Распределитель Р119-Б (рис. 4. 4.) четырехискровой, состоит
из корпуса, прерывательного механизма, высоковольтного распре-
Рис. 4.4. Распределитель Р119-Б:
а- общий вид; б—вид сверху; в—центробежный регулятор
81
делительного устройства, центробежного и вакуумного регуля-
торов опережения зажигания, октан-корректора, конденсатора.
Вал 32 (рис. 4. 4,а) вращается в двух бронзовых втул-
ках 31, установленных в корпусе 4. Смазывание вала обеспе-
чивается колпачковой масленкой 29. Привод вала 32 осуществ-
ляется от распределительного вала двигателя через муфту 35,
которая одновременно ограничивает его осевое перемещение.
Муфта 35 крепится на валу 32 шпилькой 36, которая удер-
живается пружиной 34, фиксируемой при сборке в канавке муфты.
Пластина 33 октан-корректора через прорезь крепится бол-
том к корпусу 4. При установке на двигатель распределитель
через прорезь в пластине 33, рядом с которой нанесены деления,
крепится винтом к блоку двигателя.
На валу 32 закреплена поводковая пластина 46 (рис. 4. 4,в)
грузиков 45 центробежного регулятора 1, которые могут вращать-
ся вокруг осей 47. Грузики 45 удерживаются в исходном поло-
жении пружинами 44. Каждая пружина закреплена между стой-
кой 43 одного грузика и осью 47 другого. Поводковая пластина 2
кулачка устанавливается своими прорезями 42 на штифты 48 гру-
зиков. Кулачок 26 напрессован на втулку 41, закрепленную на
пластине 2. Осевое перемещение кулачка 26 ограничивается шай-
бой 49 и замковым кольцом 50, которое фиксируется в проточке
верхней части вала 32. На лыске в верхней части кулачка в
строго определенном положении устанавливается бегунок 18.
Неподвижная пластина 5 прерывателя, расположенная внутри
корпуса 4, крепится к нему двумя винтами. Подвижная пластина
7 прерывателя установлена на шариковом подшипнике 3, закреп-
ленном в отверстии неподвижной пластины. Подвижная пластина с
неподвижной соединены неизолированным проводником. На
оси 37 подвижной пластины установлен держатель 24 неподвижно-
го контакта. Поворот держателя 24 вокруг оси 37 подвижной плас-
тины осуществляется эксцентриком 27. Таким образом обеспечи-
вается изменение угла замкнутого состояния контактов прерыва-
теля. Фиксируется держатель 24 на пластине 7 винтом 40.
Рычажок 25 с подвижным контактом изолирован от оси 37,
вокруг которой он может поворачиваться. На рычажке 25 закреп-
лена текстолитовая подушечка, на которую при размыкании
контактов давит своими выступами кулачок. Пластинчатая пру-
жина 23, прижимающая подвижной контакт к неподвижному, од-
ним концом закреплена на рычажке 25, а другим — на изолиро-
ванном от корпуса кронштейне 17, который проводником 39 сое-
динен с изолированным выводом 28 распределителя. К выводу
28 крепится проводник от конденсатора 30. Пропитанный маслом
войлочный фильц 6 обеспечивает смазку кулачка.
Крышка 19 распределителя имеет фиксирующий паз, обеспечи-
вающий ее установку на корпусе 4 в определенном положении.
Она крепится двумя пружинными защелками 38. Центральный вы-
82
вод 21 крышки, к которому подводится высоковольтный провод от
катушки зажигания, соединен с электродом бегунка 18 через пода-
вительный резистор 22 с пружиной. Резистор 22 (8-14 кОм) обес-
печивает снижение уровня радиопомех. В боковых выводах 20,
число которых равно числу цилиндров (на данном распределителе
четыре), имееются металлические электроды, к которым через эле-
ктрод бегунка 18 подводится высокое напряжение. От боковых
выводов высоковольтные провода идут к свечам зажигания.
Вакуумный регулятор 16 закреплен на корпусе двумя винтами.
Диафрагма 10 из прорезиненной бензостойкой ткани, закреплен-
ная между корпусом 9 регулятора и крышкой 11, делит камеру ре-
гулятора на две полости. В левой полости между диафрагмой 10
(рис. 4. 4,6) и штуцером 13 расположена пружина 15, которая
поджимает диафрагму. Изменение сжатия пружины осуществля-
ется регулировочными шайбами 12. Соединение штуцера 13 с
крышкой 11 уплотнено прокладкой 14. Левая полость вакуумного
регулятора трубкой, идущей от штуцера 13, соединяется с отвер-
стием в стенке карбюратора над дроссельной заслонкой. Диаф-
рагма 10 со стороны правой полости соединяется тягой 8 с под-
вижной пластиной 7 прерывателя.
Октан-корректор распределителя служит для установочной ре-
гулировки момента зажигания. Для этой цели ослабляется винт
крепления распределителя, что дает возможность поворачивать
корпус распределителя. Вместе с корпусом поворачивается под-
вижная пластина 7 прерывателя относительно кулачка и изменя-
ется по отношению к коленчатому валу момент размыкания кон-
тактов прерывателя.
Центробежный регулятор работает следующим образом. При
увеличении частоты вращения коленчатого вала грузики под дей-
ствием центробежных сил, преодолевая усилие пружин, расхо-
дятся в стороны. При этом штифты грузиков, входящие в прорези
поводковой пластины кулачка, поворачивают ее в сторону враще-
ния вала распределителя на некоторый угол. При этом выступы ку-
лачка будут раньше набегать на подушечку рычажка с подвиж-
ным контактом, и угол опережения зажигания увеличится. При
уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузики под
действием пружин возвращаются в первоначальное поло-
жение.
Зависимость угла опережения зажигания от частоты вращения
определяется конструктивными особенностями двигателя и поэ-
тому неодинакова у центробежных регуляторов различных рас-
пределителей (табл. 4. 1).
Вакуумный регулятор изменяет угол опережения зажигания в
зависимости от разрежения над дроссельной заслонкой карбюра-
тора. При полностью открытой заслонке разрежение невелико и
вакуумный регулятор не работает. По мере увеличения прикрытия
заслонки (при уменьшении нагрузки двигателя) разрежение воз-
83
Таблица 4.1. Характеристика центробежных регуляторов
Марка распределителя Изменение у tv в зависим а опережения зажигания (по валу ости от частоты вращения вала ра< град/об/мин распределителя) 'пределнтеля,
Р4-Д, Р137 1,5—4,5 9—12 16-19 16—19
Р13-Д, PI33 400 0—2 900 3—6 1400 7,5—10 1600 12,5-15,5
Р118 200 3-3,5 500 7,5—10 1000 11-13,5 1500 14—17
Р119-Б 700 0—1 1500 0,5—4 2150 10—13 2700 16—19
Р125 300 0—1,5 500 3,5—6,5 1200 8,5—11,5 1950 14—18
24.3706 500 0—2,0 1000 3,5—5,5 1500 8,0—10 2050 13,5—15,5
40.3706 200 0—1,5 500 3,5—5,5 1000 8,0-10 1500 11,0—13,0
550 1250 2000 2800
растает, диафрагма регулятора втягивается, поворачивая тягой
подвижную пластину прерывателя в сторону увеличения угла опе-
режения зажигания (табл. 4. 2).
При холостом ходе двигателя дроссельная заслонка полностью
прикрыта. При этом разрежения практически нет и регулятор не
работает.
Важным регулировочным параметром распределителей являет-
ся угол замкнутого состояния контактов (УЗСК). Он равен углу
поворота вала распределителя, при котором контакты прерыва-
Та бл и ца 4.2. Характеристика вакуумных регуляторов
Марка распределителя Изменение угла опережения зажигания (по валу в зависимости от разрежения, град/мм распределителя) рт. ст.
Р4-Д 0—1 0—2 5—7 7—10
Р137 80 0—2,5 100 2—4,5 200 8,5—11,5 250 11 — 14
Р13-Д, PI33 80 0-2 100 4—7 200 7—10 240
Р118 100 0—3 200 2—5 280 6,5—9,5 6,5—9,5
Р119-Б 80 0—2 100 2-5 150 5,5—7,5 200 6,5—9,5
24.3706 ПО 0-2,0 140 4,5—6,5 180 7,5—9,5 200
40.3706 100 0—1,0 200 3,5—5,5 250 6,0—8,0
100 150 180
84
Рис. 4.5. Распределитель 30.3706:
1— вал; 2 -маслоотражательная
муфта; 3—фильц; 4—вакуумный
регулятор; 5—диафрагма; 6 — тяга
вакуумного регулятора; 7— повод-
ковая пластина кулачка; 8 - бегу-
нок; 9—боковой электрод и вывод
крышки; 10- крышка распределите-
ля; //--центральный вывод крыш-
ки; /2—угольный контакт с пру-
жиной; 13— резистор; 14—электрод
бегунка; 15—пружина; 16— ось гру-
зика; 17 - грузик цеитробежиого
регулятора; 18- поводковая пласти-
на грузиков; 19 — кулачок; 20—под-
вижная пластина прерывателя;
21 — втулка; 22 - конденсатор; 25-
корпус
теля остаются замкнутыми. С уменьшением УЗСК уменьшается
ток первичной цепи, при котором происходит размыкание кон-
тактов, и, следовательно, напряжение во вторичной цепи, что при-
водит к перебоям в работе системы зажигания. Так как УЗСК
уменьшается по мере изнашивания контактов, требуется периоди-
ческая его подрегулировка. УЗСК, обеспечивающие нормальную
работу системы зажигания, вносятся в технические условия на
распределители и составляют для восьмиискровых распредели-
телей (30±3)°; для шестиискровых распределителей — (39±3)°;
для четырехиокровых— (44±3)° [для распределителей Р119
и РН9-Б — (30±3)°].
Распределитель 30. 3706 (четырехискровый) (рис. 4. 5) имеет
по сравнению с распределителем Р119-Б ряд конструктивных осо-
бенностей.
Прерывательный механизм и кулачок 19 расположены ниже
центробежного регулятора. Тем самым уменьшается износ железо-
керамических втулок 21, в которых вращается вал / распредели-
теля.
85
Распределитель не имеет октан-корректора, и установка на-
чального угла опережения зажигания осуществляется простым
поворотом корпуса 23 относительно вала /, находящегося своим
шлицевым хвостовиком в зацеплении с шестерней привода.
Диафрагма 5 вакуумного регулятора 4 изменяет положение
подвижной пластины 20 посредством тяги 6.
Центробежный регулятор расположен над прерывателем. По-
водковая пластина грузиков 18 закреплена в верхней части вала
/. Грузики 17 могут поворачиваться вокруг осей 16, закрепленных
на поводковой пластине 7 кулачка 19.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузики,
преодолевая силу натяжения пружин 15, поворачиваются вокруг
осей 16 и упираются в пластину 18. В результате усилие через
оси 16 передается на пластину 7, и она поворачивает кулачок в
сторону увеличения опережения зажигания.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузики
возвращаются в первоначальное положение.
Бегунок 8 распределителя шипом фиксируется в отверстии
поводковой пластины 7 и крепится к ней двумя винтами. Помехо-
подавительный резистор 13 (6 кОм) устанавливается в бегунке, а
соединение электрода бегунка с центральным выводом осущест-
вляется угольным контактом с пружиной 12.
4.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
Протекание процессов в системе зажигания можно разделить
на три этапа: замыкание контактов прерывателя и нарастание
первичного тока; размыкание контактов прерывателя и индуктиро-
вание вторичного напряжения; искровой разряд между электро-
дами свечи.
При замыкании контактов ток в первичной обмотке катушки
зажигания достигнет своего максимального значения не мгновен-
но, а будет нарастать постепенно. Это объясняется тем, что пер-
вичная обмотка, имея, как и любой проводник, омическое соп-
ротивление, является в то же время и индуктивностью. Поэтому на-
растание первичного тока I согласно второму закону Кирхгофа
определяется формулой
где U — напряжение аккумуляторной батареи; L — индуктивность первичной
цепи; е основание натурального логарифма; t — текущее значение времени;
8 — омическое сопротивление первичной цепи.
Нарастающий первичный ток стремится достигнуть макси-
мального значения 1 max= U/R. Так как время замкнутого состоя-
ния контактов прерывателя меньше времени, необходимого для
86
достижения первичным током
максимального значения, к мо-
менту размыкания контактов
первичный ток достигает зна-
чения так называемого тока
разрыва /р (рис. 4. 6,а). Опреде-
лен он может быть при подста-
новке в формулу значения вре-
мени замкнутого состояния кон-
тактов t3.
После размыкания контак-
тов первичная обмотка катуш-
ки, в магнитном поле которой
накопилась энергия £/р/2, ока-
зывается замкнутой на конден-
Рис. 4.6. Изменение первичного тока
и вторичного напряжения во времени
сатор. В результате образуется
колебательный контур, содер-
жащий индуктивность L, ем-
кость С и сопротивление R.
В колебательном контуре возникает затухающий колебатель-
ный процесс и первичный ток совершит несколько периодов
затухающих колебаний, которые в случае отсутствия вторичной
обмотки исчезнут, когда вся энергия магнитного поля катушки
преобразуется в тепло на сопротивлении R контура.
Вторичная цепь обладает емкостью Сг, которая слагается из
емкостей витков вторичной обмотки и проводов высокого напряже-
ния.
Вторичная обмотка вместе с емкостью вторичной цепи об-
разует колебательный контур, связанный с колебательным конту-
ром первичной цепи. Поэтому, если искровой промежуток между
электродами свечи сделать таким большим, что вторичного нап-
ряжения будет недостаточно для его пробоя, вторичное напря-
жение Ui, так же как и первичное, будет совершать затухающие
колебания (пунктирные линии на рис. 4. 6,6).
Для оценки возможного максимального значения вторичного
напряжения U2 max, развиваемого катушкой зажигания, может слу-
жить уравнение баланса энергий в колебательном процессе. В
момент, когда первичный ток после размыкания контактов упадет
до нуля, вся энергия магнитного поля перейдет в энергию электри-
ческого поля на емкостях С| и С2, т. е. первичное и вторичное
напряжения будут максимальными ((71 тах и <Л> тах) • Часть энергии
А выделится в виде тепла. Тогда уравнение баланса энергии для
данного момента будет иметь вид
Ч С,^та, С2^тах
2 2 + 2 + '
87
Если пренебречь тепловыми потерями А и учесть, что катушка
зажигания является трансформатором, т. е. ! max=—L ; та»
получим приближенную зависимость максимального вторичного
напряжения от ряда факторов
Полученное выражение позволяет произвести качественный
анализ влияния различных факторов на вторичное напряжение ка-
тушки зажигания.
Как видно из формулы, на величину U2 тах оказывают влияние
индуктивность первичной цепи L, емкости первичной С\ и вторич-
ной С'2 цепей, сопротивление R первичной цепи, коэффициент
трансформации U71/U72, время замкнутого состояния контактов
прерывателя t3.
Уменьшение индуктивности L приводит к увеличению тока /р,
так как при этом первичный ток будет нарастать быстрее и за
такое же время замкнутого состояния достигнет большего зна-
чения. Однако уменьшать индуктивность бесконечно нельзя, так
как величина L входит также в числитель подкоренного выра-
жения и ее чрезмерное уменьшение может привести к уменьшению
вторичного напряжения.
Уменьшением сопротивления R можно также добиться увели-
чения тока /р, однако исходя из требования надежности работы
контактов ток /р не должен быть более 3,5—5,0 А. При большем
токе контакты быстро подгорают и выходят из строя. Аналогич-
ное ограничение действует и в отношении напряжения питания
первичной цепи U.
Уменьшение емкости конденсатора С| должно приводить к
увеличению вторичного напряжения. Однако уменьшение емкости
С, (рис. 4. 7) приводит к увеличению вторичного напряжения
только до определенного преде-
ла. При дальнейшем уменьше-
нии емкости напряжение начи-
нает резко падать. Это объясня-
ется тем, что формула для рас-
чета вторичного напряжения не
учитывает влияния емкости на
искрение контактов. На практи-
ке при уменьшении емкости С,
до определенных пределов иск-
рогашение на контактах резко
ухудшается и большая часть
энергии магнитного поля идет
на нагрев искры или дуги, воз-
88
Рис. 4.7. Влияние емкости С\ на вто-
ричное напряжение
никающих при размыкании контактов. В результате напряжение,
развиваемое катушкой, падает. Наиболее выгодное значение емко-
сти Ci находится в пределах 0,15—0,3 мкФ.
Теоретически вторичное напряжение увеличивается с уменьше-
нием емкости Сч вторичной цепи, которая определяется емкостями
катушки зажигания, проводов высокого напряжения и свечей за-
жигания. Однако уменьшить ее ниже определенного предела, сос-
тавляющего 40—70 пФ, не представляется возможным.
Уменьшение коэффициента трансформации U71 / U72 также сог-
ласно зависимости для вторичного напряжения должно приводить
к его повышению. Однако из теории трансформатора известно,
что каждому типу нагрузки (активная, реактивная) и ее значению
соответствует оптимальный коэффициент трансформации. Исходя
из этих соображений и производится выбор коэффициента тран-
сформации.
Время замкнутого состояния контактов прерывателя /3 влияет
на величину U 2тах через ток разрыва /р. Увеличение С приводит к
увеличению /р, и здесь действует уже известное ограничение, свя-
занное с величиной /р. Однако влияние t3 на вторичное напряже-
ние этим не ограничивается. Конструктивно прерывательный меха-
низм контактной системы зажигания выполнен так, что время t3
задается УЗОК а3, который зависит только от профиля кулачка и
является постоянной величиной при различных частотах врацц
ния. Время замкнутого состояния с увеличением частоты враще-
ния будет уменьшаться.
Четырехтактные карбюраторные двигатели устроены так, что за
два оборота коленчатого вала искрообразование должно произой-
ти во всех цилиндрах. Если число цилиндров Z, частота вращения
коленчатого вала п, то продолжительность одного цикла работы
прерывателя, включающего время замкнутого и разомкнутого
состояний, составит /ц=120/п/. Соотношение t3/tll = a3/all (где
ац — угол, соответствующий циклу работы прерывателя). Тогда
получим
_ а, — 120
3 “ц “u nZ '
Из формулы видно, что время замкнутого состояния при
одинаковом соотношении а3/ац, которое определяется формой
кулачка, уменьшается как с увеличением частоты вращения, так и
с увеличением числа цилиндров. Уменьшение времени замкнутого
состояния с увеличением частоты вращения приводит к умень-
шению тока разрыва. Это означает, что при увеличении частоты
вращения коленчатого вала уменьшается вторичное напряжение,
развиваемое катушкой зажигания (рис. 4. 8). Вторичное нап-
ряжение, развиваемое той же катушкой зажигания на двигателе
с большим числом цилиндров, будет также меньше за счет умень-
89
Рис. 4.8. Влияние числа цилиндров
двигателя на характеристики системы
зажигания
шения времени замкнутого сос-
тояния контактов. Теоретически
при очень малых частотах пер-
вичный ток успевает достиг-
нуть максимального значения.
Поэтому развиваемое вторич-
ное напряжение должно быть
постоянным при уменьшении
частоты вращения с того момен-
та, когда обеспечивается на-
растание первичного тока до
максимального значения. Это
подтверждают и приведенные
зависимости. Однако приве-
денные зависимости не учиты-
вают, что при очень малых ча-
стотах вращения происходит такое уменьшение скорости размыка-
ния контактов, которое сопровождается усилением искрения кон-
тактов прерывателя. Вследствие этого большая часть энергии идет
на искрообразование, уменьшается скорость уменьшения пер-
вичного тока в момент размыкания контактов, что, естественно,
приводит к уменьшению развиваемого напряжения.
Мы рассмотрели процессы, протекающие в контактной систе-
ме зажигания при отсутствии пробоя высоким напряжением искро-
вого промежутка свечи зажигания. В действительности напряже-
ние, достаточное для пробоя, [7„р значительно меньше напряже-
ния U 2тах. Поэтому при достижении равенства происхо-
дит искровой разряд и колебательный процесс, характеризуемый
гармоническими колебаниями, нарушается. Отношение U im3JUap
характеризует предельные возможности системы зажигания и на-
зывается коэффициентом запаса. Для обеспечения нормальной ра-
боты двигателя коэффициент запаса должен быть около 1,5.
Поскольку к моменту пробоя искрового промежутка не вся
энергия магнитного поля катушки преобразуется в энергию элек-
трического поля емкостей С\ и Ci, искровой разряд содержит две
составляющие: емкостную и индуктивную.
Емкостная фаза разряда характеризуется быстроисчезающей
яркой искрой голубоватого цвета. При этом происходит резкое па-
дение вторичного напряжения, а вторичный ток достигает нес-
кольких десятков ампер. Сопровождается емкостный разряд спе-
цифическим треском.
Оставшаяся часть энергии выделяется в виде индуктивной час-
ти разряда. Индуктивный разряд происходит при значительно
меньшем вторичном напряжении, ток не превышает 0,1 А, а про-
должительность во много раз больше продолжительности емкост-
ного разряда. Искра индуктивного разряда наблюдается в виде
слабого желтовато- или красновато-фиолетового свечения.
90
Основную роль в воспламенении рабочей смеси имеет емкост-
ная фаза. Однако индуктивная составляющая также полезна.
Вследствие своей большой длительности она способствует даль-
нейшему нагреву начального объема воспламенившейся смеси, что
сказывается особенно благоприятно при пуске холодного дви-
гателя.
Недостатки контактной системы зажигания. Рассмотрение про-
цессов физических явлений, протекающих в контактной системе
зажигания, позволяет отметить ряд свойственных ей недостатков.
Все они накладывают определенные ограничения на величину
развиваемого катушкой зажигания вторичного напряжения.
Недостатком контактной системы зажигания является наличие
механических контактов в механизме прерывателя. Механичес-
кие контакты ограничивают уровень первичного тока и вследст-
вие этого вторичное напряжение. Кроме того, возникающие при
размыкании контактов электрические разряды приводят в процессе
эксплуатации к их износу. При этом контакты подвержены од-
новременно эрозии и коррозии. Эрозия контактов связана с явле-
нием переноса металла с одного контакта на другой, что при-
водит к образованию на одном из контактов бугров, а на другом —
впадин. Это приводит к ухудшению условий размыкания и нару-
шению установленного УЗСК. Коррозия вызывает ухудшение элек-
трического контакта за счет появления непроводящих пленок. Эро-
зия и коррозия контактов, нарушая их нормальную работу, при-
водят к перебоям в искрообразовании.
Наиболее важным недостатком контактной системы зажигания
является уменьшение развиваемого вторичного напряжения с уве-
личением частоты вращения и числа цилиндров двигателя, а также
при низкой частоте вращения коленчатого вала.
Система зажигания является также источником радиопомех,
появление которых обусловлено физикой протекающих в ней про-
цессов. На автомобилях, оборудованных радиосвязью, помехи ме-
шают нормальной ее работе. Для снижения уровня радиопомех
необходимо экранирование распределителя, высоковольтных про-
водов, свечей зажигания. Однако это приводит к значительному
увеличению емкости вторичной цепи и, как следствие, к резкому
уменьшению вторичного напряжения. Экранировать контактную
систему зажигания не представляется возможным, так как при
этом не обеспечивается надежность искрообразования на всех ре-
жимах работы двигателя.
Недостатки контактной системы зажигания не позволяют раз-
вивать двигатели внутреннего сгорания в части увеличения степени
сжатия и частоты вращения коленчатого вала, а также приме-
нения на грузовых автомобилях восьмицилиндровых двигателей.
Указанные тенденции в развитии двигателей требуют такого по-
вышения вторичного напряжения, которое контактная система за-
жигания при условии сохранения на необходимом уровне надеж-
91
ности принципиально обеспечить не может. От современных дви-
гателей требуется высокая топливная экономичность. Одним из
путей уменьшения расхода топлива является использование обед-
ненной рабочей смеси. Для надежного воспламенения такой
смеси требуется значительное увеличение энергии разряда, кото-
рого можно достичь, увеличивая пробивное напряжение. Достига-
ется увеличение напряжения пробоя увеличением искрового про-
межутка между электродами свечи. Однако необходимое увели-
чение пробивного напряжения требует такого повышения вторич-
ного напряжения, которого контактная система обеспечить не
может. Даже на четырехцилиндровых двигателях необходимая
величина коэффициента запаса обеспечена не будет.
Глава 5
ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Улучшить характеристики систем зажигания позволило приме-
нение полупроводниковой техники.
Вначале были разработаны контактно-транзисторные системы
зажигания, которые в настоящее время применяются наиболее ши-
роко.
Основной особенностью такой системы (рис. 5. 1) является то,
что через контакты прерывателя проходит небольшой ток уп-
равления транзистором. Ток первичной обмотки при этом преры-
вается не контактами прерывателя, а цепью эмиттер-коллектор
транзистора. Так как транзистор разгружает контакты прерыва-
теля, отпала необходимость в искрогасящем конденсаторе. Кроме
того, в контактно-транзисторной системе обмотки катушки зажи-
гания изолированы друг от друга для исключения влияния высо-
кого напряжения на транзистор.
Работает схема следующим образом. При замыкании контак-
тов / прерывателя база транзистора 2 через массу соединяется
с отрицательным выводом аккумуляторной батареи. По цепи базы
пойдет ток, и транзистор откроется. Открытый транзистор замк-
нет цепь первичной обмотки катушки зажигания 3, и по ней пойдет
ток.
При размыкании контактов прерывателя транзистор закроется,
разрывая цепь первичной обмотки катушки зажигания. При
этом во вторичной обмотке индуктируется э. д. с. большой ве-
личины. Посредством распределителя высокое напряжение пода-
ется на электроды свечи, происходит пробой искрового промежутка
и воспламенение смеси.
Таким образом, в контактно-транзисторной системе вторичное
92
напряжение зависит от пара-
метров транзистора и стойкос-
тью контактов прерывателя
не ограничивается.
В реальной контактно-тран-
зисторной системе зажигания
применяется транзисторный
коммутатор, в котором, кроме
транзистора, имеется ряд дру-
гих элементов. Они служат для
защиты транзистора от пере-
напряжений и улучшения уело-
Рис. 5.1. Принципиальная схема кон-
тактно-транзисторной системы зажи-
гания
вий его переключений.
Следует отметить, что включение в схему контактной системы
зажигания транзистора не полностью исключает присущие ей
недостатки. В частности, у многоцилиндровых двигателей воз-
можно возникновение такого весьма вредного эффекта, присущего
механическим прерывателям, как вибрации рычажка прерывателя
при высоких частотах вращения, которые приводят к многократ-
ному замыканию и размыканию контактов на протяжении одного
цикла. При этом вместо одной появляются несколько искр, но
значительно меньшей мощности. Нарушается также установлен-
ный момент искрообразования. Рассмотренное явление получило
название дребезга контактов.
Существуют схемы контактно-транзисторных систем зажига-
ния, которые могут повысить надежность искрообразования в мно-
гоцилиндровых высокооборотных двигателях. Так, для 8-цилинд-
рового двигателя может быть использована схема с двумя незави-
симыми системами зажигания. Однако и в этом случае при нез-
начительном увеличении сопротивления контактов прерывателя,
из-за окисления или загрязнения ток управления транзистором
может уменьшиться до такой величины, при которой транзистор
не откроется.
При наличии контактного прерывателя остается необходимость
периодической регулировки угла замкнутого состояния контактов,
что вызывает дополнительные трудозатраты в процессе эксплуа-
тации.
Указанных недостатков не имеют широко внедряемые бескон-
тактные электронные системы зажигания. Принципиальная но-
визна бесконтактной системы зажигания заключается в отсутствии
контактов прерывателя. Их заменяет бесконтактный датчик, кото-
рый не подвержен механическим износам и не требует перио-
дической регулировки системы. Отличительной особенностью бес-
контактной системы зажигания является тип и конструкция этого
датчика.
Магнитоэлектрический датчик (рис. 5. 2,а) содержит посто-
янный магнит 2 в виде зубчатого ротора и обмотку статора /,
93
Рис. 5.2. Бесконтактная система зажигания с магнитоэлектрическим датчиком:
а—принципиальная схема; б—характеристики
намотанную на сердечник. При вращении ротора в обмотке ста-
тора индуктируется переменная э. д. с. Когда один из зубьев
ротора приближается к обмотке, э. д. с.-в ней возрастает (рис.
5. 2,6) и достигает максимума при совпадении зуба со средней
линией обмотки. Затем по мере удаления зуба от обмотки э. д. с.
уменьшается, меняет знак и образует отрицательную полуволну.
Появление в обмотке положительной полуволны э. д. с. обеспечи-
вает протекание тока базы транзистора 3. При достижении поло-
жительной полуволной напряжения (70ТкР, достаточного для откры-
тия транзистора 3, по первичной обмотке катушки зажигания 4
пойдет ток. При изменении полярности э. д. с. в обмотке / тран-
зистор закроется, разрывая цепь обмотки катушки зажигания.
При этом во вторичной цепи возникает уже рассмотренный про-
цесс образования высокого напряжения, обеспечивающего нскро-
образование на соответствующей свече зажигания. Число пар по-
люсов постоянного магнита датчика соответствует числу цилинд-
ров двигателя.
Особенностью работы магнитоэлектрического датчика является
зависимость амплитуды импульса э. д. с. от частоты вращения ро-
тора, определяемой частотой вращения коленчатого вала двигате-
ля. Ее увеличение вызывает увеличение амплитуды импульса:
Е2> Ei (см. рис. 5. 2,6). Это вызывает изменение момента откры-
тия и закрытия транзистора по углу поворота коленчатого вала,
что аналогично изменению угла замкнутого состояния контактов
в контактной системе зажигания. Описанное изменение момента
открытия и закрытия транзистора называют электрическим углом
опережения зажигания. Оно приводит в конечном счете к измене-
нию момента зажигания при различной частоте вращения, что
учитывается при определении характеристики центробежного регу-
лятора.
При очень малой частоте вращения импульс э. д. с. оказывается
настолько маленьким, что его недостаточно для открытия транзи-
стора. Поэтому при практическом использовании магнитоэлект-
94
рического датчика необходима дополнительная обработка (форми-
рование) сигнала.
В качестве датчика в бесконтактной системе зажигания мо-
гут применяться датчики других типов: параметрические фото-
датчики, пьезодатчики, полупроводниковые датчики и др.
Параметрическими называют датчики, которые управляют мо-
ментом искрообразования путем изменения параметров электри-
ческой цепи. Наибольшее распространение получили взаимоиндук-
тивные датчики, в которых управляющий сигнал возникает в ре-
зультате изменения магнитной связи между обмотками.
В фотодатчиках используется фотоэлемент, преобразующий
световые импульсы в электрические, или фоторезистор, меняю-
щий свое сопротивление в зависимости от силы света, падающего
на его рабочую поверхность. Для фотодатчиков непременным усло-
вием возможности их работы является наличие источника света.
Между источником света и фотодатчиком устанавливается непроз-
рачная шторка с прорезями. Обычно шторка имеет форму ци-
линдра или диска, число прорезей равно числу цилиндров двигате-
ля. Привод шторки осуществляется от вала двигателя.
В пьезодатчиках управляющим сигналом служит э. д. с., воз-
никающая в кристаллах при механических воздействиях.
В настоящее время на отечественных автомобилях, кроме маг-
нитоэлектрических датчиков, получили распространение полупро-
водниковые. Работа этих датчиков основана на использовании
гальваномагнитного эффекта Холла. Этот эффект наблюдается у
элемента Холла, который представляет собой тонкую пластину с
четырьмя электродами (рис. 5. 3), выполненную из полупровод-
никового материала. Если через такую пластинку проходит ток
/ и на нее одновременно действует магнитное поле, вектор маг-
нитной индукции В которого перпендикулярен плоскости плас-
тинки, то на параллельных направлению тока гранях возникает
э. д. с. Холла
E^kJB/d,
где — постоянная Холла, зависящая
от материала пластинки; d — толщина
пластинки.
Для изготовления элементов
Холла используют германий,
кремний и другие полупровод-
никовые материалы.
Так как сигнал с элемента
Холла невелик, зависит от вели-
чины тока (напряжения пита-
ния) и температуры, полупро-
водниковый датчик (датчик
Холла) содержит, кроме эле-
мента Холла, стабилизатор
Рис. 5.3. Принцип действия полу-
проводникового датчика
95
напряжения, усилитель, схему' температурной компенсации,
формирователь сигнала, выходной транзистор. Все элементы раз-
мещены в одной микросхеме. Если на небольшом расстоянии друг
от друга расположить чувствительный элемент со схемой и пос-
тоянный магнит, а в щели перемещать шторку с прорезями, пери-
одически перекрывающую магнитный поток, то с датчика будет по-
лучен импульсный сигнал прямоугольной формы, что является
очень удобным для управления работой системы зажигания. В за-
висимости от конструкции датчика импульс сигнала может появ-
ляться, когда шторка перекрывает действие магнитного поля на
чувствительный элемент и наоборот.
5.2. КОНТАКТНО-ТРАНЗИСТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
Основным отличием контактно-транзисторной системы зажи-
гания от контактной является наличие в ней транзисторного ком-
мутатора. Поэтому особенности схемы и работы контактно-тран-
зисторной системы определяются схемным решением коммутатора.
На отечественных автомобилях применяется контактно-тран-
зисторная система (рис. 5. 4) с коммутатором ТК102, добавочным
резистором СЭ107, катушкой зажигания Б114 и распределителями
различных моделей (Р4-Д, Р13-Д, Р133, Р137 — все восьмиискро-
вые).
Основным элементом транзисторного коммутатора ТК102 яв-
ляется мощный германиевый транзистор VT (ГТ701А), эмиттер-
но-коллекторный переход которого включен в цепь первичной об-
мотки катушки зажигания Б114. База транзистора VT через пер-
вичную обмотку импульсного трансформатора соединена с преры-
вателем распределителя, а через вторичную — с эмиттером.
При включенном выключателе S транзистор VT коммутатора
может находиться в открытом или закрытом состоянии в зави-
симости от того, замкнуты или разомкнуты контакты прерывателя.
При разомкнутых контактах прерывателя транзистор находит-
ся в закрытом состоянии, так как потенциал базы и потенциал
эмиттера одинаковы. Сопротивление транзистора при этом состав-
ляет сотни омов и тока в первичной обмотке катушки зажигания
не будет.
При замкнутых контактах прерывателя в схеме пойдет ток по
цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — ампер-
метр— контакты выключателя зажигания—добавочный рези-
стор — первичная обмотка катушки зажигания — резистор R ком-
мутатора — первичная обмотка импульсного трансформатора —
контакты прерывателя — масса автомобиля — отрицательный вы-
вод аккумуляторной батареи. В результате падения напряжения на
резисторе R потенциал базы станет меньше потенциала эмиттера и
транзистор откроется. При этом сопротивление транзистора сос-
96
К выводу 17(см. puc.BJZfl) или С2(смрисВ12,б')
Рис. 5.4. Схема контактно-транзисторной системы зажигания
тавит доли ома, благодаря чему ток, протекающий через первич-
ную обмотку катушки зажигания, достигает максимальной вели-
чины (около 8 А). С возрастанием частоты вращения колен-
чатого вала из-за уменьшения времени замкнутого состояния кон-
тактов прерывателя ток уменьшается до 3 А. Через контакты пре-
рывателя проходит лишь ток базы транзистора, не превышающий
0,9 А при неработающем двигателе и уменьшающийся до 0,3 А с
увеличением частоты вращения.
При размыкании контактов прерывателя исчезает ток в первич-
ной обмотке импульсного трансформатора ИТ, что приводит к
резкому уменьшению магнитного потока в его сердечнике. В ре-
зультате во вторичной обмотке этого трансформатора индукти-
руется э. д. с., приложенная к переходу эмиттер-база в обратном
направлении, т. е. потенциал базы становится больше потенциала
эмиттера, и транзистор VT закрывается. Применение импульсного
трансформатора обеспечивает так называемое активное запира-
ние транзистора, благодаря чему ускоряется процесс переключе-
ния транзистора. В режиме закрытого состояния транзистора
резистор R шунтирует переход эмиттер-база и этим обеспечивает
снижение запирающего напряжения до необходимой вели-
чины.
При переходе транзистора VT в закрытое состояние прерыва-
ется ток в первичной обмотке катушки зажигания, а во вторичной
обмотке индуктируется э. д. с. от 17 до 30 кВ. Высокое напряжение
от вторичной обмотки катушки зажигания подается через распре-
делитель к очередной свече.
4 Зак. 2083
97
При прерывании тока в первичной обмотке катушки зажига-
ния индуктируется э. д. с. самоиндукции величиной до 100 В. При
низкой частоте вращения коленчатого вала или при обрыве цепи
высокого напряжения величина э. д. с. самоиндукции значительно
возрастает, что может привести к пробою транзистора. Для пре-
дохранения транзистора от пробоя параллельно первичной об-
мотке катушки зажигания включен стабилитрон VD2 (Д817В),
напряжение стабилизации которого составляет около 80 В. Если
э. д. с. самоиндукции превысит указанное значение, стабилитрон
пробивается, и ток, вызванный э. д. с. самоиндукции, замыкается
через стабилитрон VD2 и диод VD1. Диод VD1 (Д220) препятст-
вует прохождению через стабилитрон тока от аккумуляторной
батареи.
При величине э. д. с. самоиндукции меньшей напряжения про-
боя стабилитрона VD2, ток, ею вызванный, идет на заряд конден-
сатора С1.
В результате этого резко уменьшается выделяемая на
транзисторе мощность в момент его запирания, а следовательно,
и его нагрев.
Электролитический конденсатор С2 служит для сглаживания
импульсов, возникающих в источниках питания, и тем самым за-
щищает схему от перенапряжений. Такие импульсные перенапря-
жения могут достигать значительных величин при неисправности
генераторной установки переменного тока.
Транзисторный коммутатор ТК.Ю2 (рис. 5.5) смонтирован в
литом алюминиевом корпусе /, который для лучшего теплоотвода
имеет ребристую поверхность. Транзистор 5 укреплен в специаль-
ном колодце и для герметизации залит эпоксидной смолой 4.
В последних конструкциях транзистор не герметизируется.
Все остальные элементы схемы размещены внутри корпуса
коммутатора. Электролитиче-
ский конденсатор 6 и импульс-
ный трансформатор 3 располо-
жены отдельно. Остальные эле-
менты объединены в общий
блок 2, залитый полиэфирным
компаундом. Для предотвраще-
ния перегрева стабилитрона
блок 2 снабжен теплоотводом 8.
Рис. 5.5. Транзисторный коммутатор
ТК.102
98
Снизу коммутатор закрыт
металлическим дном 7, которое
крепится к корпусу 1 заклеп-
ками.
Колодка с четырьмя вывода-
ми (Р, К, М и один вывод без
обозначения) закреплена на бо-
ковой стенке коммутатора.
Рис. 5.6. Добавочный резистор СЭ107
Рис. 5.7. Сравнительные характеристи-
ки контактной и контактно-транзистор-
ной систем зажигания
Транзисторный коммутатор устанавливают в кабине водителя,
температура в которой значительно ниже, чем в отсеке двигателя.
Эта мера служит для предохранения транзистора от пере-
грева.
Добавочный резистор СЭ107 (см. рис. 5.4) выполнен из двух
секций RJ и /?д2. Секция /?д2 включена в цепь первичной обмотки
катушки зажигания постоянно. Секция ДД при пуске закорачи-
вается контактами реле стартера или дополнительного реле.
Таким образом компенсируется (как и в контактной системе
зажигания) уменьшение напряжения батареи при питании
стартера.
Добавочный резистор СЭ107 (рис. 5.6) состоит из двух секций,
размещенных в металлическом корпусе /. Каждая секция выпол-
нена в виде спиралей 3 из константановой проволоки, закреплен-
ных на фарфоровых изоляторах 2. Сопротивление каждой секции
составляет 0,5 Ом. Концы секций посредством пластин 5, к кото-
рым они приварены, соединены с тремя изолированными вывода-
ми 4. Выводы имеют маркировку К, ВК, ВК-Б (см. рис. 5.4).
В наконечниках, соединяющих высоковольтные провода со
свечами, устанавливаются помехоподавительные резисторы.
Контактно-транзисторная система зажигания по сравнению с
контактной позволяет значительно повысить напряжение, разви-
ваемое вторичной обмоткой катушки зажигания (рис. 5.7).
Катушка зажигания Б114 отличается от катушек контактной
системы зажигания обмоточными данными и имеет электрически
разделенные обмотки для предотвращения перегрузки тран-
зистора коммутатора от высокого напряжения вторичной
обмотки.
Первичная обмотка выполнена из провода диаметром 1,25 мм
и имеет меньше витков, чем обмотка обычных катушек. Этим дости-
гается понижение сопротивления и обеспечивается повышенный
ток первичной цепи.
4*
99
Рис. 5.8. Распределители Р133 и Р137:
а—общий вид; б—центробежный регулятор; в—вид сверху; /—вал; 2—муфта; 3—
болт крепления октан-корректора; 4—корпус; 5—бронзовая втулка; 6—центробежный
регулятор; 7—подшипник; 8—неподвижный диск; 9—подвнжиой диск; 10—защелка;
11, 30—фнльцы; 12—бегунок; /^--резистор; 14—крышка; 15—выводы; 16—пружина;
17—контактный уголек; 18—электрод крышки; 19—кулачок; 20 -октан-корректор; 21—
вакуумный регулятор; 22—тяга; 23—проводинк, соединяющий подвижной диск иа
корпус; 24—гайка; 25—эксцентрик; 26—держатель неподвижного контакта; 27—ры-
чажок; 28—винт; 29-контакты; 31—проводинк; 32—зажим; 33—втулка кулачка;
34—пружина; 35—стойка поводковой пластины; 36—поводковая пластина кулачка;
37—поводковая пластина грузиков; <?£-~грузнк; 39—ось грузика; 40—штифт иа повод-
ковой пластиие кулачка
Рис. 5.8. Продолжение
Распределители, которые применяются в контактно-транзис-
торной системе, в отличие от распределителей контактной системы
зажигания не имеют конденсатора.
Распределители Р4-Д и Р13-Д не имеют существенных конст-
руктивных отличий от распределителя Р119-Б.
К наиболее современным относятся распределители Р133 и
Р137 (рис. 5.8). У них изменена конструкция бегунка распреде-
лителя и центробежного регулятора.
В бегунке распределителя устанавливается проволочный по-
мехоподавительный резистор 13 сопротивлением 4—5 кОм.
Конструкция центробежного регулятора изменена коренным
образом. Грузики 38 поворачиваются при работе регулятора во-
круг осей 39. При этом они давят своим рабочим профилем А на
поводковую пластину кулачка и, преодолевая усилие пружин 34,
при увеличении частоты вращения коленчатого вала поворачива-
ют кулачок в сторону увеличения опережения зажигания. Необ-
ходимая характеристика центробежного регулятора достигается
соответствующей формой рабочего профиля грузиков и жестко-
стью пружин.
Установка начального угла опережения зажигания осуществ-
ляется гайками 24 октан-корректора.
101
5.3. БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
Система зажигания с магнитоэлектрическим генераторным
датчиком, предназначенная для 8-цилиндровых двигателей
(рис. 5.9), содержит электронный коммутатор 13.3704, датчик-
распределитель 24.3706, добавочный резистор 14.3729 и катушку
зажигания Б116. Магнитоэлектрический датчик конструктивно
объединен с высоковольтным распределителем.
Работает система зажигания следующим образом. При вклю-
ченном выключателе S и неработающем двигателе транзистор
VT1 (К.Т630Б) закрыт, так как его база и эмиттер имеют одинако-
вый потенциал. При закрытом транзисторе VT1 потенциал базы
транзистора VT2 (КТ630Б) выше потенциала эмиттера и по пере-
ходу база-эмиттер протекает ток управления по цепи: положитель-
ный вывод аккумуляторной батареи — контакты выключателя
зажигания — положительный вывод добавочного резистора —
положительный вывод коммутатора — дроссель-диод VD6 — ре-
зисторы R5 и R6 — переход база-эмиттер транзистора VT2 — ре-
зисторы R10 и R11 — корпус автомобиля — отрицательный вы-
вод аккумуляторной батареи. Протекающий ток управления от-
крывает транзистор VT2, что в свою очередь приводит к появле-
нию тока управления транзистора VT3 (КТ809А) и его открытию,
а затем и к открытию транзистора VT4 (К.Т808А). При этом через
коллектор-эмиттер транзистора VT4 пойдет ток по цепи: положи-
тельный вывод аккумуляторной батареи — контакты выключа-
теля зажигания — добавочный резистор — первичная обмотка
катушки зажигания — диод VD7 — коллектор-эмиттер транзис-
тора VT4 — корпус автомобиля — отрицательный вывод акку-
муляторной батареи. При этом в магнитном поле катушки зажи-
гания накапливается электромагнитная энергия.
Рис. 5.9. Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с магнито-
электрическим датчиком
102
При прокручивании коленчатого вала двигателя стартером в
магнитоэлектрическом датчике вырабатывается переменное на-
пряжение, которое поступает на вывод Д коммутатора. С вывода
Д сигнал датчика через диод VD1 (КД102А) и цепь R1C3 посту-
пает на базу транзистора VT1. Диод VDI пропускает с датчика
импульсы только положительной полярности. Цепь R1C3 служит
для исключения электрического угла опережения зажигания, при-
сущего магнитоэлектрическим датчикам при изменении частоты
вращения. Поступивший на базу транзистора VT1 положитель-
ный импульс вызывает увеличение потенциала базы по отношению
к эмиттеру. В результате в транзисторе VT1 будет протекать ток
управления по цепи: обмотка датчика — диод VDI — цепь
R1C3 — переход база-эмиттер транзистора VT1 — корпус авто-
мобиля— обмотка датчика. Транзистор VT1 откроется и зашун-
тирует переход база-эмиттер транзистора VT2, что вызовет закры-
тие транзистора VT2, а затем и закрытие транзисторов VT3 и VT4.
Запирание транзистора VT4 приводит к резкому прекращению
первичного тока в катушке зажигания и возникновению высокого
напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, которое
через распределитель подводится к соответствующей свече за-
жигания.
Затем после исчезновения импульса с датчика транзистор VT1
закроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 откроются, и в магнит-
ном поле катушки зажигания будет опять накапливаться электро-
магнитная энергия.
Транзисторный коммутатор содержит целый ряд дополнитель-
ных элементов, служащих для защиты и улучшения условий ра-
боты схемы. Стабилитрон VD5 (КС980А) и конденсатор С7 за-
щищают схему от напряжения, индуктируемого в первичной
обмотке катушки зажигания. Диод VD3 (КДЮ2А) ограничивает
амплитуду импульса с датчика и, таким образом, защищает пе-
реход база-эмиттер транзистора VT1 от пробоя. Диод VD7 защи-
щает транзистор VT4 от обратной полярности источника питания.
Конденсатор С6 и резистор R7 образуют цепь обратной связи, по
которой положительная полуволна э. д. с. самоиндукции с первич-
ной обмотки катушки зажигания поступает на базу транзистора
VT1, ускоряя его отпирание, что способствует обеспечению беспе-
ребойности искрообразования на низких частотах вращения.
Конденсаторы С4 и С5 защищают переходы база-эмиттер тран-
зисторов VT2 и VT3 от всплесков напряжения и исключают лож-
ные срабатывания транзисторов VT2 и VT3. Резисторы R8, R10 и
R11, включенные между эмиттерами и базами транзисторов VT2,
VT3 и VT4, служат для повышения предельно допустимого напря-
жения между коллектором и эмиттером транзисторов. Резистр
R12 и конденсатор С8 уменьшают мощность, выделяемую н
транзисторе VT4 при его закрытии, во время переходного про-
цесса. Конденсаторы С1 и С2 и дроссель уменьшают пульсации
103
напряжения в цепи питания коммутатора, а диод VD6 (КД212Б)
защищает от обратной полярности.
Защита транзисторного коммутатора от перенапряжений пи-
тания осуществляется схемой, состоящей из стабилитрона VD2
(КС515А), стабилитрона VD4 (К.С119А) и резисторов R2 и R3.
При повышении напряжения питания до 17—18 В напряжение
на стабилитроне VD2 будет больше напряжения стабилизации
и на базу транзистора VT1 поступит положительное смещение
относительно эмиттера. Независимо от импульсов датчика тран-
зистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 закроются
и двигатель внутреннего сгорания остановится.
Транзисторный коммутатор 13.3734 размещен в ребристом кор-
пусе, отлитом из алюминия. Коммутатор имеет три вывода:
вывод Д — для соединения с низковольтным выводом датчика-
распределителя;
вывод КЗ — для соединения с выводом катушки зажигания;
вывод «~|-»— для соединения с выводом «~|-» добавочного
резистора.
Катушка зажигания Б116 по схеме выполнена с электрически
разделенными обмотками, как и катушка Б114 для контактно-
транзисторной системы зажигания, и отличается от последней об-
моточными данными.
Добавочный резистор 14.3729 состоит из двух секций из нихро-
мовых спиралей, которые размещены в металлическом корпусе.
Выводы, к которым присоединены концы секций, имеют маркиров-
ку « + », С, К- Величина сопротивления секции между выводами
«4-» и С составляет 0,71 Ом, а секции между выводами С и К —
0,52 Ом.
Датчик-распределитель 24.3706 (рис. 5.10) предназначен для
управления работой транзисторного коммутатора, распределения
импульсов высокого напряжения по свечам зажигания в необхо-
димой последовательности, для автоматического регулирования
момента искрообразования в зависимости от частоты вращения
коленчатого вала и нагрузки двигателя, а также для установки
начального момента зажигания.
В корпусе 3 (рис. 5.10, а) датчика-распределителя располо-
жены следующие основные узлы: магнитоэлектрический генера-
торный датчик со статором 13 и ротором 21, центробежный регу-
лятор 16, вакуумный регулятор 6. Корпус 3 отлит из алюминиевого
сплава, в хвостовой его части расположена пластина 2 октан-
корректора, предназначенного для ручной регулировки началь-
ного момента искрообразования и крепления датчика-распреде-
лителя на двигателе.
Привод датчика-распределителя осуществляется через при-
соединительный шип 1, который закреплен на валике 18. Для смаз-
ки подшипника 19 валика 18 упорного подшипника 17 в корпусе
установлена пресс-масленка 4.
104
Датчик состоит из ротора 21 и статора 13 (рис. 5.10, б). Ротор
представляет собой кольцевой постоянный магнит 26 с плотно
прижатыми к нему сверху и снизу 8-полюсными обоймами 25 и
27. Обоймы 25 и 27 жестко закреплены на втулке 12, на верхнюю
часть которой установлен бегунок 11 высоковольтного распреде-
лительного устройства. В нижней части втулки 12 имеется паз,
в который входит выступ втулки, жестко закрепленной на повод-
ковой пластине ротора.
105
Статор датчика представляет собой обмотку 23, заключенную
в 8-полюсные пластины 22 и 24. Соединены пластины между
собой заклепками. Статор имеет один изолированный вывод 5,
расположенный на корпусе распределителя. Второй конец обмотки
электрически связан с корпусом. Статор 13 посредством опор 14
установлен на подвижной пластине, жестко закрепленной во вну-
тренней обойме подшипника 15. Внешняя обойма подшипника 15
закреплена неподвижно относительно корпуса 3. Подвижная пла-
стина шарнирно связана с тягой вакуумного регулятора 6.
Таким образом, центробежный регулятор обеспечивает изме-
нение опережения зажигания, поворачивая ротор датчика относи-
тельно статора, а вакуумный регулятор,— поворачивая статор
относительно ротора.
Высоковольтное распределительное устройство содержит
крышку 7 с девятью выводами. С внутренней стороны в централь-
ном выводе размещен подвижной комбинированный уголек 8
типа ДСНК, обеспечивающий электрический контакт между
центральным выводом и электродом 10 бегунка 11. Далее через
электроды 9 высокое напряжение последовательно поступает на
восемь высоковольтных выводов, расположенных по окружности
крышек и служащих для присоединения проводов высокого на-
пряжения от свечей зажигания. Уголек 8 обладает активным соп-
ротивлением 6—15 кОм и, кроме коммутации тока высокого на-
пряжения, служит для подавления радиопомех.
Для установки начального угла опережения зажигания на
роторе и статоре датчика нанесены метки 20. Метки должны совпа-
дать при положении коленчатого вала двигателя, соответствую-
щем моменту искрообразования в первом цилиндре.
Система зажигания с датчиком Холла, предназначенная для
4-цилиндровых двигателей, содержит электронный коммутатор
36.3734, датчик-распределитель 40.3706 и катушку зажигания вы-
сокой энергии 27.3705.
Основное отличие этой системы зажигания от других отечест-
венных бесконтактных и контактнотранзисторных систем состоит
Рис. 5.11. Вторичное напряжение, раз-
виваемое системой зажигания с полу-
проводниковым датчиком
в том, что в ее катушке зажи-
гания накапливается в 1,5—
2 раза большая электромагнит-
ная энергия. При этом рассеивае-
мая мощность уменьшена в 2—
3 раза, что позволило разрабо-
тать электронный коммутатор
в интегральном исполнении с
меньшими габаритами и улуч-
шить удельные показатели ка-
тушки зажигания. В данной
системе энергия искрового раз-
ряда увеличена до 50 мДж по
106
сравнению с 20—35 мДж в дру-
гих применяемых системах за-
жигания. Основная цель, кото-
рая преследуется при разработ-
ке высокоэнергетических систем
зажигания,— обеспечение ра-
боты двигателя на сильно обед-
ненных рабочих смесях, что в
конечном итоге приводит к
уменьшению расхода топлива.
Развиваемое системой за-
жигания вторичное напряжение
(рис. 5.11) имеет коэффициент
запаса 1,5—2,3, что соответст-
вует современным требованиям
к системам зажигания.
Указанные преимущества
системы зажигания с датчиком
Холла достигнуты благодаря
регулированию времени накоп-
ления энергии в катушке за-
жигания в зависимости от час-
тоты вращения двигателя и на-
пряжения бортовой сети. Прин-
ципиальная схема этой системы
зажигания показана на рис.
5.12, а, а диаграмма, поясняю-
щая принцип ее работы,— на
рис. 5.12, б.
Рис. 5.12. Принципиальная схема бес-
контактной системы зажигания с полу-
проводниковым датчиком (а) и диаг-
рамма (б), поясняющая принцип ее
работы
107
Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны
щели расположен чувствительный элемент со схемой, а с другой —
постоянный магнит. В щели движется шторка цилиндрической
формы. Благодаря имеющимся в ней окнам шторка периодически
перекрывает магнитный поток, действующий на чувствительный
элемент. Шторка расположена на одном валу с распределитель-
ным механизмом. Привод вала осуществляется от коленчатого
вала двигателя.
Сигнал с датчика поступает в электронный коммутатор, кото-
рый регулирует время протекания тока в первичной цепи катушки
зажигания по заданному закону в функции частоты вращения
двигателя и напряжения бортовой сети; ограничивает импульсы
напряжения в первичной цепи катушки зажигания; обеспечивает
необходимую величину тока в первичной цепи для получения за-
данных выходных параметров системы зажигания; ограничивает
ток первичной цепи при достижении им максимального значения;
прерывает первичный ток при замкнутых контактах выключателя
зажигания S и неработающем двигателе.
Коммутатор содержит:
входной инвертор, выполненный на транзисторе VT1;
узел защиты от протекания тока в катушке зажигания при
замкнутых контактах выключателя зажигания и неработающем
двигателе, выполненный на усилителе А1.1;
интегратор, выполненный на усилителе А 1.2;
компаратор, выполненный на усилителе А 1.3;
логический узел, выполненный на транзисторе VT2 и резисторах
R23, R24, R25, R26, R28;
ограничитель тока, выполненный на усилителе А 1.4 и индика-
торных резисторах R36 и R37;
выходной усилитель, выполненный на транзисторах VT3 и VT4;
стабилизатор напряжения питания, выполненный на резисторе
R30 и стабилитроне VD4;
стабилизатор напряжения питания компараторов А1.3 и А1.4,
выполненный на резисторе R18 и стабилитроне VD3.
При вращении коленчатого вала и замкнутых контактах S
с датчика Холла (точка а на рис. 5.12, а) на базу транзистора VT1
поступают импульсы прямоугольной формы (диаграмма а на
рис. 5.12, б). Транзистор VT1 инвертирует поступающие импульсы,
формируя на выходе (точка б на рис. 5.12, а) сигнал б (диаграм-
ма б на рис. 5.12,6), который управляет процессом заряда-раз-
ряда интегратора, собранного на усилителе А1.2. Включение кон-
денсатора СЗ в цепь обратной связи усилителя обеспечивает ли-
нейный характер зарядно-разрядного процесса. На второй вход
усилителя А 1.2 с делителя напряжения R6—R7 через резистор
R9 подается опорный сигнал Uoa\, знак которого противоположен
знаку сигнала б. Пока с инвертора на вход интегратора поступает
сигнал б, происходит заряд конденсатора. Максимальный уровень
108
напряжения заряда зависит от параметров цепочки R4—R5—R8—
СЗ. Резистор R5 является подстроечным при регулировании мак-
симального уровня напряжения заряда. Процесс заряда конден-
сатора СЗ заканчивается в момент, соответствующий спадающему
фронту управляющего сигнала б и нарастающему фронту сигнала
а датчика. Процесс разряда определяется цепочкой R6—R7—
R9—СЗ, параметры которой подбираются таким образом, чтобы
он закончился раньше, чем проходит новый управляющий сигнал
б на заряд.
Сигнал с интегратора (точка в на рис. 5.12, а) через резистор
R19 подается на вход компаратора, выполненного на усилителе
А1.3, где он сравнивается с опорным сигналом Uon2, который за-
дается резисторами R18, R20. В момент, когда сигнал с интегра-
тора становится больше опорного сигнала Uon2 (диаграмма в на
рис. 5.12, б) , на выходе компаратора (точка г на рис. 5.12, а) появ-
ляется прямоугольный сигнал г (диаграмма г на рис. 5.12, б).
Сигнал г с компаратора поступает на вход схемы сравнения,
в которую входит транзистор VT2 и резисторы R23, R24, R25, R26,
R28, на который поступает также сигнал б с инвертора. Эти сигна-
лы формируют начало и конец сигнала е на выходе логической схе-
мы. Продолжительность сигнала е определяет угол замкнутого
состояния выходного транзистора VT4. Пока сигнал б или г посту-
пает на базу транзистора VT2, он открыт, а потенциал в точке е
(см. рис. 5.12, а) равен нулю, так как она через цепь коллектор-
эмиттер открытого транзистора VT2 связана с корпусом. Когда
управляющие сигналы исчезают, транзистор VT2 закрывается и
на базе транзистора VT3 через резистор R28 появляется управ-
ляющий сигнал е.
Появление сигнала е приводит к открытию выходного каскада
VT3—VT4, вследствие чего происходит нарастание тока /к в пер-
вичной цепи катушки зажигания (диаграмма /к на рис. 5.12,6).
В случае если ток в первичной цепи достигает предельной вели-
чины, например при малых частотах вращения, начинает работать
схема ограничения тока. Функцию ограничителя тока выполняют
усилитель А 1.4 и резисторы R36 и R37, включенные параллельно,
с суммарным сопротивлением 0,05 Ом. Возрастающий первичный
ток, протекая по резисторам R36 и R37, создает на них падение
напряжения, уровень которого сравнивается компаратором на
усилителе А1.4 с опорным напряжением иопз, которое определя-
ется делителем напряжения R13—R15 и резистором R17. Опор-
ное напряжение иопз соответствует заданному току ограничителя.
Для более точного задания опорного напряжения параллельно
резистору R15 включен подстроечный резистор R16. Когда напря-
жение, поступающее с резисторов R36 и R37 через резистор R12
на компаратор, становится равным сигналу иопз, происходит сра-
батывание компаратора А 1.4 и с его выхода в точке д появляется
сигнал д (диаграмма д на рис. 5.12, б). Появление сигнала д че-
109
рез резистор R26 на базе транзистора VT2 вызывает его приоткры-
вание, уменьшая при этом величину сигнала е (диаграмма е на
рис. 5.12, б). Другими словами, приоткрытый транзистор VT2 шун-
тирует вход (базу) транзистора VT3, уменьшая при этом ток базы
транзистора. Это приводит к переходу транзистора VT3 из режима
насыщения (полностью открыт) в активный режим. При этом
транзистор VT4 также переходит в активный режим, на его пере-
ходе коллектор-эмиттер создается падение напряжения, благода-
ря которому фиксируется заданный уровень тока первичной цепи.
Узел защиты от протекания тока в катушке зажигания при
замкнутых контактах S и неработающем двигателе выполнен с
использованием усилителя А1.1, являющегося интегратором. Если
в состоянии покоя с датчика Холла поступает импульс, то в точке
б импульс отсутствует, и конденсатор С4 узла защиты начинает
заряжаться внутренними паразитными токами схемы, что достига-
ется специальным включением схемы усилителя. Через 2—5 с на
выходе усилителя формируется напряжение, которое, поступая
через резистор R25 на вход транзистора VT2, приводит к его от-
крытию и, как следствие, к выключению выходного каскада, ко-
торый обесточивает первичную цепь катушки зажигания. Время
заряда конденсатора С4 выбирается таким большим, что при ми-
нимальной частоте двигателя напряжение на выходе интегратора
не превышает 0,15 В за время отсутствия сигнала в точке б, что
не влияет на работу логической схемы. Когда же появляется на-
растающий фронт нового импульса б, конденсатор начинает раз-
ряжаться по цепи резисторы R0—R11 — диод VD2. Параметры
цепи разряда подбираются так, что конденсатор С4 разряжается
очень быстро.
Регулирование времени накопления энергии в катушке зажи-
гания происходит следующим образом. Как видно из диаграммы
в с увеличением частоты вращения двигателя (поц>> п\> п0)
напряжение на выходе интегратора А1.2 в функции угла поворота
коленчатого вала двигателя а нарастает медленно. Это объясня-
ется тем, что с увеличением частоты вращения коленчатого вала
увеличивается частота вращения шторок и становится меньше
продолжительность заряда конденсатора СЗ. По указанной при-
чине в момент перехода конденсатора СЗ из режима заряда в ре-
жим разряда напряжение на нем будет уменьшаться с увеличением
частоты вращения. Следовательно, как видно из диаграммы в,
с увеличением частоты вращения разрядная ветвь раньше (по
углу поворота) уменьшится до величины опорного напряжения
Uan2, раньше исчезает сигнал г, появится сигнал д, откроется
выходной каскад и начнет протекать ток /к в первичной цепи ка-
тушки зажигания.
Регулирование времени накопления начинается с частоты по,
соответствующей минимальной частоте вращения коленчатого
вала, до частоты вращения п0Гр. При дальнейшем увеличении
110
частоты напряжение заряда конденсатора не превышает напря-
жения (7Оп2. При этом компаратор на усилителе А1.3 блокируется
и сигнал е на выходе схемы сравнения совпадает по фазе с сигна-
лом датчика а и инвертированным сигналом б.
Кроме нормирования времени накопления энергии в функции
частоты вращения коленчатого вала осуществляется регулирова-
ние в функции напряжения питания. Это осуществляется за счет
включения на входы компаратора А1.3 резисторов смещения
и 7?22. При этом опорный уровень компаратора также является
функцией напряжения питания. Чем выше уровень напряжения
питания, тем ниже опорный уровень компаратора А1.3.
В схему коммутатора 36.3734 входит также ряд дополнитель-
ных элементов. Диод VD7 защищает выходной транзистор от пе-
реполюсовки источника питания. Стабилитрон VD5 и делитель
напряжения R31—R35 защищают выходной транзистор от им-
пульсов перенапряжения, возникающих в первичной обмотке
катушки зажигания. Если импульс перенапряжения превышает
допустимый уровень, то на делителе R31—R35 формируется на-
пряжение, при котором стабилитрон VD5 пробивается. Выходной
транзистор VT4 при этом открывается на время действия импуль-
са, а напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером
транзистора VT4, не превышает допустимого.
Схема содержит источник стабилизированного питания на ре-
зисторе R30 и стабилитроне VD4, стабилизатор напряжения
R18—VD3 компараторов А1.3 и А1.4, диод VD6 защиты от пере-
полюсовки источника питания и конденсаторы Cl, С7, СЮ в цепи
питания для защиты схемы и датчика от паразитных импульсов,
возникающих в бортовой сети.
Схема коммутатора 36.3734 реализована на дискретных эле-
ментах с применением специально разработанной микросхемы
К14014Д1, в которую входят четыре усилителя. В качестве выход-
ного применен также специально разработанный транзистор
К.Т848А. Коммутатор имеет шесть рабочих выводов, которые не
маркируются. Три вывода предназначены для присоединения к
датчику и по одному — на корпус автомобиля, к катушке зажига-
ния и для питания коммутатора.
Датчик-распределитель 40.3706 (рис. 5.13) горизонтального
типа имеет корпус 5, отлитый из алюминиевого сплава. Привод
датчика-распределителя осуществляется через муфту 1 и валик 2,
на противоположном конце которого установлен ротор 11. Рас-
пределение высокого напряжения по свечам зажигания осущест-
вляется посредством пяти выводов, расположенных на крышке 10.
Крышка 10 крепится к корпусу 5 тремя винтами 12. Высоковольт-
ная часть устройств отделена от остальной конструкции перего-
родкой 9. Валик 2 вращается во втулке 3 и шаровом вкладыше
6. Сальник 4 препятствует попаданию масла во внутреннюю часть
корпуса. Шаровой вкладыш установлен в неподвижной пластине
111
8. Подвижная пластина 7, к которой присоединена тяга от вакуум-
ного регулятора 18, может поворачиваться вместе с внутренней
обоймой подшипника, наружная обойма которого закреплена в
неподвижной пластине 8. На подвижной пластине закреплен по-
лупроводниковый датчик 13 с магнитом. Три вывода датчика про-
водами соединены с выводами штекера 17. В прорези датчика 13
вращается замыкатель (шторка) 14, которая втулкой 15 жестко
соединена с поводковой пластиной центробежного регулятора 16.
112
Таким образом, при работе центробежного регулятора повод-
ковая пластина поворачивает замыкатель относительно датчика,
а при работе вакуумного регулятора датчик вместе с подвижной
пластиной поворачивается относительно замыкателя.
Катушка зажигания 27.3705 аналогична по конструкции ка-
тушке зажигания контактной системы зажигания. Соединение
обмоток выполнено по автотрансформаторной схеме. Особенно-
стью конструкции является относительно низкое сопротивление
первичной обмотки (0,5 Ом), что позволяет получать стабильные
выходные характеристики при уменьшении напряжения питания
до 6 В. В конструкции предусмотрена защита катушки зажига-
ния от взрыва при выходе из строя электронного коммутатора.
Все высоковольтные детали системы изготовлены из специаль-
ной пластмассы типа стеклонаполненного полибутилентерефтала-
та, дугостойкой, выдерживающей с большим запасом развивае-
мое системой высокое напряжение.
Глава 6
ИСКРОВАЯ СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Искровая свеча зажигания обеспечивает воспламенение рабо-
чей смеси в камере сгорания карбюраторного двигателя путем
периодически происходящего между электродами искрового раз-
ряда. Современные свечи зажигания представляют собой нераз-
борную конструкцию, в которой изоляция электродов между собой
осуществляется керамическим изолятором.
Стальной корпус 4 (рис. 6.1) с приваренным к нему боковым
электродом 6 имеет в нижней части резьбу для ввертывания свечи
в отверстие головки двигателя. Герметичность резьбового соеди-
нения обеспечивается уплотнительной прокладкой 7. В корпусе 4
путем завальцовки его верхнего края закреплен керамический
изолятор 3 с центральным электродом 5. Вывод центрального
электрода 5 наружу осуществляется через токопроводящий гер-
метик 9 и стальной стержень 2. Для улучшения сцепления с гер-
метиком нижняя часть стержня 2 имеет накатку. На верхнем кон-
це стержня 2 нарезана резьба для соединения с контактной гай-
кой 1. Теплопроводящая шайба 8, кроме отвода тепла от изолято-
ра, герметизирует корпус свечи.
В некоторых конструкциях свечей герметизация соединения
между корпусом и изолятором осуществляется под завальцован-
ной частью корпуса уплотнительной шайбой и тальковым по-
рошком.
Имея выход в камеру сгорания двигателя, свеча, кроме элек-
трической нагрузки, связанной с подачей на ее электроды высо-
113
a]
зажигания:
Рис. 6.1. Свеча
а—общий вид; б—разрез
кого напряжения, воспринима-
ет химические, тепловые и ме-
ханические нагрузки, возникаю-
щие в ходе процессов рабочего
цикла в цилиндре двигателя.
Воздействуют эти нагрузки
главным образом на изолятор,
который должен иметь высокую
электрическую и механическую
прочность, быть химически
инертным и термостойким.
Электрические нагрузки тре-
буют от изолятора, чтобы он вы-
держивал без пробоя и поверх-
ностного разряда напряжения
не менее 20 кВ. Увеличение иск-
рового промежутка свечи,
скругление острых кромок на
центральном и боковом электро-
дах из-за износа приводят к уве-
личению электрической нагруз-
ки на изолятор. Рабочая часть
электродов подвергается элект-
рической эрозии в процессе
искрообразовании. При дейст-
не должен возникать значительный
вии высокого напряжения
ток утечки, т. е. изолятор должен иметь высокое электрическое
сопротивление. Появление при работе свечи тока утечки по изоля-
тору можно уподобить резистору, который включен параллельно
искровому промежутку и шунтирует последний. При появлении во
вторичной цепи ток утечки вызывает падение напряжения на
сопротивлении вторичной обмотки катушки зажигания. В резуль-
тате этого вторичное напряжение, подводимое к электродам
свечи, уменьшается. Чем меньше шунтирующее сопротивление,
тем больше ток утечки и, следовательно, меньше подводимое
к свече вторичное напряжение. При значительном увеличении то-
ка утечки возникают перебои в искрообразовании.
Повышение тока утечки в процессе эксплуатации является,
как правило, результатом загрязнения изолятора нагаром, а также
различными отложениями на внутренней части изолятора при
работе двигателя на топливе с антидетонационными до-
бавками.
В тепловом отношении свеча со стороны камеры сгорания
подвергается периодическому нагреву сгорающей смесью, темпе-
ратура которой достигает 2500 °C, и охлаждению свежей смесью.
В результате температура нижнего конца изолятора, называемого
тепловым конусом, имеет среднее значение 500—700 °C.
114
Механические нагрузки, действующие на изолятор свечи, так-
же носят циклический характер. При каждой вспышке рабочей
смеси на изолятор действует значительная ударная нагрузка,
стремящаяся вырвать его из корпуса. Давление, развиваемое в
цилиндре двигателя при сгорании рабочей смеси, достигает 6 МПа.
Одно из важных требований к свече зажигания является ее
герметичность между корпусом и изолятором. Даже самая незна-
чительная ее потеря приводит к прорыву горячих газов. Это мо-
жет не сопровождаться значительной потерей мощности двига-
теля, но вызовет резкий перегрев изолятора свечи и его быстрое
разрушение.
Для изготовления изоляторов отечественных свечей зажигания
применяют керамические материалы с высоким содержанием оки-
си алюминия: уралит, борокорунд, синоксаль и др. Для улучшения
изоляционных свойств наружной части изолятора ее покрывают
глазурью.
Стальной корпус свечи для предохранения от коррозии подвер-
гают воронению или цинкованию. Диаметр резьбы ввертной части
корпуса современных свечей 14 мм, на автомобилях раннего про-
изводства применяются свечи с диаметром ввертной части 18 мм.
Центральный электрод свечей зажигания обычно имеет круг-
лое сечение, а боковой электрод — прямоугольное, с закруглен-
ными углами. Центральный электрод подвергается действию бо-
лее высоких температур, чем боковой. Поэтому его изготовляют
из высокохромистых сплавов, а боковой — из никель-марганце-
вых. Искровой зазор между электродами в зависимости от харак-
теристик системы зажигания может изменяться в пределах 0,5—
0,9 мм. Имеется тенденция к увеличению искрового промежутка
свечей зажигания.
С увеличением искрового промежутка возрастает величина
пробивного напряжения свечей зажигания. Однако, кроме него,
на пробивное напряжение оказывает влияние целый ряд факто-
ров. К ним относятся степень сжатия, скоростной режим, состав
рабочей смеси, угол опережения зажигания, температура электро-
дов свечи, температура рабочей смеси. Так, при увеличении часто-
ты вращения коленчатого вала пробивное напряжение уменьша-
ется. Уменьшается оно также при увеличении температуры цен-
трального электрода. При пуске двигателя, разгоне и работе на
режиме полного дросселя пробивное напряжение возрастает.
6.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ
Нагар, который в процессе эксплуатации образуется на теп-
ловом конусе изолятора, является продуктом неполного сгорания
попадающего на свечу масла. Масло сгорает не полностью при
температуре теплового конуса ниже 400 °C, что приводит к обра-
115
зованию нагара, вызывающего утечку тока. В результате появля-
ются перебои в работе свечи, и она требует частой чистки.
Для бесперебойной работы свечи нижний (тепловой) конус
изолятора должен иметь температуру в пределах 400—900 °C.
При такой температуре масло, попадающее на изолятор, сгорает
без образования нагара.
При слишком высокой температуре изолятора и центрального
электрода (более 900 °C) возникает калильное зажигание, когда
рабочая смесь воспламеняется от соприкосновения с накаленным
концом изолятора и центральным электродом. В результате про-
исходит слишком раннее воспламенение рабочей смеси. Призна-
ком значительного перегрева свечи служит белый цвет нижней
части теплового конуса, оплавление изолятора и металла цент-
рального электрода.
Для обеспечения необходимой температуры теплового конуса
свечи конструируются таким образом, чтобы часть тепла отво-
дилась в окружающую среду, т. е. должна обеспечиваться опреде-
ленная теплоотдача. При этом чем больше количество тепла, вы-
деляемого в камере сгорания, тем больше должна быть теплоотда-
ча свечи. Количество тепла, подводимого к свече, зависит от ряда
параметров двигателя (степени сжатия, мощности, частоты вра-
щения коленчатого вала). Поэтому на различные двигатели для
обеспечения оптимальной температуры изолятора устанавливают-
ся свечи с различной теплоотдачей.
Теплоотдача свечи определяется в основном отношением по-
верхности, которая воспринимает тепло, к поверхности, от кото-
рой тепло отводится. Способность свечи воспринимать тепло зави-
сит главным образом от величины поверхности теплового конуса.
Отдача тепла происходит через наружную часть изолятора и кор-
пус свечи. Так как наружная часть изолятора для унификации
присоединительных размеров выполняется одинаковой, необхо-
димую теплоотдачу обеспечивают изменением размеров теплового
конуса.
Свечи с малой теплоотдачей называют «горячими». Они пред-
назначаются для тихоходных двигателей с небольшой степенью
сжатия. Свечи с большой теплоотдачей называют «холодными».
Они устанавливаются на быстроходные двигатели с высокой сте-
пенью сжатия.
Характеризует тепловые качества свечей зажигания калиль-
ное число, которое представлено рядом условных чисел: 8, 9, 10,
11, 14, 17, 20, 23, 26.
Чем больше калильное число, тем меньше длина теплового
конуса изолятора и больше теплоотдача свечи.
Условное обозначение свечей зажигания содержит:
обозначение резьбы на корпусе: А — резьба М14Х1.25; М —
резьба М18Х 1,5;
калильное число;
116
обозначение длины резьбовой части корпуса: Н — 11 мм, С —
12,7 мм, Д — 19 мм, без буквы — 12 мм;
наличие выступания теплового конуса изолятора за торец кор-
пуса — В;
наличие герметизации термоцементом по соединению изоля-
тор— центральный электрод — Т (герметизацию иным способом
не обозначают);
порядковый номер конструкторской разработки (обозначается
цифрами).
Примеры обозначения:
А14ДВ-10 — свеча зажигания с резьбой на корпусе М14Х 1,25,
калильным числом 14, длиной резьбовой части корпуса 19 мм,
имеющая выступание теплового конуса изолятора за торец кор-
пуса, порядковый номер разработки 10;
М8Т-1 —свеча зажигания с резьбой на корпусе М18Х1.5,
калильным числом 8, длиной резьбовой части корпуса 12мм, не
имеющая выступания теплового конуса изолятора за торец кор-
пуса, загерметизированная по соединению изолятор — централь-
ный электрод термоцементом, порядковый номер конструкторской
разработки 1.
По двигателям отечественные свечи зажигания имеют следую-
щую применяемость:
АИ.А11-1........................ЗИЛ-130,-375 и их модификации; ЗМЗ-12,
-24-01, -53, -66
А17В............................ЗМЗ-24Д
А17ДВ...........................ВАЗ-2101, -21011, -2103, -2105, -2106
А20Д-1..........................УМЗ-412
А23.............................МеМЗ-968, -969
М8Т.............................ГАЗ-51А, -69, «Урал-355»
Приведенные данные по применяемости показывают, что под-
бор свечей зажигания для конкретного двигателя определяется не
только величиной калильного числа. В зависимости от конкрет-
ных условий смесеобразования ставится свеча с выступающим
тепловым конусом изолятора за торец корпуса или без выступа-
ния.
Кроме того, свечи различаются по длине резьбовой части,
так как при установке конец корпуса не должен выступать в каме-
ру сгорания. В противном случае резьба выступающей части кор-
пуса покроется окалиной и возникнут трудности при ее выверты-
вании для проверки технического состояния. Недопустимо и за-
глубление торца корпуса, так как в этом случае ухудшается до-
ступ свежей рабочей смеси к искровому промежутку свечи и под
свечей скапливаются отработавшие газы. В результате появляют-
ся перебои в воспламенении рабочей смеси.
117
Глава 7
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
7.1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
Техническое обслуживание системы зажигания осуществля-
ется при каждом очередном ТО-2.
Распределитель (или датчик-распределитель) требует наи-
большего ухода, так как его трущиеся детали подвержены износам
и нуждаются в систематической смазке.
Нарушение нормальной работы автоматов опережения зажи-
гания оказывает существенное влияние на работу двигателя и рас-
ход топлива.
Загрязнение крышки распределителя и неплотная посадка
высоковольтных проводов в гнезда выводов могут привести к по-
верхностному разрушению или пробою изоляции крышки.
Частые разрывы тока значительной величины (3—4 А) вызы-
вают эрозию и подгорание контактов прерывателя, работающего
в контактной системе зажигания. Это приводит к увеличению пере-
ходного сопротивления и изменению угла замкнутого состояния.
Интенсивность износа контактов увеличивается при их загрязне-
нии.
Распределители, работающие в контактной, контактно-тран-
зисторной и бесконтактной (датчики-распределители) системах,
имеют неодинаковые объемы обслуживания.
Распределитель контактной системы зажигания необходимо
снять с двигателя; очистить наружную поверхность от пыли, гря-
зи и масла; очистить внутреннюю поверхность крышки; проверить
состояние контактов и угол замкнутого состояния; проверить ра-
боту автоматов опережения зажигания; смазать подшипники,
фильц, ось рычажка и кулачковую втулку.
Распределитель контактно-транзисторной системы зажигания,
не снимая с автомобиля, необходимо очистить от пыли, грязи и
масла снаружи. Сняв крышку, очистив ее внутреннюю поверх-
ность; протереть контакты; смазать подшипники, фильц, оси ры-
чажка и кулачковой муфты.
Датчики-распределители также подвергают очистке и смазке
в точках, которые конкретно указывают в инструкциях по экс-
плуатации на конкретные изделия.
При проведении операций обслуживания необходимо соблю-
дать следующие правила.
Внутреннюю поверхность крышки целесообразно протирать
чистой ветошью, смоченной бензином.
Контакты прерывателя должны быть чистыми и не иметь под-
гара; при необходимости их зачищают абразивной пластинкой.
При этом углубления на рабочей поверхности контактов полно-
118
стью выводить не рекомендуется. После зачистки рабочие поверх-
ности контактов должны оставаться параллельными. Частицы аб-
разива и вольфрама обязательно удаляют, протирая контакты
чистой ветошью, смоченной бензином.
В случае большого износа контактов или значительного их
обгорания рычажок прерывателя и стойка неподвижного контакта
заменяются.
Смазка распределителя производится чистым маслом для дви-
гателя. Масленкой закапывают одну-две капли масла на ось ры-
чажка и фильц и четыре-пять капель во втулку кулачка. При про-
ведении смазки необходимо избегать попадания масла на кон-
такты.
Для смазки подшипников поворачивают на один-два оборота
крышку пресс-масленки на корпусе распределителя.
Все распределители через каждые 45—50 тыс. км пробега при
очередном ТО-2 снимают с автомобиля для проведения углублен-
ного обслуживания. При этом (кроме рассмотренных операций)
разбирают и осматривают подшипник подвижного диска. Внеш-
няя обойма подшипника подвижного диска должна легко прово-
рачиваться относительно внутренней обоймы. При замене смазки
необходимо промыть подшипник в керосине. Рекомендуется
применять смазку Литол-24 или ЦИАТИМ-201, -202, -221.
Проверка при углубленном обслуживании заключается в опре-
делении натяжения пружины рычажка прерывателя, величины
сопротивления помехоподавительных резисторов, угла замкнутого
состояния контактов, асинхронизма, бесперебойности искрообра-
зования, характеристик центробежного и вакуумного регулято-
ров. При углубленном обслуживании определяются изменения
характеристик и параметров распределителей и датчиков-распре-
делителей, которые приводят к такому ухудшению работы двига-
теля, что не могут быть определены (не ощущаются) водителем
при работе автомобиля. В случае расхождения данных, получен-
ных при проверке, с данными технических условий, производят
регулировки или заменяют изношенные детали и узлы.
Проверку распределителей, снятых с автомобиля, производят
на стендах СПЗ-8, СПЗ-12 или КИ-968, в которые встроены схемы
для проверки различных узлов.
Контроль распределителя необходимо начинать с испытания
конденсатора, чтобы исключить влияние конденсатора при после-
дующих проверках. При проверке контролируют исправность
изоляции и емкость конденсатора. К конденсатору, включенному
в схему согласно рис. 7.1, а, подводят постоянное напряжение
500 В. Если конденсатор исправен, то стрелка микроамперметра
в период заряда конденсатора в течение долей секунды откло-
нится, а затем возвратится на нуль. Поворот стрелки микроампер-
метра на некоторый угол указывает на то, что через изоляцию
конденсатора течет ток. Допускается утечка тока, не превышаю-
119
Рис. 7.1. Проверка конденсатора:
а—проверка сопротивления изоляции; б—измерение емкости; /—принципиальная схема
устройства; 2—проверяемый конденсатор
щая 10 мкА. Для удобства измерения шкала прибора имеет за-
крашенную цветную зону. Конденсатор подлежит замене, если
стрелка прибора не будет располагаться в пределах закрашен-
ной зоны.
Сопротивление изоляции конденсатора, измеренное омметром,
должно быть не менее 40 МОм.
При измерении емкости конденсатор подключают к зажимам
измерительного моста (рис. 7.1,6), предварительно настроенного
на определенную емкость. Значение емкости регистрируется с по-
мощью микроамперметра, шкала которого градуирована в микро-
фарадах. Шкала прибора имеет цветные закрашенные зоны с
указанием пределов измеряемой емкости. Если при измерении
стрелка прибора отклоняется за пределы закрашенной зоны, то
конденсатор неисправен.
Сопротивление контактов прерывателя оценивают, измеряя
величину падения напряжения на замкнутых контактах. При
проверке подключают прерыватель с последовательно включен-
ными катушкой зажигания и добавочным резистором к аккуму-
ляторной батарее. Повернув валик прерывателя до замыкания
контактов, замеряют падение напряжения вольтметром, которое
не должно быть выше 0,1 В. На стендах начало шкалы прибора
имеет зачерненную зону, соответствующую допустимому падению
напряжения. Если при проверке стрелка прибора будет распола-
гаться правее зачерненной зоны, то сопротивление контактов
велико и их необходимо зачистить или заменить. Кроме того, про-
веряют надежность крепления проводников, соединяющих по-
движную пластину прерывателя с корпусом и выводной клеммой
распределителя. При расположении стрелки в пределах зоны шка-
лы состояние контактов нормальное.
Для проверки натяжения пружины подвижного контакта пре-
рывателя необходимо зацепить поводок динамометра за рычажок
прерывателя у самого контакта, расположив динамометр вдоль
оси контактов. Момент размыкания контактов при плавном нара-
щивании усилия определяют по отклонению стрелки прибора, ис-
120
пользуемого в предыдущей проверке. При размыкании контактов
стрелка прибора отклонится вправо. Натяжение пружины в грам-
мах отсчитывается по шкале динамометра и должно находиться
в пределах величин, приведенных в технических условиях. Ослаб-
ленную пружину заменяют вместе с рычажком.
Зазор между контактами вследствие эрозии рабочих поверхно-
стей с помощью щупа с достаточной точностью измерить невоз-
можно. Поэтому на существующем оборудовании измеряют и ре-
гулируют угол замкнутого состояния контактов, т. е. угол поворота
кулачка, в пределах которого контакты находятся в замкнутом
состоянии. Проверяемый прерыватель подключают по схеме,
приведенной на рис. 7.2. На шкале микроамперметра 2 нанесены
цветные зоны допустимых отклонений угла замкнутого состояния
контактов для прерывателей с четырьмя, шестью и восемью вы-
ступами кулачка. Резистор 6 подбирается при тарировке прибора
в зависимости от частоты вращения, на которой проводится из-
мерение угла замкнутого состояния контактов (например, 1500
об/мин). Чем больше этот угол, а следовательно, и время замкну-
того состояния контактов, тем больше средняя величина тока,
проходящего через прибор, и тем на больший угол отклонится
стрелка прибора. Если вал не вращается и контакты прерывателя
замкнуты, то стрелка прибора отклонится на всю шкалу.
Переменный резистор 1 обеспечивает точность настройки при-
бора в зависимости от напряжения батареи и состояния контактов
прерывателя.
Если стрелка прибора выходит за пределы соответствующей
цветной зоны, зазор между контактами необходимо отрегулиро-
вать. Для этого ослабляют винт крепления стойки неподвижного
контакта и, плавно вращая регулировочный эксцентрик, смеша-
Рис. 7.2. Принципиальная схема вклю-
чения приборов при проверке угла
замкнутого состояния контактов пре-
рывателя:
/, 6 -резисторы; 2—микроамперметр; 3—
проверяемый распределитель; 4 электро-
двигатель; 5—тахометр
Рис. 7.3. Принципиальная схема син-
хроноскопа стенда СПЗ-8
121
ют стрелку прибора в нужную зону на шкале. Регулировку про-
водят без остановки электродвигателя.
Угол чередования искрообразования (асинхронизм) проверяют
при помощи синхроноскопа (рис. 7.3), устанавливаемого на спе-
циализированных приборах и стендах по проверке аппаратов за-
жигания. На валу 9 синхроноскопа жестко закреплен диск 8, ко-
торый вращается одновременно с кулачком проверяемого преры-
вателя 3. В диске сделана щель 7, под которой закреплена неоно-
вая лампа 6.
При вращении кулачка проверяемого прерывателя в момент
размыкания контактов прерывателя ток в первичной обмотке
импульсного трансформатора 4 прерывается, и импульсы э. д. с.
вторичной обмотки трансформатора, проходя через щетку 5 и кон-
тактное кольцо 2, вызовут свечение неоновой лампы. При враще-
нии на диске синхроноскопа будут видны светящиеся риски,
число которых соответствует количеству размыканий контактов
за один оборот кулачка.
Совместив нуль градуированной шкалы лимба 1 синхроноско-
па с одной из светящихся рисок диска, наблюдают за их чередо-
ванием по всей окружности. Чередование светящихся рисок долж-
но быть для распределителей с четырьмя выступами кулачка че-
рез 90°, с шестью — через 60°, с восемью — через 45°. Отклонение,
вызываемое дефектами деталей прерывателя, не должно превы-
шать ±1,5° во всех точках искрообразования. При большем от-
клонении угла необходимо заменить втулки вала распределителя.
После этого постепенно увеличивают частоту вращения до
максимальной для проверяемого типа распределителя. Если при
увеличении частоты вращения на диске синхроноскопа около ос-
новной светящейся риски появляются дополнительные, то это ука-
зывает на вибрацию рычажка прерывателя вследствие недоста-
точной упругости пружины, износа отверстия под ось рычажка
или вкладышей распределителя. Частоту вращения измеряют
тахометром.
Проверку и регулировку центробежного и вакуумного регу-
ляторов опережения зажигания проводят на стендах, имеющих
синхроноскоп, тахометр, вакуумметр и насос для создания разре-
жения в вакуумном регуляторе. Для проверки закрепляют рас-
пределитель в держателе кронштейна стенда и соединяют вал пре-
рывателя с валом синхроноскопа. С помощью электродвигателя
стенда устанавливают минимально устойчивую частоту вращения,
при которой центробежный автомат еще не работает. При этом
необходимо поставить лимб синхроноскопа так, чтобы одна из
светящихся рисок диска совпала с нулем шкалы. Увеличивая
частоту вращения валика, наблюдают за положением светящейся
риски на диске синхроноскопа относительно первоначально уста-
новленного положения. Частоту вращения контролирует тахомет-
ром стенда. Как только вступит в действие центробежный регу-
122
лятор, светящаяся риска на диске начнет смещаться навстречу
вращению. Смещение риски в градусах в зависимости от частоты
вращения валика должно соответствовать данным характеристи-
ки конкретного типа распределителя. При отклонении замерен-
ных величин регулируют регулятор изменением натяжения пру-
жин грузовиков. Если центробежный регулятор начал действо-
вать при меньшем значении минимальной частоты вращения ку-
лачка прерывателя, необходимо усилить натяжение пружины
малой жесткости. Натяжение пружины большой жесткости уве-
личивают, если центробежный регулятор закончил действовать
при меньшей величине максимальной частоты вращения кулачка
прерывателя. Натяжение пружин регулируют подгибанием стоек,
на которых закреплены концы пружин. Регулировку осуществляют
на собранном распределителе при помощи отвертки через выем-
ку в пластине прерывателя. В распределителе 30.3706 ослабевшие
пружины заменяют.
Для проверки вакуумного регулятора опережения зажигания
устанавливают распределитель на стенд так, как это указано
выше, и с помощью шланга соединяют штуцер вакуумного
регулятора с вакуумным насосом и вакуумметром. Установив
устойчивую частоту вращения валика распределителя, совмеща-
ют нуль шкалы синхроноскопа с одной из светящихся рисок диска.
Создавая вакуумным насосом разрежение, необходимое для ис-
пытуемого типа распределителя, следят за смещением светящей-
ся риски по лимбу синхроноскопа. Смещение риски в градусах
в зависимости от показаний, регистрируемых вакуумметром,
должно соответствовать данным для испытуемого типа распреде-
лителя. Если же результаты проверки не соответствуют, то ваку-
умный регулятор регулируют изменением натяжения его пружи-
ны. Это достигается подбором толщины прокладочных шайб
под штуцером или смещением регулятора относительно корпуса
распределителя. Если нужный угол опережения создается при
меньшей величине вакуума, необходимо увеличить упругость
пружины, для чего между торцом пружины и штуцером устанав-
ливают шайбу большей толщины или несколько тонких шайб.
Кроме того, характеристика вакуумного регулятора может не
соответствовать данным технических условий при нарушении его
герметичности и заедания шарикового подшипника подвижного
диска прерывателя.
Состояние изоляции крышки распределителя и бесперебой-
ность искрообразования проверяют на стенде при соединении
аппаратов зажигания по схеме, приведенной на рис. 7.4. На рас-
пределитель надевают ротор и крышку, а высоковольтные прово-
да вставляют в гнезда крышки. Затем устанавливают зазор между
иглами искрового разрядника 4, включают электродвигатель 6 и
увеличивают частоту вращения до максимальной, наблюдая за
характером искрообразования.
123
Рис. 7.4. Схема соединения аппаратов
зажигания при испытании на стенде
СПЗ-8:
/ — распределитель; 2 -катушка зажига-
ния; 3—выключатель; 4—искровой раз-
рядник; 5—тахометр; 6 — электродвига-
тель
Распределитель должен
обеспечивать бесперебойное
искрообразование на разрядни-
ках с искровым промежутком не
менее 7 мм при максимальной
частоте вращения. Если искро-
образование на всех разрядни-
ках бесперебойное, то крышка,
ротор и все узлы и детали
проверяемого распределителя
исправны. Эта проверка позво-
ляет также выявить целост-
ность и прочность изоляции
крышки распределителя.
При проверке на стенде
искрообразования и регулято-
ров опережения зажигания
распределителей, работающий
в контактно-транзисторной си-
стеме зажигания, параллель-
но контактам необходимо под-
ключать конденсатор.
Проверку параметров бесконтактной системы зажигания с
магнитоэлектрическим датчиком осуществляют на стенде СПЗ-12,
который позволяет проверять контактную и контактно-транзистор-
ную системы зажигания.
Контроль ряда параметров бесконтактных систем зажигания
имеет свои особенности. Так как в этих системах отсутствуют
контакты, а их функцию выполняет выходной транзистор, угол
замкнутого состояния будет относиться к выходному транзисто-
ру. Для определения угла замкнутого состояния, асинхронизма
искрообразования и характеристик центробежного и вакуумного
регуляторов на стенде собирается схема (рис. 7.5), аналогичная
схеме включения системы зажигания на автомобиле, но вместо
катушки зажигания устанавливают резистор R. Затем с помощью
привода стенда устанавливают заданную частоту вращения ва-
лика датчика-распределителя. При этом падение напряжения на
резисторе /?, которое пропорционально углу замкнутого состоя-
ния, подают на схему измерения. Стенд СПЗ-12 содержит также
синхроноскоп, конструкция которого отличается от рассмотренной
выше. Вместо неоновой лампы, расположенной под щелью, в дан-
ном случае на вращающемся диске закреплены светодиоды. В за-
висимости от числа коммутаций, которое должен обеспечить
выходной транзистор (четыре, шесть или восемь) за один оборот
валика датчика-распределителя, в схему подключается такое же
число светодиодов. Каждый из светодиодов коммутируется после-
довательно один за другим и излучает свет в периоды, когда вы-
124
ходной транзистор открыт. Светодиоды смещены друг относитель-
но друга по радиусу диска и имеют угловое смещение, соответст-
вующее количеству коммутаций за один оборот. Таким образом,
при проверке коммутатора с четырехискровым датчиком-распре-
делителем на вращающемся диске будут наблюдаться четыре
светящиеся дуги. Они будут наблюдаться синхронно в одном сек-
торе вращающего диска. Угол, на котором будут наблюдаться
светящиеся дуги, будет равен углу замкнутого состояния а,
(рис. 7.6). Угловая длина наблюдаемых светящихся дуг будет
разная, а максимальная разница будет равна асинхронизму аг
датчика-распределителя. На величину асинхронизма бесконтакт-
ных систем влияют в основном допуски, заложенные при изготов-
лении датчика, и возникшие в процессе эксплуатации неисправ-
ности.
Характеристики центробежного и вакуумного регуляторов на-
блюдаются на стенде СПЗ-12 как углы смещения светящихся
дуг при изменении частоты вращения или разряжения в вакуум-
ном регуляторе. Так, при увеличении частоты вращения светя-
щиеся дуги благодаря работе центробежного регулятора смес-
тятся в сторону опережения (на рис. 7.6 сместившиеся дуги услов-
но показаны пунктиром) на угол аз. Изменение угла аз в зависи-
мости от частоты вращения является характеристикой центробеж-
ного регулятора. Отсчет всех изменяющихся угловых параметров
ведется с помощью градуированной шкалы вокруг диска.
Техническое состояние магнитоэлектрического датчика опреде-
ляется по развиваемому им напряжению при работе совместно с
коммутатором. Для этого сигнал с датчика выпрямляют и подают
на измерительный прибор. В зависимости от частоты вращения
ротора датчик должен вырабатывать сигнал, значение которого
синхроноско-
системы зажигания иа
пе стенда СПЗ-12
Рис. 7.5. Схема соединения аппаратов
зажигания на стенде СПЗ-12
125
Рис. 7.7. Схема проверки полупроводникового
датчика
указано в технических
условиях.
В связи с тем что систе-
ма зажигания с датчиком
Холла имеет ряд конструк-
тивных особенностей, рас-
смотренные выше стенды
не позволяют производить
ее проверку в полном
объеме.
Проверить работу дат-
чика Холла можно следу-
ющим образом. К снятому с двигателя датчику-распределителю
40.3706 присоединяется схема (рис. 7.7), состоящая из источника
питания напряжением 8—14 В (аккумуляторной батареи), вольт-
метра с внутренним сопротивлением не менее 10 кОм и резистора
сопротивлением 2 кОм. Номера выводов на рис. 7.7 соответствуют
номерам выводов на рис. 5.12, а. При медленном вращении рукой
валика датчика-распределителя наблюдают за показаниями вольт-
метра. Когда в зазоре датчика экранирующей шторки нет, вольт-
метр должен показывать не более 0,4 В. Когда зазор перекрыт
экранирующей шторкой, вольтметр должен показывать напряже-
ние, отличающееся от напряжения питания не более чем
на 3 В.
Асинхронизм и характеристики регуляторов опережения зажи-
гания датчика-распределителя 40.3706 могут быть определены на
стенде СПЗ-12 аналогично определению этих параметров датчика-
распределителя с магнитоэлектрическим датчиком. Если при сня-
тии характеристик наблюдаются сбои, то методом замены можно
определить, какой аппарат неисправен (коммутатор или датчик-
распределитель) .
При проверке контактно-транзисторной и бесконтактных сис-
тем на бесперебойность искрообразования зазор на разрядниках
устанавливают равным 10 мм. Схемы проверки, так же как и для
контактной системы, должны повторять схему системы зажигания
на автомобиле.
При необходимости отдельной проверки коммутаторов их мож-
но проверить на стенде, собрав схему для проверки бесперебой-
ности искрообразования. Так как все приборы (распределитель,
катушка зажигания, дополнительный резистор), за исключением
транзисторного коммутатора, могут быть проверены заранее, то
в случае их неисправности причиной отсутствия или перебоев
искрообразования на разрядниках следует считать неисправность
транзисторного коммутатора.
Точно так же осуществляется проверка катушек зажигания.
Кроме того, обрыв первичной обмотки и перегорание дополнитель-
ного резистора можно проверить с помощью контрольной лампы.
126
При углубленной проверке коммутатора 36.3734 определяется
влияние частоты импульсов с датчика на время накопления
энергии.
Коммутатор 36.3734 проверяется с помощью осциллографа и
генератора прямоугольных импульсов (рис. 7.8, а). На выводы
коммутатора 3 и 6 подаются прямоугольные импульсы (рис.
7.8, б). Частоту импульсов f меняют от 3,33 до 233 Гц. Максималь-
ное напряжение импульсов должно быть 10 В, минимальное —
не более 0,4 В. Длительность минимального импульса определяют
по формуле /= 1 /3/. Выходное сопротивление генератора импуль-
сов должно быть не менее 100 Ом. Осциллограф лучше использо-
вать двухканальный, чтобы наблюдать одновременно импульсы
коммутатора и генератора. Резистор, к которому подключается
осциллограф, должен иметь сопротивление 0,01 Ом ±1 % и быть
рассчитанным на мощность не менее 20 Вт. Импульсы, наблюдае-
мые на коммутаторе, должны иметь определенную форму
(рис. 7.8, в). Максимальная величина тока /тах должна быть
8—9 А, время накопления энергии /„ должно быть не менее 8,5 мс
при частоте импульсов 3,33 Гц и не менее 4 мс при частоте 150 Гц.
После обслуживания или при замене неисправного распреде-
лителя обязательной является установка начального угла опере-
жения зажигания. Установка зажигания производится в соответ-
ствии с указаниями Инструкции по эксплуатации автомобиля.
При установке начального опережения зажигания целесообразно
применять приборы, в которых применен стробоскопический ме-
тод измерения (3102, ПАС-2).
Надежная работа свечи зажигания обеспечивается соответ-
ствием типа свечи и ее тепловой характеристики типу двигателя и
Рис. 7.8. Проверка коммутатора 36.3734
127
режимам его работы. Двигатель должен находиться в технически
исправном состоянии. Если эти условия соблюдаются, свеча за-
жигания почти не требует обслуживания в процессе эксплуата-
ции. Возникает необходимость лишь в периодической регулировке
искрового промежутка между электродами по мере их естествен-
ного износа. Однако достаточно частой причиной отказа свечей
в работе является нарушение нормальных условий их эксплуата-
ции из-за неисправностей двигателя. Неполное сгорание топлив-
ной смеси из-за ее переобогащения или попадание в камеру сгора-
ния избыточного количества масла приводит к образованию то-
копроводящего нагара на поверхности теплового конуса изолято-
ра и утечке по нему тока высокого напряжения. Быстрое нагаро-
образование в рабочей камере свечи также может быть следстви-
ем несоответствия тепловой характеристики свечи данному дви-
гателю.
Свечи зажигания подвергаются техническому обслуживанию
при каждом ТО-2. Перед вывертыванием свечей необходимо очис-
тить вокруг них грязь, чтобы она не попала в камеру сгорания.
Вывертывать и завертывать свечу следует только при помощи
специального ключа из комплекта инструментов. Применение
обычного гаечного ключа приводит к порче граней корпуса свечи
и поломке изолятора.
Осмотром проверяют состояние изолятора и наличие на нем
нагара. Нагар красновато-коричневого цвета свидетельствует о
нормальном состоянии свечи. Такой нагар имеет высокое электри-
ческое сопротивление и не нарушает работу свечи. Нагар в виде
твердой корки черного цвета образуется, когда нет самоочище-
ния свечи. Свечи с черным нагаром необходимо очистить. Очистка
производится прибором Э203-О. Прибор обеспечивает пескоструй-
ную очистку свечи и обдув ее после очистки сжатым воздухом.
После очистки проверяют и при необходимости регулируют
искровой промежуток между электродами. Для этой цели исполь-
зуется специальный ключ для подгибания бокового электрода,
имеющий щупы из стальной проволоки для проверки зазора.
Плоским щупом проверять зазор между электродами свечи нельзя,
так как при этом не учитывается образующаяся в процессе экс-
плуатации выемка на боковом электроде (рис. 7.9).
После регулировки свечу необходимо проверить на бесперебой-
ность искрообразования и герметичность. Такая проверка осу-
ществляется на приборе Э203П (рис. 7.10). Для проверки свечу
вворачивают в барокамеру 5 и подсоединяют высоковольтный
провод к головке свечи. Затем ручным насосом 12 по манометру 10
создают в барокамере давление около 1 МПа и нажатием кнопки
2 к свече подается высокое напряжение. Плавно снижая откры-
тием вентиля 9 давление в камере, через смотровое окно ведут
наблюдение за искрообразованием между электродами свечи.
Максимальное давление, при котором исчезают перебои в искро-
128
Рис. 7.9. Проверка зазора
между электродами свечи:
а -правильно (круглый
щуп); б—неправильно
(плоский щуп)
Рис. 7.10. Проверка свечей зажигания
на приборе Э203-П:
/ электрическая схема прибора; 2
кнопка; 3—катушка зажигания; 4- прове-
ряемая свеча; 5—барокамера; 6, 7—смо-
тровые окиа; Я—-зеркало; 9—вентиль; 10
манометр; 11 клапан; 12 насос
образовании, фиксируют по манометру 10. Свеча считается при-
годной для дальнейшей эксплуатации, если давление бесперебой-
ного искрообразования соответствует данным, приведенным
ниже:
За:>ор, мм Давление, МПа Зазор, мм Давление, МПа
0,5.................0,70
0,6.................0,60
0,7................ 0,50
0,8....................0,45
0,9....................0,40
1,0....................0,35
Искрообразование считают бесперебойным, если при визуаль-
ном наблюдении и установившемся давлении в барокамере прибо-
ра искры проскакивают между центральным и боковым электро-
дами свечи зажигания непрерывно, без затуханий в течение 30 с.
Испытание свечей зажигания на герметичность производят
измерением утечки воздуха через соединение в свече, ввернутой
в барокамеру прибора при давлении в ней 1 МПа. Свеча считается
пригодной, если утечка не превышает 0,05 МПа за 10 с.
7.2. НЕИСПРАВНОСТИ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ И ИХ ПОИСК
Контактная и контактно-транзисторная системы зажигания
по таким внешним признакам, как затрудненный пуск и другие
различного рода нарушения в работе двигателя, позволяют опре-
делить неисправность. Поэтому рассмотрим связь между харак-
терными признаками и неисправностями в системах зажигания
(при исправной системе питания двигателя).
5 Зак. 2083
129
Стартер прокручивает коленчатый вал двигателя с нормальной
частотой, но двигатель не пускается и нет признаков даже отдель-
ных вспышек рабочей смеси в цилиндрах. Для определения не-
исправности в системе зажигания от наконечников свечей зажи-
гания одновременно или поочередно отсоединяют два-три высоко-
вольтных провода. Затем провода устанавливают таким образом,
чтобы между их наконечниками и корпусом можно было изменить
зазор от 2 до 8 мм. При прокручивании стартером коленчатого
вала двигателя между наконечником и корпусом двигателя при
увеличении зазора может наблюдаться проскакивание искр си-
него или красного цвета или искры могут отсутствовать.
Искры синего цвета означают, что высокое напряжение пос-
тупает к свечам зажигания. В этом случае необходимо проверить
свечи осмотром или на специальном приборе. Работоспособность
свечей может быть нарушена также при конденсации на наружных
частях изоляции значительного количества влаги.
Отсутствие искр указывает на неисправность системы зажи-
гания. В этом случае необходимо проверить крепление высоко-
вольтных проводов в гнездах крышки распределителя и катушки
зажигания. Необходимо также внимательно осмотреть крышки ка-
тушки зажигания и распределителя. Если при осмотре обнаруже-
ны следы пробоя, поверхностного разряда или обгорания наруж-
ной изоляции, необходимо заменить катушку зажигания или крыш-
ку распределителя. Если операция осмотра и проверки не дала
положительного результата, проверяют наличие высокого напря-
жения на катушке зажигания. Для этого отсоединяют централь-
ный провод от распределителя и указанным выше способом опре-
деляют на нем наличие высокого напряжения. Если на централь-
ном проводе есть высокое напряжение, это означает неисправ-
ность распределителя.
При отсутствии высокого напряжения на центральном проводе
проверяют катушку зажигания. Для этого наконечник централь-
ного высоковольтного провода устанавливают на расстоянии
2—3 мм от корпуса двигателя, отсоединяют от распределителя
провод низкого напряжения (в контактно-транзисторной системе
провод от безымянного вывода транзисторного коммутатора) и
касаются им корпуса двигателя. При отрыве провода от корпуса
в промежутке между наконечником центрального провода и кор-
пусом двигателя должна проскакивать искра. Отсутствие искры
указывает на неисправность катушки зажигания, наличие
искры — на неисправность цепи низкого напряжения в распреде-
лителе. В контактно-транзисторной системе возможен также про-
бой цепи эмиттер-коллектор транзистора.
Коммутатор на пробой транзистора проверяют подключением
контрольной лампы между безымянным выводом и корпусом ав-
томобиля при отсоединенном от вывода Р (см. рис. 5.4) проводе
и включенном зажигании. Если при соединении проводом вывода
130
Р с корпусом автомобиля контрольная лампа гаснет, а при отсое-
динении провода от корпуса горит, коммутатор исправен.
Искры красного цвета свидетельствуют о недостаточном зна-
чении подводимого к свечам высокого напряжения. В этом слу-
чае указанным выше способом проверяют высокое напряжение
на катушке зажигания. Если между наконечником центрального
провода и корпусом двигателя проскакивают искры синего цвета,
это означает пробой изоляции крышки распределителя.
Если на катушке также наблюдается недостаточно высокое
напряжение, проверку повторяют при отсоединенном от вывода
ВК-Б проводе. Если при этом высокое напряжение на катушке
вообще исчезает, значит, добавочный резистор при пуске не зако-
рачивается контактами реле стартера или дополнительного реле.
Если при отсоединении провода от вывода ВК-Б на катушке име-
ется высокое напряжение, неисправна катушка зажигания или
распределитель. В распределителе возможно сильное загрязнение
или подгорание контактов прерывателя, значительное уменьшение
угла замкнутого состояния контактов, пробой конденсатора.
Работоспособность катушки зажигания и конденсатора можно
определить, заменив их.
Двигатель не пускается, возникают отдельные вспышки рабо-
чей смеси в цилиндрах или при работе двигателя наблюдаются
перебои. Вначале проверяют бесперебойность высокого напряже-
ния на свечах. Если высокое напряжение поступает на свечи без
перебоя, это свидетельствует о неисправности свечей или подави-
тельных резисторов. Если высокое напряжение поступает на све-
чи с перебоями, необходимо проверить бесперебойность высокого
напряжения на катушке зажигания. Проверка бесперебойности
в обоих случаях осуществляется визуальным наблюдением искро-
образования между наконечниками высоковольтных проводов и
корпусом двигателя.
Если на катушке зажигания искрообразование бесперебой-
ное, перебои в работе двигателя могут быть вызваны следующими
неисправностями в цепи высокого напряжения: повреждение, за-
грязнение изоляционных деталей распределителя или попадание
на них влаги; повреждение изоляции высоковольтных проводов.
Эти неисправности вызывают утечку тока высокого напряжения.
Если искрообразование в зазоре между высоковольтным про-
водом катушки зажигания и корпусом двигателя происходит с
перебоями, это означает неисправность катушки зажигания или
цепи низкого напряжения. В катушке зажигания возможен про-
бой изоляции вторичной обмотки или обгорание центрального
вывода. В цепи низкого напряжения такой эффект могут вызывать
следующие факторы: попадание масла или грязи на контакты
прерывателя, эрозия или коррозия контактов прерывателя, раз-
регулировка угла замкнутого состояния контактов прерывателя,
ослабление пружины рачажка, большой люфт валика распреде-
R*
131
лителя, обрыв провода между подвижной и неподвижной пласти-
нами прерывателя, пробой конденсатора, неисправность тран-
зисторного коммутатора. Большая часть перечисленных неисправ-
ностей может быть определена внимательным осмотром узлов
цепи низкого напряжения.
При неисправности транзисторного коммутатора перебои в
искрообразовании вызываются пробоем стабилитрона и плохим
контактом вывода М с корпусом автомобиля. Падение напряже-
ния между выводом М и корпусом автомобиля при замкнутых
контактах прерывателя и выключателя зажигания при нерабо-
тающем двигателе не должно превышать 0,1 В. Стабилитрон про-
веряют, подключая контрольную лампу между выводом К ком-
мутатора и корпусом автомобиля при отсоединенных от выводов
Р и К проводах и включенном зажигании. Если контрольная лам-
па горит, стабилитрон пробит.
Двигатель пускается, но после отключения стартера останав-
ливается. Это свидетельствует об обрыве в цепи низкого напряже-
ния до катушки зажигания. В этом случае питание в катушку за-
жигания поступает только при пуске через контакты реле стартера
или дополнительного реле.
В первую очередь проверяют обрыв добавочного резистора.
Для этого соединяют проводником его выводы, и если двигатель
не глохнет, резистор неисправен.
Двигатель не развивает нормальной мощности, перегревается,
перерасходует топливо. Это является следствием нарушения в ра-
боте регуляторов опережения зажигания (центробежного или ва-
куумного) или неправильной установки начального угла опере-
жения.
РАЗДЕЛ III
СИСТЕМА ПУСКА
Система пуска обеспечивает принудительное проворачивание
коленчатого вала при пуске двигателя. Исполнительным устрой-
ством системы является стартер, представляющий собой электро-
механическое устройство. В автомобиле он устанавливается на
двигателе и является самым мощным потребителем энергии.
Электродвигатель стартера потребляет ток в сотни ампер. В систе-
му также входят устройства, обеспечивающие дистанционное
управление стартером. Питание стартера обеспечивается аккуму-
ляторной батареей. К системе пуска можно отнести устройства
электрооборудования, обеспечивающие работу различного типа
подогревателей, облегчающих пуск при низких температурах.
Глава 8
СТАРТЕР
8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для того чтобы двигатель начал работать самостоятельно,
стартер должен сообщить его коленчатому валу определенную на-
чальную (пусковую) частоту вращения. При этом стартер должен
преодолевать момент сопротивления двигателя, являющийся сум-
мой нескольких составляющих.
Прежде всего это момент сил трения, которое возникает между
поверхностями сопряженных деталей двигателя и во вспомога-
тельных механизмах, имеющих привод от коленчатого вала.
Кроме того, в процессе разгона двигателя появляются инерцион-
ные силы, создаваемые движущимися деталями. Основную долю
в моменте сил инерции составляет момент силы инерции махови-
ка. Третьей составляющей момента сопротивления является мо-
мент, определяемый затратами энергии на расширение и сжатие
заряда в цилиндрах двигателя.
Суммарный момент сопротивления зависит также от типа и
мощности двигателя, а также от его теплового состояния. Так,
с понижением температуры возрастает вязкость масла, смазываю-
щего двигатель, что приводит к увеличению момента сил трения.
133
Двигатели более мощные и с большим числом цилиндров тре-
буют применения стартера с большим крутящим моментом.
Момент сопротивления дизеля больше момента сопротивления
карбюраторного двигателя. Это связано с тем, что степень сжа-
тия у дизелей больше, чем у карбюраторных двигателей. Поэтому
увеличивается момент сопротивления, который преодолевает
стартер при сжатии воздуха в цилиндрах дизеля.
Пусковая частота вращения коленчатого вала также зависит
от типа двигателя. У карбюраторных двигателей она должна
обеспечить подачу топлива в карбюратор и необходимое разреже-
ние во впусковом трубопроводе, при котором движение топливной
смеси происходит без конденсации паров топлива. Эти требования
выполняются при 40—60 об/мин.
У дизелей пусковая частота должна быть выше, так как в про-
тивном случае температура воздуха в конце такта сжатия не
обеспечит самовоспламенение впрыскиваемого топлива. Кроме
того, и давление впрыска топлива зависит от частоты вращения.
У четырехтактных дизелей с непосредственным впрыском пусковая
частота вращения должна быть 80—100 об/мин.
Таким образом, для надежного пуска двигателя стартер дол-
жен с определенной частотой вращать коленчатый вал, для чего
необходим определенный крутящий момент.
Стартер современного автомобиля (рис. 8.1) состоит из элек-
тродвигателя постоянного тока 10, механизмов привода и управ-
ления. Конструкция электродвигателей почти одинакова у всех
стартеров. Они изготовляются четырехполюсными. Наиболее час-
то применяются электродвигатели последовательного возбужде-
ния. Именно при последовательном возбуждении обеспечивается
характеристика электродвигателя, наиболее благоприятная для
обеспечения пуска. Недостатком этих двигателей является зна-
чительная частота вращения якоря в режиме холостого хода.
При этом возрастают центробежные силы, действующие на якорь,
и может произойти его раз-
рушение (разнос). Для
3 ч 5 уменьшения частоты враще-
I / / / ния в режиме холостого хо-
Рис. 8.1. Схема стартера с электромаг-
нитным включением
да применяются электродви-
гатели смешанного возбуж-
дения, имеющие еще и па-
раллельную обмотку возбуж-
дения.
Передача крутящего мо-
мента от стартера к колен-
чатому валу осуществляется
посредством зубчатой пере-
дачи — шестерни 7, входя-
щей в зацепление с зубчатым
134
венцом маховика 9. Для увеличения крутящего момента на колен-
чатом валу применяется понижающая передача с передаточным
отношением 10—15. Кроме того, быстроходный двигатель стар-
тера имеет меньшие габариты.
Шестерня стартера должна находиться в зацеплении с зубча-
тым венцом только во время пуска двигателя. Для удовлетворения
этого требования шестерня 7 снабжена внутренними, а вал 8
электродвигателя внешними шлицами, которые допускают осевое
перемещение шестерни по валу для сцепления и расцепления ее
с зубчатым венцом маховика 9. Перемещение шестерни в совре-
менных стартерах осуществляется электромагнитным реле, под-
вижный сердечник (якорь) 4 которого через рычаг 6 передает на
шестерню 7 осевое усилие. Работой электромагнитного реле управ-
ляет водитель посредством выключателя 2.
После пуска частота вращения коленчатого вала достигает
1000 об/мин. Если при этом вращение будет передаваться
через шестерню обратно на якорь стартера, его частота вращения
повысится до 10—15 тыс. об/мин. Даже при кратковременном
увеличении частоты вращения якоря до такого значения (если
водитель своевременно не отключит стартер) возможен разнос
якоря. Поэтому для предохранения якоря стартера от разноса
усилие от вала якоря к шестерне привода у большинства старте-
ров передается через муфту свободного хода. Муфта обеспечива-
ет передачу крутящего момента только в одном направлении —
от вала якоря к маховику. В современных стартерах применяются
роликовые и храповые муфты свободного хода.
Работает стартер следующим образом. При замыкании кон-
тактов выключателя 2 по обмотке 3 электромагнита от аккумуля-
торной батареи 1 протекает ток и якорь 4 электромагнита втяги-
вается. Под действием якоря соединенный с ним рычаг 6, преодо-
левая усилие пружины 5, перемещает шестерню 7. Одновременно
якорь перемещает контактный диск 12, который в момент ввода
шестерни в зацепление с венцом маховика замыкает контакты 11.
Через замкнутые контакты 11 аккумуляторная батарея 1 начинает
питать электродвигатель 10 и его якорь начинает вращаться.
После пуска двигателя водитель выключателем 2 разрывает цепь
обмотки 3, под действием пружины 5 размыкаются контакты 11,
и шестерня 7 возвращается в исходное положение.
8.2. УСТРОЙСТВО СТАРТЕРА
Конкретные варианты устройства стартера рассматриваются
на примерах серийных моделей.
Стартер СТ230 (рис. 8.2, а) и его модификации в настоящее
время имеют наибольшее распространение. Номинальное напря-
жение стартера СТ230 12 В.
135
Электродвигатель стартера представляет собой четырехполюс-
ную машину постоянного тока последовательного возбуждения.
Полюсы и корпус 9 изготовляют из мягкой стали. На каждом
полюсе закреплена катушка 10 обмотки возбуждения. Обмотка
возбуждения состоит из двух параллельных ветвей. В каждую
ветвь включено последовательно две катушки. Катушки изготов-
ляют из голого медного провода прямоугольного сечения. Между-
витковая изоляция выполняется из плотной бумаги. Каждая ка-
тушка после намотки оплетается хлопчатобумажной лентой и
пропитывается лаком. Два конца параллельных ветвей обмотки
возбуждения соединены вместе и присоединены к контактному
болту с выводом 16, закрытым резиновым чехлом. Два других
конца присоединены к двум изолированным щеткам 15, установ-
ленным в щеткодержателях. Щеткодержатели крепятся к крышке
13 винтами и изолированы от нее прокладками из гетинакса.
136
Рис. 8.2. Статор СТ230:
а —общий вид; б—электрическая
схема
Две другие щетки («массовые») установлены в щеткодержатели,
соединенные с корпусом. В крышке 13 имеются окна для осмотра
щеточно-коллекторного узла. Герметизация полости корпуса обес-
печивается кожухом 12 с резиновой прокладкой 11.
Крышки 13, 31 и промежуточная опора 30 крепятся к корпусу
винтами. В крышках и опоре установлены три бронзовых подшип-
ника скольжения, в которых вращается вал якоря 8. Обмотка яко-
ря состоит из 29 секций. В каждой секции один виток. Концы сек-
ций припаяны к пластинам коллектора 14. Секции выполняют из
голого медного провода прямоугольного сечения. Для изоляции
секций от железа сердечника якоря используется электротехни-
ческий картон. Осевой люфт вала якоря регулируют изменением
толщины регулировочной шайбы 1, которая удерживается упор-
ным кольцом 2 с замочным кольцом.
Включение стартера осуществляется электромагнитным реле.
Оно имеет втягивающую 21 и удерживающую 22 обмотки, намо-
танные на латунную втулку. Удерживающая обмотка намотана
поверх втягивающей и ее сопротивление больше. Обмотки имеют
один общий конец, который соединен с выводом 17, закреплен-
ным на пластмассовой крышке 19. Другой конец удерживающей
обмотки соединен с корпусом. Втягивающая обмотка вторым кон-
цом соединена с болтом, имеющим вывод 16. Обмотки защищены
от механических повреждений корпусом 23, который является
также магнитопроводом реле. Внутри латунной трубки, на кото-
рой намотаны обмотки реле, свободно перемещается якорь 24.
Пружина 25 удерживает якорь в исходном положении. Контакт-
ный диск 20 изолирован от штока, на котором он установлен, изо-
ляционными шайбами и втулкой. Конструкция такова, что диск
может перекашиваться и перемещаться на штоке за счет сжатия
пружины. Такое конструктивное решение обеспечивает хороший
контакт с контактными болтами, имеющими выводы 16 и 32.
К выводу 32 (рис. 8.2, б), который на рис. 8.2, а не виден, при уста-
новке стартера на автомобиль присоединяется положительный
вывод аккумуляторной батареи. Пружина 18 удерживает шток с
диском 20 в исходном положении (контакты разомкнуты).
Реле стартера воздействуют на механизм привода посредст-
вом рачага 27, на который при втягивании якоря 24 внутрь реле
давит палец 26. Рычаг 27 вращается вокруг эксцентриковой оси
29, при помощи которой регулируется положение шестерни 3
привода в момент замыкания диском 20 контактных болтов с вы-
водами 16 и 32.
Нижний конец рычага 27 имеет вид вилки, которая входит в
канавку разрезной втулки 6. При включении стартера рычаг 27
давит на правую часть втулки 6 и пружину 5 и перемещает меха-
низм привода по ленточной нарезке на валу якоря до ввода шестер-
ни 3 в зацепление с венцом маховика. Если при включении стар-
тера произойдет утыкание торцов зубьев шестерни в торцы зубьев
137
Рис. 8.3. Муфта свободного хода:
а- плунжерная; б—бесплунжериая
маховика, якорь 24, сжимая пружину 5, будет продолжать втяги-
ваться до замыкания контактным диском 20 контактных болтов
выводов 16 и 32. При этом электродвигатель начнет вращаться,
увлекая с собой шестерню привода, а сжатая пружина 5 введет ее
в зацепление с венцом маховика. Для лучшего осуществления
зацепления шестерня и венец маховика имеют зубья закругленной
формы со скосами на торце.
Пружина 7 позволяет осуществлять перемещение рычага 27
влево для отключения питания стартера в случае, если происхо-
дит заклинивание шестерни привода в венце маховика. Механизм
привода защищен крышкой 28.
Механизм привода снабжен роликовой муфтой 4 свободного
хода, которая обеспечивает передачу крутящего момента от вала
якоря на маховик.
Плунжерная муфта свободного хода (рис. 8.3, а) устроена
следующим образом. Втулка 1, имеющая на внутренней поверхно-
сти шлицы для перемещения по валу якоря, жестко соединена с
обоймой 4. Цилиндрическая поверхность ступицы шестерни 7 и
фигурные углубления обоймы 4 (см. разрез А—Л) образуют че-
тыре клинообразных паза, в которых размещены ролики 3. Роли-
ки 3 посредством плунжеров 9 слегка прижаты пружинами 10 к
суженным концам пазов. С противоположной от плунжеров сторо-
ны в пружины вставлены упоры 11. Шайбы 5 и 6 ограничивают
осевое перемещение роликов 3. Весь механизм защищен кожухом
2. Бронзовые втулки 8 установлены для уменьшения трения при
вращении шестерни привода на валу якоря.
В конструкции муфты бесплунжерного типа (рис. 8.3, б) в
качестве прижимного устройства использованы специальные Г-
образные стальные толкатели 12, подпирающие ролики 3 посред-
ством пружин 13. При передаче момента от обоймы к ступице шес-
терни ролики, сильно прижимаясь к поверхностям клиновидных па-
зов, заклинивают муфту.
138
После пуска двигателя, когда скорость венца маховика пре-
высит скорость шестерни привода, ролики, увлекаемые ступицей
шестерни, преодолевают сопротивление пружин и расклинивают
муфту. Вращение от двигателя не будет передаваться на стартер.
Стартер CT130A3 (рис. 8.4, а) состоит из электродвигателя
постоянного тока смешанного возбуждения (рис. 8.4, б), электро-
магнитного двухобмоточного реле стартера, через контакты кото-
рого осуществляется питание электродвигателя, а через механи-
ческие связи — принудительный ввод шестерни в зацепление с
венцом маховика. Номинальное напряжение стартера 12 В.
В корпусе 1 установлены четыре полюсных сердечника 3 с
катушками обмоток возбуждения. Две катушки составляют после-
довательную обмотку и две — параллельную (см. рис. 8.4, б). При-
чем две катушки последовательной обмотки возбуждения образу-
ют параллельные ветви, а две катушки параллельной обмотки
соединены последовательно. Общий конец обмоток возбуждения
выведен на болтовой вывод 24, изолированный от корпуса 1. Бол-
товой вывод 24 шиной соединен с выводом 25 контакта реле стар-
тера.
Вал якоря 19 стартера имеет опорами скольжения три втулки,
расположенные в крышке 2 со стороны коллектора, промежуточ-
ной опоре 18 и крышке 14 со стороны привода. Крышки 2 и 14 и
расположенные между ними корпус и промежуточный подшипник
стянуты между собой шпильками 20. В крышке со стороны коллек-
тора смонтирован щеточный узел, состоящий из двух изолирован-
ных и двух «массовых» щеткодержателей с меднографитовыми
щетками и пружинами. Механизм привода перемещается по
винтовым шлицам на валу якоря. Он снабжен шестерней 12, ро-
ликовой муфтой свободного хода 13, двумя пружинами 15 и 17
и поводковой разрезной муфтой 16 между ними. Перемещение
привода при вводе в зацепление осуществляется посредством
рычага 10, который давит на поводковую муфту.
Реле стартера содержит втягивающую 6 и удерживающую 5
обмотки, питание которых осуществляется через выводной болт
22. Второй конец удерживающей обмотки соединен с корпусом,
а второй конец втягивающей обмотки соединен с выводом 21 реле,
который шиной соединен с выводом 25. Внутри латунной трубки,
на которой намотаны обмотки реле, свободно перемещается
якорь 7 реле. Пружина 8 удерживает якорь реле и соединенные с
ним контактный диск 4 и рычаг 10 с приводом в исходном положе-
нии. При подаче питания на вывод 22 реле якорь 7, преодолевая
усилие пружины, втягивается, контактный диск 4 замыкает кон-
такты выводов 23 и 25, одновременно рычаг 10, поворачиваясь
вокруг оси, перемещает привод стартера. Вывод 23 при установке
стартера на автомобиле соединяется с положительным выводом
аккумуляторной батареи. Отличительной особенностью стартера
CT130A3 является дополнительный контакт с выводом КЗ, кото-
139
Вид A
а—общий вид; б электрическая схема
рый замыкается вместе с контактами выводов 23 и 25. С помо-
щью этого контакта, который при включенном стартере через
вывод 23 и контактный диск 4 соединяется с положительным вы-
водом аккумуляторной батареи, на период пуска закорачивается
добавочный резистор в цепи катушки зажигания.
В стартере CT130A3 осуществляются две регулировки поло-
жения привода. Винтом //, в который упирается рычаг 10, регу-
лируется исходное положение шестерни привода. Регулировоч-
ным винтом 9 регулируется положение шестерни в рабочем по-
ложении.
Стартер СТ221 (рис. 8.5, а) выполняется с электромагнитным
включением и дистанционным управлением. Номинальное напря-
жение стартера 12 В. Его конструкция существенно отличается
от конструкции других стартеров.
Рис. 8.5. Стартер СТ221:
а—общий вид; б—электрическая
схема
141
Электродвигатель стартера имеет смешанное возбуждение
(рис. 8.5,6). Параллельная обмотка состоит из двух последова-
тельно включенных катушек 21, которые намотаны тонким изоли-
рованным проводом, а последовательная — из двух параллельно
включенных катушек 22, изготовленных из толстого провода.
Корпус и полюсные наконечники анодированы для предотвра-
щения коррозии. Крышка 18, на которой установлены щеткодер-
жатели, для улучшения отвода тепла изготовлена из алюминиево-
го сплава. Окна в крышке 18 закрыты защитной лентой 17. Перед-
няя крышка 6 из чугуна полностью защищает механизм привода.
Реле стартера имеет две обмотки — втягивающую 12 и удер-
живающую 13,— общим концом выведенные на штекер 14. Реле
загерметизировано резиновой заглушкой 8. Поводок 10 прикреп-
лен к якорю 11 реле.
Пластмассовый рычаг 7 привода нижним концом шарнирно
соединен с двумя шипами стального поводкового кольца 3. Уси-
лие от реле рычаг получает посредством пальца 9. При включении
реле стартера рычаг 7 через поводковое кольцо 3 передает усилие
на пластмассовую муфту 4 и буферную пружину 5. Под действием
буферной пружины 5 механизм привода перемещается по чер-
вячной нарезке вала якоря.
Для быстрой остановки вала якоря при выключении стартер
снабжен тормозным устройством, состоящим из стального конуса
20 и пластмассового тормозного диска 19. Конус 20 напрессован
на вал якоря, а диск 19 установлен в крышке 18. При выключении
стартера пластмассовый фланец 2 ударяется о пластмассовый
фланец 1, что приводит к смещению якоря по оси назад. При этом
вращающийся конус 20 и неподвижный диск 19 соприкасаются и в
результате трения их поверхностей якорь быстро останавливает-
ся. Позиции 15 и 16 — зажимы тягового реле.
Стартер 29.3708 (рис. 8.6) состоит из электродвигателя посто-
янного тока смешанного возбуждения, электромагнитного двух-
обмоточного реле стартера, замыкающего цепь питания электро-
двигателя и осуществляющего принудительное зацепление шес-
терни привода с зубчатым венцом маховика. Номинальное напря-
жение стартера 12 В.
В корпусе 16 стартера (рис. 8.6, а) закреплены четыре полюса
17 с секциями обмоток возбуждения. Три секции составляют после-
довательную обмотку возбуждения, а одна — параллельную
(рис. 8.6,6). Корпус 16 расположен между крышками 5 и 14.
Крышки стянуты между собой двумя болтами 19. Крышка 14,
имеющая окна для осмотра щеточно-коллекторного узла электро-
двигателя при техническом обслуживании, закрыта снаружи
защитным кожухом 15.
Вал якоря 18 стартера вращается в двух металлокерамичес-
ких втулках: задний конец вала — во втулке, запрессованной в
крышку 14, а передний конец (за ограничительным кольцом /) —
142
во втулке, запрессованной в картер сцепления. Это является од-
ной из отличительных особенностей стартера. Такая конструкция
уменьшает массу стартера за счет уменьшения массы передней
крышки 5.
Другой конструктивной особенностью стартера является тор-
цовый коллектор 12, применение которого снижает расход меди.
Щеточный узел закреплен на крышке 14. Щетки 13 прижимаются
к коллектору пластинчатыми пружинами.
Электромагнитное реле имеет втягивающую 7 и удерживаю-
щую 8 обмотки. Якорь 6 реле посредством рычага 4, который да-
вит на поводковую пластину 20, осуществляет перемещение при-
вода по винтовым шлицам вала якоря. Привод оснащен роликовой
муфтой свободного хода 3. При введении шестерни 2 в зацепление
Рис. 8.6. Стартер 29.3708:
а—общий вид; б--электрнческая схема
143
с зубчатым венцом маховика якорь 6 реле перемещает контакт-
ную пластину 9 и замыкает ею контакты выводов 11, которые за-
креплены в пластмассовой крышке 10 реле.
Стартер СТ103 (рис. 8.7) выполняется с электромагнитным
включением и дистанционным управлением. Номинальное напря-
жение стартера 24 В.
Основное отличие стартера СТ103 от ранее рассмотренных
заключается в конструкции механизма привода.
На валу 16 якоря (рис. 8.7, а) нарезана резьба с большим
шагом. По наружной поверхности резьбы свободно перемещает-
ся своей втулкой стакан 21, в котором профрезерован косой паз
22. В этот паз входит палец 23 рычага 10.
По резьбе вала 16 перемещается ведущая гайка 18, выступы
которой входят в пазы хвостовика шестерни 12 и передают ей вра-
щающий момент. Шестерня 12 также сидит на резьбе вала, но
Рис. 8.7. Стартер СТ103:
а—общий вид; б -электрическая схема; 1 — зажим траверсы; 2—проводник; 3—щетки;
4—зажимы тягового реле; 5—контактный диск; 6—обмотка реле; 7—якорек; 8—
винт; 9 тяга; 10—рычаг; //--возвратная пружина; 12—шестерня привода; 13—мас-
ленка; 14 -сухарь; 15—упорное кольцо; 16 — вал; 17, 20—пружины; 18—ведущая гайка;
19- шайба; 21—стакан; 22 -паз; 23 —палец рычага; 24—опорная шайба; 25—обмотка
якоря; 26—обмотка возбждеиия; 27 -якорь; 28—бандаж; 29—пружина щеткодержателя;
30—коллектор; 31—углубления
144
между боковыми гранями ниток резьбы вала и шестерни имеется
боковой зазор, который облегчает ее ввод в зацепление с венцом
маховика.
На втулке стакана-2/ сидит пружина 20, упирающаяся в шай-
бу 19. Конец втулки стакана отбортован наружу. Ход шестерни
12 ограничивается кольцом 15, которое закреплено сухарем 14.
Привод работает следующим образом. При втягивании якоря
реле стартера рычаг 10 через палец 23 передает усилие стакану 21
и перемещает его вправо по валу 16 якоря. При движении стакана
шайба 19 упирается в хвостовик шестерни 12, пружина 20 сжи-
мается, и стакан нажимает на гайку 18. Преодолевая силу пру-
жины 17, гайка выходит из углублений 31 в резьбе вала якоря.
При этом шестерня 12, поворачиваясь, перемещается по резьбе
до упорного кольца 15 и входит в зацепление с венцом маховика.
В конце хода шестерни диск 5 реле стартера замыкает цепь
электродвигателя стартера, и вал 16 якоря начнет вращаться,
передавая вращающий момент шестерне 12 через резьбу вала
якоря и ведущую гайку 18. Увлекаемый валом поворачивается
стакан 21, и благодаря косому пазу 22 он отодвигается в исходное
положение, освобождая место для обратного хода шестерни 12.
Шестерня остается в зацеплении с венцом маховика до тех пор,
пока передает вращающий момент от вала 16 маховику двигателя,
так как осевое усилие, возникающее в резьбе, прижимает ее к
упорной гайке 15.
Как только двигатель начнет работать, шестерня 12 становит-
ся ведомой и, вращаясь относительно вала якоря вместе с гайкой
18, получает осевое перемещение влево. Гайка 18 входит в углуб-
ления 31, фиксируя шестерню на валу якоря.
При выключении стартера рычаг 10 пружиной //, установлен-
ной на пальце рычага 10, возвращается в первоначальное поло-
жение. При этом палец 23 проходит по пазу 22 в уступ, поворачи-
вая при этом стакан 21 механизма привода.
Стартер СТ142 (рис. 8.8) выполняется с электромагнитным
включением и дистанционным управлением. Номинальное напря-
жение стартера 24 В.
Схема стартера СТ142 аналогична схеме стартера СТ230 (см.
рис. 8.2,6). Конструктивная особенность заключается в том, что
стартер полностью герметизирован. Это исключает возможность
попадания внутрь пыли, влаги и других посторонних тел и ве-
ществ. Герметизация обеспечивает работоспособность стартера в
тяжелых условиях эксплуатации и способствует повышению
надежности и увеличению срока службы.
Герметизация осуществляется при помощи уплотнительных
колец, установленных в стыках сопряженных деталей стартера.
Уплотнительные кольца установлены в стыках: крышки 1 (см.
рис. 8.8) со стороны коллектора и корпуса 7; корпуса 7 и держа-
теля 6 промежуточного подшипника; держателя 6 и крышки 4 со
145
Рис. 8.8. Стартер СТ142
стороны привода, тягового реле 2 и прилегающего к нему фланца
крышки 4 со стороны привода; изоляционной крышки реле старте-
ра и корпуса последнего. Выводные болты стартера уплотнены ре-
зиновыми шайбами. Крышка / со стороны коллектора выполнена
без смотровых окон. Реле стартера крепится не к корпусу стартера,
а к крышке со стороны привода. Кроме того, для предупреждения
попадания в стартер посторонних частиц со стороны двигателя
якорь реле стартера уплотнен резиновым сильфоном <?, а вал в
промежуточном подшипнике — резиновой армированной манже-
той 5.
Другой отличительной чертой стартера СТ142 является конст-
рукция привода с храповой муфтой свободного хода (рис. 8.9).
Детали привода сидят на направляющей втулке /, состоящей
из двух запрессованных друг в друга деталей. Втулка 1 имеет шли-
цы 3 по внутреннему диаметру и многозаходную ленточную резь-
бу 8 по наружному диаметру. Втулка 1 посажена на шлицы вала
якоря и может перемещаться по ним в продольном направлении.
На резьбе 8 втулки 1 сидит ведущая половина 9 храповой муфты.
Ведомая половина 15 муфты с шестерней привода может вращать-
ся на шейке втулки 1. Для облегчения вращения в ведомую поло-
вину 15 запрессованы две самосмазывающиеся подшипниковые
втулки 14 и 16 из графитизированной латуни (томпака).
Прилегающие друг к другу торцы половин 9 и 15 муфты снаб-
жены храповыми зубцами, допускающими проворачивание ведо-
мой половины 15 относительно ведущей половины 9 в направлении
вращения якоря стартера и препятствующие проворачиванию в
противоположном направлении. Пружина 7 прижимает ведущую
146
половину 9 муфты к ведомой половине 15 и обеспечивает храповое
зацепление. Ведомая половина 15 заперта в корпусе 5 замковым
кольцом 11. Замковое кольцо 2 предохраняет корпус 5 от переме-
щения вдоль втулки 1. В корпусе 5 под пружиной 7 находятся
стальная шайба 6 и резиновая шайба 4, амортизирующая удар
при включении стартера.
Храповая муфта снабжена устройством для автоматической
блокировки в расцепленном состоянии при пробуксовке. Внутри
ведомой половины 15 муфты находятся три сухаря 13, изготовлен-
ные из пластмассы и имеющие форму сегментов втулки. Сухари
13 расположены равномерно (под углом 120° друг относительно
друга) по окружности ведомой половины 15. В сухарях имеются
радиальные отверстия, в которые входят направляющие штифты
12, запрессованные в ведомую половину 15. Наружная поверх-
ность сухарей 13 имеет большую коническую фаску. В ведущую
половину 9 муфты свободно установлена стальная втулка 10,
имеющая внутреннюю коническую поверхность.
Втулка 10 прилегает своей конической поверхностью к фаскам
сухарей 13 и прижимает последние к направляющей втулке 1.
Привод работает следующим образом. В момент включения
реле стартера посредством рычага перемещает привод вдоль
шлицев вала и вводит шестерню в зацепление с венцом маховика.
При этом замыкаются контакты реле стартера и включается
электродвигатель стартера. Крутящий момент от вала якоря пере-
дается на шестерню привода через шлицевое соединение вала с
направляющей втулкой 1, далее через ленточную резьбу на веду-
щую половину 9 муфты и через храповое зацепление на ведомую
половину 15 муфты и шестерню привода. При передаче вращения
через ленточную резьбу возникает осевое усилие, плотно прижи-
мающее друг к другу половины 9 и 15 муфты.
Рис. 8.9. Храповая муфта свободного хода
147
Когда пуск двигателя уже закончился, но стартер еще не вы-
ключен, происходит пробуксовка храповой муфты, так как ведо-
мая полумуфта 15 под действием маховика работающего двига-
теля начинает вращаться быстрее ведущей полумуфты 9. Во время
пробуксовки ведущая полумуфта 9 отбрасывается от ведомой на
расстояние, несколько большее зубца храпового зацепления, сжи-
мая пружину 7. Ведущая полумуфта 9 перестает давить на втулку
10, освобождая сухари 13. Последние под действием центробеж-
ной силы перемещаются вдоль штифтов 12 и отодвигают втулку
10 до упора в ведущую полумуфту. Центробежные силы, дейст-
вующие на сухари, препятствуют обратному перемещению веду-
щей полумуфты. Таким образом, храповая муфта блокируется в
расцепленном состоянии и ее зубцы предохраняются от износа.
После выключения стартера исчезают центробежные силы, дей-
ствующие на сухари, ведущая половина 9 под действием пружины
7 вновь прижимается к ведомой половине 15 муфты, и втулка 10
возвращает сухари в исходное положение.
Привод стартера СТ142 является разборной конструкцией,
что допускает его ремонт и замену деталей. Это является его
преимуществом по сравнению с неразборными приводами ролико-
вых муфт свободного хода.
8.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ И СХЕМЫ СИСТЕМЫ ПУСКА
Характеристиками системы пуска являются по существу ха-
рактеристики электродвигателя стартера. Они представляют со-
бой зависимости мощности, частоты вращения якоря и крутящего
момента стартера от величины тока, потребляемого стартером.
Однако эти характеристики зависят не только от собственно ха-
рактеристик электродвигателя, определяющихся особенностью
конструкции. На них сильное влияние оказывает аккумуляторная
батарея, являющаяся важнейшим элементом электропусковой
системы. Так как аккумуляторная батарея является источником
ограниченной мощности, то напряжение на ее выводах не явля-
ется постоянной величиной, а падает с увеличением нагрузки.
Если принять, что в стартерах применяются электродвигатели
последовательного возбуждения, то для описания выходных ха-
рактеристик систем пуска мы можем использовать широко извест-
ные в электротехнике формулы.
Крутящий момент Мст, развиваемый стартером, определяется
формулой
Мст = Мэлм — Ммех = -^-/Ф — ^мех =сн1Ф — Ммех •
где М,лм — электромагнитный крутящий момент; А4мех — механические потери на
трение в подшипниках и щетках; р — число пар полюсов; .V — число проводов
148
обмотки якоря; а — число пар параллельных ветвей обмотки якоря; / — ток якоря;
Ф — основной магнитный поток, проходящий через воздушный зазор и якорь
стартера.
Величину механических потерь с некоторым приближением
можно считать постоянной. Тогда становится ясно, что величина
крутящего момента определяется конструктивными параметрами,
влияющими на коэффициент см, и значениями магнитного потока
возбуждения и тока якоря электродвигателя.
Частота вращения якоря п может быть определена из формулы
обратной э. д. с. £Обр, индуктируемой в обмотке якоря,
Е^ = ^пФ = с<пФ-
Для электрической цепи электродвигателя постоянного тока
последовательного возбуждения, к которому приложено напря-
жение аккумуляторной батареи, согласно второму закону Кирх-
гофа можно записать
U s = Еовр -\~IR пр osI = Еобр + IR,
где Up — напряжение аккумуляторной батареи; R — сопротивление электричес-
кой цепи, зависящее от сопротивления подводящих проводов /?пр, сопротивления
обмоток электродвигателя стартера Ro6 и переходного сопротивления в месте
контакта щеток и коллектора /?ш-
Подставим значение обратной э. д. с., полученное из послед-
него уравнения, в формулу, определяющую обратную э. д. с., и,
выразив из нее частоту вращения, получим
£обр U6-IR
и = —--------ж—•
сеФ сеФ
Из полученной формулы видно, что частота вращения якоря
тем больше, чем больше напряжение батареи и чем меньше паде-
ние напряжения в цепи стартера и магнитный поток.
Теперь, используя зависимости для частоты вращения якоря и
момента стартера, построим графическое изображение этих ха-
рактеристик в функции тока стартера (рис. 8.10). Примем, что
напряжение аккумуляторной батареи уменьшается с увеличением
нагрузки линейно. Очевидно, что ток стартера будет нарастать
от нуля до максимального значения, которое возникает при полном
затормаживании вала якоря, когда частота вращения и обратная
э. д. с. равны нулю. Этот ток называют током полного торможения
/т. Напряжение на стартере будет меньше напряжения на батарее
на величину падения напряжения в подводящих проводах lRnp.
Из практики ивестно, что падение напряжения на щетках IRm
можно принять постоянным. Оставшееся напряжение распреде-
лится между падением напряжения на обмотках электродвигате-
ля IRo6 и обратной э. д. с. £Обр. Так как Ео6р при токе /т равна нулю,
149
Рис. 8.10. Характеристики стартеров
в функции тока стартера
Рис. 8.11. Влияние характеристик ак-
кумуляторной батареи на характеристи-
ки стартера
а /#об = 0 при 1 = 0, то получим графическое изображение их вели-
чин, показанное на рис. 8.10.
Магнитный поток стартера Ф при увеличении тока изменяется
по кривой намагничивания. При малых нагрузках он пропорцио-
нален току, а при больших он приближается к магнитному потоку
насыщения и растет очень медленно. Поэтому при больших на-
грузках его можно считать постоянным. Тогда электромагнитный
момент МЭЛм сначала будет возрастать по параболе, а при боль-
ших нагрузках — пропорционально току. Крутящий момент на
валу стартера Мст будет меньше электромагнитного на величину
механических потерь Ммех. Значение тока /х, при котором Иэлы =
= ММех, соответствует режиму холостого хода. В этом режиме мо-
мент на валу стартера равен нулю и по этой причине частота вра-
щения якоря максимальна. Затем при малых нагрузках частота
вращения уменьшается приблизительно по гиперболе, так как
магнитный поток возрастает линейно, а обратная э. д. с. умень-
шается. В зоне больших нагрузок, где магнитный поток можно
считать постоянным, уменьшение частоты вращения идет близко
к прямой со значением, равным нулю, в режиме полного торможе-
ния. Зона токов, меньших тока холостого хода, выходит за преде-
лы режимов работы стартера. Поэтому здесь графики показаны
пунктиром.
Механическая мощность на валу стартера определяется вы-
ражением
р=М
г 60
В режиме холостого хода, когда Мст = 0, и в режиме полного
торможения, когда и = 0, механическая мощность стартера равна
150
нулю. Кривая Р = [(/) нарастает от нуля при / = /х к максимуму
Ргпах при /«0,5А, а затем снова приходит в нуль при !=!,.
Рассуждения, которые использовались при анализе характе-
ристик системы пуска, и приведенные формулы позволяют также
проследить влияние на них характеристик аккумуляторной бата-
реи. Уменьшение напряжения батареи, что происходит при пони-
жении температуры электролита или в результате сильной разря-
женности, влечет за собой ухудшение характеристик системы
пуска (рис. 8.11).
В процессе эксплуатации резкое ухудшение характеристик
стартера, вплоть до отказа при пуске, могут вызвать ослабленные
или окислившиеся контакты в местах соединения проводов с выво-
дами стартера или батареи, так как сопротивление таких контак-
тов резко возрастает.
Как видно из характеристик (см. рис. 8.10), наиболее характер-
ными режимами работы стартера являются следующие:
режим максимальной мощности Ргпах при токе стартера прибли-
зительно равным 0,5/т;
режим полного торможения при токе /т, частоте вращения
п = 0 и максимальном крутящем моменте Мтах;
режим холостого хода при токе холостого хода /х и максималь-
ной частоте вращения итах.
Параметры этих режимов являются контрольными и задаются
в технических условиях на стартеры (табл. 8.1).
Таблица 8.1. Технические данные стартеров
Модель стартера Номинальное напряжение, В Мощность, кВт । Емкость аккумуля- i торной батареи, А«ч Холостой ход Торможени ► Устанавливается иа автомобили
Потребляемый ток, не более, А Напряжение, В Частота враще- ния, не меиее, об/мии Тормозной мо- мент, Н • м Потребляемый ток, ие более, А Напряжение, В
СТ 103 24 5,2 165 но 24 5000 60 825 6,0 С двигателями ЯМЗ-236, -238
СТ117А 12 1,3 55 85 12 5000 16 550 7,5 С двигателями УМЗ-412
CT130A3 12 1,8 90 90 12 3400 22 700 8,0 ЗИЛ-130, «Урал- 377»
СТ 142 24 7,8 190 130 24 — 50 800 8,0 КамАЗ-5320 и его модификации
СТ221 12 1,3 55 35 11,5 5000 14 500 6,5 ВАЗ
СТ230А 12 1,0 75 85 12 4000 22,5 530 7,0 ГАЗ-53А, -66, ПАЗ-672
25.3708 24 8,0 182 НО 24 5000 58,8 825 7 С двигателями ЯМЗ-236, -238, -240
29.3708 12 1,3 55 60 11,5 4200 13,7 500 7,0 ВАЗ-2108
151
si
Рис. 8.12. Схемы включения стартеров:
a CT130A3; 6-CT230
В эксплуатации контроль технического состояния стартеров
производят по параметрам режимов полного торможения и хо-
лостого хода.
На схемах электропусковых систем приняты следующие обозна-
чения выводов стартеров: « + »—вывод для подключения к акку-
муляторной батарее; КЗ или «17»—вывод, закорачивающий доба-
вочный резистор первичной цепи системы зажигания; «50»—
вывод обмоток реле стартера.
Втягивающие обмотки стартеров потребляют ток, достигаю-
щий 30 А. Поэтому в целях защиты контактов выключателей за-
жигания для управления стартерами часто используется допол-
нительное реле. Его выводы маркируются следующим образом:
К — выводы обмотки; Б — вывод контакта для подключения к
аккумуляторной батарее; С, Ci, С2— выводы контактов для
управления цепями.
В зависимости от типа двигателя — дизель или карбюратор-
ный — схемы систем пуска имеют свои особенности.
Для пуска карбюраторных двигателей применяются в основ-
ном две схемы, отличия которых обусловлены конструкцией стар-
тера.
Стартеры типа CT130A3 с реле, у которых имеется контакт
КЗ или «17», управляются дополнительными реле с одним выво-
дом С (рис. 8.12, а).
Стартеры типа СТ230, у которых отсутствует контакт, за-
корачивающий добавочный резистор первичной цепи системы за-
жигания, управляются от дополнительного реле с двумя контак-
тами С1 и С2 (рис. 8.12, б).
Принцип построения обеих схем одинаков. Вывод Б
дополнительного реле подключается к цепи аккумуляторной
батареи до амперметра. Это связано с тем, что ток, потребляе-
мый реле стартера, превышает максимальное значение шкалы
амперметра. Один вывод К дополнительного реле соединен
152
с корпусом автомобиля, другой подключается к выключателю
зажигания и через его контакты и амперметр соединен с
положительным выводом аккумуляторной батареи.
Управление стартером в обеих схемах осуществляется сле-
дующим образом. При замыкании контактов выключателя за-
жигания по обмотке дополнительного реле пойдет ток и замкнут-
ся его контакты. При замыкании контактов по цепи стартера
пойдет ток по двум параллельным ветвям: в одной вклю-
чена удерживающая обмотка реле стартера; в другой последо-
вательно включены втягивающая обмотка, обмотка возбужде-
ния и обмотка якоря. Проходящий по обмоткам реле стартера
ток намагничивает сердечник, якорь реле стартера втягивается
и перемещает контактный диск, который замыкает цепь
электродвигателя стартера и шунтирует втягивающую обмотку.
Реле стартера остается включенным только под действием
удерживающей обмотки.
Одновременно или чуть раньше через вывод «17» стартера
(см. рис. 8.12, а) или через вывод С2 дополнительного реле
(см. рис. 8.12, б) закорачивается добавочный резистор катушки
зажигания.
При размыкании контактов замка-выключателя разрывается
цепь обмотки дополнительного реле, его контакты размыкаются
и ток в удерживающей обмотке исчезает. Под действием пружин
контактный диск разомкнет цепь электродвигателя стартера,
и он остановится.
Применяются также схемы и без дополнительного реле. В
этом случае управление системой пуска осуществляется не-
посредственно выключателем зажигания.
В современных системах пуска дизелей устанавливается
устройство для автоматического отключения и блокировки
стартера. Назначение этого устройства — уменьшить продолжи-
тельность включения стартера при пуске и обеспечить невозмож-
ность случайного включения стартера при работающем двигателе.
В результате увеличивается срок службы стартера, а также
исключаются повреждения зубьев шестерни в случае включения
стартера при работающем двигателе и ликвидируются отрица-
тельные последствия поломок выключателя S.
Работает система пуска дизелей (рис. 8.13) следующим об-
разом.
При пуске контакты выключателя S1 (на автомобилях с
дизелем его называют выключателем приборов и стартера)
сначала проходят через положение I. В этом положении на
его выводе КЗ появляется положительный потенциал, который
через вывод 2 поступает в схему устройства блокировки. При
подаче питания на вывод 2 через резистор R12 начнехся
заряд конденсатора С8, а через резистор R13 — заряд конденса-
тора С7. Так как величина сопротивления резистора R13 (8,2 кОм)
153
значительно больше сопротивления резистора R12 (1,5 кОм),
конденсатор С8 будет заряжаться быстрее конденсатора С7.
Поэтому положительный потенциал на базе транзистора VT3
появится раньше, чем на базе транзистора VT2, и транзистор
VT3 откроется. Коллектор открытого транзистора VT3 оказы-
вается соединенным с корпусом и его потенциал равен нулю.
Так как коллектор транзистора VT3 через диод VD8 и резистор
R11 соединен с базой транзистора VT2, то ее потенциал также
равен нулю и транзистор VT2 закрыт. Описанная схема вклю-
чения транзисторов VT2 и VT3 (схема триггера) работает так,
что если один из транзисторов открыт, то другой обязательно
закрыт. В исходном положении при переходе контактов вы-
ключателя S1 через положение / транзистор VT2 окажется
закрытым, а транзистор VT3 открытым.
При установке контактов выключателя S1 в положение //,
при котором должен включиться стартер, напряжение пита-
ния через вывод СТ подается на обмотку дополнительного
реле стартера. Через обмотку дополнительного реле пойдет
ток по цепи: вывод «-|-» аккумуляторной батареи — вывод «-|-»
стартера — амперметр — контакты выключателя S1 — вывод СТ
выключателя S1 — обмотка дополнительного реле — вывод 3
устройства блокировки — диод VD10 — цепь коллектор-эммитер
транзистора VT3—вывод 1 устройства блокировки — корпус
автомобиля — вывод « —» аккумуляторной батареи. В резуль-
тате контакты реле замкнутся, включится стартер, который
начнет вращать двигатель.
Рис. 8.13. Схема системы пуска дизелей
154
При вращении двигателя в
фазах статора генератора бу-
дет индуктироваться синусои-
дальная э.д.с. С одной из фаз
статора синусоидальное напря-
жение (7ф (рис. 8.14) подается
на вывод 4 (см. рис. 8.13) реле
блокировки. Через резистор
R1 напряжение поступает на
диод VD1, который пропускает
только положительные полу-
волны. Положительные импуль-
сы (полуволны) (7Д (см. рис.
8.14) через резистор R3 (см.
рис. 8.13) поступают на базу
транзистора VT1. В моменты
появления положительных им-
пульсов (7Д (см. рис. 8.14) тран-
зистор VT1 (см. рис. 8.13) бу-
Рис. 8.14. Диаграммы напряжений в
электронном устройстве блокировки
стартера
дет открыт, а в периоды от-
сутствия импульсов он закрыт. В открытом состоянии по цепи кол-
лектор-эмиттер транзистора VT 1 через резистор R5 будет проте-
кать ток. Коллектор транзистора VT 1 окажется соединенным с
корпусом автомобиля и его потенциал будет равен нулю. При
закрытом транзисторе VT1 ток будет протекать через резистор R5 и
стабилитроны VD2 и VD3 и потенциал его коллектора будет равен
напряжению стабилизации стабилитронов VD2 и VD3. Таким
образом, на коллекторе транзистора VT 1 формируются прямо-
угольные импульсы напряжения UK (см. рис. 8.14), частота кото-
рых равна частоте э. д. с на обмотке статора генератора.
При появлении импульсов (7К через резисторы R6 и R7
(см. рис. 8.13) будет заряжаться конденсатор С4 и далее через
диод VD6 — конденсатор С5. Напряжение UK, от которого заря-
дятся конденсаторы С4 и С5 за один импульс напряжения,
будет обратно пропорционально их емкости. Так как емкость
конденсатора С5 больше емкости конденсатора С4, напряжение на
конденсаторе С5 будет меньше. В период отсутствия импуль-
сов (Л (см. рис. 8.14) конденсатор С4 (см. рис. 8.13) успевает
полностью разрядиться через диод VD4, открытый транзистор
VT 1 и диод VD5. Конденсатор С5 за это время разрядится
частично через резисторы R8 и R9. При появлении второго
импульса (Л ток заряда опять будет протекать через конденса-
торы С4 и С5, но напряжение на конденсаторе С5 в конце импульса
будет больше, чем в конце первого импульса. Противоположное
будет происходить с напряжением на конденсаторе С4. Про-
цесс увеличения напряжения на конденсаторе С5 будет протекать
до момента достижения им определенного значения, а затем
155
остановится. Причем установившееся значение напряжения на
конденсаторе С5 будет зависеть от частоты импульсов напряже-
ния UK (см. рис. 8.14). Чем больше частота импульсов (7К, зави-
сящая от частоты напряжения, вырабатываемого одной фазой
обмотки статора генератора, тем больше будет установившееся
значение напряжения на конденсаторе С5 (см. рис. 8.13).
Как только произойдет пуск двигателя, частота вращения
коленчатого вала резко возрастет. Вместе с ней резко возрастет
частота напряжения, вырабатываемого фазой генератора. В
результате конденсатор С5 с небольшим запаздыванием зарядит-
ся до напряжения, равного напряжению стабилизации стабили-
трона VD7. Произойдет его рабочий пробой, и база транзистора
VT2 получит большое положительное смещение относительно
эмиттера. Транзистор VT2 откроется и через его коллектор,
соединенный с корпусом автомобиля, конденсатор С8 быстро
разрядится. В результате потенциал коллектора транзистора
VT2 и потенциал соединенной с ним базы транзистора VT3 станут
равны нулю. Транзистор VT3 закроется, прервет цепь питания
обмотки дополнительного реле, и стартер отключится.
При отключении обмотки дополнительного реле в ней индукти-
руется э. д. с. самоиндукции большой величины. Для предохране-
ния транзистора VT3 от пробоя в схеме установлен диод VD9,
по которому будет протекать ток самоиндукции.
Устройство блокировки исключает включение стартера при
работающем двигателе, так как импульсы с фазы генератора
будут обеспечивать состояние триггера, когда транзистор VT2
открыт, а транзистор VT3 закрыт.
В случае если водитель по какой-то причине возвратит
включатель 5/ в положение / до пуска двигателя, включив,
таким образом, стартер, а затем снова зафиксирует положение
II выключателя 5/, стартер не включится по следующей при-
чине. При возврате выключателя 5/ в положение II разомкнется
цепь питания обмотки вспомогательного реле и под действием
возникшей в ней э. д. с. самоиндукции ток пойдет по цепи:
обмотка дополнительного реле — диод VD10 — переход коллек-
тор-эмиттер транзистора VT3 — диоды VD12 и VDI 1. В результа-
те в точке между диодом VD10 и конденсатором С7 появится
положительный потенциал. Так как с этой точкой через диод
VD8 и резистор R11 соединена база транзистора VT2, на ней
также появится положительный потенциал, и транзистор VT2
откроется. База транзистора VT3 при этом соединится с корпусом
автомобиля, и он закроется. Для того чтобы вывести триггер
из этого состояния и повторить попытку пуска, необходимо
вернуть выключатель 5/ в положение 0 и затем повторить
попытку пуска. Такая особенность схемы устройства блокировки
предотвращает повторное быстрое включение стартера при про-
должающем вращаться после первой попытки коленчатом вале
156
двигателя и, таким образом, исключаются возможные в этом
случае поломки зубьев шестерни привода и маховика.
Схема устройства блокировки содержит ряд дополнительных
элементов. В цепь заряда конденсаторов С4 и С5 включен
терморезистор R7. С понижением температуры (при пуске хо-
лодного двигателя) его сопротивление растет и уменьшается на-
пряжение заряда конденсатора С5 за один импульс напряжения
(7К- Таким образом обеспечивается по заданному закону увели-
чение продолжительности пуска с понижением температуры дви-
гателя. Конденсаторы Cl, С2, СЗ, С6, С7, С8 и резисторы Rl, R2,
R3, R12, R13 являются элементами фильтров, исключающих
влияние различного вида помех на работу схемы. Резистор
R3 ограничивает также ток базы транзистора VT1 (такая же
функция у резистора Rl 1), а резисторы R12 и R13 ограничивают
коллекторно-эмиттерные токи транзисторов VT2 и VT3. Резисторы
R4 и R10 обеспечивают устойчивую работу транзисторов VT1 и
VT2 по цепям управления. Диоды VD4 и VD5 формируют
цепи разряда конденсатора С4. Диод VD6 обеспечивает разряд
конденсатора С5 только через резисторы R8 и R9. Диоды VD8,
VD10, VD11, VD12 обеспечивают протекание тока в цепях, в
которых они установлены, только в одном направлении.
Кроме основного выключателя 5/, в системах пуска дизелей
непосредственно на двигателе часто устанавливают дублирующий
выключатель 52. Он используется для пробных пусков двигателя
при откинутой кабине, когда производятся ремонтные работы.
Для пуска дизелей используются еще схемы без дополни-
тельных реле. В этом случае включение стартера осуществляет-
ся кнопочным или рычажным выключателем, рассчитанным на
большие токи.
Глава 9
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПУСКА ХОЛОДНОГО
ДВИГАТЕЛЯ
9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Пуск двигателей в условиях низких температур затруднен
в результате действия ряда факторов. Во-первых, при низких
температурах ухудшаются характеристики электропусковой систе-
мы из-за ухудшения характеристик аккумуляторной батареи. Во-
вторых, резко возрастает момент сопротивления двигателя при
пуске. Это является следствием повышения вязкости масла при
низких температурах, приводящего к увеличению сил трения.
На пуск дизелей оказывает влияние и температура воздуха,
поступающего в цилиндры. Холодный воздух при сжатии не на-
157
гревается до температуры, необходимой для воспламенения впрыс-
киваемого топлива.
Меры, осуществляемые для обеспечения пуска двигателей
при низких температурах, можно отнести к двум основным
направлениям. Это различные способы поддержания при низких
температурах высоких характеристик электропусковых систем
и способы подогрева двигателей, обеспечивающие повышение
температуры охлаждающей жидкости и масла, и подогрева
воздуха во впускном трубопроводе дизелей.
По отношению к электрической системе пуска все сводится
к обеспечению высокого напряжения питания стартера при пуске.
Достигается это следующими способами: утеплением аккумуля-
торных батарей, предпусковым подзарядом аккумуляторных
батарей, применением вспомогательных источников питания
стартера при пуске.
Утепление батарей осуществляется помещением их в тёплоизо-
лированный контейнер с войлоком или стекловатой. В этом
случае необходимо обеспечить отвод газа из отверстий пробок.
Предпусковой подзаряд рекомендуется применять при темпера-
туре электролита ниже —10 °C. Заключается он в заряде бата-
реи током О,9Сго А в течение 10 мин. Предпусковой подзаряд
позволяет резко повысить энергетические характеристики акку-
муляторной батареи при низкой температуре электролита.
Вспомогательные источники питания стартера бывают двух
типов. Автономные, например Э536, представляют собой тележку
со смонтированными на ней аккумуляторными батареями. Они
снабжены переключателем на номинальное напряжение 12 или
24 В. Такие источники требуют периодического подзаряда
установленных на них батарей. Преимуществом автономных
источников является возможность их использования в полевых
условиях и при отсутствии электрических цепей трехфазного тока.
Промышленностью выпускаются также вспомогательные ис-
точники питания стартеров Э307 и Э312, питающиеся от трех-
фазной сети. Они представляют собой трехфазный трансформатор
с выпрямителем, смонтированные на тележке. Установки Э307
и Э312 обеспечивают питание электропусковых систем с номиналь-
ным напряжением 12 и 24 В.
К внешней характеристике вспомогательных источников пи-
тания, представляющей зависимость напряжения U на выходе от
тока нагрузки /, предъявляются определенные требования.
Характеристика источника не должна быть выше характеристики,
определяемой формулой U = 12 — 0,007/ для электропусковых
систем с номинальным напряжением 12 В и формулой /7 = 24 —
— 0,01 / для электропусковых систем с номинальным напряжением
24 В. Указанное ограничение обусловлено тем, что при слишком
большой мощности вспомогательного источника возможны полом-
ки стартера.
158
Для подогрева двигателя применяются специальные уст-
ройства, которые устанавливаются на автомобиле. Для подогрева
всасываемого в цилиндры двигателя воздуха применяются
электрофакельные устройства, для подогрева охлаждающей
жидкости — жидкостные подогреватели.
9.2. ЭЛЕКТРОФАКЕЛЬНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
Электрофакельное устройство предназначено для подогрева
воздуха, поступающего в цилиндры дизеля. Оно обеспечивает
пуск холодного дизеля при температурах до —25 °C при условии
применения соответствующих топлива и моторного масла.
Основными деталями подогревателя являются две штифтовые
свечи накаливания, электромагнитный топливный клапан и термо-
реле.
Штифтовые свечи накаливания (рис. 9.1) ввернуты во впускные
трубопроводы дизеля. Состоит свеча накаливания из трубчатого
электронагревателя /, имеющего изолированный от корпуса 2
винтовой вывод с гайкой. Вторым выводом свечи является
корпус. На резьбе корпуса свечи имеется гайка 5, которой
свеча контрится при установке в трубопровод. Топливо посту-
пает к свече через отверстие штуцера 6, фильтр 7 и жиклер 8.
Вокруг нижней части электронагревателя 1 установлены сетка 3
и экран 4, которые формируют пламя в виде факела. Конст-
рукция свечи неразборная.
Термореле (рис. 9.2) состоит из спирали 1, рассчитанной
на номинальный ток 22,8 А, биметаллической пластины 3 с под-
вижным контактом и неподвижного контакта 4 с выводом. Конст-
рукция надежно смонтирована на основании 5 и закреплена с
помощью болтов с гайками 6 и 7. Спираль и контакты
Рис. 9.1. Штифтовая свеча накаливания
159
Рис. 9.3. Электромагнитный топливный клапан
Рис. 9.4. Схема электрофакельного устройства подогрева топлива
изолированы от основания и закрыты защитным кожухом 2.
Параметры термореле подобраны таким образом, что время сраба-
тывания контактов при протекании тока через спираль равно
времени нагрева электронагревателя штифтовой свечи накалива-
ния.
Электромагнитный топливный клапан (рис. 9.3) содержит осно-
вание 1, в котором имеются два радиальных глухих отверстия
с резьбой, посредством которой в них крепятся трубки топливо-
провода. Через одно отверстие клапан соединяется с топливо-
подкачивающим насосом системы питания, который начинает
подавать топливо к клапану при прокручивании двигателя
стартером. Во втором отверстии закрепляется трубка, соединяю-
щая клапан с штуцером свечи накаливания. Отверстия соединены
осевыми каналами с внутренней полостью клапана. Одно из
отверстий в исходном состоянии перекрыто прокладкой 8,
которая поджимается к основанию пружиной 6 через подвижной
якорек 4. Для исключения попадания топлива на обмотку 5
электромагнита клапана между основанием I и направляющей
подвижного якорька 4 установлено уплотнительное кольцо 2.
Электромагнит закрыт корпусом <?, край которого завальцован в
кольцевой канавке основания. При подаче напряжения между
выводом 7 обмотки и корпусом реле подвижной якорек вместе
с прокладкой, преодолевая усилие пружины, втягивается и
клапан открывается.
Работает электрофакельное устройство подогрева воздуха
следующим образом. При повороте выключателя приборов и
стартера 5 в положение / (рис. 9.4) по обмотке реле 3 протекает
ток и его подвижной контакт размыкает цепь питания выключа-
теля 2, блокируя возможность размыкания контактов выклю-
чателя 1 аккумуляторной батареи, и замыкает цепь питания
выключателя 4. При замыкании контактов выключателя 4
напряжение питания через обмотку (спираль) термореле 6
подается на электронагреватели штифтовых свечей накаливания 7.
Одновременно напряжение подается на обмотку 5 реле, контакты
которого разрывают цепь обмотки возбуждения генератора на
время пуска двигателя, предохраняя электронагреватели свечей
от перегрева. При нагреве свечей до необходимой темпера-
туры контакты термореле 6 замыкаются и через них напряжение
питания подается на обмотку электромагнитного топливного
клапана 9. Клапан при этом открывается. Одновременно заго-
рается контрольная лампочка 8, сигнализрруя о готовности систе-
мы к пуску.
При повороте выключателя S в положение // включается
стартер, что приводит к уменьшению напряжения питания. Для
того чтобы уменьшение напряжения не привело к уменьшению
температуры свечей, одновременно с включением стартера за-
мыкаются контакты реле 10 и на электронагреватели свечей,
161
6 Зак. 2083
минуя спираль термореле 6, подается полное напряжение акку-
муляторной батареи. При включении стартера топливоподкачи-
вающий насос через открытый клапан подает топливо к раскален-
ным свечам накаливания, где оно испаряется, смешивается с
воздухом, и горючая смесь воспламеняется. Возникающий при
этом факел подогревает поступающий во впускные трубопроводы
воздух, что обеспечивает пуск двигателя при отрицательных
температурах.
После пуска двигателя и возвращения выключателя 5 в поло-
жение / водитель может некоторое время поддерживать горение
факела во впускных трубопроводах, оставляя замкнутыми контак-
ты выключателя 4.
9.3. ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
Предпусковой подогреватель предназначается для предпуско-
вого разогрева холодного дизеля жидкостного охлаждения.
Разогрев двигателя обеспечивается в основном путем нагрева
жидкости в системе охлаждения двигателя. Некоторые подогре-
ватели осуществляют еще и подогрев масла в картере двигате-
ля. Некоторые подогреватели обеспечивают, кроме разогрева
двигателя, отопление кабин грузовых автомобилей и салонов авто-
бусов независимо от работы дизеля.
Подогреватель ПЖД-30 (устанавливается на автомобилях
КамАЗ) обеспечивает разогрев охлаждающей жидкости и масла в
поддоне картера двигателя. Разогрев обеспечивается за счет
выделения тепла при сгорании топливовоздушной смеси в го-
релке котла подогревателя. Тепло от котла подогревателя пере-
дается циркулирующей вокруг него в теплообменнике жидкости
системы охлаждения. Теплообменник подсоединен к системе ох-
лаждения двигателя. Циркуляция жидкости по теплообменнику
обеспечивается насосом.
Топливо к горелке котла подается под давлением топливным
насосом шестеренного типа через электромагнитный клапан и
форсунку, которая обеспечивает его распыливание. Имеется
электронагреватель, обеспечивающий подогрев поступающего в
форсунку топлива. Для обеспечения сгорания топлива в горелку
вентилятором подается воздух.
Топливная смесь в горелке подогревателя воспламеняется
электрической искрой, возникающей между электродами свечи
под действием высокого напряжения. Высокое напряжение на
электродах свечи создается индукционной катушкой и транзис-
торным коммутатором.
Продукты сгорания топлива через выпускную трубу направля-
ются под масляный поддон двигателя и обеспечивают его
подогрев.
162
Рис. 9.5. Схема предпускового подогревателя ПЖД-30
Циркуляционный жидкостный насос, вентилятор, подающий
воздух в горелку, и топливный насос приводятся в действие
электродвигателем и представляют вместе с ним единую конст-
рукцию, которая называется насосным агрегатом.
Для управления работой подогревателя в кабине установлен
переключатель 1 (рис. 9.5), имеющий четыре положения:
О — все отключено; I — включены элекродвигатель 7 насосного
агрегата, электромагнитный топливный клапан 6 и схема электро-
искрового розжига, состоящая из транзисторного коммутатора 4
с катушкой зажигания и свечи зажигания 8; II — включены
электродвигатель насосного агрегата и электромагнитный клапан;
III — включены электродвигатель насосного агрегата и электро-
нагреватель 5 топлива.
Для подготовки подогревателя к работе переключатель ус-
танавливают в положение ///. При этом замыкаются контакты
реле 2, питание через замкнутые контакты реле 3 подается на
электронагреватель 5 и осуществляется подогрев топлива. Одно-
временно включается электродвигатель насосного агрегата,
начинает циркулировать жидкость в системе охлаждения, и
вентилятор производит продувку котла. Топливо в форсунку
при этом не поступает, так как электромагнитный клапан 6 закрыт.
При переводе переключателя в положение / размыкаются кон-
такты реле 3, отключая электронагреватель, открывается электро-
магнитный клапан и питание подается на схему электроискро-
163
6*
вого розжига. Так как место расположения источника высокого
напряжения (коммутатора с катушкой зажигания) непосред-
ственно на подогревателе неблагоприятно с учетом возможности
попадания влаги, вся схема транзисторного коммутатора залита
эпоксидной смолой. Поэтому его конструкция неразборная и пере-
монтируемая. Транзисторный коммутатор обеспечивает замыкание
и размыкание цепи первичной обмотки катушки зажигания.
При размыкании во вторичной обмотке катушки (как и в системе
зажигания) индуктируются импульсы высокого напряжения,
которые, поступая на свечу, вызывают искрообразование между
ее электродами.
При открытии топливного клапана топливо поступает в фор-
сунку, распыляется ею и воспламеняется искрами между элект-
родами свечи зажигания.
После воспламенения топлива его горение может поддержи-
ваться самопроизвольно и переключатель переводят в положение
//.
Жидкостные подогреватели типа 15.8106 имеют наиболее со-
вершенную конструкцию. Они обеспечивают автоматическое под-
держание теплового состояния дизелей жидкостного охлаждения
независимо от работы самого дизеля.
Подогреватель (рис. 9.6) состоит из двух основных час-
тей: теплообменника 10 и камеры сгорания 11с горелкой. Теп-
лообменник имеет два патрубка для подачи и выпуска подогре-
ваемой жидкости. Внутри камеры сгорания происходит непо-
средственное горение топлива. Продукты сгорания через патрубок
отводятся наружу. На корпусе теплообменника установлены под
пластмассовым кожухом термопредохранитель 9 (В2) и датчик
температуры 8 (В1).
Горелка состоит из вентилятора 1, топливного насоса 13,
форсунки 7, электромагнитного клапана 6 (У), индикатора
пламени 12 (BL) и двух электродов зажигания 5 (F).
Вентилятор приводится во вращение электродвигателем 2
(М2) и служит для создания необходимого для горения и про-
дувки потока воздуха. Засасывается воздух через специальный
патрубок.
Топливный насос 13 приводится во вращение от электро-
двигателя 2 через зубчатую передачу.
Электромагнитный клапан 6 управляет работой форсунки
(открывает или закрывает ее) по командам блока управления
3 (БУ).
Индикатор пламени 12 смонтирован в непосредственной бли-
зости от форсунки и факела пламени. В зависимости от осве-
щенности, которую создает пламя горелки, он передает инфор-
мацию о наличии или отсутствии пламени блоку управления,
который включает или отключает высоковольтный источник
напряжения 4.
164
Рис. 9.6. Схема предпускового подогревателя 15.8106
Два электрода зажигания 5 расположены перед форсункой и
обеспечивают зажигание топлива за счет искры между ними при
подаче высокого напряжения от источника напряжения 4.
Источник высокого напряжения 4 закреплен сверху на пласт-
массовом кожухе, которым закрыт электродвигатель 2. Сбоку на
этом же кожухе установлен блок управления 3 работой подогре-
вателя.
Электрическая схема подогревателя содержит следующие ос-
новные узлы и элементы: блок управления подогревателем БУ,
электродвигатель М2, высоковольтный блок V, электроды зажига-
ния F, термопредохранитель В2, индикатор пламени BL, датчик
температуры В1, электромагнитный клапан V. Все указанные
элементы схемы являются принадлежностью подогревателя. Кроме
них, в схеме устанавливаются: контрольная лампа подогрева-
теля Н, электродвигатель Ml циркуляционного насоса, выключа-
тель S1 подогревателя, выключатель S2 с приводом от жидкост-
ного крана.
Перед включением подогревателя необходимо открыть жид-
165
костный кран в системе охлаждения. При этом замкнутся
контакты выключателя S2.
Для включения подогревателя замыкаются контакты выклю-
чателя S1. Если при этом температура охлаждающей жидкости
ниже 65 °C, то контакты датчика температуры В1 замкнуты,
блок управления включит электродвигатели М1 и М2 и загорится
контрольная лампа Н. Примерно через 20 с блок управления
включит высоковольтный блок V и электромагнитный клапан V.
Через форсунку будет распиливаться топливо, а между электро-
дами F появится искра, и топливо воспламенится. При образо-
вании устойчивого факела индикатор пламени BL подаст сигнал
на блок управления, и он отключит высоковольтный блок.
При нагреве жидкости до температуры около 80 °C кон-
такты датчика В1 разомкнутся. При этом разомкнется цепь
питания обмотки электромагнитного клапана, подача топлива и
горение прекратятся. Примерно через 2,5 мин блок управления
отключит питание электродвигателя М2.
При снижении температуры жидкости ниже 65 °C контакты
датчика В1 замкнутся и произойдет розжиг подогревателя,
как было показано выше.
Если в момент замыкания контактов выключателя S1 кон-
такты датчика В1 разомкнуты (температура жидкости выше
65 °C), включится только электродвигатель М/ и загорится лам-
почка Н. Розжиг произойдет при снижении температуры жидкости
ниже 65 °C.
Если при замыкании контактов выключателя S1 (при включе-
нии подогревателя) или при замыкании контактов датчика В1
розжиг по каким-то причинам не произойдет, через 10 с блок
управления автоматически выключает высоковольтный блок и
электромагнитный клапан. При этом лампочка Н гаснет, а через
2,5 мин выключатся электродвигатели Ml и М2. Для повторного
включения необходимо разомкнуть, а затем вновь замкнуть
контакты выключателя S1.
Если при работе подогревателя температура жидкости превы-
сит 112 °C, что возможно при отказе датчика В1, то произойдет
размыкание термопредохранителя В2. При этом отключается
обмотка клапана, подача и горение топлива прекращаются. В
этом случае необходимо устранить неисправность и после
остывания термопредохранителя до температуры около 30 °C
замкнуть контакты термопредохранителя нажатием на кнопку,
расположенную на его корпусе.
Если при замкнутых контактах выключателя S1 лампа Н
гаснет, это означает неисправность подогревателя.
Для выключения подогревателя размыкаются контакты вы-
ключателя S1. При этом гаснет лампа Н, закрывается электро-
магнитный клапан и горение прекращается. Затем через 2,5 мин
выключаются электродвигатели Ml и М2.
166
Глава 10
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ ПУСКА
10.1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ПУСКА
Техническое обслуживание систем пуска, производимое при
каждом ТО-2, сводится к простейшим операциям. Проверяется
крепление стартера к двигателю и при необходимости подтяги-
ваются болты крепления. Кроме этого, проверяется качество
присоединения наконечников проводов к стартеру и аккумуля-
торной батарее.
Через определенный пробег автомобиля, зависящий от типа
стартера, производится проверка технического состояния старте-
ра. Например, у стартера CT130A3 рекомендуется выполнять
эти работы при каждом восьмом ТО-2, а у стартера 25.3708 —
через 150 тыс. км пробега при очередном ТО-2. Для этой
цели стартер снимают с автомобиля и очищают его наружные
поверхности от масла и грязи.
При проверке технического состояния стартера контролю
подвергаются следующие узлы и детали: щеточно-коллекторный
узел, привод стартера, реле стартера, электродвигатель стар-
тера.
Сначала производят осмотр щеточно-коллекторного узла, сняв
крышку со стороны коллектора или защитную ленту. При этом
измеряется высота щеток и усилие их прижатия к коллектору
пружинами. Если высота щетки меньше допустимого для дан-
ного стартера значения или обнаруживаются ее механические
повреждения, щетку меняют. Щетки должны свободно, без
заедания, перемещаться в щеткодержателях. Направление усилия
щеточных пружин должно совпадать с осью щеткодержателя.
Усилие пружины проверяют динамометром. Между щеткой и кол-
лектором прокладывают бумажную полосу и оттягивают динамо-
метром пружину в направлении оси щеткодержателя. Показания
динамометра в момент, когда полоску бумаги можно вытащить
легким усилием, фиксируют и сравнивают с техническими
данными стартера. При обнаружении ослабевшей пружины ее за-
меняют.
Поверхность коллектора должна быть чистой, ровной и не
иметь значительного подгорания. При наличии на коллекторе заг-
рязнения и незначительного подгорания его протирают ветошью,
смоченной в бензине. Сильно подгоревший коллектор зачищают
шлифовальной шкуркой. Удобнее выполнять эту операцию при
работе стартера в режиме холостого хода, прижимая шкурку
к коллектору деревянной колодкой. Абразивные частицы после
зачистки удаляют, продувая коллектор воздухом. Если подгора-
ние таким способом не устраняется или имеет место сильный
износ коллектора, стартер разбирают и протачивают коллектор
167
на токарном станке. Диаметр коллектора после проточки не дол-
жен быть меньше минимального значения, которое задается в
технической документации на каждый тип стартера.
Привод стартера должен свободно, без заеданий, пере-
мещаться по валу и возвращаться в исходное положение воз-
вратной пружиной. При затрудненном перемещении привода вал
якоря очищают от грязи и, если нет специальных указаний
в технической документации, смазывают маслом, применяемым
для двигателя. Храповой привод стартеров нуждается в смазке.
Для этого вдвигают шестерню в корпус привода и заливают в
корпус моторное масло. Затем 5—10 раз повторяют операцию
вдвигания шестерни, масло выливают, заливают свежее и так 2—3
раза. Операцию производят на приводе, снятом со стартера.
Осевой люфт вала якоря не должен превышать 1 мм. Попереч-
ный люфт вала в подшипниках должен быть почти незаметен.
При значительном поперечном люфте вала производится замена
изношенных втулок в крышках стартера.
Состояние реле стартера проверяют осмотром, для чего сни-
мают крышку реле. В случае подгорания контактов их зачищают
напильником, а затем мелкой шлифовальной шкуркой. При боль-
шом износе или подгорании контактов болты поворачивают на
180°, а диск переворачивают.
Стартеры, имеющие масленки или другие устройства для
смазки подшипников, нуждаются в заполнении их маслом.
На собранном стартере проверяется правильность регули-
ровки привода, которая у стартеров карбюраторных двигателей
характеризуется величиной вхождения шестерни привода в зацеп-
ление с венцом маховика и исходным положением шестерни
привода. Задаются регулировки привода зазором А (рис. 10.1)
между приводной шестерней и упорным кольцом при включенном
реле стартера и расстоянием Б между торцом шестерни и посадоч-
ным пояском на крышке
стартера.
Определение зазора А
производится при подключе-
нии положительного вывода
источника питания к выводу
50 обмоток реле, а отрица-
тельного вывода — к корпусу
стартера. Напряжение источ-
ника питания должно соот-
ветствовать номинальному
напряжению стартера. После
подачи напряжения и сраба-
тывания реле зазор А заме-
ряется предельными калиб-
рами, толщина которых соот-
168
Рис. 10.1. Проверка и регулировка по-
ложения привода стартера
ветствует максимальному и минимальному значению зазора,
или универсальным мерительным инструментом. При изме-
рении зазора А следует выбрать осевой люфт, отжимая привод
по направлению к коллектору. Регулировку зазора А осуществля-
ют поворотом эксцентриковой оси (стартеры типа СТ230) или регу-
лировочным винтом 1 сердечника реле (стартер CT130A3).
Расстояние Б, соответствующее исходному положению шестер-
ни привода, регулируется специальным винтом 2 у стартеров
типа CT130A3. У стартеров СТ230 расстояние Б регулируется
этой же эксцентриковой осью, что и зазор А.
У некоторых стартеров (СТ221, 29.3708) регулировка при-
вода не предусмотрена.
Стартеры дизелей имеют особенности регулировок. У старте-
ров СТ142 и 25.3708 задается зазор А. Вместо расстояния Б, со-
ответствующего исходному положению шестерни, для этих старте-
ров задано расстояние между торцом шестерни и упорной шайбой,
при котором замыкание контактов реле стартера не должно
происходить. При проверке между шестерней и упорной шайбой
устанавливают прокладку определенной толщины и на обмотки
реле подают питание. Замкнулись при этом контакты реле или нет,
определяют контрольной лампой или омметром.
У стартера СТ 103 между шестерней и упорной шайбой ставят
поочередно прокладки толщиной 16 и 11,7 мм. При включении
стартера с прокладкой толщиной 16 мм контакты реле не должны
замыкаться, а при прокладке толщиной 11,7 мм контакты должны
замкнуться.
Электродвигатель стартера проверяют в режиме холостого
хода и полного торможения. Параметры режима холостого
хода (частота вращения и потребляемый ток) позволяют судить о
качестве сборки и механических неисправностях. Наличие дефек-
тов (тугое вращение вала в подшипниках и др.) вызывает
увеличение потребляемой мощности при холостом ходе, вследствие
чего ток холостого хода увеличивается, а частота вращения
якоря упадет ниже нормы. В режиме холостого хода проявляются
также и электрические неисправности. Так, увеличение силы
тока и уменьшение частоты вращения якоря может быть следст-
вием межвиткового замыкания обмотки якоря, а межвитковое
замыкание обмотки возбуждения приводит к повышению частоты
вращения якоря. Выявляются электрические неисправности в ре-
жиме полного торможения. Параметры режима полного торможе-
ния (крутящий момент, потребляемый ток) позволяют определить
состояние электрической части стартера. При плохом контакте
между щетками и коллектором потребляемый ток и крутящий
момент уменьшаются ниже нормы. Замыкание обмоток якоря на
корпус или замыкание в обмотке возбуждения приводят к сни-
жению крутящего момента при возросшем против нормы потреб-
ляемом токе.
169
Проверка в режиме холостого хода осуществляется при пита-
нии стартера от источника постоянного тока. Схема соедине-
ний соответствует схеме включения стартера на автомобиле.
Напряжение, приложенное к стартеру между выводом реле старте-
ра и его корпусом, должно быть равно номинальному напряже-
нию стартера. При испытании фиксируются ток стартера и
частота вращения якоря. Показания приборов снимают после
того, как стартер поработает в режиме холостого хода 20—30 с.
Испытание считается выдержанным, если потребляемый ток не бо-
лее, а частота вращения не менее нормируемых значений
(см. табл. 8.1).
У некоторых типов стартеров частота вращения якоря в ре-
жиме холостого хода не нормируется (например, СТ142).
Испытание в режиме холостого хода целесообразно прово-
дить при открытом щеточно-коллекторном узле, производя за
ним визуальные наблюдения. При наблюдениях не должно на-
блюдаться заметных перемещений щеток в щеткодержателях,
наличие которых свидетельствует о повышенном биении коллекто-
ра или выступании изоляции над его поверхностью.
Испытание стартера в режиме полного торможения проводит-
ся при определенном напряжении питания (см. табл. 8.1).
Момент, развиваемый стартером, должен быть не менее опреде-
ленной величины, а ток не превышать заданное значение (см.
табл. 8.1). Схема, которая собирается при проверке стартера
в режиме полного торможения, такая же, как и при проверке
в режиме холостого хода. Дополнительно необходимо нагрузоч-
ное устройство, снабженное измерителем крутящего момента.
Наиболее простое устройство (рис. 10.2), применяемое в стендах
Э211,532М для испытания стар-
теров, содержит рычаг 2, за-
крепляемый на шестерне 1 стар-
тера, датчик давления и мано-
метр 6. При включении старте-
ра усилие через шестерню 1 и
рычаг 2 передается на шток 4,
соединенный с диафрагмой 3.
Усилие от штока, передаваемое
диафрагмой, давит на жидкость
5 (обычно масло) в корпусе дат-
чика. Давление жидкости по
трубке передается в манометр
6, и стрелка его отклоняется.
Манометр градуируется в еди-
ницах крутящего момента. Вре-
мя включения стартера в режи-
Рис. 10.2. Устройство для измерения ме ПОЛНОГО торможения не
крутящего момента стартера должно превышать 10 с.
170
Очень часто при проверке в режиме полного торможения
невозможно обеспечить необходимое напряжение питания. По
рассмотренной схеме можно осуществлять проверку и при мень-
шем на 30—40% напряжении. Это возможно потому, что стартер
в режиме полного торможения является частным случаем
электродвигателя постоянного тока с насыщенной магнитной
цепью. Как указывалось выше (см. п. 8.3), крутящий момент в
этом случае связан с током линейной зависимостью, которая
выражается формулой
М,., = а1 — Ь,
где а и b — постоянные коэффициенты, зависящие от типа стартера и опреде-
ляемые заранее по зависимости = (см. рис. 8.10), которая задается в тех-
нических условиях.
Оценка результатов испытания производится следующим
образом. Полученное при испытании значение тока подставляют
в формулу и вычисляют момент. Если величина момента,
полученная при испытании, не меньше значения, полученного
расчетом, стартер считается исправным.
Устройство, которым снабжен стенд Э240, позволяет проверять
стартер в режиме полного торможения при напряжении большем
задаваемого техническими условиями на стартер (см. табл. 8.1).
Стенд снабжен шестерней, которая имитирует маховик двигателя,
и тормозным устройством, которое обеспечивает плавное тормо-
жение имитационной шестерни. Проверку осуществляют следую-
щим образом. Подают питание на стартер, и он начинает вращать
имитационную шестерню без нагрузки. Затем тормозом постепенно
затормаживают имитационную шестерню, а вместе с ней и якорь
стартера и внимательно следят по прибору на стенде за током
стартера. Торможение увеличивают до тех пор, пока ток не достиг-
нет значения, заданного для режима полного торможения. В
этот момент также по прибору на стенде фиксируют величину
крутящего момента. Так как напряжение питания больше необ-
ходимого значения, полного торможения стартера в этом случае не
будет. Величину крутящего момента, полученную при испытании,
сравнивают с заданным значением (см. табл. 8.1), и если оно
не меньше заданного, то стартер исправен.
Однако при такой проверке невозможно определить повы-
шенное падение напряжения на щетках стартера. Для обнаруже-
ния этой неисправности после небольшого перерыва (20—30 с)
снова подают питание на стартер и затормаживают его
полностью. Быстро фиксируют по приборам на стенде напряжение
питания Ucr и ток стартера /т и отключают питание. Затем
вычисляют отношение (Лт/А- и отношение этих же величин,
нормируемых для данного типа стартера. Если отношение измерен-
ных величин не больше отношения нормируемых величин,
электродвигатель стартера исправен. В противном случае имеет
место повышенное сопротивление на щетках.
Рс. 10.3. Схема прибора для проверки
обмотки якоря
Электрические неисправнос-
ти обмотки якоря стартера оп-
ределяют при помощи прибора
Э236 или другого аналогичного
ему. Прибор снабжен тран-
сформатором, обмотку которого
включают в сеть напряжением
220 В (рис. 10.3). Уложенный
на призмы сердечника тран-
сформатора якорь находится в
переменном магнитном поле,
благодаря чему в секциях об-
мотки индуктируется э. д. с.
Присоединив к двум смежным
пластинам коллектора щупы и
замкнув с их помощью прове
ряемую секцию обмотки якоря
поворотом ручки реостата уста
навливают стрелку индикатора
(миллиамперметра) на середину шкалы. Миллиамперметром
измеряют ток, создаваемый э. д. с. в одной секции. Затем якорь
повертывают таким образом, чтобы щупы замыкали следую-
щую секцию обмотки якоря и т. д., проверяя таким образом
последовательно все секции обмотки (рис. 10.4, а). При
отсутствии короткозамкнутых секций и замыканий пластин
коллектора ток, измеренный индикатором, для каждой отдельной
секции не должен отличаться более чем на ± 1 деления
шкалы. Проверку выполняют при одном выбранном положении
пластин коллектора для всех секций. При этом щупы индикатора
должны оставаться неподвижными, а якорь необходимо поворачи-
вать, так как при несоблюдении этого условия миллиамперметр
может регистрировать неодинаковый ток при исправных секциях
Рис. 10.4. Проверка обмотки якоря иа:
а—обрыв и короткое замыкание; б—короткое замыкание секций
172
в отсутствии замыканий плас-
тин коллектора.
Если стрелка индикатора не
отклоняется, то в проверяемой
секции имеется обрыв. При за-
мыкании щупами короткозамк-
нутой секции показания милли-
амперметра будут значительно
ниже, чем на исправных сек-
циях, а В случае замыкания Рис. 10.5. Схема проверки дополни-
пластин коллектора между со- тельного реле стартера
бой стрелка будет оставаться
на нулевом делении шкалы.
Короткозамкнутую секцию обмотки якоря на приборе Э236
можно определить с помощью стальной пластины, слегка
касаясь поверхности железа (рис. 10.4, б), укладывая ее после-
довательно на каждый паз сердечника. В короткозамкнутых
секциях индуктируемая э. д. с. образует ток, который, создав
свое переменное магнитное поле, вызовет притяжение и дребез-
жание стальной пластины.
Приборы Э236 имеют контактное устройство и контрольную
лампу для определения замыкания обмотки якоря на корпус.
Коснувшись одной-двух пластин коллектора, проверяют отсутст-
вие замыканий обмотки и коллектора на корпус. Горение
лампы указывает на наличие замыкания.
Аналогичным способом можно проверить замыкание на
корпус любых изолированных деталей генератора.
При определении исправности дополнительного реле стартера
собирают схему (рис. 10.5) с использованием аккумуляторной
батареи или другого источника постоянного тока с напря-
жением питания, равным номинальному напряжению испытывае-
мого реле и подаваемым на его вывод Б. При испытании
определяют напряжение, при котором контакты реле замыкают-
ся, и напряжение, при котором они размыкаются. У различ-
ных реле эти параметры могут отличаться. Так у реле РС507Б
напряжение замыкания равно 6—9 В, а напряжение размыкания—
2—4 В.
Для определения этих параметров сначала реостатом 2
при замкнутом выключателе 1 увеличивают напряжение, пода-
ваемое на выводы К реле. Напряжение замыкания определяют
в момент, когда загорятся лампочки 3, подключенные к выводам
С к КЗ реле. Затем, уменьшая напряжение, определяют
напряжение размыкания. При необходимости проверяют регули-
ровки и устанавливают зазоры между контактами (подгибанием
стоек 4) и между якорем и сердечником (подгибанием ограни-
чителя 5). Натяжение пружины регулируют отгибанием крон-
штейна 6.
173
10.2. НЕИСПРАВНОСТИ СИСТЕМЫ ПУСКА И ИХ ПОИСК
Исходными данными при поиске неисправностей в системах
пуска являются характерные признаки, которые наблюдаются
при попытках пуска двигателя.
Стартер не включается (не слышно срабатывания реле
стартера). В этом случае неисправным может оказаться любой
из элементов системы.
Попытка включения может сопровождаться резким умень-
шением яркости лампочек на щитке приборов или освещения
салона. Этот дополнительный признак указывает на повышенную
разряженность или неисправность аккумуляторной батареи, на-
рушение контакта в силовой цепи.
Наиболее простая проверка аккумуляторной батареи и кон-
такта на ее выводах заключается во включении звукового сигна-
ла. В указанных случаях звуковой сигнал имеет хриплое звуча-
ние. Использование нагрузочной вилки Э107 позволяет быстрее
осуществить проверку. Сначала проверяют аккумуляторную ба-
тарею под нагрузкой. Затем для проверки состояния переход-
ных сопротивлений между выводами батареи и наконечниками
присоединенных к ней проводов нагрузочной вилкой измеряют
напряжение между наконечниками проводов. Если имеет место
нарушение контактов, нагрузочная вилка покажет значительное
понижение напряжения по сравнению с показаниями при про-
верке аккумуляторной батареи. Для уточнения, какой из контак-
тов нарушен, вилку присоединяют между одним из выводов
батареи и наконечником провода, присоединенным к другому
выводу.
При использовании изменения яркости лампочек в качестве
диагностического признака необходим некоторый опыт, который
позволяет отличить сравнительно небольшое уменьшение яркости
лампочек при нормальной попытке пуска от изменения яркости,
вызванного неисправностью.
В случае отсутствия резкого уменьшения яркости лампочек
поиск неисправности ведут следующим образом. При выключен-
ном выключателе S (см. рис. 8.12, а) соединяют проводом вы-
воды Б и С дополнительного реле. Если стартер включился,
конец провода с вывода С переносят на вывод К, к которому
подводится питание от выключателя S. Включение стартера в этом
случае указывает на обрыв цепи управления дополнительным
реле от амперметра до вывода К- Очень возможно также увеличе-
ние переходного сопротивления между контактами выключателя
S. Проверка выключателя S осуществляется перемыканием его
выводов, соединенных с амперметром и выводом К. дополнительно-
го реле.
Если при соединении выводов Б и К стартер не включился,
неисправно дополнительное реле.
174
Если стартер не включился при соединении выводов Б и С,
вольтметром измеряют напряжение на выводе Б или между
выводом Б и корпусом автомобиля присоединяют контрольную
лампу. При напряжении на выводе Б большем напряжения
включения реле стартера или нормальной яркости контрольной
лампы проводником соединяют выводы Б и «50». Включение
стартера при таком соединении означает обрыв провода между
выводами С и «50». В противном случае неисправен стартер.
Если напряжение на выводе Б дополнительного реле меньше
напряжения включения реле стартера или мала яркость контроль-
ной лампы, последовательно проверяют напряжение на соедине-
ниях цепи от вывода Б до положительного вывода аккумуля-
торной батареи. Если на выводе Б напряжения нет, это означает
обрыв цепи между выводом « + » стартера и выводом Б (наиболее
вероятен обрыв на участке от амперметра до вывода Б).
В системах пуска с устройством блокировки (см. рис. 8.13)
для определения его исправности в случаях, когда стартер
не включается, нужно проводником соединить вывод вспомога-
тельного реле с корпусом автомобиля, установив выключатель S в
положение III. Если стартер включится, контрольной лампой или
вольтметром проверяют наличие напряжения на выводе 2
устройства блокировки в положении / выключателя S и на выво-
дах 2 и 6 в положении II выключателя S. Проверяется
также надежность соединения вывода 1 с корпусом автомобиля и
наличие обрыва провода, соединяющего вывод К вспомогательно-
го реле и вывода 3 устройства блокировки. При положительном
результате проверок устройство блокировки неисправно. В против-
ном случае необходимо искать место обрыва цепи.
Стартер включается (слышно срабатывание реле стартера),
но не вращает или вращает очень медленно коленчатый вал
двигателя. Причинами этого явления могут быть: разряженная
или неисправная аккумуляторная батарея, плохой контакт в си-
ловой цепи, неисправность стартера.
Проверка аккумуляторной батареи и силовой цепи уже рас-
смотрена. Дополнительно в этом случае необходимо проверить
надежность соединения вывода « + » стартера с наконечником
присоединенного к нему провода.
При исправной батарее и электрической цепи поиск неис-
правности осуществляется измерением и сравнением напряжений
при включенном стартере между выводами аккумуляторной
батареи (напряжение батареи) и между выводом « + » стартера
и корпусом автомобиля (падение напряжения на стартере).
Если разность измеренных напряжений превышает 1,5 В, это
указывает на плохое качество контактов в силовой цепи. Если
падение напряжения на стартере более 6 В для стартеров с
номинальным напряжением 12 В и более 12 В для стартеров с
номинальным напряжением 24 В, неисправен стартер.
175
При включении стартера слышны частые щелчки, причинами
которых могут быть сильная разряженность или неисправность
аккумуляторной батареи, разрегулировка дополнительного реле,
обрыв удерживающей обмотки стартера.
При сильно разряженной аккумуляторной батарее реле стар-
тера может включаться под действием магнитного поля, созда-
ваемого втягивающей обмоткой. Однако при замыкании силовой
цепи стартера напряжение на аккумуляторной батарее может
уменьшиться настолько, что сила магнитного притяжения,
создаваемая удерживающей обмоткой, окажется меньше силы воз-
вратной пружины. В результате реле стартера отключит силовую
цепь, напряжение батареи увеличится, процесс включения и вы-
ключения повторится.
Разрегулировка дополнительного реле заключается в повыше-
нии напряжения его выключения. Для проверки необходимо
проводом соединить выводы Б и С дополнительного реле. Если
при этом стартер будет работать нормально, дополнительное
реле неисправно.
Если замыкание выводов Б и С не привело к нормальной
работе стартера, это означает обрыв удерживающей обмотки.
Создаваемая втягивающей обмоткой сила магнитного притяжения
достаточна для включения реле стартера. В момент замыкания
контактов реле стартера втягивающая обмотка отключается
(закорачивается) и под действием возвратной пружины контакты
реле стартера размыкаются. При этом включается втягивающая
обмотка и процесс повторяется.
При включении стартера слышен характерный металлический
скрежет. Причинами могут быть ослабленные крепления стартера
к двигателю, разрегулировка величины вылета шестерни привода,
забоины на зубьях шестерни привода или венца маховика.
Якорь электродвигателя стартера вращается, но не прово-
рачивает коленчатый вал двигателя. Это указывает на неисправ-
ность стартера, точнее его привода. Возможны пробуксовка
муфты свободного хода, отсоединения или поломки в рычажной
системе привода.
Стартер не выключается после пуска двигателя. Причинами
могут быть заедание механизма выключателя стартера или не-
исправности стартера.
РАЗДЕЛ IV
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ,
СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ
И СВЕТОВОЙ сигнализации
Контрольно-измерительные приборы обеспечивают контроль
различных параметров агрегатов и систем автомобиля. На авто-
мобиле контролируется достаточно большое число параметров:
температура и давление в различных системах, уровень (запас)
жидкостей, скорость движения автомобиля и пройденный путь,
частота вращения коленчатого вала двигателя, зарядный режим
на автомобиле. В целом приборы можно разделить на две
группы: одни приборы позволяют оценить техническое состояние
узлов автомобиля, другие помогают водителю правильно выбрать
режимы работы автомобиля и его основных узлов.
Система освещения и световой сигнализации обеспечивает
безопасность движения. В нее входят осветительные и свето-
вые сигнальные приборы, образующие две взаимосвязанные меж-
ду собой подсистемы, и различная коммутационная аппаратура. К
осветительным приборам относятся фары головного света, проти-
вотуманные фары и фары заднего хода. Светосигнальные
приборы содержат габаритные и стояночные огни, указатели
поворота, сигналы торможения, световозвращатели.
Глава 11
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
По виду, в котором информация передается водителю,
контрольно-измерительные приборы разделяются на указывающие
и сигнализирующие.
Указывающие приборы имеют стрелочный прибор, по которому
определяется значение измеряемого параметра. При пользовании
такими приборами водителю необходимо специально концентри-
ровать свое внимание на их показаниях. При движении авто-
мобиля это отвлекает водителя от выполнения им основных
функций. С другой стороны, указывающие приборы позволяют
контролировать изменение измеряемого параметра в процессе
эксплуатации и заблаговременно по его абсолютному значению
177
и интенсивности его изменения предвидеть момент наступления
критического состояния узла или системы.
Сигнализирующие приборы (сигнализаторы) делятся на две
группы. Одни сигнализаторы передают водителю информацию о
критическом (предельном) значении измеряемого параметра.
Часто такие сигнализаторы дублируют работу указывающих
приборов. Другие сигнализаторы, передают водителю информа-
цию о функциональном состоянии (включен, или выключен,
открыто или закрыто) механизмов автомобиля. Сигнализаторы
передают информацию об объекте наблюдения световым или зву-
ковым сигналом.
Автомобильные приборы по принципу действия подразделяют-
ся на электрические и механические. Электрические приборы
являются преобразователями неэлектрических величин измеряе-
мых параметров в электрические. Источником электрической
энергии для них служит бортовая сеть автомобиля. В меха-
нических приборах передача воздействия от контролируемой
среды к стрелочному прибору осуществляется с использованием
энергии самой среды. Их еще называют приборами непосредст-
венного действия. Электрические приборы имеют наибольшее
распространение, так как обеспечивают простоту в передаче
информации от места контроля к месту наблюдения.
Электрический контрольно-измерительный прибор состоит из
датчика и указателя, соединенных между собой проводами для
передачи сигнала. Датчик устанавливается непосредственно на
объекте в том месте, где контролируется измеряемый параметр.
Место установки указателя определяется удобством наблюдения.
Обычно это панель приборов в кабине перед водителем. При
измерении неэлектрических величин назначением датчика явля-
ется их преобразование в электрические. Связь между измеряемым
параметром, электрическим сигналом датчика и отклонением
стрелки указателя выбирается таким образом, чтобы отклоняю-
щаяся стрелка фиксировала изменение измеряемого параметра
в необходимых пределах. Шкала указателя градуируется в
единицах измеряемого параметра.
В сигнализирующих электрических приборах указателем слу-
жит сигнальная лампа, наблюдаемая через светофильтр опреде-
ленного цвета. Датчики сигнализаторов выполняют роль выклю-
чателя, замыкающего или размыкающего цепь сигнальных ламп
при заданных значениях контролируемого параметра.
При контролировании электрических параметров контрольно-
измерительный прибор может не иметь датчика, так как в
этом случае производится непосредственное измерение контро-
лируемого параметра.
Контрольно-измерительные приборы в зависимости от их
назначения подразделяются на следующие группы: измерения
температуры (термометры); измерения давления (манометры);
178
измерения уровня топлива (уровнемеры); контроля зарядного
режима аккумуляторной батареи (амперметры и вольтметры);
измерения скорости движения автомобиля и пройденного пути
(спидометры); измерения частоты вращения (тахометры).
11.2. ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Основное назначение приборов измерения температуры (тер-
мометров и сигнализаторов) — контроль теплового режима рабо-
ты двигателя. У двигателей жидкостного охлаждения это осу-
ществляется контролем температуры охлаждающей жидкости, а
у двигателей воздушного охлаждения контролируется темпера-
тура масла. При необходимости производится контроль темпера-
турного режима других агрегатов автомобиля (гидротрансмис-
сии, аккумуляторной батареи и т. д.).
Термометры и сигнализаторы температуры, применяемые на
автомобилях, являются электрическими приборами. Они имеют
датчик и указатель, электрически связанные между собой и
включенные в общую схему электрооборудования.
Термометр (рис. 11.1, а) состоит из логометрического указа-
теля и терморезисторного датчика.
В терморезисторном датчике чувствительным элементом слу-
жит таблетка терморезистора 1, прижатая к дну латунного
баллона 4 токоведущей пружиной 3. Пружина изолирована от
стенок баллона бумажной втулкой 2. Пружина 3 соединена со
штекерным (датчики ТМ101А и ТМ106) или винтовым (ТМ100)
выводом 5, изолированным от баллона 4. Баллон снабжен резьбой
для установки в контролируемой системе. Через резьбовое
соединение баллона осуществляется электрическая связь датчика
с корпусом автомобиля. Принцип действия терморезисторного
датчика заключается в уменьшении сопротивления терморезистора
при увеличении его температуры. С увеличением температуры
терморезистора датчиков ТМ100 и ТМ101А от 40 до 120 °C его
сопротивление уменьшается с 400 до 50 Ом. Терморезистор
датчика ТМ106, который устанавливается на автомобилях ВАЗ,
меняет свое сопротивление примерно на 1500 Ом при изменении
температуры от 30 до 130 °C.
Логометрический указатель (рис. 11.1, а и б) представляет
собой магнитоэлектрический прибор, имеющий специфические
особенности. Он содержит три катушки Wl, W2 и W3, намотан-
ные на пластмассовом каркасе 9. Каркас может иметь раз-
борную или неразборную конструкцию. Катушки W2 и W3 являют-
ся продолжением друг друга. Расположены они друг к другу
под углом 90°. Второй конец катушки W3 через термокомпенса-
ционный резистор Rr сопротивлением 100 Ом соединен с корпусом
автомобиля. Второй конец катушки W2 соединен с катушкой W1,
179
которая расположена в одной плоскости с катушкой U72,
но намотана встречно по отношению к последней. Таким образом,
магнитные потоки Ф1 и Ф2 (см. рис. 11.1, в) катушек W1 и W2
направлены встречно друг другу, магнитный поток ФЗ, создавае-
мый катушкой W3, направлен под прямым углом к плоскости
действия магнитных потоков Ф1 и Ф2.
Общий конец катушек W1 и W2 соединен с выводом Б
указателя, через который осуществляется питание схемы прибора.
В указателях для схем элекрооборудования с напряжением пита-
ния 24 В перед выводом Б устанавливается добавочный резистор
Ro, сопротивлением 120 Ом. Таким образом обеспечивается
унификация конструкции и обмоточных данных указателей темпе-
180
ратуры для схем электрооборудования с напряжением питания
12 и 24 В.
Второй конец катушки W1 соединен с выводом указателя
Д, который на автомобиле проводом соединяется с выводом
датчика.
Внутри каркаса 9 на одной оси со стрелкой 6 размещен по-
стоянный дисковый магнит 8. При протекании тока по катушкам
указателя магнит вместе со стрелкой может поворачиваться
вокруг оси, ориентируясь при этом своими полюсами вдоль
магнитных силовых линий результирующего магнитного потока Ф.
Угол поворота магнита 8 и стрелки 6 ограничивается про-
резью 10, в которой перемещается ограничитель 11. Для возврата
магнита 8 и стрелки 6 в исходное положение при выключении
схемы служит маленький магнит 12, встроенный в каркас. Соб-
ранный указатель помещен внутри экранизирующего цилиндра 7
из низкоуглеродистой стали, который исключает влияние на рабо-
ту прибора внешних магнитных полей.
При включении датчика и указателя в цепь питания ток
проходит по двум параллельным ветвям: в одну включены
катушки W2, W3 и термокомпенсационный резистор /?т логометра,
во вторую — катушка W1 логометра и терморезистор датчика.
Ток, проходящий по катушкам W2 и W3, создает практически
постоянные по величине и направлению магнитные потоки Ф2 и
ФЗ. Ток в катушке W1 зависит от температуры датчика и в зави-
симости от нее величина потока Ф1 значительно изменяется.
Таким образом, отличие магнитоэлектрического логометра
от обычного магнитоэлектрического прибора состоит в том,
что отклонение подвижной части зависит от соотноше-
ния двух электрических величин. Ими являются токи, протекаю-
щие в разных ветвях схемы и создающие в двух расположенных
под углом рамках взаимодействующие магнитные потоки. Лого-
метры менее чувствительны к колебаниям напряжения бортовой
сети.
При низкой температуре терморезистора датчика поток Ф1
незначителен и суммарный ток Ф устанавливает магнит со
стрелкой в область низкой температуры на шкале указателя.
Когда температура датчика высокая, сопротивление терморезис-
тора резко уменьшается, а ток в катушке W1 возрастает. В
результате возрастает магнитный поток Ф1, что приводит к
изменению направления результирующего магнитного потока Ф
и повороту магнита и стрелки в область высоких температур
по шкале указателя. Логометрические указатели УК101, УКЮ5,
УКН2, УК120, УК143, УК145, УК270 работают в комплекте с
датчиком ТМ100. Они изготовляются на напряжение питания
12 и 24 В и имеют пределы измерения температуры 40—120 °C.
Измерительные механизмы этих указателей аналогичны рассмот-
ренному выше.
181
Рис. 11.2. Датчики сигнализаторов температуры:
а—датчик ТМ104 и схема включения: 1—вывод; 2—изолятор; 3—баллон; 4—биме-
таллическая пластина; 5, 7—контакты; 6- -ограничитель; 8, 9- токоведущие пластины;
10—сигнальная лампа; б—датчик ТМ.111: 1 -вывод; 2 -изолятор; 3- регулировочный
винт; 4, 6—контакты; 5—корпус; 7—прижимная шайба; 8—биметаллическая пластина;
9— штекер; в—датчик РС403-Б: /—вывод; 2—изолятор; 3—регулировочный винт; 4—
упор; 5 регулируемая пластина; 6, 9 -контакты; 7—биметаллическая пластина; 8—
баллон
Указатель УК171 (пределы измерения температуры 40—
НО °C) работает в комплекте с датчиком ТМ101-А (автомобили
КамАЗ).
Указатели УК191 и УК193, применяемые на автомобилях
ВАЗ, работают в комплекте с датчиком ТМ106. Внутренняя
схема этих указателей (рис. 11.1, г) отличается от рассмотрен-
ной выше, а принцип работы аналогичен.
Сигнализатор аварийной температуры устанавливается в до-
полнение к термометру для того, чтобы привлечь внимание
водителя световым сигналом в случае повышения температуры
в контролируемом объекте до критического значения.
Датчики сигнализаторов температуры по своей конструкции
могут быть разделены на три группы: типов ТМ104, ТМ111 и
РС403-Б.
В датчике ТМ104 (рис. 11.2, а) биметаллическая пла-
стина 4 с контактом 5 помещена в латунном баллоне 3
изолированно от корпуса. Посредством пластины 9 она соединена с
выводом /, который вмонтирован в изолятор 2. Ограничитель
182
6 не допускает контакта пластины 4 с баллоном 3. Неподвижный
контакт 7, закрепленный на контактной пластине 8, соединен с
корпусом.
С увеличением температуры контролируемой среды через
баллон 3 воздух внутри него нагревается и в результате
деформируется биметаллическая пластина 4. При достижении тем-
пературой критического значения деформируемая пластина 4
замыкает контакты 5 и 7. В этом случае при включенном
выключателе зажигания через сигнальную лампу 10, снабженную
красным светофильтром, пойдет ток, и она загорится.
Датчики типа ТМ104 (ТМ102, ТМ103, ТМ104-Т) отличаются
друг от друга только температурой замыкания контактов, кото-
рая регулируется изменением расстояния между контактами 5 и
7 с помощью винта.
Датчик ТМ111 (рис. 11.2, б) имеет массивный латунный
корпус 5, к дну которого прижимной шайбой 7 прижата
петлеобразная биметаллическая пластина 8 с контактом 6. Тарель-
чатый контакт 4 с винтом 3 может перемещаться по резьбе
в выводе 1. Изменением расстояния между контактами 4 и 6
устанавливается температура замыкания контактов 92—98 °C
(датчик применяют на автомобилях КамАЗ).
Датчики типов ТМ104 и ТМ111 применяют в сигнализаторах
температуры охлаждающей жидкости. Устанавливают датчик в
резьбовое отверстие верхнего бачка радиатора.
Датчик РС403-Б (рис. 11.2, в) применяют в сигнализаторах
температуры масла (автобусы ЛАЗ и ЛиАЗ). Биметаллическая
пластина 7 с контактом 9 присоединена к корпусу, а контакт 6,
установленный на регулируемой пластине 5, соединен с выводом
/.Температура включения (127—143 °C) устанавливается регули-
ровочным винтом 3 после полной сборки датчика.
11.3. ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Приборы измерения давления, применяемые на автомобилях,
используют для контроля давления масла и воздуха. Приме-
няются два типа приборов: манометры, показывающие давление
в контролируемой среде, и световые сигнализаторы аварийного
давления, срабатывающие при недопустимо малом для дальней-
шей эксплуатации давлении контролируемой среды. Давление
масла контролируют в системе смазывания двигателя и гидродина-
мической передаче, а давление воздуха — в пневматической
тормозной системе, вакуумной системе открывания дверей,
централизованной системе подкачки шин. Сигнализаторы аварий-
ного давления устанавливаются как в дополнение к манометрам
для повышения эффективности контроля, так и в качестве
самостоятельных приборов.
183
Манометры подразделяются на приборы непосредственного
действия и электрические.
В манометрах непосредственного действия чувствительный
элемент встроен в указатель, контролируемая среда подводится
к нему по трубопроводу.
Электрический манометр (рис. 11.3) состоит из логометри-
ческого указателя и реостатного датчика.
Реостатный датчик (рис. 11.3, а) обеспечивает изменение
сопротивления реостата 4 при изменении давления контролируе-
мой среды. Чувствительным элементом датчика является гофри-
рованная мембрана 2, герметично закрепленная на основании 1
с помощью стального ранта 3. Мембрана 2 воздействует на
ползунок 5 реостата посредством передаточного механизма. Он
содержит толкатель 12, установленный в центре мембраны, на
который через регулировочный винт И опирается рычажок 10.
Рычажок 10 своим толкателем упирается в площадку 8,
закрепленную на ползунке 5 реостата, и перемещает ползунок
по реостату, поворачивая его вокруг оси 7. Пружина 9 удерживает
ползунок реостата в исходном положении при отсутствии
давления. Дюза 13, установленная в штуцере основания,
уменьшает влияние пульсаций давления на работу датчика. В
дюзе устанавливается стержень, который при необходимости
используется для ее прочистки.
Полное сопротивление реостата составляет 170 Ом. Он изо-
лирован от корпуса датчика и одним своим концом соединен с
выводом датчика 6, который на автомобиле соединяется прово-
дом с выводом Д (рис. 11.3, б) логометрического указателя.
Ползунок обеспечивает соединение работающей части обмотки
реостата через корпус датчика с корпусом автомобиля. Со-
противление реостата при работе изменяется от 163 Ом при
отсутствии давления до 20 Ом при максимальном давлении.
Рис. 11.3. Электрический манометр:
а—реостатный датчик давления; б—элект-
рическая схема логометрического ука-
зателя
184
Сопротивление реостата датчика манометра изменяется в зна-
чительно меньших пределах по сравнению с сопротивлением термо-
резистора термометра. По этой причине схема логометрического
указателя манометра отличается от схемы логометрического ука-
зателя термометра. Она обладает большей чувствительностью,
так как обеспечивает необходимое изменение направления сум-
марного магнитного потока, создаваемого обмотками катушек
Wl, W2 и W3, при сравнительно малом изменении сопротив-
ления реостата датчика. В остальном конструкция логометри-
ческого указателя манометра идентична конструкции логомет-
рического указателя температуры. Термокомпенсация указателя
обеспечивается резистором /?т. В указатели с номинальным
напряжением питания 24 В устанавливается добавочный ре-
зистор Яд.
Работает манометр следующим образом. Увеличение давления
масла или воздуха приводит к увеличению выгиба мембраны
2 (см. рис. 11.3, а). Перемещение мембраны через переда-
точный механизм передается ползунку 5, который, перемещаясь
по реостату 4, обеспечивает уменьшение его сопротивления.
При этом ток в катушке W1 (см. рис. 11.3, б) уменьшается,
а токи, протекающие по катушкам W2 и W3, возрастают. В ре-
зультате по мере увеличения давления изменяется направление
действия суммарного магнитного потока, создаваемого катушками
указателя, и магнит со стрелкой указателя поворачивается в
сторону больших значений давления на шкале.
С уменьшением давления контролируемой среды мембрана
под действием собственных упругих сил уменьшает величину вы-
гиба, а пружина 9 (см. рис. 11.3, а) смещает ползунок по реостату
в сторону увеличения его сопротивления.
Разные пределы измерения манометров с логометрическим
указателем и реостатным датчиком достигаются изменением уп-
ругих свойств мембраны, которые зависят от ее толщины.
Поэтому все датчики имеют одинаковую конструкцию, внешний
вид и размеры. Электрический вывод датчиков может быть
винтовым (ММ352, ММ350-Б) или штекерным (ММ370). Лого-
метрические указатели давления (УК113, УК130, УК139, УК144,
УК170) отличаются внешним исполнением, способом крепления,
диапазоном шкалы.
Отличающуюся конструкцию при аналогичном принципе дейст-
вия имеет манометр для автомобилей ВАЗ с указателем УК194
и датчиком ММ393-А.
По изменению показания манометра обычно судят о техничес-
ком состоянии (износе) узла, в котором он установлен. Однако
манометр не обеспечивает надежного контроля при таких изме-
нениях давления, превышающих допустимые пределы, которые
неожиданно происходят по тем или иным причинам. В таких
случаях наиболее приемлемым является сигнализатор аварийного
185
Рис. 11.4. Датчики сигнализаторов аварийного давления:
а—ММ10; б—ММ120
давления, который при нарушениях режима работы немедленно
привлекает внимание водителя.
Датчик, установленный в контролируемую среду, является
основным элементом сигнализатора. Он содержит чувствительный
элемент, который в аварийных ситуациях замыкает электрические
контакты, включенные в цепь сигнальной лампы на панели
приборов. В автомобильном сигнализаторе аварийного давления
в качестве чувствительного элемента применяются мембрана и
тарированная пружина.
Мембранный датчик сигнализатора ММ10 (рис. 11.4, а)
содержит неподвижный контакт 5, установленный на пластине,
соединенной с выводом 7. Вывод 7 и пластина с контактом 5
изолированы от корпуса. Подвижной контакт 6 установлен на
рычаге 4, который через толкатель связан с мембраной 3.
Мембрана закреплена в основании 2. Пространство под мембраной
сообщается с контролируемой средой через отверстие в штуцере /,
резьба на котором служит для крепления датчика. Сверху
конструкция закрыта кожухом 9.
В рабочем положении под действием давления контролируе-
мой среды выгнутая мембрана обеспечивает разомкнутое
состояние контактов 5 и 6. Снижение давления ниже нормы
приводит к уменьшению выгиба мембраны и замыканию контактов,
которые при этом включают цепь сигнальной лампы. Опора 8
обеспечивает возможность регулирования давлений размыкания.
186
Целый ряд мембранных датчиков (ММ100, ММ102, ММ106,
ММ111) имеют одинаковую с датчиком ММ10 конструкцию и
отличаются лишь величиной давления размыкания и габаритами.
Датчик с тарированной пружиной ММ120 (рис. 11.4, б)
(датчики ММ124-Б, ММ111-А, ММ-111Б — его модификации)
имеет существенные конструктивные отличия. При отсутствии в
контролируемой среде давления или при давлении ниже нормы
подвижной контакт 1 тарированной пружиной 5 прижат к непод-
вижному контакту 7. Неподвижный контакт 7 и диафрагма 8 из
тонкой полиэфирной пленки зажаты между изолятором 4 и корпу-
сом 9. Подвижной контакт 1 изолирован от корпуса и через
пружину 5 связан со штекерным (или винтовым) выводом 2
датчика. Полость над диафрагмой сообщается с атмосферой
через фильтр 3. При давлении в контролируемой системе в
пределах нормы выгнутая мембрана перемещает толкатель 6
вместе с подвижным контактом вверх, сжимая тарированную
пружину. В аварийных случаях контакты под действием пружины
замыкаются, в результате чего загорается лампочка сигнализато-
ра на панели приборов. Датчики с тарированной пружиной
имеют меньшие габариты по сравнению с мембранными дат-
чиками и обладают более высокой стабильностью и надеж-
ностью в работе.
11.4. ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ТОПЛИВА
При выполнении транспортной работы водителю необходимо
знать, какой у автомобиля запас хода без дозаправки топливом.
Этой цели служат устанавливаемые на автомобилях электри-
ческие указатели уровня топлива. Эти приборы состоят из
указателя, который монтируется на панель приборов перед
водителем, и датчика, устанавливаемого в топливном баке.
Шкала указателя градуируется в долях объема бака: 0, 1/4,
1/2, 3/4, П. В качестве указателей используют два типа прибо-
ров: электромагнитный и логометрический. Тип датчика одинаков
для обоих типов указателей. Это реостатный датчик, сопро-
тивление которого изменяется при изменении уровня топлива. С
электромагнитными указателями применяются датчики с полным
сопротивлением 60 Ом, а с логометрическими — 90 Ом. В
некоторых датчиках встраивается дополнительная пара контактов,
которые замыкаются, когда топлива в баке остается на 50—100 км
пробега. В цепь контактов включается сигнальная лампочка,
которая загорается при их замыкании. Это устройство называют
сигнализатором минимального резерва топлива.
Чувствительным элементом реостатного датчика (рис. 11.5)
является капроновый поплавок /, который вместе с рычагом 7
может поворачиваться на оси 2. На этой же оси закреплен
187
Рис. 11.5. Датчик уровня топлива
Рис. 11.6. Датчик уровня и резерва
топлива:
/—металлическое основание; 2—пластмас-
совый корпус; 3—обмотка реостата; 4—
ползунок; 5, 8—упоры рычага поплавка;
6— поплавок; 7—втулка рычага; 9—кон-
тактная пара; 10—выводы
Рис. 11.7. Схемы логометрических ука-
зателей уровня топлива при номиналь-
ном напряжении 12 и 24 В
Рис. 11.8. Электромагнитный указатель
уровня топлива
бронзовый ползунок 9 реостата, который при перемещении сколь-
зит по обмотке 12 реостата. Обмотка реостата навита нихро-
мовым проводом диаметром 0,2 мм на текстолитовой пластине 10.
Корпус датчика изготовлен из цинкового сплава. Состоит
он из двух деталей 3 и 4, скрепленных винтами 6. В половине
4 корпуса установлен изолированный вывод 5, с которым соеди-
нен конец обмотки реостата И. Ползунок реостата через прово-
лочную петлю 8 соединен с корпусом. При уменьшении уровня
топлива поплавок датчика опускается, вместе с ним поворачивает-
ся ползунок реостата, уменьшая его сопротивление. Датчики,
применяемые с различными указателями, имеют одинаковый
внешний вид и отличаются лишь длиной рычагов.
Отличающуюся конструкцию имеют датчики уровня топлива
на автомобилях ВАЗ. Полное сопротивление реостата этих
датчиков 340 Ом. Кроме того, в них, а также в датчике БМ158-А
(рис. 11.6), встроена контактная пара 9 сигнализатора резерва
топлива. Датчик БМ158-А устанавливается на автомобили
КамАЗ.
Логометрические указатели (УБ103, УБ126, УБ170 и др.) по
конструкции аналогичны логометрическим указателям температу-
ры и давления. Они имеют определенные обмоточные данные и
схемные решения (рис. 11.7). Отличающуюся конструкцию, как и у
рассмотренных выше приборов, имеют указатели, устанавливае-
мые на автомобили ВАЗ.
Основным достоинством логометрических указателей уровня
топлива по сравнению с электромагнитными является меньшая
почти в 2 раза погрешность измерения. Но так как произ-
водство логометрических указателей освоено позднее, в настоящее
время еще широко используются электромагнитные указатели.
Электромагнитный указатель (рис. 11.8) состоит из основания
4, на котором под углом 90° закреплены катушки 5 и 7, намотанные
на сердечники из магнитомягкой стали. Катушки снабжены
полюсными наконечниками 6 и 8. Стрелка 3 прибора закреплена
на одной оси со стальным якорьком 2 и латунным противо-
весом 1. При включении прибора ток от аккумуляторной батареи
через амперметр, замкнутые контакты выключателя S и вывод.Б
указателя протекает по катушке 5, затем разветвляется на две
ветви: по катушке 7 на корпус и по реостату 9 датчика на корпус.
При протекании по катушкам 5 и 7 тока вокруг них создаются
магнитные поля, которые воздействуют на стальной якорек 2.
Стальной якорек при этом устанавливается вдоль магнитных
силовых линий результирующего магнитного поля. При измене-
нии уровня топлива изменяется сопротивление обмотки реостата
9 датчика. В результате изменяется соотношение токов в катушках
5 и 7 и создаваемых ими магнитных потоков. Изменение
соотношения последних приводит к изменению направления
результирующего магнитного потока и соответствующему отклоне-
189
нию стрелки указателя. После отключения питания прибора
противовес возвращает стрелку в исходное положение.
Все электромагнитные (УБ200, УБ250, УБ251 и др.) указа-
тели унифицированы по своим обмоточным данным и абсолютно
взаимозаменяемы. Отличаются они только внешним испонением.
11.5. ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ЗАРЯДНОГО РЕЖИМА
АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Приборы контроля зарядного режима аккумуляторной бата-
реи на автомобиле обеспечивают контроль технического состояния
в целом системы электроснабжения и отдельных ее элементов,
а также позволяют судить о состоянии отдельных потребителей
и проводки. Для этой цели применяются амперметры (указатели
тока), вольтметры (указатели напряжения) и световые сигнали-
заторы.
Амперметр устанавливается последовательно в цепь заряда
аккумуляторной батареи между ее положительным выводом и
положительным выводом генератора. Поэтому через амперметр
протекает зарядный ток батареи и ток разряда, кроме тока
потребителей, подключенных к амперметру со стороны аккуму-
ляторной батареи. Обычно такими потребителями являются реле и
электродвигатель стартера.
Вольтметр подключается параллельно аккумуляторной бата-
рее, но не непосредственно к ней, а к месту подключения
других контрольно-измерительных приборов. Он позволяет судить
о напряжении батареи при пуске и напряжении генератора при
работающем двигателе.
У световых сигнализаторов более ограниченные возможности.
Сигнализатор информирует водителя о значительных отклоне-
ниях напряжения генератора в сторону его уменьшения. Рабо-
та такого сигнализатора рассматривалась в п. 2.4.
На автомобилях устанавливаются магнитоэлектрические ам-
перметры двух типов: с неподвижным и подвижным магнитами.
Амперметры с неподвижным магнитом (АП112, АП 170, АП250
и др.) имеют простую конструкцию и получили наибольшее
распространение (рис. 11.9). Измеряемый ток в них протекает по
основанию 5, монтируемому внутри прибора. В цепь амперметр
подключается двумя выводами 1 (второй вывод на рисунке не
показан). Стрелка 2 прибора вместе со стальным якорьком 6
закреплены на оси 7, которая установлена на основании между
двумя опорами-подпятниками 8. При отсутствии электрического
тока в цепи прибора якорек 6 ориентируется вдоль постоянного
магнита 4, а стрелка при этом устанавливается на нулевой
отметке. При прохождении по основанию 5 электрического тока
на якорек 6 начинает действовать создаваемое им магнитное
190
поле. Так как его направление перпендикулярно направлению
магнитного поля постоянного магнита, то результирующее маг-
нитное поле отклонит якорек со стрелкой от исходного поло-
жения. Отклонение будет тем больше, чем больше протекающий
по прибору ток. Изменение направления тока вызовет откло-
нение якорька со стрелкой в другую сторону.
Под постоянным магнитом 4 устанавливается магнитный
шунт <3, назначение которого — компенсировать изменение ин-
тенсивности магнитного поля постоянного магнита при изменении
температуры.
Амперметры с неподвижным магнитом неудобно применять в
двух случаях: когда генераторная установка удалена от панели
приборов и при необходимости измерения больших токов. В
этих случаях применяют амперметры с подвижным магнитом
(АП100, АП105) (рис. 11.10). Приборы этого типа посредством
калиброванных проводов подключаются к стандартному измери-
тельному шунту 3, который включается в зарядно-разрядную
цепь аккумуляторной батареи. К калиброванным проводам через
выводы амперметра присоединяется его обмотка 2, по которой
протекает ток, значительно меньший, чем через шунт. Протекаю-
щий по обмотке 2 ток создает магнитный поток, направление
которого перпендикулярно направлению магнитного потока не-
подвижного магнита 4. Результирующий магнитный поток повора-
чивает подвижной измерительный магнит 1 и закрепленную на
одной оси с ним стрелку. При отсутствии тока в цепи магнит 1
взаимодействует с магнитом 4 и удерживает стрелку в положении,
соответствующем нулевому показанию прибора.
Рис. 11.9. Устройство амперметра с
подвижным магнитом
Рис. 11.10. Схема амперметра с под-
вижным магнитом
191
В конструкции амперметра
с подвижным магнитом исполь-
зуются детали логометрических
указателей. Обмотка 2 ампер-
метра намотана на таком же
пластмассовом каркасе, внутри
которого на опорах размещена
аналогичная подвижная систе-
ма, состоящая из измеритель-
ного магнита, ограничителя хо-
да стрелки и самой стрелки.
Вольтметр (рис. 11.11),
устанавливаемый на автомоби-
ли, является магнитоэлектри-
ческим логометром. На пласт-
же, как и у других логометричес-
ких приборов, намотаны под углом 90° две катушки W1 и W2.
Соединены катушки между собой последовательно. Свободный
конец катушки W1 служит положительным выводом вольтметра.
Свободный конец катушки W2 соединен с добавочным резистором
R, второй конец которого является отрицательным выводом
вольтметра. Результирующий магнитный поток прибора создается
магнитным полем, возникающим в проводниках катушек при
протекании по ним тока, и магнитным полем постоянного магнита
2, который установлен в экране 3. Постоянный магнит служит
также для регулировки прибора и имеет для этого возможность
осевого перемещения. Подвижная система прибора состоит из
постоянного магнита /, закрепленного на оси вместе со стрелкой 5
и ограничителем 6. Прорезь 7, в которую входит конец ограни-
чителя, определяет возможный угол поворота подвижной системы.
Когда вольтметр отключен, подвижная система под действием
магнита 2 устанавливается в крайнее левое положение.
Автомобильный вольтметр 12.3812 измеряет напряжение в диа-
пазоне от 8 до 16 В. Он предназначен для измерения напря-
жения в схемах электрооборудования с номинальным напряже-
нием 12 В. Вольтметр 11.3812, предназначенный для 24-вольтовых
схем, имеет пределы измерения от 16 до 32 В.
Шкалы приборов имеют разноокрашенные цветные зоны. Шка-
ла вольтметра 12.3812 имеет цветные зоны, соответствующие
следующим значениям напряжения: 8—11 В — красного цвета;
11 —12 В — белого цвета; 12—15 В — зеленого цвета; 15—16 В —
красного цвета. Соответственно шкала вольтметра 11.3812:
16—26 В — красного цвета; 26,0—30,5 В — зеленого цвета
(имеет разделительную отметку при напряжении 27,5 В);
30,5—32 В — желтого цвета.
Разные диапазоны измерений приборов достигаются приме-
нением различных по сопротивлению добавочных резисторов.
192
11.6. СПИДОМЕТРЫ И ТАХОМЕТРЫ
Спидометром называют прибор, который сообщает водителю
информацию о скорости движения автомобиля и пройденном
пути. На автомобилях применяют спидометры с магнитоиндук-
ционным скоростным узлом. В качестве привода спидометров
используется электропривод или гибкий вал (механический при-
вод). Тип привода спидометра зависит от удаленности прибора
и места его присоединения к трансмиссии автомобиля. Гибкие
валы для привода рекомендуется устанавливать, если длина
трассы не превышает 3,55 м. При большей длине трассы рекомен-
дуется электропривод. Привод спидометра осуществляется от ве-
домого вала коробки передач или раздаточной коробки. Для этой
цели в узле, от которого осуществляется привод, устанавливается
редуктор, передаточное число которого выбирают в зависимости
от передаточного числа главной передачи и радиуса качения
колеса автомобиля. Редуктор соединяют спидометром либо
механическим путем (гибким валом), либо электрическим (с
помощью специального датчика). Сигнал с редуктора поступает в
спидометр, где преобразуется в соответствующую информацию.
Тахометры применяются на автомобилях, когда возникает не-
обходимость в контроле частоты вращения коленчатого вала дви-
гателя. На дизелях привод тахо-
метра осуществляется от рас-
пределительного вала двигателя с
помощью гибкого вала или элек-
тропривода. На карбюраторных
двигателях устанавливаются элек-
тронные тахометры, принцип дей-
ствия которых основан на измере-
нии частоты импульсов, возника-
ющих в первичной цепи системы
зажигания при размыкании пер-
вичной цепи.
Спидометр с приводом от гиб-
кого вала (рис. 11.12) приво-
дится в действие от входного ва-
лика /, в гнездо квадратного
сечения которого вставляется
квадратный наконечник гибкого
вала. На другом конце входного
валика закреплены постоянный
магнит 5 и термокомпенсацион-
ная шайба (магнитный шунт) 4.
Магнит 5 намагничен так, что его
полюсы направлены к краям диска.
На оси 8, свободно вращающейся в
Рис. 11.12. Спидометр с приво-
дом от гибкого вала
193
7 Зак. 2083
двух подшипниках, с одной стороны закреплена стрелка 11, а с
другой — картушка 6. Картушка чаще всего выполняется в виде
чаши, которая с некоторым зазором охватывает магнит 5. Картуш-
ка изготовляется из немагнитного материала, например из алю-
миния. Снаружи картушка 6 закрыта экраном 7 из магнитомягко-
го материала, который концентрирует магнитое поле магнита 5
в зоне картушки. Со стороны стрелки к оси 8 одним концом при-
клеплена спиральная пружина 10. Другой конец пружины при-
креплен к рычажку 9, поворотом которого можно регулировать
натяжение пружины.
При движении автомобиля от гибкого вала приводится во
вращение входной валик 1 и вместе с ним магнит 5. При этом
его магнитный поток, пронизывая картушку 6, наводит в ней
вихревые токи. Вихревые токи вызывают образование магнитного
поля картушки. Два магнитных поля (магнита и картушки)
взаимодействуют между собой таким образом, что на картушку
действует крутящий момент, направление которого противополож-
но моменту, создаваемому пружиной. В результате картушка
вместе с осью и стрелкой повернется на угол, при котором
возрастающий момент упругих сил пружины станет равен
крутящему моменту магнитных сил, действующему на картушку.
Так как крутящий момент картушки пропорционален скорости
вращения магнита, а следовательно, и скорости движения авто-
мобиля, угол поворота картушки и стрелки с увеличением
скорости движения автомобиля возрастает. Зависимость эта
прямо пропорциональна, поэтому шкала спидометра равномерная.
Термокомпенсационная шайба 4, установленная вместе с маг-
нитом 5, нейтрализует влияние изменения температуры окружаю-
щей среды на сопротивление картушки. Увеличение сопротивле-
ния картушки приводит к уменьшению наводимых в ней токов
возникающего в результате магнитного потока. Шайба 4 при
том обеспечивает увеличение магнитного потока, пронизываю-
щего картуш,:у за счет изменения своей магнитной проницае-
мости.
Валик / большинства спидометров снабжен масленкой, ус-
тановленной в хвостовой части спидометра. Она состоит из заглуш-
киЗ с отверстием, и расположенным под ней фетровым фитилем
2. Фетровый фитиль пропитан маслом и смазывает валик.
Привод счетного узла осуществляется от входного валика
/ через валики 12 и 13 посредством трех понижающих червячных
передач. Они обеспечивают передаточное отношение 624 или
1000. По конструкции счетные узлы бывают с внешним и внут-
ренним зацеплением счетных барабанчиков. Обычно счетный узел
содержит шесть барабанчиков, которые свободно насажены на
одной оси. При внешнем зацеплении (рис. 11.13) каждый бара-
банчик 6 с одной стороны имеет 20 зубцов 4, находящихся в
постоянном зацеплении с зубцами трибок 5, также свободно
194
Рис. 11.13. Счетный узел с внешним зацеплением:
1, 3—длинные зубья трибки; 2—укороченный по ширине зубец трибки; 4—зубцы ба-
рабанчика; 5—трибка; 6—барабанчик; 7—два зубца барабанчика; 8—выемка, укора-
чивающая зубец трибки
вращающихся на своей оси. Со стороны, противоположной
зубчатой, барабанчики, кроме крайнего левого, имеют два зубца
7 с впадиной между ними. Каждая трибка имеет шесть зубцов.
Три зубца трибки со стороны двух зубцов 7 барабанчиков уко-
рочены по ширине через один. Крайний правый барабанчик по-
стоянно приводится во вращение червячной передачей. Когда при
вращении два зубца 7 подходят к укороченному зубцу трибки,
они его захватывают и поворачивают на 1/3 оборота. При этом
следующий барабанчик поворачивается на 1/10 оборота. По-
вернувшаяся трибка после поворота устанавливается так, что
при следующем проходе зубцов 7 они опять захватят укоро-
ченный зубец. Остановиться в другом положении трибка не
может, так как этому мешают длинные зубцы, скользящие
по цилиндрической части барабанчика.
7*
195
Таким образом обеспечивается поворот каждого барабанчика
на 1/10 часть при полном повороте предыдущего. При такой
конструкции через каждые 100 тыс. оборотов начального (пра-
вого) барабанчика, полный оборот которого соответствует 1 км
пробега автомобиля, все барабанчики возвращаются в исходное
положение, и отсчет показаний начинается с нуля.
Все спидометры с приводом от гибкого вала имеют описан-
ный принцип действия и отличаются лишь особенностями
исполнения скоростного и счетного узлов и внешним оформлением.
Спидометры с электроприводом имеют такие же магнитоин-
дукционный и счетный узлы, как и спидометры с механи-
ческим приводом. Электропривод спидометра состоит из датчика,
который устанавливается на коробке передач, электродвига-
теля, который вращает приводной валик магнитоиндукционного
узла указателя, и электронной схемы управления электродви-
гателем. Электродвигатель и схема управления смонтированы в
одном корпусе с магнитоиндукционным узлом.
Датчик электропривода представляет собой трехфазный
генератор переменного тока, ротором которого служит постоян-
ный четырехполюсный магнит. Как и гибкий вал, ротор датчика
приводится в движение от ведомого вала коробки передач.
При вращении ротора в каждой фазе статора, соединенного
«звездой» (рис. 11.14), вырабатывается переменная синусои-
дальная э. д. с., частота которой пропорциональна скорости
движения автомобиля. Сигнал каждой фазы статора управляет
Рис. 11.14. Схема спидометра с бесконтактным приводом
196
Рис. 11.15. Схема электронного тахометра
транзисторами VT1, VT2 и VT3, работающими в режиме электри-
ческого ключа. Цепи коллектор-эмиттер транзисторов включены
в цепи фазных обмоток трехфазного синхронного двигателя.
Ротором электродвигателя служит четырехполюсный постоянный
магнит. Когда с фазной обмотки датчика на базу соответст-
вующего транзистора поступает положительная полуволна э. д. с.,
он открывается и по соответствующей фазной обмотке электро-
двигателя будет протекать ток. Так как фазные обмотки датчика
сдвинуты на 120°, то открытие транзисторов будет также
сдвинуто во времени. Поэтому магнитное поле статора электро-
двигателя, создаваемое его обмотками, сдвинутыми в пространст-
ве также на 120° , будет вращаться с частотой вращения
ротора датчика. Вращающееся магнитное поле статора, воз-
действуя на постоянный магнит ротора, приводит его во враще-
ние с той же частотой. Резисторы R1—R6 в схеме электрон-
ного ключа улучшают условия переключения транзисторов.
Тахометры магнитоиндукционного типа, устанавливаемые для
контроля частоты вращения коленчатого вала дизелей, имеют
электропривод. Их конструкция аналогична конструкции спидо-
метров с электроприводом. Отличаются они отсутствием счетного
узла.
Для контроля частоты вращения коленчатого вала карбюра-
торных двигателей применяются электронные тахометры. Схема
электронного тахометра (рис. 11.15) обеспечивает измерение
частоты прерываний тока в первичной цепи системы зажига-
ния. Состоит схема из трех основных узлов: узла формиро-
вания запускающих импульсов, узла формирования измеритель-
ных импульсов и стрелочного магнитоэлектрического прибора.
На вход тахометра поступает входной сигнал 1 из первичной
197
цепи системы зажигания. Узел формирования запускающих
импульсов, состоящий из резисторов Rl, R2, конденсаторов С1,
С2, СЗ, С4 и стабилитрона VD1, выделяет из имеющего
форму затухающей синусоиды сигнала 1 сигнал 2, имеющего
форму одиночного импульса. Импульс поступает на базу тран-
зистора VT1 узла формирования измерительных импульсов. В ис-
ходном состоянии транзистор VT2 открыт, так как через резисто-
ры Rll, R10 и R5 по нему протекает ток базы, а конденсатор С5
заряжен. Транзистор VT1 в это время закрыт, так как потенциал
его эмиттера, вызванный значительным падением напряжения
на резисторе R5, больше потенциала базы. Когда положительный
запускающий импульс 2 поступает на базу транзистора VT1, он
открывается. Конденсатор С5 разряжается через открытый тран-
зистор VT1, создавая на базе транзистора VT2 отрицательное
смещение, и он закрывается. Транзистор VT1 поддерживается
открытым током базы, протекающим через резисторы Rll, R9,
R8 и R5. Открытый транзистор VT1 обеспечивает протекание
тока по измерительному прибору 4 через резисторы R1 /, R7, R3 и
R5. Длительность импульса 3 тока, протекающего по измеритель-
ному прибору, определяется временем разряда конденсатора С5.
После разряда конденсатора С5 транзистор VT2 откроется, так
как исчезает отрицательное смещение на его базе, а транзистор
VT1 закроется.
Частота импульсов 3 тока равна частоте размыканий первич-
ной цепи системы зажигания. Эффективное значение импульсов
тока Лф , пропорциональное их частоте, и покажет прибор 4.
Переменным резистором R7 регулируют при настройке ампли-
туду импульсов тока. Терморезистор R3 компенсирует темпера-
турную погрешность прибора. Диод VD2 служит для защиты
транзистора VT1. Стабилитрон VD3 обеспечивает стабилизацию
напряжения питания прибора.
11.7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Почти все контрольно-измерительные приборы не нуждаются в
обслуживании. Исключение составляют спидометры, снабженные
масленкой, и гибкие валы. В масленки спидометров необхо-
димо через 50—100 тыс. км пробега, или один раз в год, заливать
три — пять капель масла вазелинового приборного (МВП).
Замену смазки в гибких валах рекомендуется производить через
50—60 тыс. км пробега. Для этого гибкий вал вынимают из
оболочки и промывают в керосине. Затем наносят на него слой
смазки ЦИАТИМ-201 или ЛЗ-158 и устанавливают в оболочку.
В процессе эксплуатации возможны различные нарушения в
работе контрольно-измерительных приборов. Часто при этом
необходимо определить, неисправны датчик или указатель.
198
Наиболее простой случай отказа связан с отсутствием по-
казаний целой группы приборов, включенных в одну цепь питания.
Такой симптом свидетельствует о нарушении цепи питания до
места присоединения первого указателя. Наиболее вероятной
причиной отказа может быть срабатывание термобиметалли-
ческого предохранителя или перегорания плавкого в результате
возникновения короткого замыкания в одном из указателей или
другом потребителе, подключенном к этой же цепи. Подключен-
ная между выводами сгоревшего предохранителя контрольная
лампа в случае короткого замыкания светится полным накалом.
Последовательно отключая потребители, находят неисправный.
Если срабатывания предохранителя не произошло, место обрыва
ищут контрольной лампой, один конец которой соединяют с кор-
пусом, а другой последовательно переносят по местам соеди-
нений.
Четким свидетельством неисправности указателя является
отсутствие его реакции на отключение питания. Любой указа-
тель при отключенном питании должен возвращаться в исходное
положение.
Возможны случаи, когда показания указателя явно неверны.
Для отыскания неисправности необходимо отсоединить провод
от датчика и коснуться им корпуса автомобиля. Любой лого-
метрический указатель должен отклониться при этом до макси-
мального значения измеряемого параметра. Исключение состав-
ляют указатели уровня топлива УБ191 и УБ193 (автомобили ВАЗ).
Стрелки их указателей устанавливаются у нулевой отметки. Если
указатель не реагирует должным образом, он неисправен. В
противном случае неисправен датчик.
Если указатель при изменении состояния контролируемой
среды находится в исходном положении, возможен также обрыв
провода от указателя к датчику. Проверку обрыва провода
производят вольтметром, который присоединяют между концом
провода со стороны датчика и корпусом автомобиля. Отсутствие
показаний вольтметра свидетельствует об обрыве провода.
Реостатным датчикам свойственна неисправность, характе-
ризующаяся увеличением переходного сопротивления в месте
контакта ползунка и обмотки реостата. Обычно увеличение
переходного сопротивления возникает на небольших участках
обмотки реостата и внешне проявляется в колебаниях стрелки
указателя при прохождении ползунка по этим участкам.
Возможны случаи, когда стрелка указателя перемещается с
заметным отставанием при изменении состояния контролируемой
среды. Это свидетельствует о загустевании или загрязнении
демпфирующей смазки, которая закладывается в опоры оси стрел-
ки. Для ликвидации неисправности необходимо смыть старую
смазку растворителем и заложить новую или смазать опоры
маслом МВП.
199
Глава 12
СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
12.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Большую часть информации о дорожной ситуации водитель
получает по зрительному каналу. Дорожная ситуация опреде-
ляется особенностями самой дороги, дорожными знаками, объек-
тами вдоль дороги. Кроме того, дорожную ситуацию создают дру-
гие участники дорожного движения. Исходя из этого каждый
автомобиль конструируется с учетом возможности получения
водителем наиболее полной зрительной информации. В числе мно-
гих средств, обеспечивающих решение данной задачи, внешние
световые приборы (фары и фонари) занимают особое место.
Так как автомобильный транспорт обеспечивает перевозки
круглосуточно, его движение ночью и в туман невозможно без
эффективного автономного освещения дороги и близлежащих от
нее объектов. Осветительные приборы (фары) обеспечивают во-
дителю возможность получения информации о дороге и объектах
на дороге. Фары составляют головное освещение автомобилей
и являются мощными световыми приборами.
Водитель, управляя транспортным средством, при движении
по дороге может совершать различные маневры, связанные с из-
менением скорости и направления движения. Чтобы все участ-
ники движения своевременно получали самую различную инфор-
мацию друг о друге, автомобили оснащаются комплектами прибо-
ров световой сигнализации, количество и расположение которых
строго регламентировано. Светосигнальные приборы (фонари)
обеспечивают водителю возможность информировать остальных
участников движения о присутствии автомобиля на дороге,
его габаритах и ориентации относительно дороги (габаритные и
стояночные огни, знак автопоезда, световозвращатели), об из-
менении направления движения (указатели поворота) и резком
уменьшении скорости движения (сигналы торможения). Фонарь
освещения номерного знака обеспечивает необходимую адресную
информацию об автомобиле. Информация, передаваемая различ-
ными приборами сигнализации, должна быть легко различимой
и однозначно воспринимаемой. Поэтому различные приборы от-
личаются друг от друга интенсивностью излучаемого сигнала,
его цветом (белый, желтый, оранжевый, красный) и постоянным
или проблесковым режимом работы.
Еще одна важная особенность автомобильных световых при-
боров вытекает из необходимости создания ими пучка света
определенной структуры. Другими словами, в зависимости от кон-
кретного светового прибора интенсивность его излучения неоди-
накова в разных направлениях. Из задач, выполняемых све-
товым прибором, вытекают и особенности их конструирования.
200
У одних приборов необходимо сконцентрировать свет источника,
а затем перераспределять его в нужных направлениях. У других
свет источника только перераспределяют и меняют его цвет.
Работают все световые приборы по одному принципу — они
являются преобразователями электрической энергии источника
питания в лучистую энергию. Происходит это преобразование в
лампах накаливания.
Напомним, что лучистой называется энергия, передаваемая
излучением. Измеряется энергия в самых различных единицах
(эргах, джоулях и т. д.). В светотехнике пользуются другой физи-
ческой величиной — лучистым потоком, который характеризует
энергию излучения в единицу времени. Лучистый поток по ана-
логии с другими единицами мощности означает мощность лучис-
той энергии. Единицей измерения лучистого потока исходя из
определения служит ватт, поэтому его применяют для характе-
ристики ламп накаливания. Так как спектр излучения ламп на-
каливания неодинаков (он зависит от температуры нити), лу-
чистый поток одной и той же мощности неодинаково восприни-
мается человеческим глазом. Поэтому одной из основных единиц
в светотехнике является световой поток.
Световой поток F определяется как мощность лучистой энер-
гии, оцениваемая по световому ощущению, которое она произ-
водит на человеческий глаз. Единицей измерения светового потока
является люмен. Для воспроизведения единицы светового потока
служит Государственный световой эталон.
Так как световые автомобильные приборы распределяют све-
товой поток в пространстве неодинаково, для характеристики
этих приборов необходимо задавать его пространственную плот-
ность в различных направлениях. Этот параметр определяется
световым потоком, заключенным в единице телесного угла, и
называется силой света /. Определяется сила света по формуле
/ = F/w,
где F равномерно распределенный световой поток в пределах телесного
угла и>.
За единицу силы света принята кандела.
Условия освещения характеризуются освещенностью. Если све-
товой поток F распределяется по освещаемой поверхности s рав-
номерно, то освещенность Е определяется формулой
E = F/s.
Освещенность может быть определена и через силу света по
формуле
Е /cosa
где а — угол падения света; г — расстояние между источником света и по-
верхностью.
201
Автомобильные световые приборы, как правило, состоят из
следующих основных узлов: оптического элемента, корпуса и эле-
ментов, подводящих электрическую энергию. Основным узлом
светового прибора является оптический элемент, обычно состоя-
щий из лампы накаливания, отражателя и рассеивателя. Именно
оптический элемент обеспечивает преобразование электрической
энергии в лучистую, концентрирует и перераспределяет световой
поток в нужных направлениях. Происходит это следующим об-
разом. Световой поток лампы, попадая на поверхность отража-
теля, концентрируется им и направляется на рассеиватель. Рас-
сеиватель перераспределяет лучистую энергию и формирует свето-
вой поток, усиленный или ослабленный в определенных направле-
ниях, которые зависят от функций конкретного прибора.
Лампы, применяемые в световых приборах, строго регламен-
тированы как по своим энергетическим характеристикам (мощ-
ности, световому потоку), так и по конструктивным параметрам
(тип цоколя, размеры и расположение нитей). Такое строгое
отношение к лампам обеспечивает установку в данный световой
прибор только такой лампы, которая предусмотрена конструк-
цией.
Для концентрации светового потока лампы традиционным
является параболический отражатель, геометрия которого пред-
ставляет собой тело, образованное вращением параболы вокруг
оси симметрии, которую называют оптической осью. Если в фокусе
идеального отражателя поместить точечный источник света
(рис. 12.1, а), то лучи, попадающие на его поверхность, отра-
жаясь от нее, образуют узкий пучок, направленный параллельно
оптической оси. Отражатель концентрирует только ту часть све-
тового потока источника, которая находится в пределах телесного
угла 0)1. Часть светового потока источника, которая не попала на
отражатель, образует так называемые прямые лучи. Они идут
сильно расходящимся пучком, большая часть которого бесполезна
с точки зрения создания необходимой освещенности. В ряде
Рис. 12.1. Распределение светового потока:
а—идеальным отражателем и точечным источником света; б—реальным отражателем
и распределенным источником света
202
случаев они оказывают вредное влияние, так как направлены в
нежелательном направлении. Поэтому у некоторых световых при-
боров прямые лучи экранируют.
Реальный отражатель имеет незначительные отклонения от
формы идеального параболоида, а нить накала имеет хотя и
небольшие, но конечные размеры. Поэтому на практике отражен-
ный свет имеет форму слабо расходящегося пучка (рис. 12.1, б)
с телесным углом w2. Так как световой поток лампы распределя-
ется в телесном угле ел, значительно большем телесного угла со2,
в котором он распределяется после отражения, то сила отражен-
ного света во много раз больше силы света нити накала лампы.
Отраженный световой поток окончательно формирует рассеи-
ватель. Изготовляются рассеиватели из оптически прозрачного
материала. Формирование светового потока осуществляется вы-
полненными на его внутренней поверхности преломляющими эле-
ментами. Преломляющими элементами могут быть: цилиндриче-
ские линзы, которые обеспечивают рассеяние пучка в одной
плоскости и его поворот в другой; сферические линзы, рассеиваю-
щие пучок в обоих плоскостях; эллипсоидные линзы, позволяю-
щие получить различные углы рассеяния во взаимоперпендику-
лярных плоскостях; призмы, которыми добиваются изменения на-
правления части светового потока; линзопризмы, рассеивающие
световой пучок при изменении ориентации части пучка.
Рассеиватель выполняет и другую важную функцию. Он за-
щищает рабочую поверхность отражателя от различных внешних
воздействий, которые могут ухудшить его функциональные харак-
теристики.
В ряде случаев необходимая характеристика светового прибора
достигается без применения отражателя или рассеивателя. Так,
габаритные огни и боковые повторители указателей поворота
проектируются без отражателей. Требуемое светораспределение
в этих приборах обеспечивается одним рассеивателем. Отража-
телями сложной формы, которую можно получить при изготов-
лении их из термостойкой пластмассы, обеспечивается и кон-
центрация светового потока и его распределение по направле-
ниям. Рассеиватели в таких конструкциях не нужны и требуется
лишь установка защитного стекла. Такие чисто отражательные
схемы приборов могут применяться при изготовлении фар.
12.2. ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
К осветительным приборам относятся в основном фары го-
ловного света и противотуманные фары. Могут устанавливаться
также фары заднего хода.
Каждый автомобиль оснащен комплектом фар головного света,
которые позволяют получить два принципиально разных режима
203
освещения. Один режим обеспечивает освещение дороги на боль-
шом расстоянии (дальний свет). При этом дальность видимости,
т. е. расстояние, на котором водитель может распознавать пре-
пятствия на дороге, ограничивается освещенностью 2 лк. Води-
тель видит предметы на дороге в результате того, что часть
отраженного от нее света попадает на его глаза. К этому коли-
честву отраженного света глаз водителя адаптируется посред-
ством изменения диаметра зрачка. Если на дороге появляется
встречный автомобиль, водитель которого пользуется также даль-
ним светом, то прямой свет фар, попадающий в глаза обоих
водителей, будучи более сильным, вызывает резкое уменьшение
диаметра зрачка. Адаптация водителей к прежнему уровню ос-
вещенности после разъезда автомобилей исчисляется секундами
и на это время водители оказываются ослепленными. Поэтому
для обеспечения встречного разъезда автомобилей имеется вто-
рой режим освещения — ближний свет (или свет встречного
разъезда). Ближний свет обеспечивает освещение дороги на
небольшом расстоянии, но при этом исключается ослепление во-
дителя встречного транспортного средства.
Фара головного света может быть только дальнего света
(обозначается буквой R на рассеивателе), только ближнего света
(обозначается буквой С) и комбинированная — дальнего и ближ-
него света (обозначается буквами CR). Автомобиль может быть
оснащен двумя или четырьмя фарами дальнего света и двумя
фарами ближнего света. На практике наиболее часто автомобиль
оснащается двумя фарами типа CR при двухфарной системе осве-
щения и при четырехфарной системе — двумя фарами типа CR
и двумя фарами типа R.
Принципы формирования пучков дальнего и ближнего света
неодинаковы. В современной фаре типа CR это осуществляется
использованием двухнитевой лампы. Одна из нитей лампы рас-
полагается в фокусе отражателя и обеспечивает получение пучка
дальнего света. Другая нить расположена вне фокуса отража-
теля и за счет этого получают световой пучок, не создающий вы-
сокой освещенности на глазах водителя встречного автомобиля,
что необходимо при встречном разъезде.
Принципы построения светооптической схемы дальнего света
одинаковы во всем мире. Светораспределение встречного разъез-
да разделяется на два типа: американская и европейская системы.
В СССР в настоящее время применяется европейская система
формирования ближнего света. В фаре типа CR европейского типа
(рис. 12.2, а) применяется двухнитевая лампа 2. Нить дальнего
света 3 располагается вдоль оптической оси отражателя 1 так,
что ее наружный край находится в фокусе отражателя. Симметрич-
ный пучок света, сконцентрированный отражателем, попадая на
рассеиватель, формируется так, что наибольшая концентрация
излучения относительно оптической оси наблюдается в горизон-
204
Рис. 12.2. Фара европейского светораспределения:
а—ход лучей; б—конструкция экрана нити ближнего света
тальной плоскости при отклонениях ± 1,5°, а в вертикальной плос-
кости— при отклонениях ±0,75° (рис. 12.3, а).
Нить ближнего света 4 (см. рис. 12.2, а) выдвинута вперед
относительно точки фокуса и поднята вверх относительно опти-
ческой оси. Снизу она перекрыта металлическим экраном 5, ко-
торый перекрывает нижнюю часть отражателя от попадания на
него светового потока лампы. Поэтому при ближнем свете в фарах
европейского типа работает только верхняя половина отража-
теля. От нее пучок света направляется вниз и немного вправо.
Экран 5 с левой стороны по ходу лучей (рис. 12.2, б) повернут
на 15°. Экран и соответствующий рассеиватель позволяют полу-
чить асимметричный световой пучок (рис. 12.3, б), ограниченный
в левой части горизонтальной линией, а в правой—линией,
направленной под углом 15° к горизонту. В большинстве оптиче-
ских элементов устанавливается экран прямых лучей 6 (см.
рис. 12.2, а).
По конструктивному исполнению головные фары бывают круг-
лыми и прямоугольными (рис. 12.4). Долгое время круглая форма
Рис. 12.3. Световое пятно дальнего (а) и ближнего (б) света на экране
205
Рис. 12.4. Конструкция фары:
а—круглая: /—рассеиватель; 2—ободок; 3, 13—регулировочные винты; 4—корпус; 5—
держатель оптического элемента; 6—отражатель; 7—экран; 8—лампа; 9—узел крепле-
ния; 10—штекерная колодка; 11—проводники; 12—вниты крепления; б—прямоугольная:
1—кожух; 2—рассеиватель; 3—винт крепления; 4—регулировочный винт; 5—лампа га-
баритного огня; 6 и 7—проводники; 8—штекерная колодка; 9—узел крепления; 10—
корпус; 11—лампа фары
фары (рис. 12.4, а) была основной. Применяются два типораз-
мера круглых фар: с диаметром оптического элемента 178 мм
для двухфарной системы и с диаметром оптического элемента
146 мм для четырехфарной системы освещения.
Основные узлы, из которых состоит фара, следующие: кор-
пус 4; оптический элемент, состоящий из отражателя 6, рассеи-
вателя 1, экрана 7 прямых лучей, и одно- или двухнитевой лампы
8\ регулировочный механизм.
206
Рассеиватель и отражатель оптического элемента соединяются
между собой склеиванием. Отражатель должен обеспечивать вы-
сокий коэффициент отражения, для чего обеспечивается 12—
13-й класс чистоты его поверхности. Рассеиватель выполняется
из стекла, на внутренней поверхности которого выполнены пре-
ломляющие элементы, отклонения в выполнении которых не долж-
ны превышать 0,05 мм. Лампа устанавливается в специальный
узел крепления 9, состоящий из фланца, закрепленного на отра-
жателе. Фиксируется лампа специальными зажимами, которые
прижимают опорный фланец на лампе к фланцу узла крепления.
Ориентация лампы относительно отражателя осуществляется так,
чтобы расфокусировка нити ближнего света вперед была 1,8 мм
и вверх — 0,2 мм. Присоединение лампы к источникам питания
осуществляется посредством колодки 10, от которой через рези-
новое уплотнение наружу выведены проводники 11.
Оптический элемент крепится на держателе оптического эле-
мента 5 с помощью ободка 2 и трех винтов 12. Держатель 5
в свою очередь прижимается к корпусу пружинами и посред-
ством двух винтов 3 и 13, ввернутых в корпус, имеет возможность
поворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Винтами 3 и 13 обеспечивается регулировка светового пучка от-
носительно дороги.
Прямоугольная фара (рис. 12.4, б) отличается тем, что отра-
жатель ее оптического элемента имеет диаметр до 250 мм и усечен
сверху и снизу. Вертикальный размер ее снижен до 140 мм, что
обеспечивает автомобилю лучшие аэродинамические свойства.
В оптическом элементе прямоугольной фары (и круглой тоже)
может быть установлена лампа переднего габаритного огня.
Обычные лампы накаливания, устанавливаемые в фары, пред-
ставляют собой электровакуумный прибор. Основными элемента-
ми лампы является тело накала (одно или два), установленное
на специальных электродах и помещенное в стеклянный баллон
из силикатного стекла, обеспечивающий изоляцию тела накала
от внешнего пространства. Внутренняя полость баллона запол-
няется инертным газом или смесью газов, которые обеспечивают
уменьшение скорости испарения материала тела накала. Для
крепления лампы на фаре она снабжается цоколем, который сое-
диняется с баллоном специальной мастикой. Тело накала изго-
товляется из вольфрама, имеющего температуру плавления
3390 °C. Тело накала имеет форму спирали или биспирали, что
обеспечивает наибольшую его концентрацию.
Лампа характеризуется рядом параметров, которые опреде-
ляют ее электрические и световые характеристики. К электриче-
ским параметрам лампы относятся номинальное напряжение
(12 или 24 В) и электрическая мощность, измеряемая в ваттах.
К световым параметрам относятся номинальный световой поток,
измеряемый в люменах, и максимальная сила света, измеряемая
207
Рис. 12.5. Лампы, применяемые в фарах:
а—с цоколем Р45Г/41; б—Н4 с цоколем Р43//38; в—Н1; г—Н2; д—НЗ; /—колба; 2—
нить дальнего света; 3—нить ближнего света; 4—экран; 5 фланец; 6—цоколь; 7—
выводы
в канделах. Важным производным параметром ламп является
световая отдача — отношение светового потока, излучаемого лам-
пой, к ее мощности.
Международными правилами для европейских фар типа CR
предназначается двухнитевая лампа с фланцевым цоколем типа
P45t/41 (рис. 12.5, а). Нить дальнего света этой лампы пред-
ставляет собой спираль подковообразной формы; нить ближнего
света — спираль цилиндрической формы. Цоколь лампы имеет
ступенчатую форму. Ступени образуют две базовые поверхности,
позволяющие применять лампу в отражателях с двумя различ-
ными фокусными расстояниями: 22 и 27 мм. Лампа имеет три
штекерных вывода: один общий (от обоих нитей) и по одному от
каждой нити. Изготовляются с цоколем P45t/41 два типа ламп:
А12 = 45-|-40 (А — автомобильная; 12 — на номинальное напря-
жение 12 В; 45 — мощность нити дальнего света 45 Вт; 40 —
мощность нити ближнего света 40 Вт) и А24 = 55 + 50.
Существенным недостатком обычных ламп является осажде-
ние вольфрама на внутренней поверхности колбы лампы, что
приводит к уменьшению световой отдачи лампы в процессе
эксплуатации. Поиски решения данной проблемы привели к со-
зданию галогенных ламп. Отличаются они тем, что колба лампы
заполняется галогенами или их соединениями (пары йода, бромис-
тый метил и др.). При их наличии и создании определенных тем-
пературных режимов в лампе устанавливается цикл возврата
частиц вольфрама с колбы на тело накала. Механизм возврата
заключается в образовании летучего соединения галогена с воль-
фрамом на колбе, его обратном разложении от высокой температу-
ры вблизи нити накала и оседании паров вольфрама обратно
на нить. Однако этот механизм не обеспечивает повышения срока
службы ламп, так как интенсивное испарение вольфрама идет
с участков нити более тонкого сечения (они сильнее нагреваются),
а осаждается вольфрам на более холодные участки, образуя там
наросты. Для обеспечения соединения галогена с вольфрамом
температура колбы должна быть 600—700 °C. Поэтому колбы
208
галогенных ламп изготовляются из жаростойкого кварцевого
стекла и имеют малые размеры. Для обеспечения более равно-
мерного отложения вольфрама нить накала ближнего света имеет
форму цилиндра.
Применение галогенов позволило увеличить температуру нити
до 2700—3000 °C. Это позволило достигнуть световой отдачи ламп
22—25 лм/Вт, что в 1,5 раза выше светоотдачи обычных ламп.
В автомобильных фарах типа CR европейского типа междуна-
родными нормами предусмотрено применение лампы Н4 (рис.
12.5, б) со специальным цоколем P43t/38. Обычные лампы не-
взаимозаменяемы с лампой Н4, так как последние, имея повышен-
ную светоотдачу, требуют применения специальных рассеивателей
для уменьшения ослепления в режиме ближнего света. Изго-
товляются лампы Н4 двух типов: АКГ12 = 60 + 55 и АКГ24 = 75 +
+ 70 (АКГ — автомобильная кварцевая галогенная).
Международными нормами предусмотрены также однонитевые
лампы типов Hl, Н2, НЗ (рис. 12.5, в, г, д). Лампы Н1 и НЗ
предназначены для применения в противотуманных фарах и фа-
рах дальнего света в четырехфарной системе. Лампа Н2 почти
не применяется, как очень сложная в производстве.
Использование противотуманных фар обусловлено необходи-
мостью обеспечения автомобильных перевозок в условиях тумана,
снегопада, т. е. когда метеорологические условия ограничивают
дальность видимости. Дело в том, что дальний свет в этих услови-
ях только ухудшает видимость, а ближний свет недостаточно
эффективен. При их включении в тумане создается эффект вуа-
лирующей пелены, хорошо знакомый водителям. Он заключается
в том, что затуманенная атмосфера образует свечение, на фоне
которого объекты на дороге очень трудно выделить. В сочетании
с ослаблением излучения, которое вызвано рассеянием, види-
мость резко снижается.
Основной особенностью противотуманных фар является рез-
кая горизонтальная граница между светом в верхней части и тенью
в нижней части светового пучка. Эти фары характеризуются так-
же большим углом (до 160°) распространения света. При таком
светораспределении и правильной установке фары, обеспечива-
ется наибольшая дальность видимости при плохих метеорологи-
ческих условиях. Правильная установка фар заключается в сле-
дующем: необходимо располагать фары как можно ближе к до-
рожному полотну, а световой пучок должен быть направлен вниз.
12.3. СВЕТОСИГНАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Минимальный обязательный комплект светосигнальных при-
боров всех автомобилей включает: два передних габаритных ог-
ня; два задних габаритных огня; два сигнала торможения, рас-
209
положенных сзади; два передних мигающих указателя поворота;
два задних мигающих указателя поворота; боковые мигающие
указатели поворота; два задних световозвращателя; фонарь ос-
вещения номерного знака.
Правила предписывают некоторым категориям автомобилей
обязательную установку дополнительного оборудования: контур-
ных огней для грузовых автомобилей, опознавательных огней,
огней преимущественного проезда.
Существует также перечень необязательных светосигнальных
огней. К ним относятся: задний противотуманный огонь, стоя-
ночный огонь, дополнительный сигнал торможения, боковые
огни, фонарь заднего хода.
Одним из параметров, характеризующих светосигнальные
приборы и контролируемых в эксплуатации, является сила света
вдоль оси отсчета. Направление оси отсчета совпадает с про-
дольной осью автомобиля.
Рассмотрим функции и режимы работы некоторых основных
светосигнальных приборов.
Габаритные огни обозначают габариты транспортного сред-
ства в условиях плохой видимости, например ночью. Два перед-
них габаритных огня имеют белый цвет, два задних — красный.
Их устанавливают максимально разнесенными друг от друга по
краям транспортного средства. В габаритных огнях обычно
применяют источник света (лампу) мощностью 5 Вт. Сила света
габаритных огней вдоль оси отсчета у новых приборов должна
находиться у передних огней в пределах 4—60 кд, у задних
огней — 2—12 кд.
Сигналы торможения предназначены для круглосуточного
применения. В обязательный комплект светосигнальных прибо-
ров входят два сигнала торможения красного цвета. В сигналах
торможения применяется источник света мощностью 21 Вт.
Так как сигналы торможения применяются круглосуточно,
они должны быть хорошо видны днем при ярком солнечном свете,
а в ночное время не должны вызывать слепящего действия.
Указанное противоречие разрешается двумя путями: ограничени-
ем максимальной силы света и использованием двух режимов
работы (днем и ночью). При использовании двухрежимной схемы
работы ночью применяют источник света меньшей мощности.
У сигналов торможения новых приборов с одним режимом работы
осевая сила света должна быть не менее 40 кд и не более 100 кд;
у двухрежимных приборов днем — от 130 до 520 кд, ночью — от
30 до 80 кд.
В последнее время получают распространение дополнитель-
ные сигналы торможения. Эти приборы монтируются у задних
стекол салона легкового автомобиля или микроавтобуса. Влия-
ние дополнительных сигналов торможения на безопасность дви-
жения имеет несколько аспектов. За счет иих увеличивается за-
210
Рис. 12.6. Действие дополнительных сигналов торможения
метность сигналов торможения. Они дублируют основные сигналы
при их загрязнении. Еще один эффект проявляется при движении
колонны легковых автомобилей (рис. 12.6). В этом случае основ-
ной сигнал торможения виден только водителю следующего ав-
томобиля. Дополнительный сигнал торможения увидят водители
нескольких сзади следующих автомобилей, что обеспечит более
своевременную их реакцию. Рекомендуемая сила света допол-
нительных сигналов торможения по оси отсчета от 40 до 60 кд.
Сигналы поворота и их боковые повторители предназначены
для информации других участников движения о маневре (по-
вороте, развороте и т. п.) транспортного средства. Два передних
указателя поворота могут быть белого или желтого цвета, два
задних и два передних боковых повторителя должны быть оран-
жевого цвета. В передних и задних указателях поворота уста-
навливаются лампы мощностью 21 Вт, в боковых повторителях—
3 Вт. Устанавливают сигналы поворотов по сравнению с другими
сигнализирующими приборами наиболее близко к крайним точкам
транспортного средства. Боковые повторители указателей пово-
рота устанавливают сбоку на крыльях, кабине или кузове.
Работают указатели поворота в проблесковом режиме. Ми-
нимальная частота следования проблесков не должна быть ме-
нее 1 Гц (60 проблесков в минуту). При такой частоте следова-
ния проблесков, обеспечивается минимальный промежуток вре-
мени, равный 1 с, необходимый участникам движения для оценки
дорожной обстановки. Максимальная частота проблесков должна
быть не более 2 Гц. При большей частоте проблески могут вос-
приниматься слитно.
Кроме того, на эффективность сигналов поворота оказывает
влияние отношение длительности светлой части проблеска к дли-
тельности всего периода, называемое скважностью проблеска.
Скважность проблеска должна находиться в пределах 0,4—0,7.
Сила света новых передних указателей поворота должна быть
не менее 175 кд и не более 700 кд. Сила света боковых пов-
торителей не нормируется. Задние указатели поворота, как и
сигналы торможения, могут быть одно- и двухрежимные. Сила
света однорежимных новых указателей не менее 50 кд и не более
200 кд. Сила света двухрежимных указателей днем не менее
175 кд и не более 400 кд, ночью—не менее 40 кд и не более
100 кд.
211
Указатели поворота выполняют также функции аварийной
сигнализации. В этом случае в проблесковом режиме работают
одновременно указатели поворота обоих бортов автомобиля.
Лампы, применяемые в светосигнальных приборах, характе-
ризуются теми же параметрами, что и лампы фар. Мощность их
не превышает 21 Вт.
Для сигнальных фонарей применяются следующие основ-
ные категории ламп (рис. 12.7):
Р25-1 —однонитевая мощностью 21 Вт для сигналов тормо-
жения и указателей поворота;
Р25-2 — двухнитевая мощностью 21 Вт для сигнала торможе-
ния и 5 Вт для габаритного огня;
R19/5 — однонитевая мощностью 5 Вт для габаритных огней;
СИ — софитная, однонитевая мощностью 5 Вт, аналог лампы
R19/5.
Лампы категорий Р25-1 и R19-5 изготовляются со штифтовым
цоколем BA15s, категории Р25-2 — со штифтовыми цоколем
BA15d. Софитные лампы имеют цоколь SW8.5. Для сигнализато-
ров контрольно-измерительных приборов и освещения шкал
применяются бесцокольные лампы.
Применяются также другие категории ламп с мощностью от
0,8 до 4 Вт.
Световозвращатели представляют собой пассивные световые
приборы, так как не имеют своего источника света и создают сиг-
нал путем отражения света фар другого автомобиля. Они пред-
назначены для обозначения ночью стоящего с погашенными ог-
нями транспортного средства и представляют собой вид отра-
жателей, у которых направление падающих и отраженных
лучей совпадает. Обязательна установка двух задних световоз-
Рис. 12.7. Лампы, применяемые в сигнальных фонарях:
а—лампа категории Р25-1 с цоколем BA15s; б—лампа категории Р25-2 с цоколем
BA15d; в —лампа категории R19/5 с цоколем BA15s; г — лампа софитная категории Cl 1
с цоколем SW8.5
212
Рис. 12.8. Принцип действия световоз-
вращателя:
/—световозвращатель; 2—фара; 3—глаз
водителя
вращателей красного цвета.
Возможна установка передних
световозвращателей белого и
боковых оранжевого цвета.
Световозвращатель пред-
ставляет собой оптически проз-
рачное тело, на внутренней по-
верхности которого располо-
жено большое количество трех-
гранных пирамид. Пирамиды
обладают свойством возвра-
щать свет, который падает на
них со стороны основания (рис. 12.8). Оси пирамид световозвра-
щателя параллельны друг другу и направлению движения авто-
мобиля.
Сигнальные огни конструктивно выполняются по-разному: в
виде секций, объединенных в передний или задний фонарь, или
в виде отдельных конструкций.
Передние габаритные огни у современных автомобилей, как
правило, совмещают с фарой. Для этого в отражателе фары до-
полнительно устанавливают лампу мощностью 4 Вт. Фонарь
передних указателей поворота встраивается отдельной секцией
в блок-фару. Встречаются передние фонари, совмещающие функ-
ции габаритного огня и сигнала поворотов. В традиционных
конструкциях передний фонарь выполняется в виде двухсекци-
онного блока.
Задние фонари выполняются как в виде конструкции, совме-
щенной в едином корпусе, так и в раздельном исполнении.
Современные фонари имеют пластмассовые корпуса, отража-
тель выполняется непосредственно на корпусе, рассеиватель
может быть цельнолитой (при использовании многоцветного
литья) и сваренный или склеенный из отдельных секций. Если
в фонаре нет отражателя, лампа устанавливется в определенной
точке относительно преломляющих элементов рассеивателя.
12.4. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ВНЕШНИХ СВЕТОВЫХ ПРИБОРОВ
Большинством внешних световых приборов водитель управля-
ет самостоятельно. Это относится к приборам освещения, габа-
ритным огням, указателям поворота. Часть приборов включа-
ется независимо от воли водителя при совершении им какого-
либо действия. Так, при торможении практически одновременно
с нажатием на педаль зажигаются сигналы торможения. При
включении задней передачи загораются фонари заднего хода.
Автоматическое включение световых приборов осуществляет-
ся с помощью специальных выключателей, которые устанавли-
ваются в цепь питания приборов. Для включения сигналов тор-
213
Рис. 12.9. Схема включения светотех-
нических приборов при помощи цент-
рального переключателя света
можения применяются выклю-
чатели гидравлического, пнев-
матического или механического
действия. Гидравлический или
пневматический выключатель
устанавливается в зависимости
от типа тормозной системы. Та-
кие выключатели устанавлива-
ются в тормозную систему и
срабатывают (их контакты за-
мыкаются) при увеличении дав-
ления в системе, возникающем
при нажатии водителя на пе-
даль тормоза. Механические
выключатели имеют непосред-
ственную связь с педалью тор-
моза. Контакты выключателей
могут непосредственно управ-
лять сигналами торможения
или посредством дополнитель-
ного реле. Включение фонарей
заднего хода осуществляется
механическими выключателя-
ми, устанавливаемыми в меха-
низме переключения передач.
Управление осветительными приборами и габаритными огнями
связано единой схемой (рис. 12.9). Часто для этой цели исполь-
зуются так называемые переключатели света ползункового ти-
па 5. Переключатель имеет три фиксированных положения руко-
ятки штока. Положение 0 соответствует отключенному состоя-
нию потребителей. В этом положении можно только включить
нити дальнего света ламп 2 головных фар, когда дальним светом
пользуются в целях сигнализации. Для этой цели пользуются
ручным однопозиционным выключателем с самовозвратом, кото-
рый входит в состав переключателя 11 света головных фар.
В положении / включаются лампы 1 габаритных огней, лампы 4
фонаря освещения номерного знака и лампы Б освещения
контрольно-измерительных приборов. Кроме того, подается пита-
ние в цепь выключателя 12 ламп 3 противотуманных фар, которые
включаются через реле 10. В положении // питание подается на
двухпозиционный переключатель 11. В исходном положении пере-
ключатель замыкает цепь питания обмотки реле 8, контакты кото-
рого замыкают цепь питания нитей ближнего света. Поэтому
в положении // центрального переключателя включается ближний
свет фар. При переводе переключателя 11 во второе положение
ближний свет выключается, загорается дальний свет и контроль-
ная лампа 7, так как замыкаются контакты реле 9. Реле в цепях
214
питания фар применяются для уменьшения падения напряжения
в цепях питания фар и исключения, таким образом, его вредного
влияния на силу света фар.
Цепь ламп 6 освещения контрольно-измерительных приборов
включается через встроенный в центральный переключатель реос-
тат, сопротивление которого регулируется поворотом рукоятки
штока. Это позволяет водителю изменять освещенность приборов
на щитке.
На автомобилях применяются также центральные переключа-
тели, имеющие схему коммутации, отличающуюся от рассмот-
ренной выше. Применяются схемы включения, в которых цент-
ральный переключатель отсутствует.
Широкое применение в последнее время получили комбини-
рованные переключатели. Они представляют собой устройства,
в которых переключатели и выключатели световых и других
приборов объединены в один узел. Устанавливаются комбиниро-
ванные переключатели на рулевой колонке, что создает опреде-
ленные удобства для водителей.
Для осуществления проблескового режима работы сигналов
поворота в цепь их ламп включаются специальные прерыватели.
Традиционными здесь являются прерыватели теплового действия
(типа РС57).
Прерыватель указателей поворота РС57 теплового действия
(рис. 12.10) имеет следующее устройство. На стальном сердеч-
нике 13 намотана обмотка 14. Один конец обмотки 14 соединен
Рис. 12.10. Схема включения указателей поворота при помощи прерывателя
теплового действия РС57
215
с выводом Сл прерывателя, а другой — через резистор 8, нихро-
мовую струну 7, якорек 9 и сердечник 13 (к нему крепится яко-
рек 9) с выводом Б прерывателя. Контакты 10 в исходном поло-
жении разомкнуты под действием струны 7, оттягивающей яко-
рек 9. Винт 6 служит для регулировки натяжения струны 7. Кон-
тактная пара 11 также разомкнута под действием пружины, при-
клепанной к якорьку 12. Неподвижный контакт пары И соеди-
нен с выводом К.л прерывателя.
Вывод Б прерывателя через замок-выключатель 16 и ампер-
метр соединен с положительным выводом аккумуляторной бата-
реи. К выводу К.л присоединена контрольная лампа 15, располо-
женная на щитке приборов. К выводу Сл подключен один из
выводов переключателя 1 указателей поворота.
С помощью переключателя 1 к выводу Сл посредством пласти-
ны б подключаются лампы 3 и 19 переднего и заднего указателей
левого бокового повторителя или посредством пластины в —
лампы 4 и 18 переднего и заднего указателей правого поворота
и лампа 5 правого бокового повторителя поворота. Переключа-
тель указателей поворота устанавливается на рулевой колонке
под рулевым колесом, а переключение осуществляется специаль-
ной ручкой. Ручка может находиться в трех фиксированных по-
ложениях: среднем, соответствующем разомкнутой цепи, и двух
крайних, в одном из которых включаются левые указатели по-
ворота, а в другом — правые.
При з; мкнутых контактах замка-выключателя 16 и положении
переключателя 1 соответствующем, например, включенным ука-
зателям левого поворота, к выводу Сл прерывателя подключаются
лампы 2, 3, 19. При этом от положительного вывода аккумулятор-
ной батареи пойдет ток по цепи: амперметр — замок-выключа-
тель — вывод Б — сердечник 13 — якорек 9 — струна 7 — резис-
тор 8 — обмотка 14 — вывод Сл — пластина б переключателя
1 — лампы 2, 3, 19 — корпус автомобиля — отрицательный вывод
аккумуляторной батареи.
Так как в цепь включен резистор 8, ток в ней невелик и накал
нитей ламп указателей поворота неполный, а сила притяжения
сердечника 13 недостаточна для замыкания контактных пар
10 и И.
Протекающий по струне 7 ток вызывает ее нагрев, вследствие
чего струна удлиняется и уменьшается ее натяжение. При этом
сила притяжения якорька 9 к сердечнику 13 будет достаточна
для замыкания контактов 10. При замыкании контактов 10 ток в
цепи обмотки 14 и ламп 2, 3, 19 резко возрастает, так как будет
проходить, минуя резистор 8. В результате нити ламп 2, 3, 19
будут светиться полным накалом, возрастает сила притяжения
якорька 12 к сердечнику 13 и контакты 11 замкнут цепь конт-
рольной лампы 15, которая загорится.
216
При замыкании контактов 10 ток в струне 7 прекращается,
она остывает и уменьшается в длине. Через некоторое время
сила натяжения струны становится такой, что контакты 10 раз-
мыкаются, и ток в цепи обмотки 14 и ламп 2, 3, 19 уменьшается.
При этом нити ламп будут снова светиться неполным накалом, а
контакты 11 разомкнутся и включат цепь контрольной лампы.
Затем весь процесс повторится.
В случае перегорания одной из ламп указателей поворота
уменьшается сила тока в обмотке прерывателя и струне, что
вызывает значительное увеличение промежутка времени между
импульсами, уменьшение времени проблесков и отсутствие вклю-
чения контрольной лампы.
При замыкании контактов выключателя 17, что происходит
в процессе торможения автомобиля, и нейтральном положении
выключателя 1 загораются лампы 18 и 19 задних фонарей. Таким
образом, для указателей поворота и сигналов торможения исполь-
зуются одни и те же фонари с рассеивателями красного цвета.
Прерыватели поворотов теплового типа достаточно надежны
в работе и дешевы. Однако они не удовлетворяют современным
требованиям, согласно которым в аварийных ситуациях должны
включаться одновременно огни обоих бортов. Так как они чув-
ствительны к величине нагрузки, включение ламп обоих бортов
вызывает изменение частоты и скважности проблесков против
установленных норм. Поэтому в настоящее время автомобили
оснащаются прерывателями поворотов новых конструкций.
Контактно-транзисторный прерыватель указателей поворота
РС951А (рис. 12.11) предназначен для работы в схемах электро-
оборудования с напряжением питания 24 В. Для коммутации
ламп в режиме указателей поворота используется переключатель
П1. Контроль за работой указателей поворота осуществляется
двумя контрольными лампами, установленными на щитке прибо-
ров. При перегорании одной из ламп указателей поворота автомо-
биля или лампы прицепа перестает мигать контрольная лампа
автомобиля (лампа, присоединенная к выводу КТ прерывателя)
или прицепа (лампа, присоединенная к выводу КП) соответ-
ственно.
Применение контактно-транзисторного прерывателя позволя-
ет включать одновременно лампы всех указателей поворота, что
соответствует включению аварийной сигнализации. Такое включе-
ние осуществляется специальным включателем П2 (ВК422),
когда его ручка находится в положении I. При этом указатели
поворота обоих бортов работают синхронно в мигающем режиме
независимо от положения переключателя П1. При этом одновре-
менно с указателями поворота в ручке включателя мигает
контрольная лампа.
Прерыватель РС951А содержит: задающее устройство — ге-
нератор импульсов тока; исполнительное электромагнитное реле
217
Рис. 12.11. Схема включения указателей поворота при помощи контактно-
транзисторного прерывателя РС951А
Р1; реле контроля исправности ламп указателей поворота авто-
мобиля Р2 и реле контроля ламп указателей поворота прицепа
РЗ; схему электронной защиты. Все эти элементы смонтированы
на плате с помощью печатного монтажа и заключены в пластмас-
совый кожух.
В цепь контактов исполнительного реле через переключатель
П1 включены лампы указателей и обмотки реле Р2 и РЗ.
Генератор импульсов тока прерывателя собран по схеме ав-
томобильного генератора с электромеханической положительной
обратной связью. При включении замка-выключателя прерыва-
тель находится под напряжением. Если переключатель указа-
218
телей поворота П1 находится в нейтральном положении, генера-
тор импульсов не генерирует и прерыватель не коммутирует цепь
указателей. В этом состоянии транзистор VT1 (КТ315) закрыт
напряжением, определяемым резисторами моста Rl, R2 и R4, R5.
Закрытыми являются и транзисторы VT2, VT3 (МП25А). База
транзистора VT3 имеет принудительное смещение в обратном
направлении за счет включения в эмиттер диода VD3 (КДЮ5).
Исполнительное реле Р1 обесточено, контакты Р1 разомкнуты.
При включении указателей поворота через холодные нити
ламп диод VD1 (КДЮ5) резистора R6 подключается параллельно
резистору R4. Мост, состоящий из резисторов Rl, R2, R3, R5, полу-
чает дополнительный разбаланс. На базе транзистора VT1 образу-
ется положительный потенциал по отношению его эмиттера, и он
открывается. Открываются транзисторы VT2 и VT3. Срабатывает
реле Р1, контакты Р1 подключают лампы указателей к поло-
жительному выводу аккумуляторной батареи. Конденсатор С1 на-
чинает заряжаться по цепи: положительный вывод батареи —
резисторы R3 и R1 — переход база-эмиттер транзистора VT1 —
резистор R4. При заряде конденсатора транзисторы удержива-
ются в открытом состоянии. Резистор R6 в это время оказывается
не подключенным параллельно резистору R4, так как диод VD1
смещен в обратном направлении по отношению положительного
потенциала на контактах исполнительного реле. По истечении
некоторого времени заряда конденсатора С1 его ток оказыва-
ется недостаточным для удержания транзистора VT1 в открытом
состоянии. Транзисторы закрываются, цепь ламп указателей
обесточивается. Схема прерывателя возвращается в исходное со-
стояние, за исключением конденсатора С1, который оказывается
заряженным. Разряд конденсатора происходит по цепи: холодные
нити ламп указателей — аккумуляторная батарея — резисторы
R2, R3. При этом на базе транзистора VT1 образуется отрица-
тельный потенциал по отношению к эмиттеру, который и удержи-
вает его в закрытом состоянии некоторое время, соответствующее
времени негорения ламп. После разряда конденсатора процесс
генерирования импульсов тока (коммутирования цепи ламп ука-
зателей) повторяется. Величина емкости конденсатора и сопро-
тивления перезарядных разисторов определяют время горения и
негорения ламп указателей.
Цепочка RIO, VD2 (КД105) служит для гашения обратных
токов обмотки реле Р1. Диод VD4 (КДЮ5) служит для шунтиро-
вания обратных импульсов токов, появляющихся в схеме электро-
оборудования при переходных процессах. Частота прерываний
этим прибором не зависит от величины нагрузки.
Схема электронной защиты включает тиристор VT5 (КУ 101 А),
транзистор VT4 (КТ203), диод VD5 (КДЮ5), конденсатор С2
и резисторы R12, R13, R14. Введение в схему прерывателя элект-
ронной защиты позволяет при наличии коротких замыканий в цепи
219
сигнальных ламп предотвратить перегорание обмоток реле
контрольных ламп) Р2 и РЗ.
Схема защиты работает следующим образом. При возникнове-
нии короткого замыкания падение напряжения на резисторе
R12 резко увеличивается. Смещение на базе транзистора VT4
становится достаточным для его открытия. В результате на уп-
равляющем электроде тиристора VT5 появляется напряжение и
тиристор открывается. При этом уменьшается разбаланс моста
Rl, R2, R3, R5, на эмиттере транзистора VT1 образуется положи-
тельный потенциал по отношению к его базе, и он закры-
вается.
Конденсатор С2 служит для предотвращения срабатывания
защиты от одиночных импульсов тока. Диод VD5 ограничивает
максимальную величину смещения на базе транзистора VT4 на
уровне 0,7—0,8 В.
Прерыватель указателей поворота РС950 применяется в схе-
мах электрооборудования с напряжением 12 В. Он отличается
от прерывателя РС951А отсутствием схемы защиты, величинами
сопротивлений резисторов и обмоточными данными реле.
Особенностью прерывателя РС950Е является применение спе-
циализированной микросхемы, выполняющей функции генератора
импульсов, вместо такой же схемы, собранной на традиционной
элементной базе. Кроме того, у этого прерывателя применены
герметизированные магнитоуправляемые контакты, которые ком-
мутируют цепь контрольной лампы.
12.S. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
В процессе эксплуатации автомобилей под влиянием различ-
ных внешних воздействий происходит изменение характеристик
световых приборов. Изменение характеристик фар характеризу-
ется разрегулировкой (изменением направления светового пучка)
и ухудшением светотехнических характеристик. Светосигнальные
приборы подвержены влиянию только второго фактора.
Разрегулировка фар происходит от постоянного воздействия
вибрационных нагрузок и изменения жесткости подвески авто-
мобиля. Кроме того, к изменению ориентации светового пучка
приводит замена перегоревшей лампы. У новой лампы при ее
работе под действием высокой температуры нити накала проис-
ходит деформация экрана ближнего света относительно поддер-
живающего его электрода. При этом пучок ближнего света как бы
поворачивается по часовой стрелке. В результате при ближнем
свете увеличивается излучение в направлении глаз водителя
встречного транзисторного средства и ухудшается освещение
обочины. Положение экрана стабилизируется через 25—30 ч ра-
боты лампы.
220
При эксплуатации фар с галогенными лампами следует
избегать попадания жира на колбу лампы. Жир, попавший на
колбу, которая имеет рабочую температуру больше температуры
колб обычных ламп, вгорает в кварц стекла, что приводит к
уменьшению светового потока лампы. Поэтому при установке
галогенной лампы не следует касаться ее колбы даже руками.
Светотехнические характеристики внешних световых приборов
изменяются в основном от воздействия внешней среды. В наруж-
ную часть рассеивателей световых приборов при движении ав-
томобиля постоянно ударяются твердые частицы (песок, пыль),
которые вызывают их абразивный износ. В результате поверх-
ность рассеивателей покрывается микроскопическими царапина-
ми и трещинами. Особенно абразивному износу подвержены рас-
сеиватели светосигнальных приборов, которые изготовляются из
относительно мягких пластмасс.
Естественное старение пластмасс приводит к уменьшению их
прозрачности. Под действием радиации, в результате выгорания
красителей, происходит изменение цвета рассеивателей. В конеч-
ном счете цветные рассеиватели становятся белесыми и не могут
выполнять своих функций. Сила света такого прибора возрастает
и может превысить допустимые нормы.
К изменению светотехнических характеристик приводит также
эффект, наблюдаемый при выключении светового прибора. На-
гревшийся при работе воздух внутри прибора начинает охлаж-
даться и происходит всасывание наружного воздуха, вместе с ко-
торым внутрь попадают пыль и влага. Оседая на внутренних
поверхностях оптического элемента, пыль и влага уменьшают
силу света прибора, а влага еще способствует и ускорению корро-
зионных процессов на отражателе и в патроне.
Коррозионные процессы на контактах патронов ламп и в ште-
керных соединениях цепей питания приводят к увеличению пере-
ходных сопротивлений контактов и, следовательно, к увеличению
падения напряжения в цепи. В результате также уменьшается
сила света прибора. Для уменьшения скорости коррозионных про-
цессов рекомендуется заполнять контактные узлы смазкой
Литол-24.
Нормативными документами регламентированы предельные
значения параметров световых приборов, выход за которые за-
прещает их эксплуатацию.
Головной свет регламентируется суммарной силой дальнего
света в направлении оси отсчета, которая должна быть не
менее 20 тыс. кд.
Регулировка направления светового пучка фар типов С и CR
осуществляется по ближнему свету. Фары должны быть отрегули-
рованы так, чтобы горизонтальная часть светотеневой границы
была ниже центра фары на расстоянии 10 м от нее на 150 мм
для легковых автомобилей, 200 мм для микроавтобусов, 250 мм
221
Таблица 12.1. Параметры регулирования противотуманных фар
Высота установки фар, мм Угол наклона верхней свето- теневой границы пучка, мни Расстояние от центра отсчета фары до верхней светотеневой границы по экрану, удаленному от фары на 10 м, мм
До 350 0 0
350—500 34 100
500—650 51 200
650—750 103 300
750—850 173 500
850—1000 206 600
для грузовых автомобилей и автобусов. Фары типа R регулируются
так, чтобы максимальная сила света совпадала с осью от-
счета.
Сила света противотуманных фар в вертикальной плоскости,
проходящей через ось отсчета, должна быть не более 675 кд
в направлении 3° вверх и не менее 1000 кд в направлении 3°
вниз. Световой пучок противотуманных фар должен быть накло-
нен вниз к плоскости дороги на угол, зависящий от высоты
установки фар (табл. 12.1).
Сила света сигнальных фонарей в направлении оси отсчета
ограничивается двумя пределами (табл. 12.2): верхний такой же,
как у новых изделий, нижний несколько меньше норматива для
новых изделий.
При выходе значений силы света за границы, указанные в
табл. 12.2, эксплуатация автомобиля запрещается. Считается так-
же недопустимым эксплуатация автомобиля, у которого парные
Таблица 12.2. Предельные значения силы света фонарей
Наименование огня Сила света, кд
не менее не более
Габаритный передний 2 60
задний 1 12
Сигнал торможения с одним уровнем 20 100
с двумя уровнями | днем 20 520
I ночью 5 80
Указатель поворота передний 80 700
задний с одним уровнем 40 200
с двумя уровнями [днем 40 400
|ночью 10 100
222
световые приборы (например, сигналы торможения) имеют силу
света, отличающуюся более чем в 2 раза.
Для условий эксплуатации нормируются следующие режимы
работы указателей поворота:
частота следования проблесков должна составлять 90±30
проблесков в минуту;
первый проблеск при включении указателя поворота должен
появиться не позднее чем через 3 с.
Поддержание исправного состояния и своевременная замена
световых приборов (или их отдельных элементов) обеспечива-
ются выполнением в полном объеме операций технического об-
служивания.
При ежедневном обслуживании (ЕО) необходимо за счет убо-
рочно-моечных работ обеспечить чистое состояние рассеивателей
световых приборов. Промывать и протирать их следует осторож-
но, чтобы песком, оставшимся в протирочном материале, не
повредить поверхности рассеивателя. Кроме того, при ЕО необ-
ходимо последовательным включением убедиться в исправности
всех световых приборов и их щитковых сигнализаторов.
Состав контрольно-регулировочных работ при проведении
ТО-2 предусматривает дополнительно к операциям ЕО проверку
правильности установки фар, измерение силы света фар, проверку
состояния ламп, проводов, контактов, винтовых соединений.
Регулировку фар необходимо проводить также после замены
лампы, а также после 25—30 ч работы лампы, когда стабилизи-
руется положение экрана ближнего света.
Регулировку фар проводят на специальном посту. На практике
посты для регулировки фар оснащаются или экраном с матовым
покрытием, или специальным прибором-реглоскопом.
При применении экрана (рис.
рабочая площадка, устройство
тельно экрана и устройство
для измерения силы света. Ав-
томобиль на рабочей площадке
устанавливается таким образом,
чтобы расстояние между фара-
ми и экраном было от 5 до 10 м.
Целесообразнее регулировать
фары на расстоянии 10 м, так
как при этом обеспечивается
большая точность регулировки.
Площадка должна быть ровной.
Допускаются неровности не бо-
лее 5 мм. Плоскость экрана
должна быть перпендикулярной
плоскости площадки с отклоне-
нием не более 5°. Автомобиль
12.12), кроме него, в пост входит
ориентации автомобиля относи-
Рис. 12.12. Разметка контрольного эк-
рана и площади для установки ав-
томобиля при проверке и регулировке
Фар
223
устанавливают относительно экрана так, чтобы его ось симметрии
совпадала с плоскостью ООА или чтобы ось задних колес была
параллельна экрану, а плоскость ООА делила расстояние между
фарами пополам. От точности установки автомобиля во многом
зависит точность регулировки фар. Поэтому используются спе-
циальные ориентирующие устройства.
На экране наносят две вертикальные линии V—V, отстоящие
от линии 00 на расстояние, равное половине расстояния между
фарами. Горизонтальная линия R— R наносится на высоте, равной
высоте Н центров фар. Ниже линии R — R на величину А с левой
стороны от линий V—V наносятся горизонтальные линии, которые
с правой стороны от линии V—V переходят в линии, направленные
под углом 15° к горизонту. Таким образом образуются ломаные ли-
нии С—С. Величина А равна нормативной величине смещения го-
ризонтальной светотеневой границы пучка ближнего света.
При регулировке и проверке силы света одной фары другую
перекрывают непрозрачной заслонкой. Регулировку осуществляют
совмещением светотеневой границы ближнего света с соответ-
ствующей ломаной линией С—С.
Измерение силы пучка дальнего света производят с помощью
измерительного устройства, состоящего из фотоэлемента диамет-
ром 30,0—62,5 мм и микроамперметра. Фотоэлемент должен быть
коррегирован под среднюю кривую спектральной чувствитель-
ности глаза. Предварительно устройство должно быть оттари-
ровано. При измерении силы света необходимо учитывать влия-
ние посторонних источников света. При измерении силы света
фар типа CR фотоэлемент устанавливают на линии V—V на
90 мм выше горизонтального участка ломаной линии С—С. При
измерении силы света фар типа R фотоэлемент устанавливают
на пересечении линий V—V и R — R.
Измерение силы света можно проводить с использованием
серийно выпускаемых люксметров (Ю-17, Ю-117 и др.). Для по-
лучения искомого значения силы света измеренное значение осве-
щенности, которое регистрируют люксметры, необходимо умно-
жить на квадрат расстояния (в метрах) от фары до фото-
элемента.
При регулировке и проверке силы света фар необходимо,
чтобы давление в шинах было в норме, а загрузка автомобиля
соответствовала данным в его конструкции.
В целом очень простой метод контроля параметров фар с при-
менением экрана имеет ряд недосп гков: необходимы значитель-
ные площади для организации поста, помещение должно быть
затемненным, сложно обеспечить необходимую точность ориента-
ции автомобиля относительно экрана, низкая производитель-
ность труда. Попытки устранить указанные недостатки привели
к созданию специальных приборов для проверки и регулировки
фар — реглоскопов.
224
Основным узлом реглоскопа
является оптическая камера
(рис. 12.13), состоящая из лин-
зы 1, концентрирующей свет
фар на расположенный от нее
на расстоянии 400—500 мм
экран 3. Экран снабжен устрой-
ством 2 для его перемещения в
вертикальной плоскости, а на
Рис. 12.13. Схема работы оптической
камеры реглоскопа
его поверхности нанесена раз-
метка. В фокусе линзы установ-
лен фотоэлемент 4, который че-
рез выключатель 6 подключает-
ся к показывающему прибору 5
Оптическая камера обычно
которому она может перемещаться вверх-вниз. Так обеспечива-
ется возможность совмещения оптической оси объектива с осью
устанавливается на штативе, по
отсчета фар по высоте.
Штатив, как правило, закрепляется на подвижном основа-
нии, благодаря чему прибор является передвижным. Для обес-
печения совмещения оптической оси объектива с осью отсчета
фар в горизонтальной плоскости реглоскопы снабжаются специ-
альными приспособлениями, называемыми системой ориентации.
Системы ориентации отличаются друг от друга теми элемен-
тами автомобиля, которые служат базой для ориентации оптичес-
кой камеры. Базой для ориентации могут быть передние колеса,
задние колеса или задняя ось, симметричные точки кузова.
Наиболее распространены системы ориентации по симметричным
точкам кузова. Они также имеют совершенно различное испол-
нение. Так, на приборе КЗОЗ (рис. 12.14) используется лучевая
система ориентации. Реализуется система с помощью специаль-
ного осветителя, который излучает широкий световой пучок, имею-
щий резкую светотеневую границу. Осветитель монтируется на
приборе таким образом, чтобы светотеневая граница пучка
на горизонтальной плоскости, проходящей через оптическую ось
камеры, была перпендикулярна оптической оси. При работе при-
бор ориентируют относительно автомобиля таким образом, чтобы
светотеневая граница осветителя проходила через симметричные
точки кузова.
Измерение силы света фонарей можно производить с помощью
пары фотоэлемент — микроамперметр или указанными выше
стандартными люксметрами. Располагать фотоэлемент целесо-
образно на расстоянии 2,5—3,0 м от проверяемого фонаря. Конт-
роль соответствия цвета сигнальных приборов может быть про-
изведен визуально.
В системе освещения и световой сигнализации в процессе экс-
плуатации возникают неисправности, определяемые визуально,
8 Зак. 2083
225
признаками которых являются нарушения функционирования при-
боров. При этом можно выделить два состояния: прибор или
группа приборов не работает; нарушено нормальное функцио-
нирование прибора или группы приборов.
Неисправности первой группы можно разделить с учетом
дополнительных признаков следующим образом: не работает один
световой прибор; не работает группа приборов, имеющая общую
цепь питания.
Отказ в работе одного светового прибора может быть вызван
перегоранием нитей ламп, плохим контактом в патроне лампы,
обрывом подводящих проводов. Определение вида неисправности
в этом случае проводится осмотром и контрольной лампой.
Когда не работает целая группа приборов, это может быть
следствием обрыва цепи до ее разветвления по отдельным прибо-
рам, результатом срабатывания термобиметаллического или пе-
регорания плавкого предохранителя или неисправности в комму-
тационном устройстве. Место обрыва цепи ищут контрольной лам-
пой. Неисправности коммутационных приборов определяют под-
ключением контрольной лампы к их выводам.
При срабатывании или перегорании предохранителя возмож-
но наличие в цепи замыкания на корпус. Для его определения
вместо предохранителя включают контрольную лампу большой
мощности (40—50 Вт), а затем включают световые приборы.
Если контрольная лампа горит неполным накалом, значит, корот-
кого замыкания нет. Если контрольная лампа горит полным на-
калом, в цепи приборов есть замыкание. Для определения кон-
226
кретной цепи, в которой имеется замыкание, поочередно отсоеди-
няют цепи приборов в месте их разветвления. Если при отклю-
чении всех цепей лампа горит полным накалом, значит, замы-
кание на корпус имеется в общем проводе между предохраните-
лем и местом разветвления.
Нарушение нормального функционирования приборов освеще-
ния и световой сигнализации заключается в значительном умень-
шении силы света приборов, которое может явиться следствием
ухудшения оптических свойств деталей оптического элемента или
увеличения падения напряжения в цепях питания.
Если напряжение на световом приборе в пределах нормы,
неисправен оптический элемент. При этом осмотром можно опреде-
лить загрязнение отражателя и рассеивателя, потемнение колбы
лампы, плохой контакт в патроне.
Величина падения напряжения в цепях определяется разно-
стью напряжений на источнике и на потребителе (световом прибо-
ре). Для цепей световых приборов установлены нормы на падение
напряжения. Его величина в цепях фар, сигналов торможения,
указателей поворота не должна превышать 0,9 В для систем с
номинальным напряжением 12 В и 0,5 В для 24-вольтовых систем.
В цепях габаритных огней, освещения номерного знака и салона
падение напряжения ограничено 0,6 В для 12-вольтовых и 0,4 В
для 24-вольтовых систем. Причинами увеличения падения на-
пряжения при эксплуатации являются сильное окисление нако-
нечников проводов в местах соединений и окисление выводов
светового прибора, которые легко устраняются.
На практике встречаются особые случаи отказа световых при-
боров, который характеризуются дополнительными признаками.
К этим случаям следует отнести потерю контакта между корпу-
сом автомобиля и корпусом фонаря или фары.
При двухфарной системе освещения фара, потерявшая контакт
с корпусом автомобиля, светит очень слабым светом. При вни-
мательном осмотре обнаруживается, что светят сразу обе нити
(дальнего и ближнего света лампы). Объясняется это тем, что
изменяется путь электрического тока. Так, при включении ближ-
него света электрический ток протекает через нити ближнего
и дальнего света фары, потерявшей контакт с корпусом, затем
по проводу, соединяющему нити дальнего света фар, и нить даль-
него света другой фары на корпус автомобиля. При этом получает
питание и загорается контрольная лампа дальнего света, что
также является признаком рассматриваемой неисправности.
Потеря контакта с корпусом автомобиля в одном из задних
фонарей обнаруживается следующим образом. При включении
указателей поворота той стороны, в которой возникла неисправ-
ность, оба задних фонаря начинают работать (могут гореть лампы
других огней) в проблесковом режиме. Сила света фонарей
при этом уменьшается.
8*
227
РАЗДЕЛ V
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ,
БОРТОВАЯ СЕТЬ
Глава 13
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
13.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗВУКОВЫЕ СИГНАЛЫ
Звуковые сигналы, применяемые на автомобилях для опове-
щения пешеходов и водителей о присутствии транспортного сред-
ства, по виду потребляемой энергии подразделяются на электри-
ческие и пневматические.
Основными характеристиками звуковых сигналов являются
уровень звукового давления, выраженный в децибелах, и спект-
ральный состав звука.
Электрические сигналы по конструктивному исполнению под-
разделяются на рупорные и безрупорные.
Рупорный (тональный) сигнал (рис. 13.1) обеспечивает не-
обходимые характеристики совместной работой электромагнитной
системы, которая создает колебания мембраны 1, и рупора 12,
выполняющего роль резонатора.
Электромагнитная система имеет электромагнит, основными
элементами которого являются обмотка 3 и сердечник 6. Один
228
конец обмотки 3 соединен с изолированным выводом 2, другой
(на рисунке не показан) — с пружиной 9 подвижного контакта.
В исходном положении контакты 8 замкнуты и соединяют цепь
обмотки электромагнита через пластину 5 неподвижного контакта,
корпус 10, подвеску 11 и корпус автомобиля с отрицательным
выводом аккумуляторной батареи. Мембрана 1 закреплена между
корпусом 10 и рупором 12. На мембране жестко закреплен яко-
рек 13 с упорным штифтом 7.
При соединении вывода 2 с положительным выводом аккуму-
ляторной батареи по цепи обмотки 3 электромагнита пойдет ток.
В результате якорек 13, преодолевая упругую силу мембраны 1,
притянется к сердечнику 6 электромагнита. При этом штифт 7
давит на пружину 9 и размыка-
ет контакты 8, которые разры-
вают цепь обмотки.
При размыкании электри-
ческой цепи сердечник переста-
ет притягивать к себе якорек и
мембрана под действием своих
упругих сил возвращается вмес-
те с якорьком в исходное поло-
жение. При этом контакты вновь
замыкаются, и процесс повторя-
ется. В результате якорек ко-
леблется с частотой 200—400
Гц. Работа мембраны харак-
теризуется более сложным ко-
лебательным процессом, поэто-
му в спектре звука, создаваемо-
го воздухом при колебаниях
мембраны, присутствуют высо-
кочастотные составляющие
около 2000—3500 Гц. Эти сос-
тавляющие оказывают наиболь-
шее воздействие на слуховые
органы человека и хорошо
слышны в кабине обгоняемого
автомобиля.
Определенный тон сигнала
обеспечивается подбором тол-
щины мембраны и конфигура-
цией рупора.
Регулировка высоты тона и
громкости звука осуществляет-
ся перемещением пластины 5
неподвижного контакта с по-
мощью гаек 4.
Рис. 13.2. Безрупорный сигнал:
/—крышка; 2—шлиц для регулировки;
3—прижимная шайба; /—шпоночный вы-
ступ; 5—пружина прерывателя; 6—пружи-
на регулировочного виита; 7—регулировоч-
ный винт; 8—кожух; 9—контакты преры-
вателя; 10—центрирующая пружина; 11—
упор стержня; 12—стержень; 13—сердеч-
ник электромагнита; 14—конденсатор;
15—обмотка; 16—пружинная подвеска;
17—якорек; 18—мембрана: 19—резонатор
229
Рис. 13.3. Схемы включения сигналов:
а--безрупориых; б—рупорных: Б, К, С — выводы промежуточного реле
В рупорных сигналах для уменьшения искрения на контактах
параллельно контактам включается резистор или конденсатор.
Безрупорный (шумовой) сигнал (рис. 13.2) имеет резона-
тор 19 в виде чашеобразного диска, который колеблется вместе
с мембраной 18.
У безрупорных сигналов регулировка зазора между контак-
тами 9 производится винтом 7, головка которого выведена на-
ружу. Регулировка зазора между якорьком 17 и сердечником 13
осуществляется поворотом стержня 12, положение которого фик-
сируется гайкой. Поворот стержня осуществляется воздействием
на шлиц 2, для чего гайка предварительно должна быть ослаблена.
После окончания регулировки гайку следует тщательно затянуть.
Обычно на автомобили устанавливается комплект нз двух
сигналов: один высокого, другой низкого тона. В зависимости от
величины потребляемого тока применяют две схемы включения
сигналов (рис. 13.3). Включение безрупорных сигналов, которые
потребляют токи, меньшие, чем рупорные, осуществляется непо-
средственно механической кнопкой включения сигналов
(рис. 13.3, а).
Рупорные сигналы потребляют ток, превышающий допустимое
значение для механических кнопок. Для включения сигналов
в этом случае применяют промежуточные реле (реле сигналов).
При такой схеме (рис. 13.3, б) через кнопку протекает небольшой
ток, потребляемый обмоткой промежуточного реле.
Звуковые сигналы не требуют профилактического обслужива-
ния, кроме содержания их в чистоте, а также периодической про-
верки их крепления и плотности и чистоты контактных присоеди-
нений проводов.
Цепь сигналов обязательно защищается предохранителями.
Поэтому при коротких замыканиях цепь разрывается предохра-
нителем. Наличие короткого замыкания и его локализацию про-
веряют включением в схему вместо предохранителя контрольной
лампы (40—50 Вт) и последовательным отсоединением участков
цепи. Неисправность промежуточного реле определяют так же,
как и дополнительного реле стартера.
230
13.2. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Электродвигатели постоянного тока на автомобилях предна-
значены для привода механизмов стеклоочистителей, вентилято-
ров, выдвижения антенн.
В зависимости от режима работы электродвигатели делятся
на следующие типы: одно-, двухскоростные и реверсивные.
Наибольшее применение на автомобилях получили электро-
двигатели с электромагнитным возбуждением, значительно реже
применяются с возбуждением от постоянных магнитов.
Электродвигатели с электромагнитным возбуждением имеют
в принципе одинаковое устройство (рис. 13.4).
Якорь 1 закреплен на валу 15, который вращается в двух само-
устанавливающихся керамических подшипниках 7. Подшипники
смазываются маслом, которым пропитана набивка 6, а центриру-
ются пластинчатыми пружинами 5 и 14. Левый подшипник уста-
новлен в крышке 2, правый — в корпусе И. Крышка и корпус
стянуты винтами 3.
Секции обмотки якоря выведены на коллектор 8, к которому
пружинами 10 прижимаются щетки 9. Щеткодержатели закреп-
лены на изоляционной пластине 4.
Статор с полюсами 12, на которых закреплены катушки 13
обмоток возбуждения, крепится на внутренней цилиндрической
поверхности корпуса.
В электродвигателях большой мощности вал якоря устанав-
ливается в шариковых подшипниках. Кроме того, некоторые
электродвигатели выполняются в одном корпусе с редуктором,
имеющим пониженную передачу.
На автомобилях применяются электродвигатели с последова-
тельным, параллельным и смешанным возбуждением.
Электродвигатели с последовательным возбуждением обычно
применяются там, где в момент пуска необходимо преодолевать
значительное сопротивление
приводимых в движение меха-
низмов. У этих двигателей в мо-
мент пуска крутящий момент
имеет наибольшее значение,
а частота вращения возрастает
с уменьшением нагрузки.
В электродвигателях с па-
раллельным возбуждением час-
тота вращения практически не
зависит от величины нагрузки.
В реверсивных электродви-
гателях применяются две об-
мотки возбуждения, включен-
ные параллельно друг другу.
11 12 13 14
Рис. 13.4. Электродвигатель постоян-
ного тока
231
Одновременно работает только одна обмотка, а для изменения
направления вращения производится переключение на другую.
Намотаны они таким образом, что создаваемые ими магнитные
потоки противоположны друг другу.
Для присоединения электродвигателей к бортовой сети ис-
пользуются изолированные от корпуса выводы или выведенные
наружу гибкие провода. У ряда двигателей вторым (отрицатель-
ным) токопроводом является корпус.
13.3. СТЕКЛООЧИСТИТЕЛИ
Стеклоочистители применяются для очистки ветрового стекла
автомобиля от атмосферных осадков, пыли и грязи.
Электрический стеклоочиститель (рис. 13.5, а) состоит из
электродвигателя 9 постоянного тока параллельного или смешан-
ного возбуждения (для привода стеклоочистителя на автомоби-
лях ВАЗ используется двигатель с возбуждением от постоянных
магнитов), червячного редуктора, рычажного механизма, одной
или двух резиновых щеток 2 и выключателя или переключателя 11
(в двухскоростных конструкциях).
Электродвигатель 9 монтируется на корпусе 8 редуктора, где
смонтированы также термобиметалдический предохранитель 12
и контакт с пружиной 13 концевого выключателя, который слу-
жит для остановки щеток при выключении стеклоочистителя вне
поля очистки стекла. Концевой выключатель (рис. 13.5, б) под-
ключается параллельно переключателю И.
У двухскоростных стеклоочистителей на корпусе редуктора
монтируется также добавочный резистор /?д, который включается
последовательно с параллельной обмоткой возбуждения при
повороте ручки переключателя в положение II.
Привод щеток осуществляется следующим образом. Враще-
ние вала электродвигателя через карданный вал 7 (см. рис.
13.5, а) передается червяку 6, который вращает шестерню 5 редук-
тора.
На валу шестерни жестко закреплен кривошип 10. Враще-
ние кривошипа 10 посредством рычажного механизма преобра-
зуется в качание рычагов 1, на которых закреплены держатели
щеток 3. При вращении шестерни 5 контакт на пружине 13 кон-
цевого выключателя скользит по контактному диску 4. При вра-
щении диск размыкает или замыкает контакт на корпусе. Суще-
ствуют также концевые выключатели, конструкции которых от-
личны от рассмотренной.
При замкнутых контактах замка-выключателя S (см. рис.
13.5, б) и положении / ручки переключателя И ток по параллель-
ной обмотке возбуждения протекает, минуя резистор /?д. Вал
электродвигателя вращается при этом с определенной частотой.
232
Рис. 13.5. Стеклоочиститель:
а — устройство; б — электрическая схема
При переключении ручки переключателя 11 в положение II
в цепь параллельной обмотки возбуждения включается резистор.
При этом ток в обмотке возбуждения уменьшается. Это вызывает
уменьшение магнитного потока и, следовательно, увеличение
частоты вращения вала электродвигателя.
Чтобы выключить стеклоочиститель, ручку переключателя 11
необходимо перевести в положение 0. При этом электродвигатель
продолжает работать до тех пор, пока вращающийся диск 4
замыкает контакт концевого выключателя на корпус. Как только
контакт концевого выключателя попадет в разрыв контактного
диска, цепь питания электродвигателя прервется и механизм
стеклоочистителя остановится. Щетки при остановке должны на-
ходиться в крайних положениях. Такое соответствие достигается
регулировкой положения рычагов 1 щеток.
Термобиметаллический предохранитель 12 служит для от-
ключения питания электродвигателя при появлении недопустимых
233
механических нагрузок в деталях стеклоочистителя или при сто-
порении щеток.
Техническое обслуживание стеклоочистителей заключается
в ежедневной проверке их действия. При этом следят, чтобы
рычаги стеклоочистителя равномерно, без заеданий перемещали
щетки в обе стороны, плотно прижимая их к стеклу.
Стеклоочистители имеют несколько разновидностей схем
включения. Практически для всех схем можно отметить следую-
щие характерные признаки неисправностей. Если при включении
стеклоочистителя щетки не перемещаются по стеклу, то возможны
обрыв электрической цепи, окисление контактов предохранителя,
неисправность электродвигателя или переключателя, неисправ-
ность червячной передачи.
Если при включении стеклоочистителя слышны характерные
щелчки, которые происходят при размыкании и замыкании контак-
тов предохранителя, это означает замыкание на корпус или обрыв
параллельной обмотки возбуждения.
Если в обоих рабочих положениях переключателя щетки пе-
ремещаются с одинаковой скоростью, это означает обрыв про-
вода, присоединенного к общей точке параллельной обмотки воз-
буждения и добавочного резистора, илн плохой контакт в пере-
ключателе.
13.4. ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭКОНОМАЙЗЕРОМ
ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ХОЛОСТОГО ХОДА
Принудительным холостым ходом называют режим работы
двигателя во время торможения автомобиля двигателем. Возни-
кает этот режим, когда водитель при движении автомобиля пол-
ностью отпускает педаль акселератора. Если при этом на авто-
мобиле установлен карбюратор без экономайзера принудитель-
ного холостого хода (ЭПХХ), двигатель продолжает потреблять
топливо. Расход топлива в этом случае несколько больше, чем
на режиме холостого хода, до тех пор, пока частота вращения
коленчатого вала, принудительно приводимого от колес автомоби-
ля, не станет равной частоте холостого хода. Расходование
топлива в режиме принудительного холостого хода не является
необходимостью. Кроме того, в этом режиме резко увеличивается
токсичность отработавших газов.
ЭПХХ устанавливается на карбюраторах и предназначен для
отключения подачи топлива в систему холостого хода в опреде-
ленном диапазоне частот вращения коленчатого вала в режиме
принудительного холостого хода. Применение ЭПХХ обеспечивает
уменьшение расхода топлива на 2—3 % при движении по шоссе
и на 4—5 % в городских условиях. Кроме этого, снижается ко-
личество отработавших газов и повышается эффективность тор-
можения двигателем на принудительном холостом ходу.
234
Рис. 13.6. Схема управления экономайзером принудительного холостого хода
Питание в схему управления (рис. 13.6) подается через кон-
такты выключателя зажигания S/. При работе двигателя они
замкнуты. Исполнительным устройством ЭПХХ является электро-
магнитный пневматический клапан Y. Пневматический клапан
установлен в шланге, соединяющем впускной трубопровод с по-
лостью диафрагмы, управляющей иглой экономайзера. Когда на
обмотку клапана подается напряжение, он открыт, что обес-
печивает подачу топливовоздушной смеси из системы холостого
хода в цилиндры двигателя. При отсутствии напряжения на об-
мотке клапана он закрыт и подача топлива отключена.
Управление работой клапана Y осуществляется электронным
блоком V и микровыключателем S2. Управление микровыключа-
телем S2 осуществляется от дроссельной заслонки карбюратора
через рычаг привода. В режиме принудительного холостого хода
дроссельная заслонка закрыта (педаль подачи топлива отпу-
щена), рычаг привода давит на рычажок микровыключателя и его
контакты разомкнуты. При открытии дроссельной заслонки рычаг
привода освобождает рычажок микровыключателя и его контакты
замыкаются.
Включение и отключение электропневмоклапана в зависимости
от частоты вращения коленчатого вала двигателя в режиме при-
нудительного холостого хода осуществляет блок управления V.
Он имеет четыре вывода. Через выводы 2 и 3, один из которых
соединен с контактами выключателя S1, а другой — с корпусом,
осуществляется питание блока V. Вывод 1 соединен с обмоткой
клапана. Через вывод 4 в блок поступает сигнал о частоте враще-
ния коленчатого вала двигателя. Источником сигнала является
первичная цепь системы зажигания. Сигнал, поступающий в
блок V послё каждого замыкания контактов прерывателя, имеет
235
сложную форму. В блоке V он преобразуется в один импульс.
Частота импульсов [ пропорциональна частоте вращения колен-
чатого вала двигателя.
Блок V работает таким образом, что при частоте преобразо-
ванных импульсов, меньшей определенного значения (частоты
включения), блок управления подключает обмотку клапана к бор-
товой сети, а при частоте, большей другого определенного значе-
ния (частоты отключения), происходит отключение обмотки
клапана от бортовой сети. Частота отключения /ОТКл больше час-
тоты включения fBKJ1 на значение, соответствующее разнице в
частоте вращения коленчатого вала двигателя 250—500 об/мин.
Работает блок управления типа 1402.3733 ЭПХХ следующим
образом. Сигнал системы зажигания поступает на входную цепь,
состоящую из элементов Rl, R2, VD1, VD2, С1. Резисторы R1 и
R2 ограничивают ток стабилитрона VD1 и являются делителем
напряжения. Стабилитрон VD1 ограничивает поступающие сиг-
налы снизу, а диод VD2 препятствует прохождению импульсов
обратной полярности, защищая от них транзистор VT1. Кон-
денсатор С1 защищает схему от помех. В результате после каж-
дого размыкания контактов прерывателя транзистор VT1 откры-
вается одним импульсом положительной полярности. После про-
хождения импульса транзистор VT1 закрывается. Резисторы R3,
R4 и R5 обеспечивают нормальный режим работы транзисто-
ра VT1.
В периоды между импульсами, когда транзистор VT1 зак-
рыт, конденсатор С2 заряжается через резистор R6. Диод VD3
препятствует заряду конденсатора С2 через резистор R4. Когда
транзистор VT1 открыт, конденсатор С2 разряжается по цепи:
диод VD3 — резистор R5 — коллектор-эмиттер транзистора VT1.
С уменьшением частоты импульсов время между импульсами
возрастает, а время импульса остается постоянным. Поэтому
напряжение (УС2, до которого заряжается конденсатор С2 при
закрытом транзисторе VT1, с уменьшением частоты увеличива-
ется.
Параметры схемы подобраны так, что даже при самой низ-
кой частоте импульсов, которая соответствует работе двигателя
на холостом ходу, конденсатор не успевает зарядиться до напря-
жения питания, которое задается стабилизирующей схемой на
стабилитроне VD5 и резисторе R16.
Схема на транзисторах VT2 и VT3 работает таким образом,
что транзисторы могут быть открыты, когда напряжение на базах
этих транзисторов больше напряжения на резисторе R8. На-
пряжение на базе транзистора VT3 постоянно. Оно задается
делителем на резисторах RIO, R12 и реостатом R11. Напряжение
на базе транзистора VT2 равно разности между напряжением
конденсатора С2 и падением напряжения на диоде VD4. Когда
конденсатор С2 разряжен, транзистор VT2 закрыт, а транзистор
236
VT3 открыт током базы, который протекает по цепи: диоды
VD6 и VD7 — резистор R10 — часть реостата Rl 1 — переход ба-
за-эмиттер транзистора VT3 — резистор R8. Напряжение на ре-
зисторе R8 будет практически равно напряжению между движ-
ком реостата R11 и корпусом, которое является опорным. Чтобы
открылся транзистор VT2, необходимо обеспечить заряд конден-
сатора до напряжения [УС2, большего суммы опорного напряжения
и падения напряжения на диоде. При низких частотах вращения
коленчатого вала двигателя обеспечивается указанное условие,
т. е. напряжение на конденсаторе С2 при заряде увеличивается
до величины, необходимой для открытия транзистора VT2. Так
как напряжение резистора R8 при открытии транзистора VT2
становится больше опорного напряжения, транзистор VT3 за-
крывается.
В период разряда напряжение конденсатора уменьшится,
транзистор VT2 закроется, а транзистор VT3 откроется.
При открытии транзистора VT2 начинает протекать ток базы
транзистора VT4 по цепи: эмиттер-база транзистора VT4 — ре-
зистор R13 — коллектор-эмиттер транзистора VT2 — резистор R8.
Транзистор VT4 откроется и через его эмиттер-коллектор и ре-
зистор R15 будет заряжаться конденсатор С4. Транзистор VT4
работает в ключевом режиме точно так же, как транзистор VT2.
Резисторы R13, R14 и R15 обеспечивают нормальный режим ра-
боты транзистора VT4. Конденсатор СЗ защищает его от
помех.
При появлении напряжения на конденсаторе С4 через ре-
зисторы R17 и R18 и переход база-эмиттер транзистора VT5
потечет ток. Транзистор VT5 откроется. Это произойдет практи-
чески одновременно с открытием транзистора VT4. Резисторы
R19, R21 и R22 обеспечивают нормальный режим работы тран-
зистора VT5.
Резистор R21 создает также постоянное смещение на ба-
зе транзистора VT6, что обеспечивает его открытие при
открытии транзистора VT5. Транзистор VT6 нагружен обмоткой
клапана Y. Поэтому при открытии транзистора VT6 клапан Y
открывается. Конденсатор С4 не успевает разрядиться за время,
когда транзистор VT4 закрыт, а в следующий цикл он опять
подзаряжается. Поэтому транзисторы VT5 и VT6 постоянно от-
крыты. Конденсатор С5 исключает влияние помех на работу
транзистора VT6.
При рассмотрении работы схемы, не зная заранее режима
работы транзистора VT6, мы считаем, что конденсатор С2 заря-
жается только через резистор R6. Так как транзистор VT6 открыт,
работает положительная обратная связь через резистор R24.
Это вызывает при открытии транзистора VT6 заряд конденсато-
ра С2 и через резистор R24. В результате напряжение на кон-
денсаторе С2 при открытии транзистора VT6 нарастает быстрее.
237
Резистор R24 обеспечивает скачкообразное включение схемы
и заряд конденсатора С2 за период заряда до напряжения UC2
большего, чем при отсутствии положительной обратной связи.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала напря-
жение UC2 постепенно уменьшается. При частоте [ — for™ на-
пряжения UС2 будет недостаточно для открытия транзистора VT2,
так как оно будет меньше опорного напряжения. В результате
транзистор VT4 будет закрыт, разрядится конденсатор С4 и
закроются транзисторы VT5, VT6 и клапан Y. Отметим, что при
закрытии транзистора VT6, уже при следующем цикле заряда
конденсатора С2 при той же частоте /откл напряжение UC2 будет
меньше, чем при предшествующем цикле. Это объясняется отсут-
ствием заряда конденсатора С2 через резистор R24. При дальней-
шем увеличении частоты схема будет отключена.
При уменьшении частоты до /откл не произойдет обратного
включения схемы ввиду того же отсутствия цепи заряда конден-
сатора С2 через резистор R24. При дальнейшем уменьшении час-
тоты напряжение UC2 увеличивается и при f=fmKJI будет обеспе-
чено открытие транзистора VT2 и включение всей схемы. Таким
образом обеспечивается необходимый режим работы электромаг-
нитного клапана и ЭПХХ.
Наличие в схеме диода VD4 позволяет повысить стабильность
частот (вкл и /откл за счет исключения паразитного подзаряда кон-
денсатора С2 обратным током перехода эмиттер-база транзисто-
ра VT2.
Однако наличие диода VD4 увеличивает температурный
уход схемы. Термокомпенсация осуществляется введением диодов
VD6 и VD7 в цепь делителя опорного напряжения.
Стабилитрон VD8 и ограничительный резистор R20 обеспечи-
вают защиту транзисторов VT5 и VT6 от перенапряжений, воз-
никающих в схеме электрооборудования автомобиля.
Через резистор R23 протекает ток утечки стабилитрона VD8,
что препятствует его протеканию через базу транзистора VT5.
При отсутствии резистора R23 возможно открытие транзистора
VT5 током утечки стабилитрона VD8.
Диод VD9 обеспечивает активное запирание транзистора VT5
при замыкании цепи питания клапана на корпус (коротком за-
мыкании) и таким образом защищает транзистор VT6 (он при
этом также закрывается).
Диод VD10 защищает транзистор VT6 от тока самоиндукции,
возникающего при отключении обмотки клапана.
Частоты вращения коленчатого вала двигателя, при которых
происходит включение и отключение системы холостого хода,
подбираются специально для каждого конкретного автомобиль-
ного двигателя.
238
Глава 14
БОРТОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ
14.1. СХЕМЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
Источники и потребители электрической энергии, установлен-
ные на автомобиле, соединяются между собой бортовой электри-
ческой сетью. Основными элементами электрической цепи явля-
ются соединительные провода, средства защиты цепей от пере-
грузок, средства коммутации (выключатели и переключатели)
и различные соединительные и распределительные устройства
(рис. 14.1 и 14.2).
Подавляющее большинство потребителей соединяются с ис-
точниками электрической энергии по однопроводной схеме. Вто-
рым соединительным проводом служит корпус автомобиля. В со-
временных автомобилях с корпусом соединяются отрицательные
выводы источников и потребителей. Использование однопровод-
ной схемы обеспечивает уменьшение расхода меди и трудоемкости
монтажа проводки. Однако такая схема имеет и свои недостатки,
наиболее крупным из которых является увеличение возможности
возникновения замыканий между проводами и корпусом.
При разработке схем электрооборудования руководствуются
определенными правилами. Аккумуляторную батарею и генера-
тор, являющиеся источниками электроэнергии, соединяют парал-
лельно. Если между ними устанавливают амперметр, потребители
в зависимости от места подключения в цепь источников электро-
энергии подразделяются на две группы.
К первой группе относятся потребители, подключаемые к
линии амперметр-аккумуляторная батарея. Эту группу составля-
ют потребители, рассчитанные на большой ток и работающие
кратковременно, или приборы, работа которых необходима в ава-
рийных случаях: стартер, прикуриватель, приборы термостата
и предпускового подогрева, аварийная сигнализация прерывате-
лей поворота и др.
Приборы, подключаемые к линии амперметр-генератор, состав-
ляют вторую группу. Эти потребители в свою очередь подразде-
ляются на следующие подгруппы:
приборы, которые подключаются через замок-выключатель
(обеспечивающие работу двигателя и контроль его узлов);
приборы освещения, подключаемые через центральный пере-
ключатель света или другим способом;
приборы, которые подключаются непосредственно к линии
амперметр-генератор (потребляющие небольшой ток и работаю-
щие длительное время и на стоянках и во время движения ав-
томобиля) .
При отсутствии в линии генератор-аккумуляторная батарея
амперметра групповая классификация потребителей не действует.
239
Рис. 14.1. Принципиальная схема электрооборудования автомобиля КамАЗ-5320:
/— регулятор напряжения; 2—реле отключения обмотки возбуждения генератора; 3 —
генератор; 4—амперметр; 5—кнопка выключателя аккумуляторной батареи; 6—аккуму-
ляторная батарея; 7—выключатель аккумуляторной батареи; 8 — дополнительное реле
стартера; 9 —дублирующий выключатель; /0—стартер; //-выключатель приборов и
стартера; /2 —реле выключеиня электрокафельных свечей; 13—выключатель электро-
фа кельиого подогревателя; 14—реле; 15— выключатель предпускового подогревателя
двигателя; 16—контактор электродвигателей предпускового подогревателя; 17—элект-
родвигатель предпускового подогревателя; 18—реле электронагревателя топлива; 19—
электромагнитный клапан; 20—электронагреватель топлива; 21—транзисторный комму-
татор и искровая свеча; 22—дополнительный резистор с термореле; 23— электрофакель-
ные штифтовые свечи; 24—электромагнитиый топливный клапан; 25-- кнопочный тер-
мобнметаллическин предохранитель; 26—датчик межосевого дифференциала; 27 блок
контрольных ламп; 2Я--реостат; 29—лампы освещения приборов (устанавливаются в
корпусах приборов); 30 указатель давления масла; 31 контрольная лампа красного
цвета аварийного падения давления масла (устанавливается в указателе давления
масла); 32 датчик контрольной лампы аварийного давления масла; 33 -датчик ука-
зателя давления масла; 34—датчик падения давления в баллоне стояночного тормоза;
35—датчик падения давления в баллоне аварийного растормаживания; 36—датчик
включения стояночного тормоза; 37 — датчик падеиия давления в баллоне задних тор-
мозов; 38—датчики падения давления в баллоне передних тормозов; 39—блок контроль-
ных ламп; 40—термобиметаллический предохранитель; 41 реле-прерыватель контроль-
ной лампы включения стояночного тормоза; 42—указатель уровня топлива; 43 конт-
рольная лампа красного цвета минимального уровня топлива (устанавливается в указателе
уровня топлива); 44-датчик указателя уровня топлива; 45—указатель температуры
охлаждающей жидкости; 46 — сигнальная лампа сигнализатора температуры охлаж-
дающей жидкости.(устанавливается в указателе температуры воды); 47—датчик ука-
зателя температуры охлаждающей жидкости; 48—датчик сигнальной лампы сигнали-
затора температуры охлаждающей жидкости; 49- указатель спидометра; 50—сигналь-
ная лампа синего цвета дальнего света фар (устанавливается в спидометре); 51—дат-
чик спидометра; 52—указатель тахометра; 53 -датчик тахометра; 54—прерыватель
указателя поворота; 55—выключатель аварийной сигнализации; 56, 82—штепсельные
розетки; 57—выключатель сигнала торможения; 58 реле сигналов торможения; 59—
выключатель электромагнита моторного тормоза прицепа; 60—выключатель плафонов;
61 плафон вещевого ящика; 62 плафон кабины; 63—боковой повторитель указателя
поворота; 64 передний фонарь; 65 подкапотная лампа; 66- -задний фонарь; 67—фара
передняя; 68— противотуманная фара; 69 — переключатель ближнего света и проти-
вотуманных фар: 70- фонарь автопоезда; 71 выключатель фонарей автопоезда;
72- комбинированный переключатель света; 73—выключатель фоиарей света заднего
хода; 74 фонарь заднего хода; 75—электромагнит пневмосигнала; 76 выключатель
электродвигателей отопителя; 77—резистор электродвигателей отопителя; 78 электро-
двигатели отопителя; 79 зуммер; 80—реле сигналов; 81 — звуковые сигналы
241
Рис. 14.2. Схема соединений электрооборудования автомобиля ВАЗ-2108:
/—блок-фара; 2—электродвигатель очистителя фар; 3—выключатель подкапотной
лампы; 4—звуковой сигнал; 5—электродвигатель вентилятора системы охлаждения;
6—датчик включения электродвигателя вентилятора; 7—выключатель света заднего
хода; 8—иаконечинк провода для подключения к датчику износа тормозных колодок;
9—датчик указателя температуры; 10—аккумуляторная батарея; 11—стартер; 12—дат-
чик-распределитель зажигания; 13—свечи зажигания; 14—генератор; 15—электромаг-
нитный клапан включения омыва фар; 16—катушка зажигания; 17—датчик верхней
мертвой точки; 18—электромагнитный клапан карбюратора; /9--коицевой выключатель
карбюратора; 20—датчик контрольной лампы давления масла; 21—электродвигатель
омывателя; 22—электромагнитный клапан включения омыва ветрового стекла; 23—
электромагнитный клапан включения омыва заднего стекла; 24— коммутатор; 25—датчик
уровня тормозной жидкости; 26—колодка диагностики; 27—блок управления электро-
магнитным клапаном карбюратора; 28—электродвигатель очистителя ветрового стекла;
29—штепсельная розетка переносной лампы; 30—подкапотная лампа; 31—монтажный
блок; 32—выключатель стоп-сигнала; 33—выключатель контрольной лампы воздушной
заслоикн карбюратора; 34—табло подсветки рычагов отопителя; 35—прикуриватель;
36—электродвигатель отопителя; 37—дополнительный резистор электродвигателя ото-
пителя; 38—переключатель электродвигателя отопителя; 39—выключатель освещения
приборов; 40—переключатель указателей поворота, света фар и стояночного света;
41—выключатель звукового сигнала; 42—переключатель очистителей и омывателя сте-
кол; 43—выключатель зажигания; 44—выключатель наружного освещения; 45—
выключатель аварийной сигнализации; 46—выключатель противотуманного света; 47—
выключатель обогрева заднего стекла; 48—боковой указатель поворота; 49—выключа-
тель контрольной лампы стояночной тормозной системы; 50—выключатель плафона в
стойке двери; 51—комбинация приборов; 52—плафон; 53—задний фонарь; 54—датчик
указателя уровня и резерва топлива; 55—элемент обогрева заднего стекла; 56—фонари
освещения номерного знака; 57—очиститель заднего стекла
Для автомобильного электрооборудования установлено три
типа электрических схем: принципиальная, соединений и совме-
щеная.
Принципиальная схема дает полное представление о взаимо-
действии всех изделий электрооборудования. Она предназначена
для облегчения понимания принципа действия систем электро-
оборудования, приборов, понимания взаимосвязей и поиска неис-
правностей. Она используется при наладочных, контрольных и
ремонтных работах.
Схема соединений показывает соединения всех изделий
электрооборудования. По ней можно определить провода и жгуты,
которыми осуществляются соединения. Она предназначается
для облегчения монтажа и ремонта электрооборудования в про-
цессе эксплуатации.
Схемы любых типов выполняются без соблюдения масштаба,
действительное пространственное расположение изделий учиты-
вать не обязательно. Линии связи на схеме должны состоять
из горизонтальных и вертикальных отрезков. Лишь в отдельных
случаях допускается применять наклонные отрезки линий связи.
Устройства, имеющие самостоятельную принципиальную схе-
му, выполняют в виде фигуры сплошной линией, равной по тол-
щине линиям связи.
Около графических обозначений устройств помещают, если
это необходимо, номинальные значения их параметров, а на сво-
243
бодном поле — схемы-диаграммы, таблицы, текстовые указания
(таблицы коммутации переключателей, указания о марках, рас-
цветке и сечениях проводов, требования к монтажу изделий).
На принципиальной схеме (рис. 14.1) изображаются все из-
делия и взаимосвязи между ними. Разрешается изображать на
схеме механические и конструктивные связи, если это необходимо
для лучшего понимания ее принципа работы.
На схемах изделия изображаются в отключенном положении.
Если есть необходимость, допускается изображать отдельные
элементы схемы в рабочем положении с указанием на поле схемы
режима, для которого изображены эти элементы.
Изображения отдельных изделий на принципиальной схеме
осуществляют в виде развернутых условных графических обозна-
чений, раскрывающих внутреннюю схему соединений элементов.
Изделия со сложными внутренними схемами (регуляторы напря-
жения, электронные блоки, радиоприемники и т. п.), а также из-
делия, функциональное назначение которых четко определено
(контрольно-измерительные приборы, звуковой сигнал и т. п.),
могут изображаться без указания внутренней схемы соединений.
Главную питающую (плюсовую) цепь схемы рекомендуется
располагать горизонтально и изображать изделия между ней
и минусовой цепью. Минусовая цепь (корпус) автомобиля может
изображаться как общей линией, так и отдельными обозначе-
ниями около изделия. При необходимости допускается обозна-
чать электрические цепи. Изделия, изображенные на схеме, долж-
ны иметь буквенно-цифровые или цифровые обозначения. Поряд-
ковые номера присваиваются изделиям в соответствии с последо-
вательностью их расположения на схеме сверху вниз в направле-
нии слева направо. Позиционные обозначения проставляют на
схеме рядом с условными графическими обозначениями изделий
с правой стороны или над ними.
На схеме соединений (рис. 14.2) изделия изображаются в
виде схематических внешних очертаний, которые строятся по
принципу их соответствия контуру реального изделия. Обозна-
чения такие же, как на принципиальной схеме. Располагаются
изделия на схеме в соответствии с их фактическим размещением
на автомобиле. Если выводы изделия замаркированы в его
конструкции, такую же маркировку указывают на схеме около
выводов или внутри графических обозначений.
Провода показываются на схеме соединений отдельными
линиями. Допускается провода, идущие в одном направлении и
находящиеся в одном жгуте, обозначать общей линией. При
подходе к изделиям каждый провод может быть изображен от-
дельной линией.
Провода на схеме могут быть обозначены номерами, при-
своенными цепям. Провода, являющиеся продолжением общей
цепи, обозначаются одинаковыми номерами с буквенными индек-
244
сами, которые меняются в алфавитном порядке по ходу цепи от
вывода питания к корпусу изделия. Допускается вместо поряд-
ковых номеров обозначать провода начальными буквами их
расцветки.
Совмещенные схемы предусматривают использование на схе-
ме одного типа сведений, характерных для схемы другого типа.
При выполнении совмещенных схем соблюдаются правила, уста-
новленные для принципиальной схемы и схемы соединений.
14.2. ПРОВОДА И ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких
замыканий в них устанавливают предохранители. Кроме цепей
систем пуска и зажигания, все цепи защищаются предохраните-
лями. Установка предохранителей в цепь заряда аккумулятор-
ной батареи не является обязательной. Как правило, на совре-
менных автомобилях применяется раздельная защита цепей
внешних световых приборов правой и левой сторон. На автомо-
билях широкое применение получили плавкие и термобиметал-
лические предохранители.
Выбор предохранителей производится с учетом их быстродей-
ствия и соотношения между номинальным и критическим током.
Основной характеристикой предохранителя является зависимость
времени срабатывания предохранителя от тока нагрузки. Предо-
хранитель обеспечивает надежную защиту цепи, если время его
срабатывания меньше времени нагрева провода до предельной
температуры от тока короткого замыкания.
Плавкие предохранители имеют вставку из легкоплавкого
металла или луженой медной проволоки небольшого сечения.
Рассчитываются плавкие вставки на длительное протекание тока
номинальной величины. При увеличении тока на 50 % плавкая
вставка расплавляется в течение 1 мин. Для удобства эксплуа-
тации плавкие предохранители объединяют в блоки, состоящие
из трех и более предохранителей.
Термобиметаллические предохранители отключают цепь в
случаях, когда нагрузка превысит номинальную на 150 %.
Время срабатывания предохранителя не превышает 20 с. На
автомобилях применяются термобиметаллические предохраните-
ли много- и однократного действия (рис. 14.3).
Предохранители многократного действия чаще всего устанав-
ливаются в цепях освещения и стеклоочистителя.
Предохранитель в цепи освещения (рис. 14.3, а) рассчитан
на предельную силу тока 20 А и устанавливается на централь-
ном переключателе. Он подключается в цепь выводами 1. Кон-
тактные пластины 2 изолированы друг от друга плотной бума-
гой 3. Контакт пластин осуществляется через серебряные кон-
245
такты 4, замкнутые усилием упругой биметаллической пласти-
ны 5. Пластина 5 изолирована от упора 7 пластмассовыми шай-
бами 6.
Предохранитель в цепи стеклоочистителя (рис. 14.3, б) рас-
считан на предельную силу тока 10 А. Он подключается в цепь
выводами 1, установленными в пластмассовом корпусе 4. Цепь
от правого вывода 1 к левому проходит через биметаллическую
пластину 5, контакт 6, регулировочный винт 2 (им предохранитель
регулируют на заданную силу тока) и токоведущую пластину 3.
Работают предохранители многократного действия следующим
образом. При силе тока меньше предельной нагрев биметалли-
ческой пластины 5 мал, она деформируется незначительно, и
контакты остаются замкнутыми. При токе, равном предельному
значению, биметаллическая пластина нагревается настолько, что,
деформируясь, размыкает контакты.
При разомкнутой цепи ток по биметаллической пластине не
проходит, она охлаждается и вновь замыкает контакты. Процесс
размыкания и замыкания контактов будет повторяться до тех
пор, пока не устранена причина, вызвавшая увеличение силы
тока.
246
Термобиметаллические предохранители однократного действия
изготовляют на предельные значения тока 5, 10, 15, 20 А и более.
Они устанавливаются в цепях различных потребителей.
Предохранитель (рис. 14.3, в) подключается в цепь вывода-
ми 1. Ток протекает по пластинам 2, контактам 3, 4 и биметалличе-
ской пластине 5. Конструкция монтируется на пластмассовом
корпусе 6.
При перегрузке или коротком замыкании пластина 5 нагре-
вается и выгибается в другую сторону, размыкая контакты 3
и 4. После охлаждения пластина не возвращается в первоначаль-
ное положение. Для замыкания цепи необходимо нажать на
кнопку 7 и пластина примет первоначальную форму, а возврат
кнопки осуществляется пружиной 8.
Величина тока размыкания регулируется винтом 10, снабжен-
ным контргайкой 9.
Провода, применяемые на автомобилях для передачи электри-
ческой энергии от источников к потребителям, находятся под
постоянным воздействием тряски и нефтепродуктов, большого
перепада температур. В связи с этим к проводам предъявляются
высокие требования.
Для монтажа цепей низкого напряжения на автомобилях
применяются провода марок ПГВА и ПВА (провода гибкие с изо-
ляцией из поливинилхлоридного пластика, автомобильные). Гиб-
кость этих проводов достигается тем, что их жилу делают не из
одной толстой, а из нескольких тонких проволок, свитых в один
пучок. Изоляция из поливинилхлоридного пластика не подвер-
жена действию нефтепродуктов, истиранию, эластична. Изо-
ляция проводов марки ПГВА работоспособна при температурах
от —40 до +70 °C, а проводов марки ПВА — от —40 до
+ 105 °C.
Выбор сечения жилы провода определяется допустимой ве-
личиной тока нагрузки, падением напряжения в цепи и механи-
ческой прочностью провода.
Расчет по допустимой величине тока нагрузки сводится к
определению допустимого тока, при котором провод не нагрева-
ется выше температуры, которая ограничивается теплостойкостью
изоляции. По допустимой нагрузке рассчитывают главную питаю-
щую цепь (плюсовую) и цепи питания некоторых потребителей
(звукового сигнала, стеклоочистителей).
По допустимому падению напряжения рассчитывают цепь пи-
тания электродвигателя стартера и приборов освещения.
Цепи, по которым протекает ток не более 1 А, рассчитывают
по допустимой механической прочности.
Для питания стартеров применяют провода сечением 16—
70 мм2, а для питания других потребителей — от 0,5 до 6 мм2.
Для удобства монтажа провода объединяются в жгуты, спле-
тенные хлопчатобумажной изоляцией. Поэтому для удобства отыс-
247
кания нужного провода изоляция каждого провода в жгуте имеет
свою окраску. Жгуты при прокладывании крепят металлическими
или пластмассовыми скобами. Нормы допускаемых токовых на-
грузок проводов при прокладке в жгутах уменьшаются с увели-
чением количества проводов в жгуте. Это объясняется тем, что
с увеличением проводов в жгуте ухудшается отвод тепла от
провода.
В процессе эксплуатации необходимо периодически прове-
рять надежность крепления проводов, так как в случае неплот-
ного крепления провода перетираются в местах крепления при
тряске. Это может привести к замыканию на корпус и в ряде
случаев к неисправностям отдельных приборов.
14.3. КОММУТАЦИОННАЯ АППАРАТУРА
Коммутационная аппаратура электрооборудования автомобилей
включает в себя большое количество различного типа выключателей
и переключателей. Отличаются они типом привода контактного узла
и характером взаимодействия контактов. Контакты бывают скользя-
щие и размыкающие.
Наиболее типичными представителями коммутационных устройств
являются выключатели с приводом от замкового устройства — замки-
выключатели. Они являются основным коммутационным устройством
на автомобиле и обеспечивают включение первичной цепи системы
зажигания, контрольно-измерительных приборов, стартера, электродви-
гателя стеклоочистителя, радиоприемника и других устройств. На ав-
томобилях с карбюраторным двигателем замок-выключатель называют
выключателем зажигания, а на автомобилях с дизелем — выключа-
телем приборов и стартера. В замках-выключателях применяются
скользящие размыкающие контакты.
Замки-выключатели ВКЗЗО (рис. 14.4) и ВК350 имеют аналогич-
ное устройство.
В корпусе 9 (рис. 14.4, а) закреплена пластмассовая панель 14,
имеющая выводы AM, КЗ, ПР и СТ. К выводу AM присоединяется
провод от положительного вывода аккумуляторной батареи, к выво-
ду КЗ — цепь первичной обмотки катушки зажигания, к выводу СТ -
цепь управления стартером, к выводу ПР — цепь питания контрольно-
измерительных приборов, радиоприемника и некоторые другие потреби-
тели. Выводы КЗ, ПР и СТ соединены с пружинящими контактами 2.
Вывод AM соединен с контактной пластиной 1, поводки 15 которой
входят в прорези пластмассового ротора 11. С другой стороны ротор 11
соединен с хвостовиком цилиндра 4, продольное перемещение кото-
рого в корпусе 9 ограничено стопорным кольцом 6. Пружина 3 ро-
тора, обеспечивающая повороту ротора 11 противодействующее уси-
лие, упирается в кольцо 10. Шарики 13 под действием пружины 12 входят
в лунки на корпусе 9, обеспечивая фиксацию ротора 11 в определенных
положениях при повороте. Гайкой 7 осуществляется крепление
замка-выключателя. Ключом 8, который вводится в определенной кон-
фигурации прорезь цилиндра 4, осуществляется поворот цилиндра 4,
а вместе с ним и ротора 11 с контактной пластиной 1.
248
При вынутом из прорези ключе 8 запирающие пластины 5, находясь
в замочном пазе корпуса 9, стопорят от поворота цилиндр 4.
При установке ключа 8 в прорезь запирающие пластины 5 выходят
из замочного паза корпуса 9, что позволяет поворотом ключа соеди-
нять в определенных положениях пластину 1 (вывод ДМ) через пру-
жинящие контакты 2 с выводами КЗ, СТ, ПР. Механизм замка-вы-
ключателя может быть установлен в три фиксируемых положения
и одно нефиксируемое. В одном фиксируемом положении (нейтральном)
пластина 1 находится в таком положении (рис. 14.4, в), что вывод ДМ
не соединен с другими выводами. При повороте ключа по часовой стрел-
ке в первое (фиксируемое) от нейтрального положение вывод ДМ через
пластину 1 и контакты 2 соединяется с выводами КЗ и ПР. При дальней-
шем повороте ключа по часовой стрелке механизм устанавливается
в нефиксируемое положение, при котором вывод ДМ соединяется с вы-
водами КЗ и СТ. Если в этом положении снять усилие с ключа, ме-
ханизм под действием пружины 3 возвращается в предшествующее
фиксируемое положение. При повороте ключа против часовой стрелки
от нейтрального положения механизм устанавливается в фиксируемое
положение, при котором вывод ДМ соединяется с выводом ПР. В этом
положении обеспечивается питание потребителей (например, радиопри-
емника) при стоянке автомобиля.
В последнее время широко применяются замки-выключатели, ко-
торые, кроме основных функций, выполняют роль противоугонного
устройства (рис. 14.5). Панель 2 с выводами 1 крепится в корпусе
249
а) б)
6) кз вк пр ст
|_Щ J
о ЯМ
3 стопорным кольцом. Коммутация выводов осуществляется кон-
тактным устройством с контактами 4.
Противоугонное устройство срабатывает в определенном положении
механизма при вынутом из замка ключе. При этом запорный стержень
5 под действием пружины 7 входит в паз вала рулевого механизма,
обеспечивая его запирание. Выступ 6 обеспечивает правильную ориента-
цию замка-вычислителя при его установке.
Выводы рассматриваемых замков-выключателей обычно имеют
цифровые обозначения. К выводам «30» и «30/1» подключаются
источники питания, к выводу «15» — система зажигания, к выводу
«50» — цепь включения стартера, к выводу «75» — приборы, дополни-
тельное оборудование. Вывод «16» свободный, на нем появляется пи-
тание только в период пуска.
На схемах соединений замки-выключатели изображаются без рас-
крытия внутренней схемы коммутации (рис. 14.6, а). На принципиаль-
ных схемах используются графические изображения, по которым мож-
но определить схему соединения выводов при различных положениях
механизма (рис. 14.6, б, в). Аналогично изображаются и другие вы-
ключатели со сложной схемой коммутации.
Центральный переключатель света представляет собой конструкцию
со скользящими контактами (рис. 14.7). В корпусе 4 переключателя
расположена каретка 7, которая посред-
ством штока 8 может перемещаться, за-
жимая три фиксированных положения.
Фиксация положения каретки осущест-
вляется шариком 5. На каретке рас-
положена контактная пластина 3, кото-
рая посредством пружин 6 поджимается
к текстолитовой пластине 2, в которой
установлены контакты, соединенные с
выводами 9. В каждом положении
пластиной 3 замыкаются определенные
контакты. Некоторые переключатели со-
единяются с источниками питания через
термобиметаллический предохранитель 1.
Выпускаются центральные переключа-
тели с самыми различными схемами
коммутации. Одна из схем показана на
рис. 12.9.
Ножной переключатель света (рис.
14.8) также является примером приме-
нения скользящих контактов. Он сос-
тоит из корпуса 6, в котором установлен
шток 8 с плунжером 9 и пружиной
7. На карболитовом основании 4 уста-
новлены три полусферических контакта
2, соединенные с тремя наружными вы-
водами 12. На оси 11 установлены
звездочка 5 и изоляционный диск 1 с
контактной пластиной 3. Контактная
пластина поджимается к контактам 2
пружиной 10. Один из выводов 12 при-
Рис. 14.8. Ножной переключатель
251
соединяется к источникам питания, другой — к нити ближнего света,
третий — к нити дальнего света.
В исходном положении контактная пластина соединяет два контак-
та: контакт, к которому подводится питание, и один из контактов,
например, соединенный с нитью ближнего света. При нажатии на плунжер
шток поворачивает на оси звездочку, которая увлекает вместе с собой
изоляционный диск с контактной пластиной. В результате контактная
пластина размыкает питающий контакт с контактом ближнего света и
соединяет его с контактом дальнего света. При отпускании плунжера он
вместе со штоком возвращается в исходное положение. При последующем
нажатии на плунжер вновь замыкаются контакты, соединенные с
источниками питания и нитью ближнего света.
Рис. 14.10. Монтажный блок:
1 реле включения фароочистителей; 2—
реле времени омывателя заднего стекла;
3—реле-прерыватель указателей поворота
и аварийной сигнализации; '/—реле стек-
лоочистителя; .5 —контактные перемычки
иа месте реле контроля исправности ламп;
6—реле включения обогрева заднего
стекла; 7 запасной предохранитель; 8—
реле включения дальнего света фар; 9
реле включения ближнего света фар; 10
предохранитель; 11—реле включения элект-
родвигателя вентилятора системы охлажде-
ния двигателя; 12—реле включения зву-
кового сигнала
252
По типу привода на автомобилях применяются самые различные
контактные устройства: перекидные, кнопочные, клавишные, гидрав-
лические, пневматические.
Переключатели клавишного типа практически находят применение
на всех современных автомобилях. Они монтируются либо раздельно,
либо блочно. Выпускаются клавишные переключатели в двух исполне-
ниях: с самовозвратом клавиши и с принудительным возвратом клавиши.
Переключатель с самовозвратом клавиши (рис. 14.9, а) состоит из
основания 1, в котором закреплены неподвижные контакты 7 вместе
со штекерными выводами. Подвижной контакт 6 имеет форму мостика.
К основанию защелками крепится корпус 2, в котором на оси установ-
лена клавиша 3. Клавиша поджимает подвижной контакт к неподвиж-
ным посредством толкателя 5, на который давит пружина, располо-
женная в корпусе клавиши. При нажатии на клавишу толкатель, выд-
вигаясь под действием пружины наружу, изменяет положение подвиж-
ного мостикового контакта. Подвижной контакт в результате пере-
ключается на другие неподвижные контакты. Возврат клавиши в ис-
ходное положение после ее отпускания осуществляется подпружиненным
штоком 4.
Переключатель с принудительным возвратом (рис. 14.9, б) не имеет
механизма возврата. В некоторых конструкциях устанавливается лампа
подсветки 8, горение которой свидетельствует о рабочем положении
переключателя.
В схемах различных систем электрооборудования широко использу-
ются электромагнитные реле с достаточно простым устройством. Их
применение преследует две цели. Благодаря реле разгружаются цепи
управления устройств электрооборудования и уменьшается падение
напряжения в подводящих цепях. Чаще всего реле устанавливаются от-
дельно друг от друга.
В последнее время на новых автомобилях электромагнитные реле
вместе с предохранителями и другими элементами монтируются в еди-
ный узел, который называется монтажным блоком. Через монтажный
блок (рис. 14.10) обеспечивается соединение проводов двигательного
отсека с проводами в салоне автомобиля. Присоединение проводов с
той и другой стороны к блоку осуществляется штекерными разъемами.
Внутри блока ток протекает по токоведущим дорожкам печатных плат.
14.4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ РАДИО- И ТЕЛЕПОМЕХ
При протекании рабочих процессов во многих системах электро-
оборудования часть электрической энергии преобразуется в энергию
электромагнитного поля, которое распространяется по тем же зако-
нам, что и любые электромагнитные волны. Излучение электромагнитно-
го поля происходит при изменениях тока в контуре электрической цепи.
Интенсивность излучения увеличивается с увеличением амплитуды и
частоты изменения тока. Частота излучаемых электрооборудованием
электромагнитных волн находится в широком диапазоне. Частоты, на-
ходящиеся в пределах 0,15—400,00 МГц, совпадают с частотами радио-
и телепередач. Они нарушают нормальную работу радио- и телепри-
емников, т. е. являются помехами.
253
Источниками помех на автомобиле являются система зажигания,
электродвигатели постоянного тока и все устройства, работающие с
размыканием и замыканием механических контактов.
Помехи в системе зажигания являются результатом возникновения
дугового разряда между электродами свечи зажигания, распределителя
и на контактах прерывателя. Излучают помехи непосредственно свечи,
распределитель, катушка зажигания и высоковольтные провода.
У электродвигателей постоянного тока помехи возникают вследствие
образования дуги между коллектором и щетками. Биение коллектора
увеличивает колебания щеток и приводит к увеличению помех.
Помехи, возникающие в электрических машинах постоянного тока, зна-
чительно меньше помех, возникающих в системе зажигания. В основ-
ном помехи излучаются через подсоединительные провода.
В любых устройствах электрооборудования, имеющих замыкающие
или размыкающие контакты, возникают помехи. Там, где имеют место
одиночные включения и отключения, помехи незначительны. Но если
процесс включения и отключения непрерывный, влияние помех от виб-
рирующих контактов сказывается достаточно сильно на качестве
радиоприема. Интенсивность помех сильно возрастает, если контакты
сильно изношены. Источниками рассматриваемых помех являются
контактные регуляторы напряжения, прерыватели сигналов поворота,
звуковые сигналы. Значительные искрения возникают у различных
реостатных устройств при увеличении сопротивления скользящего кон-
такта из-за окисления.
Наличие тех или иных устройств для подавления радиопомех опре-
деляется особенностями применяемой на автомобиле радиоаппаратуры.
На автомобилях, оснащенных обычными широковещательны-
ми приемниками, для подавления помех используются подавительные
резисторы и блокировочные конденсаторы.
Помехоподавительные резисторы устанавливаются в наконечниках
свечей зажигания и в центральном выводе крышки распределителя.
Величина сопротивления помехоподавительных резисторов находится
в пределах 6—12 кОм.
В последнее время вместо подавительных резисторов используют
высоковольтные провода с распределенным сопротивлением.
Блокировочные конденсаторы устанавливаются параллельно искря-
щим контактам. На современных автомобилях устанавливается кон-
денсатор между положительным выводом генератора и корпусом. Ем-
кость блокировочных конденсаторов находится в пределах 0,2—0,5 мкФ.
Использование резисторов, высоковольтных проводов с распределен-
ным сопротивлением и блокировочных конденсаторов обеспечивает изме-
нение параметров колебательных контуров, в которых возникают поме-
хи, и преобразование части энергии в тепло.
Указанных мер подавления помех недостаточно при использовании
на автомобиле высокочувствительной аппаратуры связи. В этих слу-
чаях экранируют системы электрооборудования и отдельные изделия,
которые являются источниками радиопомех.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................ 3
РАЗДЕЛ I
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Глава I. Стартерная аккумуляторная батарея.......................... 5
1.1. Общие сведения...........................................5
1.2. Устройство свинцовой стартерной аккумуляторной батареи 7
1.3. Основные характеристики стартерной батареи............. 13
1.4. Подготовка батареи к эксплуатации...................... 22
1.5. Методы заряда...........................................27
Глава 2. Генераторная установка.................................... 31
2.1. Общие сведения......................................... 31
2.2. Устройство генератора.................................. 33
2.3. Регулирование напряжения генератора.................... 42
2.4. Схемы генераторных установок............................48
Глава 3. Эксплуатация системы электроснабжения..................... 59
3.1. Техническое обслуживание аккумуляторной батареи ... 59
3.2. Техническое обслуживание генераторной установки .... 63
3.3. Неисправности системы электроснабжения и их определение 66
РАЗДЕЛ II
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
Глава 4. Контактная система зажигания.............................. 74
4.1. Общие сведения......................................... 74
4.2. Схема и элементы контактной системы зажигания .... 77
4.3. Характеристики системы зажигания....................... 86
Глава 5. Электронная система зажигания............................. 92
5.1. Общие сведения......................................... 92
5.2. Контактно-транзисторная система зажигания.............. 96
5.3. Бесконтактная система зажигания........................102
Глава 6. Искровая свеча зажигания...................................ИЗ
6.1. Общие сведения..........................................ИЗ
6.2. Характеристики свечи зажигания.........................115
Глава 7. Эксплуатация системы зажигания............................118
7.1. Техническое обслуживание системы зажигания.............118
7.2. Неисправности системы зажигания и их поиск.............129
255
РАЗДЕЛ III
СИСТЕМА ПУСКА
Глава 8. Стартер .................................................133
8.1. Общие сведения........................................133
8.2. Устройство стартера...................................135
8.3. Характеристики и схемы системы пуска................. 148
Глава 9. Устройства для обеспечения пуска холодного двигателя . . 157
9.1. Общие сведения........................................157
9.2. Электрофакельный подогреватель....................... 159
9.3. Предпусковой подогреватель............................162
Глава 10. Эксплуатация системы пуска............................. 167
10.1. Техническое обслуживание системы пуска...... 167
10.2. Неисправности системы пуска и их поиск................174
РАЗДЕЛ IV
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, СИСТЕМА
ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Глава 11. Контрольно-измерительные приборы....................... 177
11.1. Общие сведения....................................... 177
11.2. Приборы измерения температуры.........................179
11.3. Приборы измерения давления............................183
11.4. Приборы измерения уровня топлива......................187
11.5. Приборы контроля зарядного режима аккумуляторной батареи 190
11.6. Спидометры и тахометры................................193
11.7. Эксплуатация контрольно-измерительных приборов .... 198
Глава 12. Система освещения и световой снгиалнзацнн.............. 200
12.1. Общие сведения....................................... 200
12.2. Осветительные приборы................................ 203
12.3. Светосигнальные приборы.............................. 209
12.4. Схемы включения внешних световых приборов.............213
12.5. Эксплуатация светотехнических приборов 220
РАЗДЕЛ V
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, БОРТОВАЯ СЕТЬ
Глава 13. Дополнительное электрооборудование..................... 228
13.1. Электрические звуковые сигналы........................228
13.2. Электродвигатели постоянного тока.................... 231
13.3. Стеклоочистители......................................232
13.4. Электронная система управления экономайзером принудитель-
ного холостого хода.........................................234
Глава 14. Бортовая электрическая сеть............................ 239
14.1. Схемы электрооборудования автомобилей................ 239
14.2. Провода и предохранители............................. 245
14.3. Коммутационная аппаратура............................ 248
14.4. Устройства для уменьшения радио--и телепомех .... 253
А.М. РЕЗНИК
Электрооборудование
автомобилей
Допущено
Главным управлением кадров
и социального развития
Министерства автомобильного транспорта РСФСР
в качества учебника для учащихся
автотранспортных техникумов
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1990