6.1. Электрическое оборудование двигателя

Электрическое оборудование двигателя включает в себя аккумуляторную батарею, систему зажигания (высокого и низкого напряжения), стартер и генератор.

Для поиска и определения неисправностей в системе электрического оборудования двигателя необходимо использовать диагностические схемы.

На всех автомобилях установлены необслуживаемые аккумуляторные батареи. Аккумуляторная батарея – это устройство для хранения энергии в химической форме, которая может использоваться как электричество.

В системе электрооборудования аккумуляторная батарея выполняет три основные функции. Во-первых, батарея является источником энергии для пуска двигателя. Во-вторых, она действует как стабилизатор напряжения в системе. В-третьих, она может в течение ограниченного времени быть источником энергоснабжения, когда электрическая нагрузка превышает выходную мощность генератора.

В автомобилях установлены генераторы переменного тока. В зависимости от модели и установленного на автомобиле электрического оборудования могут устанавливаться генераторы Delco Remy CS различной мощности CS-121 и CS-130. Цифры обозначают наружный диаметр пластин статора в миллиметрах.

В генераторах CS применен новый тип регулятора, содержащий три диода.

По своим электрическим характеристикам статор Delta, блок выпрямителя и ротор с контактными кольцами и щетками аналогичны тем, которые были использованы в прежних генераторах. Применены стандартные шкив и крыльчатка, а отверстие для испытания не предусмотрено.

Цепь зажигания состоит из аккумуляторной батареи, распределителя зажигания, выключателя зажигания, свечей зажигания и проводов высокого и низкого напряжения.

Распределитель зажигания высокого напряжения (НЕI) с электронной регулировкой угла опережения зажигания (EST), применяемый на большинстве двигателей, сочетает все элементы системы зажигания в одном блоке. Индукционная катушка зажигания расположена в крышке распределителя зажигания и соединяется с ротором щеткой с высоким сопротивлением. Другой тип системы зажигания HEI/EST, установленный на некоторых двигателях, имеет отдельно расположенную катушку зажигания.

При использовании стробоскопа подсоедините переходник между свечой первого цилиндра и высоковольтным проводом первого цилиндра или воспользуйтесь датчиком индуктивного типа.

Высоковольтные провода, применяемые в системе зажигания, имеют пропитанный углеродистый сердечник, окруженный оболочкой из силиконовой резины диаметром 8 мм. Силиконовая оболочка выдерживает очень высокие температуры и обеспечивает хорошую изоляцию от высокого напряжения в системе зажигания.

Чтобы избежать отказов в работе двигателя, снижения его мощности, ухудшения приемистости, повышения содержания вредных веществ в отработавших газах и создания помех для радиоприема, следует применять только рекомендованные свечи зажигания для данного двигателя. Особенно важными характеристиками свечей являются количество электродов, калильное число и, в отдельных случаях, способность не создавать помех радиоприему.

На всех двигателях, за исключением двигателей с алюминиевой головкой, установлены свечи резистивного типа с конической юбкой изолятора.

Механический выключатель зажигания установлен в правой части рулевой колонки под рулевым колесом.

Система пуска двигателя включает аккумуляторную батарею, стартер, выключатель зажигания и электрические провода.

В стартере рычаг включения привода и тяговое реле с втяжным якорем размещены в кожухе, что защищает их от грязи, обледенения и попадания инородных предметов.

Диагностика системы  приведена в диаграммах.

Электрическое оборудование двигателя включает в себя аккумуляторную батарею, систему зажигания (высокого и низкого напряжения), стартер и генератор.

Для поиска и определения неисправностей в системе электрического оборудования двигателя необходимо использовать диагностические схемы.

Аккумуляторная батарея предназначена для пуска двигателя и питания потребителей при неработающем двигателе, когда генератор не вырабатывает электроэнергию.

Активным материалом в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее является окись свинца (PbО2) на положительных пластинах, губчатый высокопористый свинец (Pb) на отрицательных пластинах и электролит (водный раствор серной кислоты), который одновременно является проводником ионов. Пластины аккумуляторной батареи допускают наличие типичных электрических напряжений по отношению к электролиту, а их сумма образует напряжение гальванического элемента (банки аккумуляторной батареи). В состоянии покоя напряжение каждого гальванического элемента приблизительно равно 2 В и повышается во время зарядки батареи, и уменьшается при разрядке. При разрядке гальванического элемента положительные и отрицательные пластины, взаимодействуя с серной кислотой в электролите, образуют сернокислый свинец. Электролит отдает ионы SO4 и его плотность уменьшается. При зарядке активная масса PbО2 и Pb восстанавливается из сернокислого свинца.

Если напряжение зарядки прикладывается к пластинам аккумуляторной батареи после достижения полного заряда гальванических элементов, то происходит только электролитическое разложение воды, при котором образуются кислород на положительных пластинах и водород на отрицательных пластинах, что приводит к «кипению» аккумуляторной батареи. Плотность электролита может использоваться в качестве индикации степени зарядки аккумуляторной батареи.

Рис. 6.1. Необслуживаемая аккумуляторная батарея

Автомобили комплектуются на заводе необслуживаемой аккумуляторной батареей, которая не требует другого обслуживания, кроме поддержки корпуса и клемм в чистоте (рис. 6.1). В крышке батареи отсутствуют вентиляционные пробки. Аккумуляторная батарея полностью герметизирована за исключением двух небольших вентиляционных отверстий на боковых поверхностях. Через эти отверстия выходят небольшие количества газов, образующиеся при работе батареи.

Необслуживаемая аккумуляторная батарея обладает следующими преимуществами по сравнению с обычными аккумуляторными батареями:

– не требуется доливка воды в течение всего срока службы батареи;

– наличие защиты от перезарядки. Если на аккумуляторную батарею подается слишком высокое напряжение, через нее не будет проходить такой же ток, как через обычные батареи. В обычных аккумуляторных батареях избыточное напряжение будет приводить к дополнительной зарядке с выделением газа и соответствующими потерями электролита;

– меньший ток саморазрядки. Это свойство особенно важно при хранении батареи в течение длительного периода времени;

– большая величина емкости при меньших размерах и массе.

В случае использования необслуживаемой аккумуляторной батареи состояние батареи можно проверить только вольтметром. В аккумуляторных батареях со встроенным индикатором степени заряженности состояние батареи определяется по цвету индикатора. Зеленый цвет индикатора соответствует полной зарядке батареи. Черный цвет индикатора указывает на необходимость зарядки батареи. Светлый или светло-желтый цвет индикатора свидетельствует о низком уровне электролита в батарее.

В системе электрооборудования аккумуляторная батарея выполняет три основные функции. Во-первых, батарея является источником энергии для пуска двигателя. Во-вторых, она действует как стабилизатор напряжения в системе. В-третьих, она может в течение ограниченного времени быть источником энергоснабжения, когда электрическая нагрузка превышает выходную мощность генератора.

Аккумуляторная батарея имеет две характеристики:

– резервная емкость при температуре 27° С, определяемая как время, в течение которого полностью заряженная аккумуляторная батарея может обеспечить ток 25 А при напряжении 10,5 В и выше;

– ток при низкой температуре, измеряемый при температуре –18° С, как характеристика емкости, используемой при проворачивании коленчатого вала.

Резервная емкость – это время, в течение которого аккумуляторная батарея обеспечивает работу всех вспомогательных приборов в автомобиле ночью и в условиях плохой погоды при неисправном генераторе.

Выраженная в минутах резервная емкость (RC) – это время, требуемое для полного разряда полностью заряженной аккумуляторной батареи при температуре 27° С и токе 25 А до достижения конечного напряжения 10,5 В.

Измерения тока пуска двигателя на холоде проводят при температуре аккумуляторной батареи минус 18°С. Измеряют минимальный ток, который должен поддерживаться аккумуляторной батареей в течение 30 с при заданной температуре и при напряжении не менее 7,2 В. Эта величина и характеризует способность аккумуляторной батареи к пуску двигателя в холодное время года.

Аккумуляторная батарея не предназначена для неопределенно длительной эксплуатации. Однако при должном обслуживании она будет работать много лет. Если аккумуляторная батарея дает хорошие результаты при испытаниях, но имеет неудовлетворительные эксплуатационные характеристики, причиной отказов могут быть следующие факторы:

– электрические приборы автомобиля были оставлены включенными в течение ночи;

– низкие средние скорости движения в течение коротких периодов времени;

– электрическая нагрузка в автомобиле превышает мощность генератора, в особенности, в случае установки дополнительного оборудования после приобретения автомобиля;

– неисправности в системе зарядки, такие как короткие замыкания, недостаточное натяжение ремня привода генератора, неполадки в генераторе или в регуляторе напряжения;

– неправильная эксплуатация аккумуляторной батареи, включая плохую очистку клемм и недостаточно плотную затяжку контактов проводов и ненадежное крепление аккумуляторной батареи;

– механические повреждения в электрическом оборудовании, такие как короткие замыкания или пробой изоляции проводов.

Температура замерзания электролита зависит от его плотности. Поскольку замерзание может привести к разрушению аккумуляторной батареи, ее следует постоянно поддерживать в заряженном состоянии.

Перед установкой аккумуляторной батареи проверьте, чтобы кронштейн и зажим крепления не имели следов коррозии и других загрязнений.

Кронштейн должен быть неповрежденным, чтобы обеспечивалась прочная и ровная установка аккумуляторной батареи. На кронштейне не должно находиться посторонних предметов.

Для предотвращения свободного перемещения аккумуляторной батареи на кронштейне болты его крепления

должны быть надежно затянуты, но не перетянуты.

В верхней части необслуживаемой аккумуляторной батареи имеется встроенный ареометр для проверки плотности электролита с температурной компенсацией. При использовании ареометра следует убедиться в том, что верхняя часть аккумуляторной батареи очищена от загрязнений. В условиях недостаточного освещения может потребоваться источник света.

Рис. 6.2. Ареометр, встроенный в аккумуляторную батарею: 1 – зеленая точка; 2 – зеленая точка не видна; 3 – светло-желтый цвет индикатора

В аккумуляторных батареях со встроенным индикатором степени заряженности состояние батареи определяется по цвету индикатора (рис. 6.2):

– точка индикатора зеленого цвета соответствует полной зарядке батареи;

– точка индикатора черного цвета указывает на необходимость зарядки батареи. Если возникают затруднения с пуском двигателя, то следует провести испытания аккумуляторной батареи и одновременно должны быть проверены система зарядки и электрическое оборудование;

– фон белого или светло-желтого цвета индикатора свидетельствует о низком уровне электролита в батарее. Это состояние может быть вызвано чрезмерной или длительной зарядкой, повреждением корпуса, излишним наклоном или нормальным старением аккумуляторной батареи. Появление такого сигнала может означать, что зарядка ведется при слишком высоком напряжении в результате выхода из строя системы зарядки. Поэтому может потребоваться проверка системы зарядки и электрического оборудования. Если имеются затруднения с пуском двигателя и эти затруднения вызваны аккумуляторной батареей, батарею следует заменить.

1. Визуальное обследование.

Проверьте на отсутствие явных повреждений, таких как растрескивание или разрушение корпуса или крышки, приводящих к утечке электролита. При обнаружении явных повреждений замените аккумуляторную батарею. Выявите причину повреждения и при необходимости устраните ее. Если визуальное обследование не выявило повреждений, перейдите к стадии 2.

2. Проверка ареометра.

а. Видна зеленая точка – перейдите к стадии 3.

б. Затемнение: зеленая точка не видна – зарядите аккумуляторную батарею и перейдите к стадии 3.

3. Испытание под нагрузкой.

Для испытания под нагрузкой может потребоваться применение переходников к клеммам аккумуляторной батареи для того, чтобы обеспечить надежный контакт.

а. Подсоедините вольтметр и прибор для проверки состояния аккумуляторной батареи к клеммам батареи.

б. Подсоедините на 15 с нагрузку 300 А для удаления поверхностного заряда с пластин аккумуляторной батареи и отсоедините нагрузку.

в. После 15 с перерыва, необходимого для восстановления батареи, подсоедините нагрузку, указанную в документации на батарею. Через 15 с зафиксируйте напряжение и затем отсоедините нагрузку.

Минимальные значения напряжения:

г. Если напряжение не уменьшается ниже минимального значения, указанного в таблице, состояние аккумуляторной батареи хорошее, и она может эксплуатироваться далее. Если напряжение уменьшается ниже минимального уровня, батарею следует заменить. Температуру аккумуляторной батареи следует определять на ощупь с учетом той температуры, при которой батарея находилась в течение предшествующих нескольких часов.

При необходимости зарядки аккумуляторной батареи следует соблюдать следующие основные правила.

1. Не заряжайте аккумуляторную батарею, если ареометр имеет белый или светло-желтый цвет, а замените ее.

2. Если на ощупь чувствуется, что аккумуляторная батарея нагрелась до 52°С или наблюдается сильное газообразование или разбрызгивание электролита через отверстия, прекратите зарядку или уменьшите ток зарядки.

1. Аккумуляторные батареи с точкой зеленого цвета в ареометре не требуют зарядки, если только они не были непосредственно перед зарядкой разряжены (например, при пуске двигателя).

2. При зарядке снятых с автомобиля аккумуляторных батарей с закрытыми клеммами установите переходники. Батареи с зажимами не требуют применения переходников.

3. Убедитесь в том, что все контакты зарядного устройства очищены и надежно соединены.

4. Для достижения наилучших результатов зарядку следует производить в условиях, когда электролит и пластины находятся при комнатной температуре. Ток в аккумуляторных батареях, находящихся при очень низких температурах, может не протекать в течение нескольких часов после включения зарядного устройства.

5. Зарядку аккумуляторной батареи необходимо проводить до появления точки зеленого цвета в ареометре. Следует проверять состояние батареи во время зарядки каждые 30 мин. Для того чтобы стала видна зеленая точка, может потребоваться покачивание или встряхивание аккумуляторной батареи.

6. После зарядки следует провести испытание аккумуляторной батареи под нагрузкой.

Время, необходимое для зарядки аккумуляторной батареи, может меняться в зависимости от следующих факторов.

1. Размера аккумуляторной батареи.

Для зарядки полностью разряженной крупногабаритной аккумуляторной батареи большой емкости требуется время, превышающее более чем вдвое время зарядки полностью разряженной батареи малого размера для легкового автомобиля.

2. Температуры.

Для зарядки аккумуляторной батареи при температуре минус 18° С потребуется больше времени, чем при температуре 27° С. При подключении зарядного устройства высокой мощности к холодной аккумуляторной батарее ток в батарее будет вначале очень незначительным и со временем увеличится по мере разогрева батареи.

3. Мощности зарядного устройства.

При применении зарядного устройства с максимальным током зарядки 5 А потребуется значительно большее время зарядки, чем в случае зарядного устройства с током отдачи 30 А и выше.

4. Степени разрядки.

Для зарядки полностью разряженной аккумуляторной батареи требуется время, более чем вдвое превышающее время зарядки батареи, разряженной наполовину. В связи с тем, что электролит в полностью разряженной батарее представляет собой почти чистую воду с малой проводимостью, ток, проходящий через батарею, вначале очень незначительный. Далее, по мере увеличения содержания кислоты в электролите под действием зарядки ток зарядный будет возрастать.

Для зарядки полностью разряженной аккумуляторной батареи должна быть применена следующая процедура. Если указанную процедуру применять неправильно, то возможно повреждение вполне пригодной аккумуляторной батареи.

1. Измерьте напряжение на клеммах батареи при помощи точного вольтметра. Если напряжение ниже 10 В, зарядный ток будет очень незначительный и потребуется определенное время прежде, чем ток в батарее превысит несколько мА.

Столь малый ток может быть не зафиксирован имеющимися в обычных условиях амперметрами.

2. Установите зарядное устройство на большой ток.

3. У некоторых зарядных устройств имеется защитная цепь, не допускающая включения зарядки при неправильном подсоединении проводов зарядного устройства. Полностью разряженная аккумуляторная батарея может не развить напряжение, достаточное для включения зарядной цепи даже при правильном подключении проводов; в результате создается впечатление, что зарядный ток через батарею не пойдет. В этом случае следует воспользоваться инструкцией изготовителя зарядного устройства для подключения в обход защиты с целью зарядки аккумуляторной батареи с низким уровнем напряжения.

4. Зарядные устройства различаются по создаваемому напряжению и току. Время, необходимое для достижения измеряемых токов в аккумуляторной батарее при различных напряжениях, может составлять следующие величины:

– 16,0 В и выше – до 4 ч;

– 14,0–15,9 В – до 8 ч;

– 13,9 В и ниже – до 16.

Если зарядный ток все еще не может быть измерен по истечении указанного времени, батарея подлежит замене.

Если зарядный ток может быть измерен в течение времени зарядки, то аккумуляторная батарея считается годной и зарядка может быть завершена обычным путем.

5. Важно помнить, что полностью разряженная аккумуляторная батарея должна быть заряжена до достаточной емкости в ампер-часах (А·ч), чтобы ее можно было использовать. В качестве эмпирического правила можно сказать, что резервную емкость аккумуляторной батареи (RC) можно использовать как показатель числа ампер-часов; при этом в ареометре станет видна точка зеленого цвета.

Так, например, если определено, что резервная емкость аккумуляторной батареи составляет 75 минут, для ее полной зарядки потребуется следующий режим:

– зарядка током 10 А х 7,5 ч = 75 А·ч или

– зарядка током 25 А х 3 ч = 75 А·ч и т.д.

6. Рекомендуется подвергать каждую аккумуляторную батарею, заряженную таким методом, испытанию под нагрузкой, чтобы определить ее пригодность.

Пуск при помощи соединительных кабелей может стать опасным, если он выполнен неправильно. Следовательно, для исключения травмы персонала или повреждения автомобиля или батареи придерживайтесь методики, приведенной далее.

Сохраняйте на достаточно большом расстоянии от батареи все источники пламени или искр. Батарея вырабатывает водород, который может взорваться, если будет подвержен действию пламени или искры. Не пытайтесь пустить двигатель, если разряженная батарея замерзла или если в ней низкий уровень электролита: батарея может лопнуть или взорваться.

1. Поставьте автомобиль с заряженной аккумуляторной батареей так, чтобы соединительные провода доставали до аккумуляторной батареи другого автомобиля; соединительные провода не должны иметь отслоившуюся изоляцию или оголенные участки.

2. Выключите зажигание и все световые приборы на обоих автомобилях, за исключением сигналов аварийной остановки (так как возможен проезд других автомобилей в данном участке) и источников света для освещения рабочей зоны. Надежно затяните стояночный тормоз на обоих автомобилях, а рычаг переключения передач установите в положение «Park» на автомобилях с автоматической коробкой передач или в нейтральное положение на автомобилях с механической коробкой передач.

3. Подсоедините один конец первого соединительного провода к положительной клемме заряженной аккумуляторной батареи. Убедившись, что провод не касается никаких других металлических частей, закрепите другой конец того же провода на положительной клемме второй аккумуляторной батареи. Ни в коем случае не перепутайте полярность батарей.

4. Подсоедините один конец второго соединительного провода к отрицательной клемме вспомогательной (заряженной) аккумуляторной батареи. Второй конец провода подсоедините к «массе» автомобиля (например, к подъемной скобе двигателя) на расстоянии как минимум 450 мм от разряженной аккумуляторной батареи. Убедитесь в том, что соединительные провода не касаются шкивов, крыльчаток и прочих частей, которые могут начать двигаться при пуске двигателя, и не проходят вблизи них.

        ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Не подсоединяйте второй провод непосредственно к отрицательной клемме разряженной аккумуляторной батареи. В противном случае, возможно искрение и взрыв аккумуляторной батареи.

5. Пустите двигатель автомобиля с нормальной аккумуляторной батареей. Поддерживайте умеренную частоту вращения коленчатого вала двигателя в течение нескольких минут, затем пустите двигатель автомобиля с разряженной аккумуляторной батареей.

6. Снимите соединительные провода в последовательности, обратной их подсоединению. Сначала отсоедините отрицательный соединительный провод с «массы» автомобиля с разряженной аккумуляторной батареей. При отсоединении каждого зажима не допускайте соприкосновения с любыми металлическими частями, когда другой конец провода все еще присоединен.

1. Отсоедините провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи.

2. Отсоедините провод от положительной клеммы аккумуляторной батареи.

3. Выверните винт крепления зажима и снимите зажим.

4. Снимите аккумуляторную батарею.

1. Установите аккумуляторную батарею.

2. Установите зажим и закрепите его винтом.

3. Подсоедините провод к положительной клемме аккумуляторной батареи и затяните винт крепления провода моментом 17 Н•м.

4. Подсоедините провод к отрицательной клемме аккумуляторной батареи и затяните винт крепления провода моментом 17 Н•м.