Система электрооборудования автомобиля

Система электрооборудования

Э лектрооборудование автомобиля — предназначено для выработки и передачи электрической энергии потребителям различных систем и устройств автомобиля.

Устройство электрооборудования автомобиля:

• И сточники тока;
• П отребители тока;
• Э лементы управления;
• Э лектрическая проводка.

В се перечисленные элементы электрооборудования объединены в единую бортовую сеть автомобиля.

Э лектрообоурдование автомобиля можно разделить на две части цепь низкого напряжения и цепь высокого напряжения.

Ц епь низкого напряжения обеспечивает электричеством потребителей освещения и сигнализации, а также работу системы пуска.

Система пуска двигателя обеспечивает первичное проворачивание коленчатого вала и работу двигателя во время его пуска. Наиболее распространен пуск двигателя электрическим стартером. В качестве стартеров применяют высокооборотные электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, конструктивно объединенные с шестеренным приводом. Для быстрого и конструктивного изучения устройства системы пуска двигателя воспользуйтесь схемой системы пуска.

Освещение и сигнализация – служат для освещения приборами дороги и обозначения габаритов автомобиля, сигнализации выполняемых маневров.

Контрольно-измерительные и дополнительные приборы – служат для контроля работы и управления системами автомобиля.

Ц епь высокого напряжения служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, за счет системы зажигания.

Система зажигания служит для воспламенения горючей смеси и применяется на бензиновых двигателях. Воспламенение горючей смеси происходит по мере подачи искры зажигания в цилиндры, от сюда и название система искрового зажигания . Другими словами система зажигания служит для создания тока высокого напряжения, распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты. На современных автомобилях используют контактно-транзисторную и бесконтактную системы зажигания. Для более подробного изучения — устройство системы зажигания автомобиля .

В системе электрооборудования автомобиля обязательно есть источник вырабатывания тока и его потребитель. Их взаимосвязанная работа реализуется с помощью электрической проводки.

К источниками тока можно отнести: аккумуляторную батарею (АКБ) и генератор.

АКБ служит для питания потребителей низкой цепи электрическим током при неработающем двигателе, запуске двигателя, а также работе двигателя на малых оборотах.

Г енератор предназначен для подзарядки аккумуляторной батареи (АКБ) и питания всех приборов электричеством во время движения автомобиля. Поэтому генератор является основным источником электрического тока.

К элементам управления относятся щитки предохранителей, блоки реле, электронные блоки управления. Их основная задача это обеспечение согласованной работы приборов электрооборудования. На современных автомобилях используются блоки управления.

Б лок управления служит для:

• контроль потребителей;
• контроль напряжения;
• регулирование нагрузки;
• управление системой комфорта;

П отребители энергии бывают : Основные, длительные, кратковременные.

О сновные:

— электроусилитель рулевого привода;

Д ополнительные:

— система активной безопасности;

— система пассивной безопасности;

К ратковременные:

— системы комфорта;

Подкатегории

Устройство контактной системы батарейного зажигания 1

Контактная система батарейного зажигания

Для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания необходимо высокое напряжение (15000-30000 В), так как газы, находящиеся в цилиндре, не проводят ток низкого напряжения. На современных автомобильных двигателях применяют однопроводную систему соединения источников тока с потребителями. Вторым проводником электрической энергии служит масса (корпус) – все соединенные между собой металлические части автомобиля.

При однопроводной системе включения приборов электрооборудования уменьшается число проводов, упрощается техническое обслуживание и уменьшается стоимость системы. Отрицательные выводы генератора, аккумуляторной батареи и всех потребителей электроэнергии соединены с массой, а положительные изолированы от нее. В эксплуатации необходимо внимательно следить за состоянием изоляции на проводах и за их креплением, так как нарушение изоляции может привести к возникновению короткого замыкания.

Устройство контактной системы батарейного зажигания :

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания :

а) схема ; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера ; 1 – рычажок прерывателя ; 2 – подвижный контакт ; 3 – неподвижный контакт ; 4 — кулачок ; 5 – прерыватель низкого напряжения ; 6 — конденсатор ; 7, 14, 23 – провода ; 8 – выключатель зажигания ; 9 – добавочный резистор ; 10 – первичная обмотка ; 11 – вторичная обмотка ; 12 – катушка зажигания ; 13 — магнитопровод ; 15 – выключатель добавочного резистора ; 16 — амперметр ; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ) ; 18 – выключатель электродом ; 19 – ротор с электродом ; 20 — распределитель ; 21, 24 – подавительные резисторы ; 25 – свеча зажигания ; 26 – ключ выключателя зажигания.

Контактная система батарейного зажигания состоит из : аккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контакта : неподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующая : положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжения : вторичная обмотка 11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения : 0 – зажигания выключено ; 1 – зажигание включено ; 2 – включены зажигание и стартер ; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Почему контактная система батарейного зажигания не используется на современных автомобилях?

Постепенно контактную систему батарейного зажигания вытеснили другие системы, такие как контактно транзисторная или бесконтактная системы зажигания. Этому предшествовало ряд недостатков контактной системы батарейного зажигания :

• Быстрый износ и обгорание контактов прерывателя ;
• Увеличение зазора между контактами прерывателя, соответственно увеличение угла опережения зажигания ;
• Уменьшение тока в цепях низкого и высокого напряжения ;
• Частые перебои с воспламенением рабочей смеси ;
• Затрудненный пуск двигателя ;
• Снижение экономичности и мощности двигателя.

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников Параллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератора Принцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Обозначения на электрических схемах

Автомобильная электроника

Содержание

Volkswagen заявила об острой нехватке чипов для автомобилей

В середине декабря 2020 года Volkswagen предупредила о нарушении цепочки поставок электронных запчастей для автомобилей. Немецкий автопроизводитель сообщил, что столкнулся с замедлением увеличения производства из-за масштабного дефицита поставок, который вызван нехваткой полупроводниковых компонентов для автомобильной электроники. Это связано с восстановлением мировых автомобильных рынков после спада продаж во время пандемии коронавируса COVID-19.

В Volkswagen заявили, что производители полупроводников переориентировали производство на бытовую электронику во время наихудшего спада продаж из-за пандемии.

В заявлении компании говорится:

Предполагается, что нехватка полупроводников окажет влияние на производство на заводах в Китае, Европе, а также Северной Америке в первом квартале 2021 года. Корректировка производства окажет влияние на выпуск моделей Volkswagen, Audi, Skoda и Seat на базе платформы MQB VW Group. Завод Volkswagen в немецком городе Вольфсбург входит в число заводов группы, наиболее пострадавших от дефицита.

Руководитель отдела закупок Volkswagen Мурат Аксель отметил, что компания делает все возможное, чтобы свести к минимуму потери производства и гарантировать, что нормальные поставки клиентам можно будет возобновить как можно быстрее.

Резкий спад продажи автомобилей начал наблюдаться во время первой волны ограничений на фоне распространения COVID-19. Продажи автомобилей в Европе за первые 11 месяцев 2020 года сократились на 25,5% по сравнению с тем же периодом в 2019 году. [1]

На электронику приходится 40% расходов на производство автомобиля (Deloitte)

В конце апреля 2020 года Deloitte опубликовала результаты исследования полупроводникового рынка. Одним из направлений этой работы стало изучение ситуации в сегменте автомобильных чипов и электроники.

По оценкам экспертов, в 2020 году на электронику приходится примерно 40% расходов на производство транспортных средств против 27% в 2010 году и 18% в 2000-м. При этом суммарная стоимость полупроводниковых компонентов (микроконтроллеры, сенсоры, камеры, модули памяти и т. п.), используемых в одной машине, в 2020 году достигла $475 против $150 в начале XXI века.

Растущему внедрению электроники и чипов в автомобилях способствуют масштабная электрификация (гибриды плюс чистые электромобили) силовых установок и создание более продвинутых систем автономного движения, а также расширение коммуникационных возможностей машин за счет связи технологий V2X и 5G.

Системы беспилотного управления уровня 2.0 и 2.5 используют в среднем около шести датчиков. К ним относятся ультразвуковые сенсоры, радары и камеры кругового обзора. Для реализации третьего уровня, то есть с пробочным автопилотом, как, например, на Audi A8, необходимы порядка 13 датчиков; четвертого — 29, а максимального пятого — 32 датчика. В их числе тепловые камеры, оптические дальномеры и лазерные инерциальные навигационные системы.

Кроме того, растущее использование электроники в автомобилях связано с совершенствованием информационно-развлекательных систем и технологий безопасности. В первую очередь это касается так называемых подключенных машин (Connected Car), которые получают новые функции по беспроводной интернет-связи и обмениваются данными через облачные сервисы, указано в отчете.

Аналитики также приводят статистику, согласно которой в 2004 году менее 20% автомобилей в мире оснащались системой стабилизации и около 1% — датчиками давления в шинах. К 2017-му ситуация кардинально изменилась и показатели стали следующие: 100% и более 80% соответственно. Доля авто с подушками безопасности за это время выросла с 20% до 90%, с датчиками контроля «слепых» зон в зеркалах — с 0% до 40%.

К 2020 году автомобили имеют гораздо более сложные системы на борту. К ним относятся адаптивный круиз-контроль, автоматически затемняющиеся зеркала, развлекательные системы и бесключевой доступ. Кроме того, более распространенными стали функции, позволяющие экономить топливо: деактивация цилиндров, системы старт-стоп, а также гибридные или полностью электрические силовые установки, отмечают исследователи.

Еще один фактор, влияющий на увеличение количества чипов и электронных систем в автомобилях, связан с безопасностью. Все чаще можно слышать, что машины могут подвергаться хакерским взломам. Автопроизводители знают об этом, поэтому стремятся защищать свои продукты при помощи более совершенных программных и аппаратных систем. Ситуация осложняется отсутствием единой политики в этом направлении и стандартов кибербезопасности, считают в Deloitte.

В 2020 году на рынке автомобильных полупроводниковых решений появился новый лидер благодаря закрытию в апреле сделки по слиянию Infineon Technologies и Cypress Semiconductor. В 2018 году Infineon продала чипы для автомобильной электроники на сумму $4,2 млрд, что соответствует 9,9% в общем объеме рынка. Это второй показатель после NXP, которая заработала $4,5 млрд (10,8%).

Cypress заняла 14-е место в этом рейтинге с годовыми доходами в $808 млн и рыночной долей в размере 1,9%. Таким образом, сложив доли Infineon и Cypress, получается 11,8%, что превосходит результат Infineon. [2]

2017: Объем рынка автомобильных чипов — $35,7 млрд (Digitimes Research)

29 марта 2018 года аналитическая компания Digitimes Research обнародовала результаты исследования глобального рынка автомобильных полупроводниковых решений. Их продажи в 2017 году выросли до $35,7 млрд c $32,2 млрд годом ранее.

По данным экспертов, большая часть продаж чипов, используемых в автомобилях в 2017 году, пришлась на продукцию четырех компаний: NXP Semiconductors (Голландия), Renesas Electronics (Япония), Infineon Technologies (Германия) и STMicroelectronics (Франция). Они сделали акцент на нескольких сегментах, таких как автомобильные коммуникации и сенсоры, а также системы электропитания.

В категории решений для коммуникаций аналитики отмечают сотрудничество NXP Semiconductors и STMicroelectronics, которые совместными усилиями развивают технологии V2X (vehicle-to-everything) на базе выделенных сетей малого радиуса действия (Dedicated Short-Range Communications, DSRC). Концепция V2X предполагает сетевое взаимодействие транспортного средства с чем-либо — с другими машинами, объектами дорожной инфраструктуры или пешеходами.

В сегменте датчиков производители сделали акцент на радарные сенсоры с частотой 77 ГГц, чтобы расширять возможности систем помощи водителям ADAS (Advanced Driver Assistance Systems).

Что касается энергетических систем, то постепенный отказ автопроизводителей от двигателей внутреннего сгорания в пользу электромоторов будет сопровождаться увеличением выходной мощности и сложности систем питания. Это, в свою очередь, приведет к переменам в области полупроводниковых материалов и архитектур чипсетов, говорится в исследовании Digitimes Research.

По прогнозам аналитиков, в 2018 году объем мирового рынка микросхем, предназначенных для автомобильной электроники, вырастет до $40 млрд, то есть на 11% относительно 2017-го. [3]

Источник http://www.autoezda.com/elect

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Источник Источник Источник http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0