Параметры питания бортовой сети

Практически всегда для питания бортовых электроприёмников используется постоянное напряжение. На ранних автомобилях использовалось напряжение 6 В, сейчас преобладает напряжение 12 В на легковых автомобилях и лёгких грузовиках и 24 В на тяжёлых грузовиках и автобусах с дизельными двигателями.

Проводка обычно однопроводная — в качестве второго провода используется «масса» — металлический кузов и рама автомобиля. Это упрощает и удешевляет проводку, но снижает её надёжность в отношении коротких замыканий. К корпусу («массе») автомобиля подключают, как правило, отрицательные клеммы источника электроэнергии, это снижает коррозию металлических элементов кузова.

Напряжение бортовой сети достаточно условно. Если указано, что сеть 12-вольтовая, то на клеммах генератора напряжение будет приблизительно 13,7 — 14 вольт, в зависимости от модели автомобиля и настройки регулятора напряжения.

Вспомогательные устройства

К ним относятся: выключатели и переключатели, реле, предохранители, колодки разъёмов, распределительные и коммутационные коробки, а также силовые блоки.

Прочие потребители

· Стартёр

· Система зажигания

· Бортовой компьютер

· Электроусилитель руля

· Двигатели вентиляторов, приводов стеклоочистителей, электростеклоподъёмников, и т. п.

· Обогреваемые стекла

· Парковочные датчики (парктроник)

· Видеокамеры заднего обзора

· Сервоприводы сидений

· Прикуриватель

· Радиоприёмник (магнитола), телевизор, мультимедийная развлекательная система

· Звуковой сигнал

· Противоугонная сигнализация

· GPS-навигатор, встроенный или отдельный,

· Обогреватели сидений,

· а также другие вспомогательные и информационные системы и приборы.

Некоторые виды бытовой техники, приспособленной также и для работы в автомобиле, могут получать питание от автомобильной электросети (подключение осуществляется либо через специальное гнездо, либо через гнездо прикуривателя). Для этой цели применяются различные адаптеры — от простейших делителей напряжения до импульсных блоков питания с двойным преобразованием тока. Но гнездо прикуривателя изначально не было рассчитано на подключение иных потребителей, кроме как нагревательного элемента «электрозажигалки», поэтому нередки перегорания предохранителей и термическое повреждение гнезда (необходимо рассчитать допустимый потребляемый ток по предохранитялям прикуривателя).

На некоторых машинах с мощными генераторами может быть установлен инвертор с выходом ≈ 220 Вольт для питания обычной бытовой техники. Мощные машины специального назначения могут иметь другие сети с другими питающими напряжениями.

Элементы управления обеспечивают согласованную работу источников тока и потребителей электроэнергии. В системе используются следующие элементы управления: щитки предохранителей, блоки реле, электронные блоки управления. Они расположены, как правило, децентрализовано.

На современных автомобилях многие функции реле и выключателей возложены на электронные блоки управления, но полностью отказаться от этих устройств пока невозможно. Например, на блок управления бортовой сетью возложены следующие функции:

· контроль потребления энергии;

· контроль напряжения на клеммах аккумуляторной батареи и при необходимости повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу;

· регулирование нагрузки за счет отключения отдельных потребителей, в основном из числа систем комфорта;

· управление системой освещения, стеклоочистителями, обогревателем заднего стекла и др.

В бортовой сети автомобиля помимо традиционной электрической проводки используются мультиплексные системы - т.н. шины данных, обеспечивающие соединение электронных блоков управления между собой и передачу сигналов управления в цифровом виде.

Рассмотрены перспективы развития автоматических систем. Усложнение электрооборудования и электронных систем автомобилей привело к тому, что около 70 % отказов в работе связано с ними. В то же время стоимость электрооборудования растет и достигает в некоторых моделях 10 % и более от стоимости автомобиля. Элементы электрооборудования и электроники производятся на различных предприятиях. Единственным регламентирующим документом к требованиям является государственный стандарт. В настоящее время не обновляются старые государственные стандарты и не выпускаются новые. Недостаточно поставлен маркетинг выпускаемого оборудования и перспективных разработок. Отсутствует перспективное планирование автомобильной отрасли.

Электрооборудование и электронные системы должны в современном автомобиле способствовать:

- снижению вредных воздействий на окружающую среду;

-повышению безопасности движения;

-улучшению комфортабельности и снижению утомляемости водителя;

-обеспечению надежности агрегатов и узлов автомобиля;

-использованию ресурсосберегающих конструкций и технологий;

-повышению производительности как при производстве, так и при их техническом обслуживании.

Разработана комплексная программа по электронизации автомобильной техники. Начат выпуск неразборных аккумуляторных батарей, совершенствуется конструкция стартера с постоянными магнитами и сниженным током пуска, вместо генераторов постоянного тока применяются более надежные синхронные трехфазные генераторы переменного тока с выпрямительным блоком. Вместо контактно-транзисторных регуляторов напряжения внедряются бесконтактные регуляторы на дискретных элементах. Ведутся работы по сокращению протяженности электропроводки, по внедрению электроснабжения с помощью шин. Разрабатываются локальные сети связи с применением контроллера. Совершенствуются методы электромагнитного совмещения электрооборудования и элементов электроники, а так же защиты окружающей среды от электромагнитного влияния. В бортовую систему включают компьютер для диагностики и управления оптимальным режимом работы различных систем.

Разрабатываются и внедряются различные автоматические системы управления двигателем, трансмиссией, коробкой передач, повышения комфортности и безопасности движения. Изыскиваются возможности единого управления, бортовой диагностики с помощью бортового компьютера, возможности индикации периодичности ухода за системами или отдельными элементами автомобиля в зависимости от нагрузки.

  В современном автомобиле возможны разработки с электронными элементами централизованных блокировок, противоугонных систем, отопления и кондиционирования, радарных систем, систем безопасности, управления функциями через голосовое распознавание и др.

 

      Основная литература: ОЛ1ОЛ3ОЛ4

Дополнительная литература: ДЛ7

Контрольные вопросы:

1. Классификация электрооборудования транспортно-технологических машин.

2. Условия эксплуатации электрооборудования.

3. Улучшение характеристик двигателей

 

Лекция № 2.

Тема: Общие требования к электрооборудованию автомобиля

Основные вопросы темы:

1. Энергетическое обеспечение

2. Назначение и структурная схема электрооборудования

 

  В двигателе, механизмах, агрегатах и системах автомобиля с помощью электрической энергии осуществляется большинство рабочих процессов:

- процесс воспламенения рабочей смеси в карбюраторном двигателе и управление некоторыми подсистемами карбюратора, у современных двигателей;

- организация рабочего процесса впрыска топлива и управление моментом его воспламенения (опережением зажигания); пуск двигателя;

- освещение дороги перед автомобилем и пространства внутри салона;

- сигнализация об изменении направления движения и о начале торможения;

- модуляция давления (жидкости или воздуха) в антиблокировочной тормозной системе;

- перераспределение давления в исполнительных тормозных устройствах левого и правого бортов в противобуксовочных системах;

- приведение в действие контрольно-измерительных приборов и устройств встроенной диагностики, в том числе цифровых щитков приборов и маршрутного компьютера;

- приведение в действие устройств жизнеобеспечения в кабине (салоне) и устройств для создания комфорта (вентилятор, отопитель, кондиционер, радио или магнитофон, устройство облегчения пуска двигателя);

- в перспективе - управление индикаторными или автоматическими системами предотвращения столкновений, бесконтактным развертыванием средств пассивной защиты (пневмоподушек безопасности), навигационными маршрутными компьютерами, электрическим рулевым управлением с переменным передаточным отношением в зависимости от скорости движения.

Это далеко не полный перечень процессов, осуществляемых с помощью электрической энергии. Количество электрической и электронной аппаратуры на автомобиле постоянно растет. Предполагается, что стоимость электрического и электронного оборудования составит 25–30 % стоимости автомобиля.

Для питания всех электрических приборов и аппаратуры необходимы мощные источники электрической энергии. В систему электрооборудования автомобиля входит весь комплекс электрических приборов и аппаратуры, в том числе источники тока.

По назначению все электрооборудование автомобиля подразделяется на две группы:

- источники тока, обеспечивающие электроэнергией всех потребителей;

- потребители тока, к которым относятся системы и устройства (топливоподачи, зажигания, пуска, освещения, сигнализации, безопасности и комфорта), управляющие перечисленными процессами. В последние годы появились экспериментальные разработки, которые в ближайшем будущем будут внедряться в целях создания конкурентоспособных автомобилей. К таким разработкам относятся устройства контроля полной массы и осевых нагрузок для грузовых автомобилей и автопоездов, индикации состояния дорожного полотна и давления в шинах, автоматического выбора передач в зависимости от нагрузки.

Как правило, на легковых и средних грузовых автомобилях для питания электрооборудования используется постоянный ток напряжением 12 В, на тяжелых грузовых автомобилях 24 В. В перспективе предполагается использование напряжений 36 и 48 В, что позволит при увеличении числа и мощности потребителей экономить медь для электропроводки, поскольку при повышении напряжения не нужно увеличивать сечение проводов.

Все приборы автомобильного электрооборудования подключаются параллельно источникам тока и друг другу. На автомобилях применяют однопроводную схему системы электрооборудования. Второй провод образуют металлические детали корпус («масса»). Как правило, с корпусом соединены отрицательные полюсы источников тока.

В комплекс автомобильного электрооборудования входят устройства энергетического обеспечения, устройства обеспечения безопасности движения и облегчения труда водителя. Каждое устройство содержит системы и группы элементов, органически связанные между собой рабочими процессами, а именно:

- систему электроснабжения генератор, аккумуляторную батарею и регулятор напряжения;

- систему пуска двигателя внутреннего сгорания стартер, аккумуляторную батарею, реле автоматического управления процессом пуска, для специальных автомобилей устройства предпускового подогрева для облегчения пуска двигателя в условиях низких температур;

- систему зажигания катушку зажигания, свечи, прерыватель-распределитель, коммутатор, высоковольтные провода с наконечниками; для новых и перспективных систем технические средства с использованием микропроцессорных цифровых элементов, обеспечивающих снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов;

- коммутационные устройства выключатели, переключатели, реле, блоки предохранителей, разъемы, соединители и т. д.;

- систему информации и контроля режима движения, состояния автомобиля и его агрегатов  средства встроенной диагностики (датчики скорости,

давления, температуры и датчики, обеспечивающие работу автоматических электромеханических исполнительных элементов) и устройства отображения режимной информации;

- систему освещения и сигнализации  фары, указатели поворотов, габаритные фонари, освещение номерного знака, щитки приборов салона автомобиля;

- систему электроприводов  отопитель, вентилятор, стеклоподъемники, стеклоочистители, опрыскиватели стекол, антенны, зеркала заднего вида, блокировка дверей;

- систему обеспечения электромагнитной совместимости автомобильного электрооборудования с другими системами, в том числе системами связи;

- электронные системы управления агрегатами и механизмами  исполнительные механизмы приводов, топливоподачи, сцепления, тормозных механизмов, работающих в режиме антиблокировки или противобуксовки, локаторные системы предотвращения столкновений и развертывания средств пассивной защиты и др.

Основная литература: ОЛ1ОЛ3ОЛ4

Дополнительная литература: ДЛ7

Контрольные вопросы:

1. Классификация электрооборудования транспортно-технологических машин.

2. Условия эксплуатации электрооборудования.

3. Номинальные параметры

 

Лекция 3