Оборудования автомобиля

ЛЕКЦИЯ 16. ЭЛЕКТРОПРИВОД ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО

ТЕМА 7. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

Вспомогательным электрооборудованием называют группу вспомогательных приборов и аппаратов, обеспечивающих отопление и вентиляцию кабины и кузова, очистку стёкол кабины и фар, звуковую сигнализацию, радиоприём и другие вспомогательные функции.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Тенденции развития различных систем автомобиля, связанные с повышением экономичности, надёжности, комфорта и безопасности движения, приводят к тому, что роль электрооборудования, в частности, электропривода вспомогательных систем, неуклонно возрастает. Если 25 ÷ 30 лет назад на серийных автомобилях практически не встречалось механизмов с электроприводом, то в настоящее время даже на грузовых автомобилях устанавливается минимум 3 ÷ 4 электродвигателя, а на легковых – 5÷ 8 и более, в зависимости от класса.

Электроприводом называется электромеханическая система, предназначенная для электрификации и автоматизации рабочих процессов. В общем случае она состоит из преобразующего, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств.

Основными устройствами автомобиля, где находит применение электропривод, являются отопители и вентиляторы салона, предпусковые подогреватели, стекло- и фароочистители, механизмы подъёма стекол, антенн, перемещения сидений и др.

Длительность работы и её характер определяют рабочий режим привода. Для электропривода принято различать три основных режима работы: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Продолжительный режим характеризуется такой длительностью, при которой за время работы двигателя температура всех устройств электропривода достигает установившегося значения. В качестве примера механизмов с длительным режимом работы можно назвать отопители и вентиляторы салона автомобиля.

При кратковременном режиме рабочий интервал относительно краток и температура двигателя не успевает достигнуть установившегося значения. Перерыв в работе исполнительного механизма достаточный для охлаждения двигателя до температуры окружающей среды. Такой режим работы характерен для механизмов подъёма стёкол, антенн, перемещения сидений и др.

При повторно-кратковременном режиме рабочий интервал времени чередуется с паузами (остановка или холостой ход), причём, ни в один из интервалов работы температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время снятия нагрузки двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. В таком режиме могут работать стеклоочистители, стеклоомыватели и другие механизмы.

Требования, предъявляемые к электродвигателям, устанавливаемым в том или ином узле автомобиля, отличаются особой спецификой и обусловлены режимами работы этого узла. При выборе типа двигателя необходимо сопоставить условия работы привода с особенностями механических характеристик различных видов двигателей.

Принято различать естественную и искусственную механические характеристики двигателя. Первая соответствует номинальным условиям его включения и отсутствию каких-либо добавочных элементов в цепях двигателя. Искусственные характеристики получают изменением напряжения на двигателе, включением добавочных элементов в цепь, применением специальных схем включения двигателя.

Одним из перспективных направлений в развитии электропривода вспомогательных систем автомобиля является применение электродвигателей мощностью до 100 Вт с возбуждением от постоянных магнитов. Применение постоянных магнитов позволяет в значительной мере повысить технико-экономические показатели электродвигателей: уменьшить массу, габариты, повысить КПД, надёжность и долговечность. Благодаря независимому возбуждению электродвигатели с постоянными магнитами могут быть реверсивными.

Типичная конструкция электродвигателя с постоянными магнитами, применяемого в отопителях, приведена на рис. 16.1.

Постоянные магниты 4 закреплены в корпусе 3 с помощью двух стальных плоских пружин 5, прикреплённых к корпусу. Якорь 6 электродвигателя вращается в двух самоустанавливающихся подшипниках скольжения 7. Графитные щётки 2 прижимаются пружинами к коллектору 1, выполненному из полосы меди и профрезерованному на отдельные ламели.

Вращающий момент создаётся за счёт взаимодействия магнитных полей якоря и статора. Так как поле статора создаётся постоянным магнитом, то при расчёте двигателя очень важен правильный выбор объёма магнита, обеспечивающего не только рабочий режим электродвигателя, но и стабильность свойств в процессе эксплуатации. В автомобильных электродвигателях используются магниты из гексаферрита бария 6БИ240, М6БИ230Ж и др.

2. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

2.1. Электродвигатели предпусковых подогревателей

Назначение электродвигателей этого типа – подача воздуха для поддержания процесса горения в бензиновых подогревателях, подача воздуха, топлива и обеспечение циркуляции жидкости в дизелях. Особенностью эксплуатации является низкая температура окружающей среды. При низких температурах необходимо развивать большой пусковой момент и функционировать непродолжительное время. Таким требованиям наиболее полно удовлетворяют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Режим работы – кратковременный и повторно-кратковременный. В зависимости от температурных условий продолжительность включения электродвигателя может составлять:

– при температуре - 5 ÷ - 10 ºС не более 5 мин;

– при температуре - 10 ÷ -25 ºС не более 30 мин;

– при температуре -25 ÷ -50 ºС не более 50 мин.

Широкое применение в предпусковых подогревателях нашли электродвигатели МЭ252 (24 В) и 32. 3730 (12 В). Они имеют номинальную мощность 180 Вт, частоту вращения 6500 мин^-1.

2.2. Электродвигатели для привода вентиляционных и

отопительных установок

Отопительные и вентиляционные установки предназначены для обогрева и вентиляции салонов легковых автомобилей, автобусов, кабин грузовых автомобилей и тракторов. Их действие основано на использовании тепла ДВС, а производительность в значительной степени зависит от характеристик электропривода. Режим работы электродвигателей – продолжительный, температура окружающей среды от -40 до + 70 ºС. Возбуждение – от постоянных магнитов. Обычно это одно- или двухскоростные двигатели.

Кроме отопительных установок, использующих тепло ДВС, находят применение отопительные установки независимого действия. В этих установках электродвигатель, имеющий два выхода вала, приводит во вращение два вентилятора, причём, один направляет холодный воздух в теплообменник, а затем в отапливаемое помещение, а другой подаёт воздух в камеру горения.

Применяемые на ряде моделей легковых и грузовых автомобилей электродвигатели отопителей имеют номинальную мощность 25 ÷ 35 Вт и номинальную частоту вращения 2500 ÷ 3000 мин^-1.

2.3. Электродвигатели для привода стеклоочистительных

установок

К электродвигателям, применяемым для привода стеклоочистителей, предъявляются требования обеспечения жёсткой механической характеристики, возможности регулирования частоты вращения при различных нагрузках, повышенного пускового момента. Это связано со спецификой работы стеклоочистителя – надёжной и качественной очистки поверхности ветрового стекла в различных климатических условиях.

Для обеспечения необходимой жёсткости механической характеристики используются двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, с параллельным и смешанным возбуждением, а для увеличения момента и снижения частоты вращения используется специальный редуктор. В некоторых электродвигателях редуктор выполнен как составная часть электродвигателя. В этом случае электродвигатель называют моторедуктором.

Изменение частоты вращения якоря электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов достигается установкой дополнительной щётки и реализацией прерывистого режима работы.

Принципиальная схема электропривода стеклоочистителя СЛ136 с электродвигателем на постоянных магнитах приведена на рис.16.2.

Режим прерывистой работы стеклоочистителя осуществляется включением переключателя 1 в положение «III». В этом случае в цепь якоря 4 электродвигателя включается реле 7. Реле имеет нагревательную спираль 8, которая нагревает биметаллическую пластину 9. По мере нагрева пластина изгибается, размыкая контакты 10 в цепи питания реле 11. Контакты 12 этого реле прерывают питание якорной цепи электродвигателя. После того как биметаллическая пластина 9 остынет, контакты 10 замыкаются, реле 11 срабатывает, вновь подавая на электродвигатель питание. Цикл работы стеклоочистителя повторяется 7 ÷ 19 раз в минуту.

Режим малой скорости реализуется переводом переключателя 1 в положение «II». При этом питание на якорь 4 электродвигателя стеклоочистителя подаётся через дополнительную щётку 3, установленную под углом к основным щёткам. В этом режиме ток проходит только по части обмотки якоря 4, что обуславливает уменьшение вращающего момента и частоты вращения якоря.

Режим большой скорости стеклоочистителя обеспечивается установкой переключателя 1 в положение «I». При этом питание электродвигателя осуществляется через основные щётки, а ток проходит по всей обмотке якоря.

При установке переключателя 1 в положение «IV» питание подаётся на якоря 4 и 2. Электродвигатели стеклоочистителя 4 и омывателя ветрового стекла 2 работают одновременно.

После выключения стеклоочистителя (положение переключателя «0») электродвигатель остаётся включённым до момента подхода кулачка 6 к подвижному контакту 5. В этот момент кулачок разомкнёт цепь и двигатель остановится. Щётки стеклоочистителя займут первоначальное положение. Термобиметалический предохранитель 13 ограничивает силу тока в цепи при перегрузке.

Для организации кратковременного включения стеклоочистителя система управления электродвигателем может дополняться электронным регулятором тактов, который через определённые промежутки времени автоматически выключает электродвигатель стеклоочистителя на один - два такта. Интервал между остановками стеклоочистителя может изменяться в пределах от 2 до 30 с.

Большинство моделей электродвигателей стеклоочистителей имеют номинальную мощность 12 ÷ 15 Вт и номинальную частоту вращения 2000 ÷ 3000 мин^-1.

3. СТЕКЛООЧИСТИТЕЛИ, ФАРООЧИСТИТЕЛИ

И ОМЫВАТЕЛИ

Стеклоочиститель предназначен для механической очистки лобового стекла (в некоторых моделях легковых автомобилей и заднего стекла) от атмосферных осадков и грязи. По типу привода различают вакуумные, пневматические и электрические стеклоочистители. Последние получили наибольшее распространение.

Принципиальная схема электрического стеклоочистителя приведена на рис. 16.3. Схема содержит систему рычагов и щёток 1, кривошипный механизм 2, электродвигатель 3, червячный редуктор 4.

Электродвигатель 3 стеклоочистителя через червячный редуктор 4 приводит во вращение кривошип 2, который через систему приводных рычагов и тяг сообщает рычагам щёток 1 качательное движение. Щетки должны перемещаться по стеклу плавно, без толчков, с определённым углом размаха и усилием прижатия к стеклу. Чтобы обеспечить плотное прилегание щёток к поверхности гнутых стёкол, их выполняют гибкими и увеличивают усилие прижимающих пружин. Гибкость щёток достигается увеличением числа коромысел держателя щётки и придания профилю щётки рациональной формы.

В дополнение к стеклоочистителям часто устанавливают омыватели переднего стекла. Омыватели состоят из небольшого бачка с чистой водой и насоса, приводимого в движение вручную, ножной педалью или электродвигателем. При работе омывателя переднее стекло автомобиля смачивается струйками воды из форсунок, установленных около стеклоочистителей. Увлажнённая грязь затем легко очищается щётками стеклоочистителя.

Очистка фар способствует повышению безопасности движения автомобилей. В настоящее время распространены два способа очистки фар: щёточный и струйный.

Принцип действия и устройство щёточного фароочистителя аналогичны принципу и устройству стеклоочистителя ветрового стекла. Принцип действия струйного фароочистителя заключается в том, что частицы грязи на стекле фары отбиваются и смываются водой, которая подаётся от специального электрического насоса через форсунку под большим давлением – до 0,3 МПа.

Высокая надёжность, эффективность в работе, возможность очистки фар любой формы, кратковременное вмешательство в светораспределение – преимущества струйного способа. Недостатки – большая потребляемая мощность, сравнительно большой расход воды.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

16.1. Приведите определение электропривода. В каких устройствах автомобиля целесообразно применять электропривод?

16.2. Чем следует руководствоваться при выборе электродвигателя устанавливаемого в определенном узле автомобиля?

16.3. Можно ли электродвигатель для отопительных установок использовать в предпусковых установках?

16.4. Можно ли для привода стеклоочистительных установок использовать электродвигатель с последовательным возбуждением? Как изменится режим работы стеклоочистительных установок в случае применения такого двигателя?

16.5. Зачем в схеме рис. 16.2 применен ЭД 2?

16.6. Какой электродвигатель (с возбуждением от постоянных магнитов, параллельным, смешанным, последовательным) целесообразно применять для привода стеклоочистительных установок?

16.7. Основываясь на знаниях электроники, предложите возможные пути совершенствования схемы рис. 16.3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За последние годы в России парк автомобилей сильно изменился и расширился. Появилось большое количество зарубежных автомобилей различных марок, имеющих системы электрооборудования, отличающиеся по устройству, принципу действия и особенностям обслуживания её элементов. Отечественные производители в борьбе за конкурентоспособность своих изделий существенно модернизировали и расширили состав электрооборудования, особенно в части применения средств повышения комфорта в салоне автомобиля, а также изделий электроники.

Курс лекций имеет цель оказать помощь студентам в освоении общих принципов построения и работы современных электронных устройств. Знания, полученные в процессе изучения курса лекций, позволят студентам, используя рекомендуемую литературу, самостоятельно освоить вопросы технического обслуживания и ремонта изделий автомобильного электрооборудования отечественного и зарубежного производства.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для студентов ВУЗов. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулём», 2005 г.

Басс Б.А. Свечи зажигания. Краткий справочник. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулём», 2002 г.

БогдановВ.И. Электротехника и электроника в автомобиле и автомобильном хозяйстве. Учебное пособие. – Шахты: Изд. ЮРГУЭС, 2000 г.

Волков В.С. Светотехническое и приборное оборудование транспортных машин. Учебное пособие. – Воронеж: Изд. Воронежской ГЛТА, 2004 г.

Волков В.С. Электрооборудование транспортных и транспотно-технологических машин. Учебное пособие. – Воронеж: Изд. Воронежской ГЛТА, 2006 г.

Гаврилов К.Л. Первое в России практическое руководство по регламентным работам, диагностике и ремонту легковых и грузовых автомобилей иностранного и отечественного производства. – М.: Майор, 2003 г.

Звонкин Ю.З., Багно А.М. Электронные системы автомобилей. Учебное пособие. – Ярославль: Изд. Ярославского ГТУ, 2003 г.

Звонкин Ю.З. Современный автомобиль и электронное управление. Ярославль, 2006 г.

Курзуков Н.И., Ягнятинский В.М. Аккумуляторные батареи. Краткий справочник. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулём», 2003 г.

Литвиненко В.В. Электрооборудование автомобилей «Москвич» и ИЖ. Устройство, поиск и устранение неисправностей. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулём», 2003 г.

Росс Твег. Системы зажигания легковых автомобилей. Устройство, обслуживание и ремонт. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулём», 2002 г.

Соснин Д.А., Яковлев В.ф. Новейшие автомобильные электронные системы. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005 г.

Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Катушки зажигания, датчики, октан-корректоры, контроллеры. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Часть 2. Электронные системы зажигания. – М.: АНТЕЛКОМ, 2003 г.

Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. Учебник. 4-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2006 г.

Ютт В.Е., Рузавин Г.Е. Электронные системы управления ДВС и методы их диагностирования. Учебное пособие. –М.: Горячая линия – Телеком, 2007 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

ТЕМА 1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 5

Лекция 1. Аккумуляторные батареи 5

Лекция 2. Параметры и эксплуатация стартерных батарей 13

Лекция 3. Генераторные установки 31

Лекция 4. Регуляторы напряжения 45

ТЕМА 2. СИСТЕМА ПУСКА 63

Лекция 5. Устройство и принцип действия стартера 63

Лекция 6. Схемы управления электростартерами 81

Лекция 7. Устройства для облегчения пуска двигателей при низких

температурах 89

ТЕМА 3. СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ 101

Лекция 8. Классическая система зажигания 101

Лекция 9. Электронные системы зажигания 119

ТЕМА 4. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЕМ 136

Лекция 10. Системы топливоподачи 136

Лекция 11. Электронные системы впрыскивания топлива 146

Лекция 12. Датчики и исполнительные устройства систем

управления двигателем 157

ТЕМА 5. СИСТЕМЫ ОСВЕЩеНИЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ 171

Лекция 13. Световые приборы 171

Лекция 14. Приборы световой сигнализации 184

ТЕМА 6. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА 195

Лекция 15. Технические средства контроля и диагностирования 196

ТЕМА 7. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРО –

ОБОРУДОВАНИЕ 214

Лекция 16. Электропривод вспомогательного оборудования

автомобиля 214

Заключение 224

Рекомендуемая литература 225

Дата добавления: 2015-05-06