Тема 13: Схемы электрооборудования современных автомобилей

План

 

1. Принципы построения схем электрооборудования

2. Система «Стоп—старта»

3. Условные обозначения изделий электрооборудования

4. Автомобильные провода

5. Защитная аппаратура

6. Техническое обслуживание бортовой сети автомобиля

 

 

Принципы построения схем электрооборудования

 

Как правило, на автомобилях применяется однопроводная схе­ма электрооборудования с общим соединением на «массу» (кузов) автомобиля. В то же время существуют и двухпроводные схемы включения отдельных потребителей, таких, например, как стояноч­ные фонари, звуковые сигнализаторы.

Схема электрооборудования объединяет в единый комплекс ис­точники и потребители электроэнергии, аппараты защиты и комму­тации электрических цепей.

Общая электрическая схема автомобиля состоит из отдельных функциональных систем — источников электроснабжения устройств зажигания, приборов внешнего освещения, сигнализации и т. д. При подключении электропотребителей в сеть необходимо соблюдать некоторые правила.

Кратковременно работающие мощные потребители (стартер, прикуриватель), а также приборы, работа которых необходима в аварийных случаях (звуковой сигнал, аварийная сигнализация, ро­зетка переносной лампы, подкапотная лампа), подключаются к ли­нии аккумулятор—генератор или аккумулятор—амперметр там, где установлен амперметр.

Потребители, включаемые при работающем двигателе, подсое­диняются в цепь питания через выводы выключателя зажигания.

К ним относятся стеклоочиститель, отопитель, контрольно-измери­тельные приборы, указатели поворотов, фонарь заднего хода. На ав­томобилях с дизелем они включаются через выключатель приборов и стартера. Все приборы наружного освещения подключаются через выключатель наружного освещения. Аварийная сигнализация указа­телей поворота управляется своим выключателем.

Схема системы электрооборудования автомобилей семейства ЗИЛ-431 однопроводная, с «массой» (корпусом) соединены отрица­тельные полюсы источников и потребителей тока. Автомобиль ЗИЛ-431410 относится к автомобилям с одноконтурной тор­мозной системой.

Все электрические цепи кроме цепей зажигания и пуска двига­теля защищены от коротких замыканий и перегрузок. Защита от ко­ротких замыканий в цепях зажигания и пуска двигателя не устанав­ливается, чтобы не снижать их надежность.

Однако современные электронные схемы системы зажигания имеют защиту от перегрузок. Введение предохранителей в цепь за­ряда аккумуляторной батареи не является обязательным, но многие зарубежные фирмы их устанавливают.

Возможна защита одним пре­дохранителем нескольких электрических цепей, однако такая груп­повая защита не допускается для взаимозаменяемых устройств и аварийных цепей.

 

Система «Стоп-старта»

В современных автомобилях можно встретиться с системой «Стоп-старта», которая выполняет функции автоматического управления остановом и пуском двигателя. Все фирмы мира работают над созданием этих систем. Они обеспечивают дополнительную экономию топлива путем сокращения работы двигателя в режиме холостого хода при вынужденных остановках автомобиля во время движения в городе или при медленном движении с установленным в нейтральном положении рычагом переключения передач. Данная система начинает автоматически функционировать в том случае, если первоначальный пуск двигателя был осуществлен пусковой системой с электростартером и двигатель прогрет до температуры охлаждающей жидкости 65-100⁰С.

Система «Стоп-старта» выключает зажигание и отключает подачу топлива, останавливая двигатель при скорости движения автомобиля менее 5 км/ч при нейтральном положении рычага переключения передач и выключенном сцеплении. Для продолжения движения водитель нажимает педаль управления дроссельной заслонкой, при этом автоматически осуществляется пуск двигателя.

 

Стартер и цепь зажигания включаются системой «Стоп—стар­та», если двигатель остановлен и с момента его остановки прошло не менее 0,6 с, педаль сцепления выжата, а также при скорости дви­жения автомобиля менее 10 км/ч. Функционирование системы обеспечивают датчики температуры охлаждающей жидкости, скоро­сти движения автомобиля, положения педали сцепления, педали управления дроссельной заслонкой и рычага переключения передач.

К недостаткам системы «Стоп—старта» относятся увеличение числа включений стартера и повышенное потребление электроэнергии от аккумуляторной батареи.

 

3. Условные обозначения изделий электрооборудования

 

Для изделий автотракторного электрооборудования использует­ся цифровое обозначение из восьми цифр, где первые два знака со­ответствуют порядковому номеру модели (первая модель —11, вто­рая модель — 12 и т. д.), третий знак — модификации изделия, чет­вертый — исполнение, четыре знака после точки указывают номер типовой подгруппы (табл. 1).

Пример: 133.3701 — третья базовая модель, третья модификация базовой модели генератора.

Исполнение изделий электрооборудования может быть следую­щим:

Обозначение     Исполнение

0001 …… .. Для холодного климата

0000 0002 ……Общеклиматическое исполнение

0000 0003 ……Для умеренной климатической зоны

0000 0006 ……Экспортное исполнение

0000 0007……Тропическое исполнение

0000 0008 ……Для изделий, предназначенных на экспорт в страны с холодным климатом

0000…………Для изделий общеклиматического испол­нения, предназначенных на экспорт

 

Обозначение выводов изделий электрооборудования и их обо­значение на схемах отечественных автомобилей все больше прибли­жается к обозначению, принятом за рубежом. В частности, опреде­ляемое германским стандартом DIN 72 552, который устанавливает следующее обозначение некоторых выводов:

Обозначение Изделие

1…… Низковольтная цепь катушки зажигания и распределителя

4….. Высоковольтная цепь этих же устройств

15…… Вывод через выключатель зажигания «+» акку­муляторной батареи на систему зажигания

30…. «+» бортовой сети

31…. «Масса»

49….. Указатель поворота

50…. Стартер

53…. Стеклоочиститель

56….. Головной свет (56а — дальний, 56в — ближний)

58….. Габаритные огни

85, 86 ….. Выводы обмотки электромагнитного реле

87, 88 ….. Контакты реле

 

Таблица 1. Обозначение некоторых типовых подгрупп изделий электрооборудо­вания, применяемых на отечественных автомобилях

 

Номер подгруппы	Изделие
3701	Генератор
3702	Реле-регулятор (регулятор напряжения)
3703	Аккумуляторная батарея
3707	Провода и свечи зажигания
3708	Стартер и выключатель стартера
3709	Переключатель
3710	Выключатель
3711	Фара
3712	Подфарник и передние указатели поворотов
3713	Патрон лампы
3714	Плафон внутреннего освещения
3715	Лампа (переносная или подкапотная)
3716	Задний фонарь (сигнальный и осветительный)
3717	Фонарь освещения номерного знака
3720	Выключатель сигнала торможения
3721	Звуковой сигнализатор
3722	Предохранитель электрических цепей
3723	Соединитель электропроводов (панель, штепсельная розетка и пр.)
3724	Электропровод
3726	Указатель поворотов
3728	Магнето
3737	Выключатель «массы»
3730	Электродвигатель
3740	Свеча накаливания
3741	Электрооборудование пусковых подогревательных и отопительных устройств
3747	Реле различного назначения
3759	Преобразователь напряжения
3802	Спидометр
3803	Фонарь контрольной лампы
3805	Щиток приборов
3806	Приемник указателя топлива
3807	Приемник указателя температуры
3808	Приемник указателя давления
3810	Приемник указателя давления масла
3811	Указатель силы тока
3812	Указатель напряжения
3818	Счетчик моточасов
3827	Датчик указателя уровня топлива
3828	Датчик указателя температуры
3829	Датчик указателя давления
3832	Датчик температуры блока цилиндров двигателя
3839	Приборы и средства сигнализации
3844	Сигнализатор температуры
5205	Стеклоочиститель
5208	Стеклоомыватель

 

Номинальные параметры изделий автомобильного электрообо­рудования (мощность, сила тока, напряжение и т. д.) устанавлива­ются при нормальных климатических условиях окружающей среды: температура 25±10 °С, атмосферное давление 630—800 мм рт.ст.

Значение номинального напряжения потребителей электроэнер­гии принимается из ряда: 6, 12, 24 В и определяется номинальным напряжением аккумуляторной батареи. Для генераторов — 7, 14, 28 В.

Номинальные значения параметров для источников и потреби­телей тока, работающих до начала движения автомобиля, устанав­ливают при номинальном напряжении. Номинальные значения па­раметров для потребителей тока, работающих только при движении автомобиля, устанавливают при напряжениях: 6,7; 13,5 или 27 В. Потребители электроэнергии, работающие при движении автомоби­ля, должны быть работоспособными при изменении подводимого напряжения в диапазоне 90—125 % установленного номинального напряжения.

Автомобильные провода

 

Провода, применяемые на автомобилях для передачи электриче­ской энергии от источников к потребителям, испытывают большой перепад температур, постоянную вибрацию и подвергаются воздей­ствию нефтепродуктов. Поэтому к ним предъявляются высокие тре­бования.

Провода низкого напряжения применяются для соединений в бортовой сети. Они состоят из медных токопроводящих жил с изо­ляцией из поливинилхлоридного пластиката или резины. Жилы вы­полняются из луженой или нелуженой медной проволоки, обладаю­щей высокой электропроводностью, эластичностью и технологиче­ски просто соединяются с наконечниками, штекерами и т. п.

Для удобства при монтаже и ремонте электрооборудования ис­пользуется буквенное и цифровое обозначения выводов и цветовая маркировка проводов. Буквенные индексы конкретизируют номер­ные обозначения выводов. Маркировка проводов по цвету изоляции создает удобство при их монтаже и ремонте. Сплошная расцветка проводов использует десять цветов, при комбинированной расцвет­ке дополнительно на сплошную расцветку наносятся полосы или кольца белого, черного, красного или голубого цвета.

Применение цветных проводов на автомобиле регулируется определенными правилами. Все соединения изделий с корпусом ав­томобиля («массой») должны выполняться проводами одного цвета. Провод, соединяющий коммутирующий прибор (выключатель, пере­ключатель) или предохранитель с линией электроснабжения, дол­жен иметь тот же цвет, что и провод сети, к которой происходит подключение. Участки цепи, проходящие через разборные или не­разборные контактные соединения, должны выполняться проводом одинаковой расцветки. Участки цепи разделенные контактами реле, предохранителями, резисторами и т. п., должны иметь различную расцветку. Цвет проводов, проложенных в разных жгутах, может по­вторяться.

Провода могут иметь бронированную изоляцию для защиты от механических повреждений и экранирующую оплетку для снижения уровня радиопомех на автомобиле.

Гибкие одножильные провода ПВА, ПГВА (провода гибкие с изоляцией из поливинилхлоридного пластика, автомобильные), ПВАЭ (экранированные) и ПВАЛ (с луженой жилой) рекомендуют­ся к использованию в жгутах, работающих при температурах от -40 до +105 "С.

Для температур от -50 до +80 °С предназначены провода ПГВА, ПГВАД (двухжильный), ПГВАЭ (экранированный) и ПГВАБ (бро­нированный).

Провода ПГВА-ХЛ устанавливаются на автомобилях, эксплуа­тирующихся в районах с холодным климатом (от -60 до +70 °С). Для переносных ламп применяются провода ШВПТ с параллельно уло­женными жилами и ПЛНТ с резиновой изоляцией.

Плетеный неизолированный провод АМГ используется для сое­динения вывода аккумуляторной батареи с «массой» и помехоподав-ляющих перемычек кузова.

На грузовых автомобилях в электрических цепях используется кабель КГВВА. Площадь сечения жилы в автомобильных проводах может быть 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95 мм², толщина изоляции — от 0,35 мм (площадь сечения 0,5 мм²) до 1,6 мм (площадь сечения 95 мм²).

Провода перед установкой на автомобиль собираются в жгуты, представляющие собой законченное электротехническое изделие, содержащее, кроме проводов, наконечники, резиновые защитные колпачки, оплетку и т. п. Длина проводов в жгуте должна состав­лять не менее 100 мм, ответвлений должно быть не менее 50 мм. Перспективными являются плоские жгуты, в которых провода прикреплены к основе методом тепловой сварки. Такие жгуты ши­риной до 60 мм используются, в частности, на автомобиле ВАЗ-2108.

Наконечники проводов выполняются под винтовое крепление отверстия диаметром на 0,2—0,5 мм больше диаметра винта или в виде штекеров. Плоские штекеры выпускаются толщиной 0,2—0,5 мм и шириной 2,8; 4,8; 6,3 и 9,5 мм. Максимально допусти­мая сила тока для штекеров шириной 2,8 мм — 6 А; 6,3 мм — 20—30 А; 9,5 мм - 30-40 А.

Сечение провода в жгуте выбирается с учетом тепловой нагруз­ки, т. е. температуры окружающей среды; числа проводов в жгуте; тепловой нагрузки провода и конструкции жгута. Допустимое зна­чение силы тока для отечественных жгутов традиционной конструк­ции приведены в табл. 2, а для плоских жгутов при прокладке провода в один слой — в табл. 3.

Для проводов зарубежного производства при выборе сечения предлагаются усредненные рекомендации вне зависимости от числа проводов в жгуте. Провода сечением жилы менее 1 мм² к установке на транспортные средства не рекомендуются ввиду их малой меха­нической прочности.

Жгуты в автомобиле крепят металлическими или пластмассовы­ми скобами. Нормы допускаемых токовых нагрузок проводов при прокладке в жгутах уменьшаются с увеличением числа проводов в жгуте.

Провода должны быть проверены на допустимое падение на­пряжения, которое определяется из соотношения

 

ΔU=ρ lI / S

 

где р — удельное сопротивление медного провода при температуре 20 °С равно 0,0185 Ом; l — длина провода; I — сила тока; S — пло­щадь сечения.

Если потребитель подключается по двухпроводной системе, то l представляет суммарную длину прямого и обратного проводов. Па­дение напряжения в цепи складывается не только из падения на­пряжения в проводе, но и из падений напряжения в переходных контактах штекерных соединений, выключателях, соединительных панелях и т. д.

Таблица 2. Допустимые значения силы тока для традиционных жгутов проводов, А

 

Температура окру­жающей среды, °С	Число прово­дов в жгуте	Номинальная площадь сечения провода, мм2
		0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6
30	2-7	9,5	12	14,5	19	26	34,5	44
	8-19	6,5	8,5	10,5	13	18	23,5	31
50	2-7	7,5	9,5	11,5	15	20,5	28	36
	8-19	5	6,5	7,5	10	14	18,5	26
80	2-7	5	6,5	7,5	10	14	18,5	26
	8-19	3,5	4,5	5,5	7	9,5	12,5	18

Таблица 3. Допустимые значения силы тока для плоских жгутов проводов, А

 

 

Номинальная площадь сечения жгутов, мм2	Температура окружающей среды, °С
	30 30	50	80
0,5	9	7,5	5,5
0,75	11	9,5	7,0
1	13	11	8
1,5	17	15	10
2,5	23	19	13
4	31	25	17

С учетом падений напряжения минимальное напряжение в це­пях дальнего и ближнего света должно быть 12,6 В, передних габа­ритных огней, указателях поворота, задних габаритных огней — 12,3 В, задних указателей поворота, сигнала торможения — 12,7 В. Падение напряжения в стартерной цепи при силе тока 100 А не должно превышать 0,2 В — для номинального напряжения 12 В и 0,4 В - для 24В.

Защитная аппаратура

 

Для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких за­мыканий в них устанавливают предохранители. Кроме цепей систем пуска и зажигания, все цепи защищаются предохранителями. Уста­новка предохранителей в цепь зарядки аккумуляторной батареи не является обязательной. Как правило, на современных автомобилях применяется раздельная защита цепей внешних световых приборов правой и левой сторон. Защита электрических цепей от коротких замыканий и перегру­зок осуществляется плавкими, термобиметаллическими предохра­нителями и позисторами.

Плавкие предохранители рассчитываются на продолжительный ток номинальной величины. Обычно они имеют вставку из легко­плавкого металла или луженой медной проволоки небольшого сече­ния. Часто используют калиброванную ленточку, которая расплав­ляется, если ток в цепи достигает опасных значений. При увеличе­нии силы тока на 50 % плавкая вставка расплавляется в течение 1 мин. Для удобства эксплуатации плавкие предохранители объеди­няют в блоки, состоящие из трех и более предохранителей.

 

 

Рисунок 8. Плавкий предохранитель штекерного типа: / — плавкий элемент; 2 — пластмассовая оболочка; 3 — штекер

 

У малогабаритных предохранителей штекерного типа калиброванная ленточка помещена в пластмассовую обо­лочку, увеличивающая скорость срабаты­вания из-за низкой теплопроводности.

Основным показателем предохраните­ля является зависимость времени срабаты­вания предохранителя от силы тока на­грузки. Предохранитель обеспечивает надежную защиту цепи, если время его срабатывания меньше времени нагрева провода до предельной температуры от тока короткого замыкания.

Термобиметаллические предохранители отключают цепь в тех случаях, когда нагрузка превысит номинальную на 150 %. Время срабатывания предохранителя не превышает 20 с.

На автомобилях применяются термобиметаллические предохра­нители много- и однократного действия.

Предохранители многократного действия чаше всего устанавлива­ются в цепях освещения и стеклоочистителей.

Предохранители подключаются к цепям выводами, установ­ленными в пластмассовом корпусе. Цепь от правого вывода к левому проходит через биметаллическую пластину, контакт, ре­гулировочный винт  (регулирует задаваемую силу тока) и токоведущую пластину.

Работают предохранители многократного действия следующим образом. При силе тока меньше предельной нагрев биметалличе­ской пластины 5 мал, она деформируется незначительно, и контак­ты остаются замкнутыми. При силе тока, равной предельному зна­чению, биметаллическая пластина нагревается настолько, что, де­формируясь, размыкает контакты. Ток по биметаллической пластине не проходит, она охлаждается и вновь замыкает контакты. Процесс размыкания и замыкания контактов будет повторяться до тех пор, пока не будет устранена причина, вызвавшая увеличение силы тока.

Работа термобиметаллических предохранителей основана на прогибе биметаллических пластин при прохождении по ним тока большой силы.

Термобиметаллические предо­хранители более инерци­онны по сравнению с плавкими, их рекомендуется применять в цепях защиты электродвигателей. Они устанавливаются в цепях различных потребителей.

Предохранитель подключается к цепи выводами. Ток протекает по пластинам, контактам и биме­таллической пластине. Конструк­ция монтируется на пластмассовом корпусе. При перегрузке или ко­ротком замыкании пластина  на­гревается и выгибается, размыкая контакты. После охлаждения пластина не возвращается в перво­начальное положение. Для замыка­ния цепи необходимо нажать на кнопку и пластина примет первоначальную форму. Возврат кноп­ки осуществляется пружиной.

Сипа тока размыкания регулируется винтом, снабженным контргайкой.

Эффективность действия предохранителей определяется их ам­пер-секундной характеристикой, т. е. сила тока, проходящего через предохранитель на время его срабатывания.

Ампер-секундная характеристика плавких предохранителей ПР10А, ПР12А, ПР13А. Термобиметаллические предохранители рассчитыва­ются на следующие предельные значения силы тока: 5, 10, 15 и 20 А. Величина номинального тока нагрузки /_н указана относительно но­минальной силы тока предохранителя /_пн. Плавкая вставка не должна расплавляться в течение 30 мин при силе тока в полтора раза превы­шающей номинальную, и должна разрывать электрическую цепь за время не более чем 10 с при силе тока, в три раза превышающего но­минальное значение.

Таблица 4. Номинальная сила тока для предохранителей, А Предохранители Площадь сечения провода, мм2 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 Плавкие 8 10 10 16 20 30 Термобиметаллические 10 15 15 20 30 40

 

На автомобилях широкое применение получили малогабарит­ные плавкие предохранители, которые объединяют в один блок вместе с реле.