В автомобиле электрическая энергия используется для пуска двигателя, воспламенения рабочей смеси, освещения, сигнализации, питания контрольных приборов, дополнительной аппаратуры и т. д.
Электрооборудование автомобиля включает в себя источники и потребители электрического тока. Для соединения источников и потребителей тока применяется однопроводная система. Вторым проводом является масса автомобиля (его металлические части), с которой соединяются отрицательные полюса электрических приборов. Питаются электрические приборы постоянным током напряжением 12 В.
Упрощенная схема, общей электрической цепи системы электрооборудования и соединения приборов без учета их действительного расположения на автомобиле показана на рис. 16.
Рис. 16. Принципиальная схема электрооборудования:
Содержание
1 — аккумуляторная батарея; 2 — стартер; 3 — приборы системы зажигания; 4 — приборы системы освещения; 5 — приборы системы сигнализации; 6 — контрольные электроприборы; 7 — дополнительная аппаратура, 8 — генератор; 9 — регулятор напряжения; 10 — амперметр.
Источники тока
Источниками тока на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея. С источниками тока связан регулятор напряжения.
Генератор преобразует механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Генератор питает все потребители электрического тока при работающем двигателе. На автомобиле «Нива» установлен генератор переменного тока Г-221 (рис. 17). Основными частями генератора являются статор 12 с неподвижной обмоткой, в которой индуктируется переменный ток, и ротор 11, создающий подвижное магнитное поле. Ротор генератора установлен в двух шариковых подшипниках. Он приводится во вращение через шкив генератора с помощью клинового ремня от коленчатого вала двигателя.
Рис. 17. Генератор Г-221:
1 — задняя крышка: 2 — выпрямительный блок; 3 — защитный кожух; 4 — удлинитель контактного болта; 5 — контактный болт; 6 — провода; 7 — щеткодержатель со щетками; 8 — шкив с вентилятором; 9 — шарикоподшипник; 10 — передняя крышка; 11 — ротор; 12 — статор; 13 — буферная втулка; 14 — втулка; 15 — поджимная втулка; 16 — стяжной болт.
Генератор имеет выпрямительный блок 2, преобразующий переменный ток в постоянный. Охлаждение генератора осуществляется вентилятором шкива генератора.
Аккумуляторная батарея преобразует химическую энергию в электрическую. Аккумуляторная батарея питает потребители электрического тока при неработающем двигателе. На автомобиле установлена аккумуляторная батарея 6СТ-55П. Батарея свинцово-кислотная, стартерная, напряжением 12 В, емкостью 55 А·ч.
Корпус батареи изготовлен из кислотостойкой пластмассы и разделен перегородками на шесть секций. В каждой секции установлен отдельный элемент, состоящий из положительных и отрицательных пластин, и сепараторов (разделителей) между ними. Элементы имеют напряжение 2 В и последовательно соединены между собой мостиками. Корпус батареи закрыт общей для всех элементов пластмассовой крышкой. Крышка приварена тепловой сваркой по периферии к наружным стенкам корпуса. Соединения крышки с перегородками корпуса уплотняются при сборке герметиком, что исключает переливание электролита из одной секции в другую. Для каждой секции в крышке имеется резьбовое отверстие с пробкой для заливки и контроля уровня электролита. Пробки снабжены отверстиями для связи внутренней полости батареи с атмосферой.
Аккумуляторная батарея имеет два вывода; положительный и отрицательный.
Регулятор напряжения поддерживает постоянное напряжение тока, вырабатываемого генератором при переменной частоте вращения коленчатого вала двигателя. На автомобиле применяется регулятор напряжения РР-380. Это двухступенчатый электромагкитный регулятор вибрационного типа.
При возрастании напряжения генератора до 13—14 В в цепь обмотки возбуждения включается дополнительное сопротивление. Так происходит первая ступень регулирования напряжения генератора. При повышении напряжения более 14 В обмотка возбуждения генератора замыкается на массу. Так происходит вторая ступень регулирования напряжения. В результате осуществляется регулирование напряжения генератора в заданных пределах.
Потребители тока
Потребителями тока на автомобиле являются стартер, система зажигания, система освещения (наружного и внутреннего), система сигнализации (звуковая и световая), контрольные электроприборы и дополнительная аппаратура.
Стартер обеспечивает вращение коленчатого вала с частотой, необходимой для пуска двигателя.
На автомобиле установлен стартер СТ-221 (рис. 18). Стартер представляет собой четырехполюсный, четырехщеточный электродвигатель постоянного тока со смешанным возбуждением, с электромагнитным включением шестерни привода и дистанционным управлением.
Рис. 18. Стартер СТ-221:
1— шестерня привода; 2 — муфта свободного хода; 3 — поводковое кольцо; 4 — резиновая заглушка; 5 — рычаг привода; 6 — передняя крышка; 7 — тяговое реле; в — задняя крышка; 9 — якорь; 10 — втулка; 11 — обмотка ста гора; 12 — полюс статора; 13 — корпус.
В корпусе 13 стартера имеются четыре полюса 12. Два из них о обмотками возбуждения, включенными последовательно с обмоткой якоря 9, и два — параллельно. Вал якоря стартера установлен в двух втулках 10у находящихся в крышках € и 8. На переднем конце вала якоря установлен привод стартера, состоящий из роликовой муфты свободного хода 2 и шестерни 1 привода, которые могут перемещаться по шлицам вала. Муфта свободного хода передает вращение с вала якоря стартера на маховик при пуске двигателя и предотвращает передачу вращения с маховика на якорь стартера после пуска двигателя. На передней крышке 6 стартера установлено тяговое реле 7. При пуске двигателя реле обеспечивает ввод шестерни 1 привода в зацепление с венцом маховика и подключение электрической цепи обмоток стартера к аккумуляторной батарее. На задней крышке 8 стартера закреплены щеткодержатели с четырьмя щетками, которые прижимаются пружинами к коллектору якоря.
При работе стартера по его обмоткам проходит ток. Вокруг полюсов создается сильное магнитное поле возбуждения. Это поле взаимодействует с магнитным полем обмотки якоря и вызывает вращение якоря, которое через привод стартера передается маховику.
Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах в соответствии с порядком и режимом работы двигателя.
В систему зажигания входят: катушка зажигания, распределитель зажигания, включающий прерыватель тока низкого напряжения и распределитель тока высокого напряжения, свечи зажигания и выключатель зажигания.
Принципиальная схема системы зажигания двигателя автомобиля «Нива» ВАЗ-2121 представлена на рис. 19.
Рис. 19. Принципиальная схема системы зажигания:
1 — контакт; 2 — ротор; 3 — распределитель тока высокого напряжения; 4 — кулачок; 5 — неподвижный контакт; 6 — подвижный контакт; 7 — конденсатор; 8 — прерыватель тока низкого напряжения; , 9 — вторичная обмотка; 10 — первичная обмотка; 11 — катушка зажигания; 12 — дополнительное сопротивление; 13 — выключатель зажигания; 14 — подавительное сопротивление; 15 — свеча зажигания.
Схема системы зажигания включает в себя: двеэлектрические цепи — цепь низкого напряжения (первичная) и цепь высокого напряжения (вторичная). В первичную цепь входят: выключатель зажигания 13, дополнительное сопротивление 12, первичная обмотка 10 катушки зажигания, прерыватель 8 цепи низкого на: пряжения и конденсатор 7 Во вторичную цепь входят: втрричная обмотка 9 катушки зажигания, распределитель тока высокого напряжения 3 и свечи зажигания 15.
При включенном выключателе зажигания и замкнутых контактах 5 и 6 прерывателя тока низкого напряжения по цепи низкого напряжения проходит ток от аккумуляторной батареи или генератора. Проходя по первичной обмотке катушки зажигания, ток создает сильное магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя 8 (кулачок 4 набегает выступом на рычажок с контактом 6) прерывается ток в цепи низкого напряжения, и созданное магнитное поле исчезает. При этом магнитное поле пересекает вторичную обмотку катушки зажигания и индуцирует в ней ток высокого напряжения. Ток высокого напряжения подводится к ротору 2 распределителя зажигания, который вращается вместе с кулачком 4. В момент размыкания контактов прерывателя ток высокого напряжения поступает к одному из контактов 1 распределителя зажигания, которые соединены со свечами зажигания 15. Искровой разряд между электродами свечи зажигания происходит в том цилиндре двигателя, в котором в это время заканчивается сжатие рабочей смеси, т. е. в последовательности, соответствующей порядку работы двигателя (1-3-4-2).
Катушка зажигания преобразует ток низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения, которое может достигать 16—20 кВ.
На автомобиле применяется катушка зажигания Б-117А. На сердечнике катушки зажигания, состоящем из тонких листов электротехнической стали, намотана вторичная обмотка, которая имеет большое число витков (~21000) медного изолированного провода диаметром ~0,07 мм. Первичная обмотка имеет ~308 витков медного изолированного провода диаметром ~0,57 мм. Внутренняя полость корпуса заполнена трансформаторным маслом, улучшающим охлаждение и изоляцию обмоток! катушки зажигания. В крышке катушки имеются выводы первичной и вторичной обмоток. Снаружи корпуса катушки находится дополнительное сопротивление, последовательно включенное с первичной обмоткой и автоматически регулирующее в обмотке ток в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Распределитель зажигания осуществляет замыкание и размыкание тока низкого напряжения и распределение по цилиндрам двигателя тока высокого напряжения.
На автомобиле применяется распределитель зажигания Р125-Б (рис. 20). Распределитель зажигания состоит из прерывателя и распределителя, установленных в одном общем корпусе. В корпусе 3 распределителя также установлен вал 1 привода кулачка прерывателя, ротора 14 распределителя и центробежного регулятора, автоматически изменяющего угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При вращении вала 1 кулачок 8 размыкает контакты 7 прерывателя. Вместе с валом вращаются ротор 14 и центробежный регулятор 20, грузики которого, преодолевая усилие пружин 21, расходятся под действием центробежных сил. Грузики центробежного регулятора связаны с кулачком — прерывателя и по мере увеличения частоты вращения вала поворачивают кулачок относительно вала, изменяя угол опережения зажигания. В зависимости от октанового числа применяемого топлива угол опережения зажигания изменяется вручную с помощью эксцентрика 9 октан-корректора, связанного через тягу с подвижной пластиной 24, на которой установлены контакты 7 прерывателя.
Рис. 20 Распределитель зажигания Р-125Б:
1 — вал; 2 — маслоотражательная муфта: 3 — корпус; 4 — провод низкого напряжения; 5 — неподвижная пластина прерывателя; 6 — масленка; 7 — контакты прерывателя; 8 — кулачок; 9 — эксцентрик октан корректора; 10 — фильц кулачка; 11 — поводковая пластина кулачка; 12 — грузик центробежного регулятора; 13 — защелка; 14 — ротор; 15 — крышка; 16 — электрод крышки; 17 — центральный электрод; 18 — угольный контакт; 19 — электрод ротора; 20 — центробежный регулятор; 21 — пружина грузика; 22 — рычажок прерывателя; 23 — держатель неподвижного контакта; 24 — подвижная пластина прерывателя; 25 — втулка Вала; 26 — конденсатор.
Крышка 15 распределителя зажигания имеет четыре боковые электрода 16 и центральный электрод 17. Боковые электроды высоковольтными проводами связаны со свечами зажигания, а центральный электрод — с катушкой зажигания. Ток высокого напряжения через центральный электрод поступает’ к токораздаточной пластине вращающегося ротора 14 и через нее к боковым электродам в соответствии с порядком работы двигателя.
Свеча зажигания обеспечивает получение электрической искры в цилиндре двигателя. В системе зажигания двигателя автомобиля применяются свечи А17ДВ. Свеча зажигания (рис. 21) неразборная. В металлическом, корпусе 4 завальцован сердечник, представляющий собой керамический изолятор 2, внутри которого размещены контактный стержень 1 и центральный электрод 6. Корпус свечи имеет наружную резьбу 5, с помощью которой свеча крепится в головке блока цилиндров. К корпусу присоединен боковой электрод 7. Наконечник, соединяющий свечу с высоковольтным проводом, имеет подави-тельное сопротивление, которое уменьшает радиопомехи, создаваемые системой зажигания.
Рис. 21. Свеча зажигания А17ДВ:
1 — контактный стержень; 2 — изолятор; 3 — накатка; 4 — корпус; 5 — резьба; 6 — центральный электрод; 7 — боковой электрод; 8 — прокладка; 9 — шайба; 10 — герметик.
Выключатель зажигания. осуществляет включение и выключение системы зажигания, стартера, контрольно-измерительных и других приборов.
На автомобиле устанавливается выключатель зажигания ВК-347 (рис. 22). Выключатель имеет противоугонное устройство. В корпусе 1 с помощью стопорного кольца 12 крепится механизм выключателя, который состоит из панели 11 со штекерными зажимами 13 и контактами 10, кулачка 9 и ротора 7 с контактными пластинами 8. Кулачок и ротор выключателя поворачиваются ключом замочного устройства 3. Запорный стержень 6 пол действием пружины 2 входит в паз рулевого вала , и запирает вал в том случае, когда ключ, установленный в положение «стоянка», вынимается из замочного устройства выключателя. Выступ 5 служит для правильной установки выключателя зажигания в рулевой колонке.
Рис. 22. Выключатель зажигания ВК-347:
1 — корпус; 2 — пружина; 3 — замочное устройство; 4 — ключ; 5 — установочный выступ; 6 — запорный стержень; 7 — ротор; 8 — контактные пластины; 9 — кулачок; 10 — контакты; 11 — панель; 12 — стопорное кольцо; 13 — зажимы.
Система освещения обеспечивает работу автомобиля в условиях плохой видимости (ночью, в тумане и т. п.). Система включает наружное и внутреннее освещение. В систему освещения входят: фары, передние и задние фонари, фонари освещения номерного знака, плафоны освещения салона кузова, лампы освещения щитка приборов и отсека двигателя, предохранители и выключатели.
Фары освещают дорогу перед автомобилем в условиях плохой видимости (ночью, в тумане и т. п.). На автомобиле применена двухфарная система освещения с круглыми фарами типа ФГ-140. В корпусе 5 фары (рис. 23) установлен держатель 6 оптического элемента 1. Оптический элемент фары, состоящий из отражателя 7, рассеивателя 2 и лампы 9, крепится к держателю ободком 3 с помощью винтов 10. Лампа фары двухнитевая мощностью 45 Вт для дальнего света и 40 Вт для ближнего света. Винты 4 и 11 позволяют изменять положение держателя 6, а вместе с ним и оптического элемента в вертикальной и горизонтальной плоскостях при регулировке света фар.
Рис. 23. Фара ФГ 140:
1 — оптический элемент: 2 — рассеиватель; 3 — ободок; 4, 11 — регулировочные винты; 5 — корпус; 6 — держатель оптического элемента; 7 — отражатель; 8 — пружина; 9 — лампа; 10 — винт.
Передние фонари служат для обозначения габаритов автомобиля, стояночного освещения и световой сигнализации при маневрировании.
Передний фонарь двухсекционный, прямоугольный. В литом корпусе фонаря находятся две однонитевые лампы. Лампа мощностью 5 Вт служит для обозначения габаритов автомобиля, а лампа мощностью 21 Вт — для сигнализации о маневрировании автомобиля. Рассеиватель переднего фонаря пластмассовый монолитный, двухцветный. Наружная часть рассеивателя оранжевого цвета и предназначена для сигнализации при маневрировании, а внутренняя часть — бесцветная, предназначена для обозначения габаритов автомобиля.
Задние фонари служат для обозначения габаритов автомобиля и световой сигнализации при поворотах, торможении и движении задним ходом.
Задний фонарь имеет прямоугольную форму. В корпусе заднего фонаря имеются четыре секции, в которых находятся три лампы мощностью 21 Вт и одна лампа мощностью 5 Вт. Первые три являются лампами стоп-сигнала, указателя поворота и света заднего хода, а последняя — лампой габаритного света. Корпус фонаря закрыт рассеивателем. Рассеиватель пластмассовый монолитный, многосекционный, трехцветный. Наружная часть рассеивателя оранжевого света и служит для сигнализации при маневрировании автомобиля. Секция центральная — бесцветная и служит для сигнализации о движении задним ходом. Остальные секции рассеивателя имеют красный цвет и предназначены для сигнализации при торможении и обозначения габаритов автомобиля.
Система сигнализации обеспечивает безопасность движения автомобиля. Система включает световую и звуковую сигнализацию.
К световой сигнализации относятся передние, задние, боковые указатели поворотов и их переключатель, а также сигналы торможения (стоп-сигнал), заднего хода и их выключатели. Передние указатели поворотов находятся в передних фонарях автомобиля. Задние указатели поворотов, сигналы торможения и заднего хода находятся в задних фонарях автомобиля. Боковые указатели поворотов расположены на передних крыльях кузова автомобиля.
К звуковой сигнализации относятся звуковые сигналы. Звуковой сигнал оповещает при необходимости пешеходов и водителей транспортных средств о присутствии автомобиля. На автомобиле устанавливаются два электрических вибрационных, безрупорных звуковых сигнала шумового типа: один высокого, а другой низкого, тона. Сигналы настраиваются в гармонический аккорд и действуют одновременно. Ток, проходящий по обмотке 8 сигнала (рис. 24), намагничивает сердечник 7, который притягивает якорь 10 и вызывает прогиб упругой стальной мембраны 1. При этом якорь воздействует на упругую пластину 5 и размыкает контакты 2. Ток в обмотке 8 прерывается, и сердечник 7 размагничивается. Мембрана 1 возвращается в исходное положение и контакты 2 замыкаются. Работа сигнала повторяется с частотой вибрации контактов 200—400 Гц. Колебания воздуха, вызванные мембраной, и создают звук, а диффузор (резонатор) 3 обеспечивает мелодичное его звучание. Соответствующий тон и тембр звука зависит от толщины и диаметра мембраны, а также диаметра резонатора. В сигнале высокого тона мембрана тоньше, чем в сигнале низкого тона.
Рис. 24. Звуковой сигнал:
1 — мембрана; 2 — контакт; 3 — диффузор; 4 — кольцо; 5 — пластина; 6 — корпус; 7 — сердечник; 8 — обмотка; 9 — пластина крепления сигнала; 10 — якорь.
Контрольно-измерительные приборы предназначены для контроля за состоянием и действием отдельных систем и механизмов автомобиля.
Контрольно-измерительные приборы включают: амперметр, измеряющий силу зарядного и разрядного токов, указатели уровня топлива в баке, температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения и давления масла в системе смазки двигателя. Кроме того, имеется ряд контрольных ламп: резерва топлива, давления масла, заряда аккумуляторной батареи, воздушной заслонки карбюратора, наружного освещения, указателей поворота, дальнего света фар, блокировки дифференциала раздаточной коробки, уровня, тормозной жидкости и стояночного тормоза. К контрольно-измерительным приборам также относятся спидометр, измеряющий скорость движения автомобиля и пройденный путь, и тахометр, контролирующий частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Дополнительная аппаратура, потребляющая электрический ток, включает: стеклоочистители и омыватели ветрового стекла, очистители и омыватели фар, отопитель и прикуриватель.
Стеклоочистители и омыватели очищают ветровое стекло и фары от загрязнения и атмосферных осадков. Отопитель осуществляет обогрев салона кузова автомобиля при холодной погоде, а также обдув внутренней поверхности ветрового стекла с целью предохранения стекла от запотевания и обмерзания.
