2..11 то 208 мдк 01.01.

21.10. ТО 208 МДК 01.01 Устройство автомобилей

Преподаватель Великая Г.В. Электронный адрес почты: velikayagal49@mail.ru

Задание выдано 2 .11.2021. Задание выполнить до 3.11.2021г.

Литература: Лекция «Общие сведения об электрооборудовании автомобилей »

Задание :

1. Изучить лекцию «Общие сведения об электрооборудовании автомобилей »

2. Ответить на контрольные вопросы 1-9. (в конце лекции)

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ

ЛЕКЦИЯ Общие сведения об электрооборудовании автомобилей

Электрооборудование современных автомобилей представляет собой сложный ком-плекс приборов зажигания, сигнализации, электрических машин, контрольно-измерительных приборов, предохранителей и соединительных проводов, объединенных в общую электриче-скую схему.

Электрооборудование автомобиля включает в себя источники тока, потребители тока (электрические приборы и системы автомобиля), провода, коммутационную и защитную ап-паратуру.

Приборы электрооборудования подсоединяются к источникам тока по-разному. 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 (стеклоочиститель, отопитель, контрольно-измерительные приборы, указатели поворотов, фонарь заднего хода), подсоединяются в цепь питания через выводы выключателя зажигания. На автомобилях с дизельным двигателем они включаются через выключатель приборов и стартера. Все приборы наружного освещения подключаются через выключатель наружного освещения. Аварийная сигнализация указате-лей поворота управляется своим выключателем.

На автомобилях применяется однопроводная система включения приборов электро-оборудования, при которой вместо второго провода используются рама и кузов автомобиля, блок двигателя и другие металлические части, по которым может проходить электрический ток («масса» автомобиля). Использование однопроводной системы уменьшает число проводов и значительно удешевляет и упрощает всю схему проводки. Двухпроводным подключением обеспечены лишь отдельные потребители, например стояночные огни и звуковые сигналы.

Схема электрооборудования объединяет в единый комплекс источники электроэнергии и потребителей, аппараты защиты и коммутации электрических цепей. Отечественным стандартом предусмотрены два вида схем – принципиальная схема и схема соединений.

Принципиальная схема облегчает понимание принципа действия электрооборудования, по-иск неисправностей, даёт полное представление о взаимодействии всех изделий электрообо-рудования. Главные питающие цепи на схеме располагаются горизонтально, а потребители электроэнергии включаются между ними и «массой» автомобиля.

Схема соединения показывает действительное расположение изделий электрооборудования на автомобиле, фактическое их подключение в бортовую сеть автомобиля с указанием выхода из пучка каждого провода, расположение переходных колодок, элементов защиты цепи и т.д.

В электрическую цепь любого прибора или системы электрооборудования, помимо приборов и источников тока, входят также провода, коммутационная (выключатели, пере-ключатели, кнопки, реле, контакторы) и защитная (предохранители) аппаратура.

Автомобильные провода. Для соединения всех приборов электрооборудования при-меняют провода низкого напряжения марок ПВА и ПГВА различных сечений в полихлорви-ниловой изоляции.

Провода низкого напряжения состоят из медных токопроводящих жил с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката или резины. Жилы выполняются из луженой или нелуженой медной проволоки, обладающей высокой электропроводностью, эластично-стью и технологически просто соединяемой с наконечниками, штекерами и т.п.

Провода могут иметь бронированную изоляцию для защиты от механических повреждений и экрани-рующую оплетку для снижения уровня радиопомех на автомобиле. Для удобства монтажа и защиты от механических повреждений провода соединены в пучки. Концы проводов снаб-жены наконечниками под винтовой зажим или под штекерное соединение. Провода имеют различную окраску – это облегчает их нахождение в пучке. При замене приборов электро-оборудования необходимо соединить электропровода в строгом соответствии со схемой. При нарушении изоляции провода могут касаться «массы» автомобиля, что вызывает короткое замыкание, а при неисправности предохранителей – и пожар. Для удобства монтажа и защи-ты проводов от повреждений их соединяют в пучки с оплеткой.

Защитная аппаратура. Все электрические цепи, кроме цепей зажигания и пуска, должны быть защищены от коротких замыканий и перегрузок. Защита электрических цепей от коротких замыканий и перегрузок осуществляется плавкими, термобиметаллическими предохранителями и резисторами. Предохранители предназначены для защиты потребителей, источников тока, а также проводов от тока короткого замыкания и перегрузок, которые могут привести к выходу из строя всей системы электрооборудования автомобиля. Один предохранитель защищает одну цепь, подключение предохранителей – последовательное. Принцип действия любого типа предохранителя заключается в размыкании электрической цепи в случае короткого замыкания или перегрузки в цепи.

Защита от коротких замыканий в цепях зажигания и пуска не вводится, чтобы не снижать их надежность. Современные электронные системы зажигания имеют схемную защиту от перегрузок. Введение предохранителей в цепь заряда аккумуляторной батареи не является обязательным, но многие зарубежные фирмы устанавливают предохранитель и в эту цепь. Возможна защита одним предохранителем нескольких электрических цепей, однако такая групповая защита не допускается для взаимозаменяемых устройств и аварийных цепей.

Все электрические цепи, кроме цепей зажигания и пуска, должны быть защищены от коротких замыканий и перегрузок. Защита электрических цепей от коротких замыканий и перегрузок осуществляется плавкими или термобиметаллическими предохранителями либо резисторами.

Плавкие предохранители снабжены калиброванной ленточкой, расплавляющейся, ес-ли ток в цепи достигает опасных значений. При прохождении по цепи тока выше расчетного значения ленточка (проволока) начинает плавиться и разомкнет цепь. Для замыкания цепи необходимо заменить проволоку либо весь предохранитель.

У малогабаритных предохранителей штекерного типа калиброванная ленточка поме-щена в пластмассовую оболочку, что увеличивает скорость их срабатывания (рис. 1а, б).

Плавкая вставка не должна расплавляться в течение 30 мин при силе тока в 1,5 раза превышающей номинальную и должна разрывать электрическую цепь не более чем за 10 с при силе тока в 3 раза превышающей номинальную. Малогабаритный плавкий предохрани-тель срабатывает при двухкратном повышении силы номинального тока не более чем за 5 с.

а

б в

Рис. 1. Предохранители: а – внешний вид плавкого предохранителя штекерного типа; б – устройство плавкого предохранителя; в – устройство термобиметаллического предохранителя; 1 – кнопка возврата; 2 – биметаллическая пластина; 3 – корпус; 4 – плавкий элемент; 5 – пластмассовая оболочка

Термобиметаллические предохранители. Действие таких предохранителей основано на прогибе биметаллических пластин при прохождении по ним тока. Термобиметаллические предохранители более инерционны по сравнению с плавкими, их рекомендуется применять в цепях защиты электродвигателей. Термобиметаллические предохранители могут быть одно-кратного или многократного действия.

Термобиметаллический предохранитель многократного действия состоит из корпуса с неподвижным контактом и биметаллической пластины с подвижным контактом. При нор-мальной силе тока в цепи биметаллическая пластина прижимает подвижный контакт к неподвижному и замыкает цепь. Если по пластине пойдет ток выше расчетного значения, то вследствие нагрева биметаллическая пластина начнет выгибаться, что приведет к размыка-нию контактов и разрыву цепи. После охлаждения пластина выпрямляется и вновь замыкает цепь. Если перегрузка в цепи не устранена, то контакты замыкаются и размыкаются много-кратно, что сопровождается хорошо слышимым щелканьем.

Термобиметаллический предохранитель многократного действия кнопочного типа со-стоит из корпуса, вмонтированных в него контактов и биметаллической пластины (рис. 1в). При перегрузках пластина, выгибаясь, размыкает цепь. Для возвращения пластины предо-хранителя в первоначальное положение нужно нажать кнопку.

Эффективность действия предохранителей определяется по их ампер-секундной ха-рактеристике, связывающей силу тока, проходящего через предохранитель, и время его срабатывания.

Термобиметаллические предохранители при нормальных температурных условиях и силе тока, в 2,5 раза превышающей номинальную, срабатывают не более чем за 25 с. Предо-хранители такого типа с самовозвратом при кратности тока около двух срабатывают не более чем за 3 мин. Плавкие предохранители обычно объединяются в блоки.

Позисторы широко применяются для защиты электрических цепей электродвигате-лей зарубежных автомобилей.

Позистор представляет собой вид полупроводникового термо-резистора, у которого сопротивление при достижении определенной температуры (точки Кюри) возрастает на несколько порядков. Материалом для позисторов служит титанатбарие-вая керамика с примесью редкоземельных элементов.

С увеличением протекающего через позистор тока возрастает его нагрев и при дости-жении током критической величины позистор резко увеличивает свое сопротивление, защи-щая цепь от перегрузки. Для приведения схемы в нормальное состояние напряжение с участ-ка цепи, защищаемой позистором, следует отключить.

Обычно предохранители всех цепей электрооборудования сведены в общий блок (блок предохранителей, монтажный блок) (рис. 2). Он позволяет оптимально решить две за-дачи.

Первая – объединить в одном месте ключевые участки электрических цепей, оснастить их необходимыми реле и предохранителями.

Вторая – упростить сборку цепей (что особенно важно для современного автомобиля, у которого схема электрооборудования достаточно сложная). С этой целью монтажный блок снабжен множеством разъемов, а подключаемые к ним пучки проводов и реле легко заменить в случае повреждения.

Монтажные блоки (или блоки предохранителей) могут размещаться: в моторном от-секе, в салоне, в пространстве между моторным щитом и основанием ветрового стекла, под задним сидением и т.п. В моторном отсеке предохранители неплохо защищены от внешних воздействий в виде дождя, снега. В салоне предохранители защищены хорошо, но возможнаконденсация влаги при плохой вентиляции салона, особенно в холодную погоду. В про-странстве между моторным щитом и основанием ветрового стекла предохранители очень слабо защищены, поэтому это место расположения предохранителей в конструкции совре-менных автомобилей встречается очень редко. В иномарках монтажный блок размещают и в других местах, например, под задним сиденьем.

Есть в автомобиле и цепи, не защищенные предохранителями, например: цепи зажи-гания, пуска двигателя, зарядки батареи. Впрочем, на некоторых зарубежных автомобилях и эти цепи защищены – конечно, такими предохранителями, которые соответствуют мощности цепи.

а

б

Рис. 2. Монтажный блок: а – вид сверху; в – вид блока с обратной стороны

Коммутационная аппаратура. Коммутационная аппаратура связывает электропо-требителей и бортовую сеть и делится на коммутационную аппаратуру прямого действия (выключатели, переключатели, кнопки) и аппаратуру дистанционного действия (реле, кон-такторы).

Аппаратура прямого действия может объединяться в комбинированные мно-гофункциональные устройства. В рукоятки элементов коммутационной аппаратуры прямого действия в ряде случаев встраиваются лампы со светофильтрами, цвет которых зависит от функционального назначения аппаратуры: красный – необходимо принять меры для предот-вращения аварийной ситуаций, оранжевый – необходимо принять меры для обеспечения нормальной работы, зеленый – идет нормальная работа, синий – включен дальний свет, дви-гатель находится в холодном состоянии. Встраиваются лампы подсветки, облегчающие по-иск переключателей темноте.

Условные обозначения, поясняющие функциональное назначение включаемого устройства, стандартизованы. По конструктивному исполнению выключатели и переключа-тели делятся на кнопочные, клавишные, поворотные, в том числе со съемным ключом, ры-чажные (рис. 3).

а б

в

Рис. 3. Выключатели и переключатели: а – клавишный; б – поворотный; в – рычажный

Клавишные выключатели и переключатели широко распространены на автомобилях.

Клавишные выключатели и переключатели широко распространены на автомобилях. Они имеют два или три фиксированных положения. В перекидной конструкции при нажатии клавиши пружинный толкатель перекидывает контактную пластину, замыкающую контакты (рис. 4а). В ползунковой конструкции толкатель перемещает контактную пластину (рис. 4б). При этом происходит самоочищение контактов.

Поворотные конструкции применяются в выключателях зажигания, климат-контроля, отопления и вентиляции и т.д.

Выключатель зажигания коммутирует системы зажигания, пуска, стеклоочистителей, указателей поворота, фонаря заднего хода, а в некоторых случаях фар головного света и ра-диоприемника. Основой выключателя является контактный узел, состоящий из подвижных и неподвижных контактных дисков. Некоторые выключатели зажигания оборудованы проти-воугонным устройством, блокировкой от повторного включения стартера и сигнализацией об оставленном ключе зажигания. В таком случае повторное включение стартера возможно лишь после возврата выключателя в нулевое положение.

а б

Рис. 4. Устройство клавишных выключателей: а – перекидного; б – ползункового; 1 – кла-виша; 2 – толкатель; 3 – перекидная пластина; 4 – корпус; 5 – лампа подсветки; 6 – подвижные кон-такты; 7 – неподвижный контакт

Подрулевые переключатели имеют несколько отдельных контактных узлов, управля-емых собственными рукоятками. Переключатель наружного освещения и световой сигнали-зации управляет переключением фар с близкого на дальний свет и обратно, указателями по-ворота, стояночными огнями. Переключатель стеклоочистителя изменяет режимы работы стеклоочистителя ветрового стекла: работа на большой или малой скорости, прерывистый режим, включен омыватель, включены стеклоочиститель заднего стекла и его омыватель. Положения выключателя предусмотрены фиксированные и нефиксированные, например для включения омывателя ветрового стекла.

Конструкция кнопочных выключателей аналогична общепромышленным. В них нажатие кнопки переводит подвижный контакт из одного положения в другое. Кнопочный выключатель без фиксации замыкает контакты, отжимаемые затем пружиной.

В системах электрооборудования автомобиля применяются электромагнитные и элек-тронные реле. Обычно на выходе электронного реле устанавливается реле электромагнитное. Устройство малогабаритного электромагнитного реле представлено на рис. 5.

Рис. 5. Устройство электромагнитного реле: 1 – обмотка; 2 – сердечник; 3 – ярмо; 4 – пру-жина; 5 – якорь; 6 – контакты; 7 – крышка

Для установки на печатные платы выпускается специальная модификация реле, допускающая распайку ее выводов прямо на печатных платах. Реле используются в цепях ука-зателей поворотов, звуковых сигналов, света фар. Электронные реле имеют схемное исполнение в соответствии со своим функциональным назначением. Современные электронные реле, как правило, выполняются с использованием интегральных микросхем.

Для удобства обслуживания реле современных автомобилей располагаются в едином блоке с предохранителями. Блок реле и предохранителей (монтажный блок) представляет собой центральное распределительное устройство, связанное через штекерные разъемы и жгуты проводов со всеми элементами бортовой сети автомобиля (рис. 2). Блок заключен в пластмассовый корпус, на крышке которого нанесены символы функционального назначения располагающихся под ним элементов.

Для коммутаций силовых цепей на автомобилях и автобусах применяются контакторы, отличающиеся от реле массивной контактной системой, рассчитанной на коммутацию значительной силы тока, наличием двойного разрыва цепи, повышающего надежность работы устройства, а также наличием двух обмоток – втягивающей и удерживающей. Дистанционные выключатели «массы» на аккумуляторных батареях также предназначены для коммутации силовых электрических цепей на автомобилях и автобусах. Электромагнит при подаче электропитания на его обмотку втягивает якорь и через шток перемещает контактное устройство, замыкающее контакты. При замыкании фиксатор попадает в выемку рычага сто-порного устройства, фиксируя контактное устройство в замкнутом положении. После снятая питания с обмотки электромагнита при следующей подача питания на обмотку шток воздей-ствует на рычаг стопорного устройства, который, проворачиваясь, утапливает фиксатор, по-сле чего пружина контактного устройства разрывает контакты. Выключатель допускает и ручную коммутацию цепи нажатием через резиновый чехол на якорь электромагнита.

Маркировка выводов изделий электрооборудования и соответствующее обозначе-ние их на схемах электрооборудования автомобилей осуществляется в соответствии со стандартом. Стандарт определяет следующие обозначения некоторых выводов: 1 – низковольтная цепь катушки зажигания и распределителя; 4 – высоковольтная цепь этих же устройств; 15 – вывод через выключатель зажигания аккумуляторной батареи на систему зажигания; 30 – выход бортовой сети; 31 – «масса»; 49 – указатель поворота; 50 – стартер; 53 – стеклоочи-ститель; 56 – головной свет (56а – дальний, 56в – ближний свет); 58 – габаритные огни; 85, 86 – выводы обмотки электромагнитного реле; 87, 88 – контакты реле. Буквенные индексы конкретизируют номерные обозначения выводов.

Маркировка проводов по цвету изоляции создает удобство при их монтаже и ремонте. Сплошная расцветка выполняется в 10 цветов, комбинированная – дополнительно на цвет-ную расцветку наносятся полосы или кольца белого, черного, красного или голубого цвета. Применение цветных проводов на автомобиле подчиняется определенным правилам. Все со-единения изделий с корпусом автомобиля («массой») должны выполняться проводами одно-го цвета. Провод, соединяющий коммутирующий прибор (выключатель, переключатель) или предохранитель с линией электроснабжения, должен иметь тот же цвет, что и провод сети, к которой подключаются.

Участки цепи, проходящие через разборные или неразборные контактные соединения, должны выполняться проводом одинаковой расцветки. Участки цепи, разделенные контак-тами реле, предохранителями, резисторами, должны иметь различную расцветку. Расцветка проводов, проложенных в разных жгутах, может повторяться.

Мультиплексная система проводки. Развитие электроники позволяет значительно упростить схему бортовой сети автомобиля, сократить число жгутов и снизить массу соеди-нительных проводов. Для этого в конструкции многих современных автомобилей использу-ется мультиплексная система электропроводки. Такая система предусматривает подведение ко всем устройствам, входящим в систему, двух общих шин – силовой, по которой к потре-бителям подводится «плюс» питающей сети, и управляющей, по которой проходит сигнал на включение или выключение, зашифрованный в двоичном коде. Сигнал формируется в муль-типлексоре при нажатии соответствующего выключателя. Демультиплексор потребителя, получив сигнал, расшифровывает его и подключает его к питающей сети, если он соответ-ствует коду включения этого потребителя. Подобным же образом происходит отключение

потребителей. Электронный блок осуществляет синхронизацию прохождения сигналов. Управляющая шина может представлять собой световод в системе оптической связи. В этом случае управляющий сигнал преобразуется из электрического в световой.

Одна из самых распространенных шин – CAN (Controller Area Network – сеть кон-троллеров). Преимущества CAN-шины перед классической схемой электрооборудования очевидны, например удешевление сборки на конвейере. Кроме того, CAN-шина облегчает диагностику и ремонт вышедших из строя компонентов. Универсальная проводка подойдет и для разных комплектаций одного автомобиля – дополнительные устройства просто подклю-чаются к нужным разъемам. Цифровая передача данных надежнее обычной аналоговой – шина лучше защищена от помех, контакты надежнее изолированы от внешних воздействий.

Под новые стандарты подстраиваются и сторонние производители дополнительного оборудования. Например, в напичканной электроникой иномарке подключить противоугон-ную систему по старинке, врезавшись в цепь, порой просто невозможно. Поэтому выпускают специальные адаптеры для автомобилей разных марок.

CAN-шина относится к типу последовательных шин. Данные передаются бит за би-том, из них складываются так называемые кадры – основные информационные единицы. Для последовательной передачи нужно минимальное число проводников. Чаще всего используют двухпроводную витую пару или однопроводное соединение, где функцию второго провод-ника, как в обычной автомобильной электросхеме, выполняет кузов («масса»). Проводника-ми могут служить также радиоканал, инфракрасное излучение или оптоволокно. В результа-те запутанная схема с толстенными жгутами и многочисленными подключениями уступает место единственному проводу со стандартными разъемами.

CAN – мультимастерная шина, т.е. без центрального управляющего устройства. Все подключаемые электронные блоки (или контроллеры) равноправны – любой может иметь доступ к передаваемым данным и может сам передавать. Контроллеры отслеживают инфор-мацию по принципу «слушаю всех» – каждый читает все проходящие по шине кадры, но принимает лишь данные, адресованные ему. Например, блок управления климатической установкой пропускает мимо ненужные ему сигналы от датчика уровня топлива или ABS, а читает только необходимые сведения о температуре забортного воздуха, охлаждающей жид-кости, частоте вращения коленчатого вала и т.п.

Другой принцип общения с помощью шины заимствован из компьютерных сетей и называется «один говорит – остальные слушают». Единовременно передавать данные может только один контроллер. Если вмешивается еще кто-то, конфликт разрешает служба арбит-ража. Работает она по такому алгоритму. Каждый из контроллеров сравнивает бит, передава-емый на шину, с битом другого блока управления. Если значения этих битов равны, то оба контроллера переходят к сличению следующей пары. И так до тех пор, пока биты не будут отличаться. Приоритет получает тот контроллер, который пытался передать логический ноль – другой блок управления ждет, пока шина освободится. Учитывая огромную скорость пере-дачи информации по шинам, разные контроллеры передают информацию, не мешая друг другу.

Контрольные вопросы

1. Перечислите самостоятельные системы в схеме электрооборудования автомобиля.

2. Назовите способы подключения приборов электрооборудования к источникам тока. Приведите примеры приборов, подключаемых по каждому из названных способов.

3. Каковы особенности однопроводной системы включения приборов электрооборудования автомобиля? Назовите преимущества однопроводной системы.

4. Назовите типы проводов, применяемых для соединения приборов электрооборудования автомобиля.

5. Какие элементы электрооборудования автомобиля относятся к защитной аппаратуре?

6. Каково назначение предохранителей?

7. Назовите типы предохранителей, применяемых в системе электрооборудования современных автомобилей.

8. Опишите устройство и принцип действия плавких предохранителей.

9. Опишите устройство и принцип действия термобиметаллических предохранителей.

10. Опишите принцип действия позисторов.

11. Что представляет собой монтажный блок? Каковы преимущества их использования?

12. Какие приборы электрооборудования автомобиля относятся к коммутационной аппаратуре?

13. Перечислите виды включателей и переключателей, применяемых в системе электрооборудования современных автомобилей.

14. Каковы особенности мультиплексной системы электропроводки автомобиля? Перечислите основные преимущества этой системы.