Общие сведения
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
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.
Характеристики аккумуляторной батареи
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
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.
Ток пуска двигателя при низкой температуре
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.
Замерзание электролита
Температура замерзания электролита зависит от его плотности. Поскольку замерзание может привести к разрушению аккумуляторной батареи, ее следует постоянно поддерживать в заряженном состоянии.
Кронштейн и крепление аккумуляторной батареи
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.
Ареометр, встроенный в аккумуляторную батарею
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.