8.5. Принципы построения схем электрооборудования автомобилей

Электрооборудование современных автомобилей представляет сложный комплекс источников электроснабжения, аппаратов зажи­гания, электрических машин, контрольных приборов, приборов внешнего освещения и сигнализации, различного типа коммутаци­онных приборов, предохранителей и соединительных проводов, объединенных в общую электрическую схему. Для выполнения от­дельных функций в автомобильных схемах используется, как пра­вило, не одно изделие, а группа изделий.

Унифицированные схемы электрооборудования автомобилей разрабатывают на базе унифицированных схем отдельных функ­циональных систем. При выборе мест подключения потребителей электроэнергии нужно выполнять определенные требования. Потребители большой мощности и работающие кратковремен­но, а также приборы, работа которых необходима в аварийных слу­чаях, подключаются к линии аккумуляторная батарея - амперметр (стартер, звуковые сигналы, прикуриватель, аварийная сигнализа­ция с указателями поворота, штепсельная розетка переносной лампы). Остальные потребители подключаются к линии амперметр-генератор.

В этой группе в зависимости от характера работы приборы и ап­параты должны подключаться: через выключатель зажигания (вы­ключатель приборов и стартера), если они работают только при пущенном двигателе (отопитель, стеклоочиститель, контрольные приборы); через центральный переключатель - все приборы внеш­него освещения. Необходимо отметить, что у некоторых автомоби­лей амперметр отсутствует, в этом случае напряжение бортовой сети автомобиля равно напряжению между клеммой «+» батареи и «массой».

Схемы электрооборудования по части графического выполнения должны быть наглядными и легко читаемыми; обеспечивать анализ возможных неисправностей в сетях; давать возможность просле­дить пути тока в электрических цепях; отражать фактическую про­кладку и группировку проводов в жгуты.

Существует два типа электрических схем электрооборудования автомобилей: принципиальная и схема соединений. На автомо­бильных заводах используют монтажные схемы, необходимые для правильной установки изделий электрооборудования на автомо­биль, а также чертежи жгутов, показывающие, какие провода входят в жгут, геометрические размеры жгута, клеммные колодки и нако­нечники жгута.

В принципиальной электрической схеме главные питающие цепи располагаются горизонтально, а потребители электрической энер­гии включаются между ними и «массой» автомобиля. Контур изде­лия изображают в виде прямоугольника, выделяемого тонкой сплошной линией. Внутри контура показывают внутреннюю элек­трическую схему изделия. Графические обозначения отдельных элементов изделий электрооборудования должны соответствовать стандартам ЕСКД. На рис. 8.4 и 8.5 изображены электрические схе­мы электрооборудования автомобилей ЗИЛ и Ford.

Рис.8.4.

На рис.8.4 приведена принципиальная схема электрооборудования автомобилей ЗИЛ-431410: 1 – регулятор; 2 – генератор; 3 – амперметр; 4 – аккумуляторная батарея; 5 – реле стартера; 6 - стартер; 7 - выключатель зажигания; 8 - добавочный резистор; 9 - катушка зажигания; 10 - транзисторный коммутатор; 11 - распределитель; 12 - свеча зажигания; 13 - блок биметаллических предохранителей; 14 - переключатель электродвигателя отопителя; 15 - резистор электродвигатели отопителя; 16 - электродвига­тель отопителя, 17 -реле-прерыватель поворота; 18 - контрольная лампа; 19 - контрольная лампа аварийного перегрева воды; 20 - датчик температуры; 21 и 23 - соответственно указатели уров­ня топлива и температуры воды; 22 и 24 -датчики указателей соот­ветственно уровня топлива и температуры воды; 25 - контрольная лампа аварийного падения давления масла; 26 - датчик контроль­ной лампы давления; 27 - переключатель указателей поворота; 28 - выключатель сигнала торможения; 29, 30 - задние фонари; 31 - подфарник; 32 - фара; 33 - переключатель света, 34 - подкапотный фонарь; 35 - выключатель плафона; 36 - пла­фон; 37 - ножной переключатель света, 38 - контрольная лампа дальнего света фар; 39 - лампы освещения приборов; 40 - биме­таллический предохранитель; 41, 44 - штепсельные розетки; 42 - звуковой сигнал; 43 - кнопка звукового сигнала; 45 - фонарь повторителя указателя поворота

Рис.8.5

На рис. 8.5 приведена принципиальная схема электрооборудова­ния автомобиля «Ford Scorpio» (с карбюраторными двигателями REC и NEL): 1 - катушка зажигания; 2 -датчик-распределитель; 3- блок управления; 4 - разъем для корректора начального угла опережения зажигания; 5 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 6 - по­догреватель всасываемого воздуха; 7- реле включения подогрева­теля всасываемого воздуха (М1); 8 - к автоматической КП, кондицио­неру и элементу обогрева ветрового стекла; 9 - аккумуляторная ба­тарея; 10- стартер; 11 - система автоблокировки колес; 10 -выклю­чатель зажигания; 13 - к радиоприемнику; 14 - реле питания (I); 15 -стабилизатор напряжения; 16 - реле питания (XI); 17 - нагреватель автомата пуска и подогрева; 18 - генератор; 19 - спидометр; 20 -тахометр; 21 - указатель уровня топлива;. 22 - указатель температу­ры охлаждающей жидкости, 23 - контрольная лампа аварийного дав­ления масла; 24 - контрольная лампа уровня тормозной жидкости и включения стояночного тормоза; 25 - контрольная лампа заряда ак­кумуляторной батареи; 26 - к очистителям и смывателям стекол; 27-выключатель обогрева заднего стекла; 28- к схеме противотуманных фар; 29 - переключатель вентилятора отопителя и кондиционера (если он установлен); 30 - датчик спидометра; 31 - датчик уровня топлива; 32 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 33 - датчик аварийного давления; 34 -датчик низкого уровня тормозной жид­кости; 35 - датчик включения стояночного тормоза; 36 - прикурива­тель; 37-реле включения сигналов; 38 -звуковые сигналы; 39- вы­ключатель звуковых сигналов, 40 - реле включения обогревателя заднего стекла; 41 - обогреватель заднего стекла; 42 - электровентилятор отопителя; 43 - к кондиционеру и электромагнитному клапа­ну заслонки рециркуляции воздуха; 44 - выключатель стоп-сигнала; 45 - выключатель огней заднего хода; 46 - выключатель аварийной сигнализации; 47 - прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации; 48 - переключатель указателей поворота; 49 - пере­ключатель света фар и выключатель сигнализации дальним светом; 50 - переключатель освещения; 51-54 -лампы соответственно лево­го переднего, левого заднего, правого переднего и правого заднего габаритных огней; 55 - подкапотная лампа; 56 - регулятор освеще­ния приборов; 57 - к системе централизованной блокировки дверей; 58 - к кондиционеру (если он установлен); 59 - часы; 60 - лампы стоп-сигналов; 61 - к схеме очистителя и омывателя заднего стекла; 62 - лампы огней заднего хода; 63 - лампы передних левых указате­лей поворота; 64 - лампа левого заднего указателя поворота; 65 -контрольная лампа левых указателей поворота; 66 - контрольная лампа правых указателей поворота; 67 - лампы передних правых указателей поворота; 68 - лампа правого заднего указателя поворо­та; 69- реле включения дальнего света фар; 70 - контрольная лампа дальнего света; 71 - лампы (нити) дальнего света левой стороны; 72 -лампы (нити) дальнего света правой стороны; 73 - реле ближне­го света; 74, 75 - нить ближнего света соответственно левой и пра­вой сторон; 76 - к выключателю противотуманных огней; 77 - лампа освещения багажного отделения; 78 и 79 - лампы освещения соот­ветственно пепельницы и прикуривателя; 80 - лампа и выключатель освещения вещевого ящика; 81 -лампы освещения номерного знака; 82 - лампы освещения комбинации приборов; 83 - лампа освещения ручек управления отопителем; 84 - лампы освещения переключате­лей; 85 - лампы освещения вещевого ящика; 86 - плафон освещения салона; 87 - лампы фонаря подсветки зеркала пассажира; 88 - вы­ключатель лампы освещения вещевого ящика; 89 - 92 - выключатели плафона освещения салона в стойки дверей соответственно левой задней, левой передней, правой передней и правой задней. Буквами на схеме обозначены цвета проводов: Г - голубой; Кч - коричневый; Ж - желтый; С - серый; 3 - зеленый; Р - розовый; К - красный; Ч -черный; Ф - фиолетовый; Б - белый участка С, соединяющего изде­лие с корпусом автомобиля.

На схеме соединений расположение деталей электрооборудо­вания относительно друг друга должно соответствовать их факти­ческому размещению на автомобиле. Изделия следует изображать в виде схематических контуров, отражающих очертания реального прибора. На схеме соединении должна быть показана группировка проводов в жгуты, взаимное расположение жгутов должно соответствовать их действительной трассировке на автомобиле. Отдельная электрическая цепь состоит из трех основных участков (рис. 8.6).

Цветовая маркировка проводов участка А осуществляется по цвету провода той или иной линии питания, к которой присоединя­ется электрическая цепь. Цветовая маркировка проводов участка В осуществляется по следующим принципам:

- участки цепи, разделенные контакта­ми, обмотками реле, резисторами, предо­хранителями, должны иметь различную расцветку;

- участки цепи, проходящие через разъемные, разборные и неразборные контактные соединения и являющиеся продолжением одной цепи, должны иметь одну расцветку;

- расцветка изоляции проводов может повторяться, если провода проложены в различных жгутах или выходят из одного жгута в различных местах.

Цвет изоляции провода участка С должен быть одинаковым для всей системы электрооборудования (например, черный).

На рис. 8.7 показана типовая принципиальная схема электро­снабжения легкового автомобиля. Где: 1 - генератор; 2 - контрольная лампа; 3 - выключатель зажигания; 4 - амперметр; 5 — аккумуляторная батарея; 6- выключатель «массы».

Регулятор напряжения и обмотка возбуждения подключены к трем диодам выпрямительного моста генератора 1. Контрольная лампа 2 служит для индикации подпитки ОВ в момент пуска двигателя и сигнализирует об исправности гене­раторной установки. При включении выключателя зажигания 3 кон­трольная лампа 2 загорается. После того как напряжение на выво­де Д генератора достигнет номинального значения, контрольная лампа 2 гаснет.

Рис. 8.7.

Рис. 8.8

Регулируемое напряжение U_p в этой схеме измеряется между выводом Д генератора и «массой». Разница напряжений между вы­водами Д и «+» генератора, определяемая потерями напряжения в плюсовой группе диодов основного и дополнительного выпрямите­лей, незначительна и поэтому можно считать, что напряжения на этих выводах равны.

Следовательно, в рассматриваемой схеме системы электро­снабжения сопротивление цепи генератор - вход РН (вывод В) ми­нимально, не изменяется в процессе эксплуатации и поэтому ис­ключено явление уменьшения частоты переключения РН.

Напряжение в бортсети автомобилей U_c (на выводе «+» ампер­метра) будет меньше регулируемого на размер потери напряжения в цепи генератор - амперметр (на 0,3...0,5 В).

У грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями акку­муляторная батарея вынесена из подкапотного пространства. За счет увеличения длины проводов общее сопротивление цепи гене­ратор - аккумуляторная батарея у них в 1,5...2 раза больше, чем у легковых.

Для обеспечения заряженности батареи следует стремиться к минимальным потерям напряжения в цепи заряда. На рис. 8.8 при­ведена типовая принципиальная схема системы электроснабжения для грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями(обозначения те же, что и к рис. 8.7). Пита­ние РН осуществляется не через дополнительные диоды, а от си­ловой цепи генератора через выключатель зажигания 3.

Рис. 8.9

В этом случае регулируемое напряжение U_p измеряется между выводом В регулятора напряжения и «массой». Напряжение U_c бу­дет выше U_p на размер потерь напряжения на участке вывод «+» амперметра - вывод В генератора, что компенсирует потери на­пряжения в цепи заряда батареи.

Для отключения аккумуляторной батареи на длительной стоянке автомобиля в типовых схемах электроснабжения автомобилей с карбюраторными двигателями введен выключатель б «массы».

На рис. 8.9 приведена типовая принципиальная схема системы электроснабжения грузового автомобиля с дизельным двигателем.Она состоит: 1 - выключатель приборов и стартера; 2 - амперметр; 3 - предохрани­тель; 4 и 9 - промежуточные реле; 5-кнопка выключателя «массы»; 6 - аккумуляторная батарея; 7- выключатель «массы»; 8- генератор.

Питание обмотки возбуждения ОВ, расположенной на роторе, осуществляется от нулевой точки статора генератора. Напряжение в этой точке относительно «массы» автомобиля равно половине выпрямленного (14 В). Поэтому при применении этой схемы имеется возможность унифицировать роторы генераторов на напряжение 14 и 28 В. Питание РН производится от силовой цепи генератора че­рез выключатель приборов 1.

При проектировании системы электроснабжения грузовых авто­мобилей следует стремиться к тому, чтобы потеря напряжения на участке амперметр - вывод В регулятора была равна потери напряжения в цепи амперметр - аккумуляторная батарея. В этом слу­чае напряжение на аккумуляторной батарее будет незначительно отличаться от регулируемого.

Чтобы частота переключения РН не была ниже 30 Гц, потеря напряжения в цепи генератор - РН в типовых схемах электроснабжения грузовых автомобилей не должна превышать 0,5 В.

В типовой схеме электроснабжения грузового автомобиля с дизельным двигателем невозможно отключить выключатель 7 «массы» при работающем генераторе. В схеме использован дистанци­онный выключатель «массы» импульсного действия с фиксирован­ными контактами. Для его включения необходимо подать импульс напряжения на управляющую обмотку. При снятии питания контак­ты выключателя «массы» остаются в замкнутом положении. Для отключения выключателя «массы» необходимо к его обмотке вто­рично приложить импульс напряжения.

В схему введено блокировочное реле 4, размыкающие контакты которого включены в цепь обмотки дистанционного выключателя «массы». При работающем генераторе 8 от вывода 15 выключате­ля 1 приборов и стартера подается питание на обмотку реле 4. Кон­такты реле разомкнуты и цепь питания выключателя 7 «массы» ра­зорвана. Чтобы отключить выключатель 7 «массы», необходимо выключатель 1 перевести в нейтральное положение. При этом обесточивается вывод 15 выключателя 1 и отключается питание регулятора напряжения.

В типовых схемах системы электроснабжения аварийный режим короткого замыкания в цепи ОВ не опасен для РН. Выходной тран­зистор в цепи Об изолирован от аккумуляторной батареи. При закорачивании цепи 06 генератор развозбуждается и цепь транзи­стора обесточивается.

В соответствии с установившейся в нашей стране традицией ре­комендуется следующая маркировка выводов генераторных устано­вок: «+» (вывод основного питания), «Д» (вывод дополнительного питания), «В» (к выключателю зажигания), «О» (вывод нулевой точки).

На современных автомобилях используется дистанционное управление стартером при помощи выключателя, как правило, кон­структивно объединенного с выключателем зажигания и приборов. С целью уменьшения потерь напряжения в цепи системы пуска ак­кумуляторная батарея соединяется со стартером проводом сече­ния 16...20 мм².

На рис. 8.10 показана типовая принципиальная схема системы пуска. Схема включает в себя: 1 - выключатель «массы»; 2 - аккумуляторная батарея; 3 - стартер; 4 - реле блокировки; 5 - реле стартера; 6 - выключатель приборов и реле стартера; 7- предохранитель; 8- тахометр; 9- кнопка проверки исправности контрольной лампы; 10- датчик тахометра; 11 - кнопка электрофакельного подогревателя; 12- промежуточное реле; 13 -терморезистор;14 - контрольная лампа; 13 -электромагнитный клапан; 16 - свеча накаливания Управление стартером осуществляется выключателем 6.

Рис. 8.10.

Для разгрузки контактов выключателя служит промежуточное электромагнитное реле стартера 5. В схеме предусмотрена блоки­ровка включения стартера по частоте вращения двигателя. Для этой цели используется реле блокировки 4. Управляющий импульс питания на реле блокировки поступает от вывода 4 тахометра 8, частота появления импульсов напряжения на котором пропорцио­нальна частоте вращения коленчатого вала двигателя. Реле блоки­ровки может питаться не только от тахометра, но и непосредствен­но от генератора.

В показанной типовой схеме перегорание свечей накаливания электрофакельного подогревателя путем закорачивания терморезистора 13 в их цепи исключено только при пуске стартера. Поэтому питание обмотки реле 12 осуществляется при замыкании контактов тягового реле стартера, т. е. когда шестерня стартера войдет в за­цепление с венцом маховика. Напряжение бортовой сети уменьша­ется до 18...19 В и устраняется возможность выхода из строя све­чей накаливания.

При сталкивании зуба шестерни стартера и зуба венца маховика контакты тягового реле стартера и реле 12 не замыкаются. Свечи накаливания остаются подключенными к бортовой сети через тер­морезистор 13.

В соответствии с рекомендациями СЭВ по стандартизации для изделий системы пуска установлена следующая унифицированная маркировка выводов изделий: стартер - 30, 50, 48; реле стартера -30, 85, 86, 88; выключатель приборов и стартера - 30, 15,50.

Существующие периферийные устройства ЭВМ, такие, как графические дисплеи (цветные, многотональные), графопостроители, устройства внешней памяти большого объема (магнитные диски, ленты) и развитое программное обеспечение позволяют создать системы автоматизированного проектирования электрооборудова­ния автомобилей (САПР). Предполагается, что внедрение САПР в скором времени вытеснит существующие методы проектирования. изготовления чертежей и документации. Это приведет к резкому увеличению производительности труда проектировщика за счет улучшения качества разрабатываемых схем и сокращения времени на их создание. Такие системы уже начали внедряться на передо­вых предприятиях отечественного автомобилестроения.