860
.pdf
СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Методические указания к лабораторным работам № 1 и 2 по дисциплине «Электрооборудование автомобилей»
+14 В |
ДР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КВ |
|
|
КТР |
|
В |
|
У |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КЗ ЭД
3
Министерство образования РФ Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра "Автомобили и безопасность движения"
СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Методические указания к лабораторным работам № 1 и 2 по дисциплине «Электрооборудование автомобилей»
Составители: П.Н. Малюгин, В.А. Ковригин
Омск Издательство СибАДИ
2003
4
УДК 629.113.066 (035) ББК 39.33-04
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.Ф. Бакалов.
Работа одобрена методической комиссией факультета «Автомобильный транспорт» в качестве методических указаний по выполнению лабораторных работ № 1 и 2 для специальностей 150200 и 240400.
Система пуска двигателя автомобиля: Методические указания к лабораторным работам № 1 и № 2 по дисциплине «Электрооборудование автомобилей» / Сост.: П.Н.Малюгин, В.А.Ковригин. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. - 44 с.
Методические указания предназначены для студентов специальностей 150200 и 240400 дневной и заочной форм обучения. Лабораторная работа № 1 включает изучение и определение технического состояния аккумуляторной батареи, а работа № 2 – стартера.
Изложен материал по конструкции аккумуляторной батареи. Дается принцип действия, маркировка, устройство, характеристики аккумулятора, электролит и его приготовление для различных климатических зон.
Рассмотрено устройство и принцип работы электрического стартера, а также его основные технические характеристики. Приведены типовые электрические схемы систем пуска двигателя.
Описан порядок выполнения лабораторных работ, проверки технического состояния аккумуляторной батареи и стартера. Даны контрольные вопросы для защиты.
Ил. 12. Табл. 5. Библиогр.: 4 назв.
Издательство СибАДИ, 2003
5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1.АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1.1.Маркировка батарей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1.2.Устройство батареи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.Принцип действия батареи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1.4.Электролит . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5.Характеристики батарей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . 16 ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ» 2.1.Оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
2.2.Порядок выполнения лабораторной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 2.3.Обработка результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 3.СТАРТЕР. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 3.1.Электродвигатель стартера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2.Механизм привода стартера . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 3.3.Тяговое реле стартера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.Маркировка стартеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 3.5.Электрические схемы стартерных электродвигателей . . . . . . . . . . .28 3.6.Электрические схемы систем пуска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 3.7.Характеристики стартера и электрической стартерной цепи. . . . . .33 4.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . 36 ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАРТЕРА» 4.1.Оборудование для испытаний стартеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
4.2.Порядок выполнения лабораторной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.3.Обработка результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
6
ВВЕДЕНИЕ
Система пуска двигателя автомобиля используется на автомобилях для запуска двигателя внутреннего сгорания электрическим стартером. Она включает аккумуляторную батарею (АКБ), стартер и дополнительные приборы: дополнительное реле включения стартера и замок зажигания.
Целью выполнения лабораторных работ является изучение конструкций и характеристик автомобильных аккумуляторных батарей и стартеров, а также ознакомление с методами определения их технического состояния.
По результатам выполнения лабораторных работ необходимо составить отчет. Отчет должен содержать: цель работы, электрические схемы систем пуска и стендов, результаты испытаний АКБ или стартера, расчетные характеристики указанных агрегатов, письменное мотивированное заключение об их техническом состоянии.
Порядок выполнения лабораторных работ:
-получение допуска к выполнению лабораторной работы у преподавателя (для этого ознакомление с техникой безопасности выполнения работ и изучение конструкций и характеристик автомобильных аккумуляторных батарей или стартеров);
-выполнение практической (экспериментальной) части лабораторной работы;
-обработка результатов, построение экспериментальных и расчетных графиков;
-написание заключения об техническом состоянии испытанных АКБ или стартера;
-защита лабораторной работы по прилагаемым контрольным во-
просам.
Техника безопасности при выполнении работ следующая. Выполнение лабораторной работы не предусматривает соблюдение
особых мер предосторожности и правил техники безопасности.
Работы по разборке и сборке стартера следует выполнять аккуратно не прилагая больших усилий при затягивании клемм стартера. При испытаниях стартера напряжение на его клеммах и клеммах батареи не превышает 12 В, является безопасным, несмотря на большие значения токов в цепях.
При определении плотности электролита нельзя допускать попадание электролита на кожу рук, одежду или обувь. В случае попадания электролита на кожу рук нужно промыть их чистой водой, а одежду или обувь концентрированным раствором соды.
7
1. АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
Аккумуляторная батарея предназначена для питания потребителей электрической энергией на автомобиле при неработающем двигателе и стартера, а также используется на автомобиле в качестве буферного (дополнительного) источника тока.
1.1. Маркировка батарей
Автомобильные аккумуляторные батареи имеют стандартную маркировку. В маркировке по порядку указывается тип батареи, паспортная электрическая разрядная емкость, материал корпуса, материал сепараторов и дополнительные обозначения.
Маркировка всех батарей начинается с цифры. Цифра равна числу последовательно соединенных аккумуляторов в батарее. В настоящее время практически все батареи содержат 6 аккумуляторов и рассчитаны на 12 вольт. Батареи с тремя аккумуляторами (6 вольт) выпускаются по специальному заказу.
Затем в обозначении следуют две буквы CT. Они указывают на тип батареи и область ее применения: это стартерная, свинцовая (кислотная) аккумуляторная батарея, предназначенная для работы в стартерном режиме разряда большими токами (400 ампер и более).
После букв указывается номинальная паспортная емкость в амперчасах в 20 - часовом режиме разряда (см. раздел «Характеристики батарей»).
Материал корпуса (моноблока) обзначается буквами: Э - эбонит, Т - термопластмасса и П – полиэтилен.
Вмаркировке также указывается материал сепараторов: М - мипласт
иР - мипор.
Дополнительные буквенные обозначения характеризуют вариант исполнения батареи: А - малообслуживаемая, Н – с нагревательным элементом (северное исполнение), З – батарея залитая электролитом и полностью заряженная (необслуживаемая).
Например, батарея 6 СТ-75ПМА состоит из 6-ти последовательно соединенных аккумуляторов, стартерная, номинальная разрядная емкость 75 А ч, корпус полиэтиленовый, сепараторы из материала мипласт, малообслуживаемая.
Гарантийный срок эксплуатации для батарей в обычном исполнении 18 месяцев, а необслуживаемых - 3 года.
1.2. Устройство батареи
8
Аккумуляторная батарея состоит из корпуса, полублоков положительных и отрицательных пластин, сепараторов, крышек, перемычек и полюсных выводов. Конструкция АКБ показана на рис.1.
Корпус батареи имеет форму параллелепипеда, разделенного на секции, в которые устанавливаются отдельные аккумуляторы.
В нижней части корпуса из эбонита имеются ребра (опорные призмы). На эти ребра опираются пластины, а в пространстве между ними скапливается осыпавшаяся активная масса пластин для предотвращения электрического замыкания. Эта масса называется шламом. Ребра также предотвращают перемещение шлама при движении автомобиля. Внутренняя поверхность корпуса защищена от действия электролита пластмассовыми кислотоупорными вставками.
Положительные и отрицательные пластины соединены параллельно в блоки. Это необходимо для снижения внутреннего сопротивления аккумулятора. Каждая пластина выполняется на основе решетки из сплава свинца, в которую “вмазана” активная масса.
Активная масса положительных пластин в заряженном состоянии батареи состоит из двуокиси свинца и имеет коричневый цвет. Активная масса отрицательных пластин в этом состоянии состоит из губчатого порошкообразного свинца и она светло-серого металлического цвета.
Решетки положительных пластин изготавливаются более толстыми, чем отрицательные. Для изготовления решеток пластин используют сплав свинца с сурьмой (до 5 %) и мышьяком (до 0,2 %). Эти присадки повышают механическую прочность пластин.
Сверху пластины оснащены приливами (ушками), с помощью которых они привариваются к токоподводящим клеммам. Аккумуляторы между собой соединяются свинцовыми перемычками. У батарей обычной конструкции перемычки располагаются сверху над крышками аккумуляторов. Перемычки изготавливаются большой толщины (около 5 мм) и по ним проходит весь разрядный ток батареи. При ремонте аккумулятора перемычки распиливают и извлекают пластины вместе с крышками. После ремонта перемычки соединяют сваркой или пайкой.
Аккумуляторы в батарее закрывают крышками, изготовленными из того же материала, что и корпус. В крышках выполнены отверстия для перемычек. При сборке перемычки герметизируются резиновыми кислотоупорными шайбами, между корпусом и крышкой устанавливается резиновая прокладка, и сверху отдельные аккумуляторы заливаются герметизирующей мастикой.
9
Рис. 1. Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея:
1 - моноблок; 2 - крышка; 3, 6 - полюсные выводы соответственно положи тельный и отрицательный; 4 - планка; 5 - средний борт; 7 - пробка; 8, 10 - пластины соответственно отрицательная и положительная; 9 - сепаратор; a - выступ; b - перегородка моноблока; c - опорная призма; d - ножка пластины; e - ушко пластины; f - индикатор уровня электролита; g – отражатель; h – вентиляционное отверстие
Мастика изготавливается из битума с добавлением умягчителей и наполнителей. В качестве умягчителей используют нефтяные продукты, а в качестве наполнителя – порошкообразный асбест. Это предотвращает образование трещин в мастике при низких температурах.
В крышках имеются отверстия с резьбой, в которые вворачиваются заливные пробки. Пробки предназначены для заливки электролита и контроля его уровня в эксплуатации. Пробки изготавливают из полиэтилена. В пробках имеются вентиляционные отверстия, через которые из аккумуляторов выходят в атмосферу газы (кислород и водород). У новой батареи пробки герметичные и вентиляционные отверстия закрыты. При заливке электролита на пробках удаляют герметизирующие выступы и открывают отверстия. Герметизация устраняет доступ кислорода воздуха к отрицательным пластинам и их окисление, что увеличивает срок хранения новой батареи. В пробках устанавливаются специальные отражательные шайбы для предотвращения выбросов электролита на поверхность батареи при движении автомобиля. При работе батареи на автомобиле вместе с газами выходят пары кислоты, кислота расходуется и вызывает коррозию близко расположенных деталей двигателя и кузова.
При сборке аккумуляторов полублоки пластин вводят друг в друга и изолируют сепараторами. Главное назначение сепараторов заключается в предотвращении электрического контакта между положительными и отри-
10
цательными пластинами. Сепараторы изготавливают из пористой пластмассы, не проводящей электрического тока. Через поры пластмассы свободно проходят ионы электролита по кратчайшему (между пластинами) пути, снижая внутреннее сопротивление батареи. Одновременно в порах пластин хранится часть электролита, уменьшающая габариты аккумулятора. Сепараторы изготавливают в основном из микропористой пластмассы – мипласт и реже из микропористого эбонита или микропористой резины – мипор.
В настоящее время широкое распространение получили новые малообслуживаемые батареи. Корпус такой батареи изготавливается из полиэтилена. Полиэтилен обладает высокой кислотостойкостью, поэтому нет необходимости устанавливать кислотоупорные вставки. Корпус представляет собой единую сварную конструкцию без отдельных крышек. Однако клея для полиэтилена нет, сварка полиэтилена - технологически сложный процесс, и батарея получается неремонтнопригодной. Перемычки между отдельными аккумуляторами убраны с крышек внутрь и теперь они проходят непосредственно через отверстия в боковых перегородках корпуса. Уменьшился саморазряд батареи, снизилось выделение кислоты через отверстия для перемычек. Однако качество сварки перемычек между аккумуляторами внутри батареи теперь стало сложно контролировать и в эксплуатации появились отказы батарей по причине нарушения электрического контакта между аккумуляторами.
Сепараторы новых батарей стали изготавливать в виде конвертов, в которые вставляются пластины. Такие сепараторы предотвращают выпадение активной массы на дно корпуса. Ребра на дне аккумулятора теперь не нужны. Пластины опустили ниже и увеличилось пространство для электролита при прежних габаритах. Электролита теперь заливают больше, с запасом, и его хватает на большее время.
Изменен состав сплава решеток пластин. Убрана из сплава сурьма, для повышения прочности пластин применяются кальций и олово. Значительно сократилось кипение электролита при зарядке и уменьшилась коррозия решеток положительных пластин.
Такие аккумуляторы теперь можно реже обслуживать и их стали называть малообслуживаемыми.
Клеммы аккумуляторной батареи изготавливают разного диаметра. Положительная клемма больше, а отрицательная клемма меньше. В процессе эксплуатации положительная клемма подвергается коррозии в большей мере, чем отрицательная. Качество контакта в клеммах легко проконтролировать после пуска двигателя стартером по их нагреву. Если клемма становится теплой, то необходимо ее отсоединить, промыть водой и при необходимости зачистить.
11
1.3. Принцип действия батареи
Активная масса положительных пластин в заряженном состоянии состоит из двуокиси свинца, а отрицательных - из губчатого свинца. Эти пластины находится в электролите – водном растворе серной кислоты.
Когда к аккумулятору не подключена внешняя нагрузка, тогда вследствие химических реакций на положительных пластинах образуется положительный заряд, а на отрицательных – отрицательный. Образующиеся заряды препятствуют дальнейшему прохождению реакций, реакции прекращаются и теоретически в таком состоянии аккумулятор может находиться неограниченное время.
При подключении внешней нагрузки появляется электрический ток, снижаются величины зарядов и вступают в работу химические реакции. Активная масса расходуется, на положительных и отрицательных пластинах активная масса постепенно преобразуется в сернокислый свинец, также расходуется электролит и вместо кислоты в электролите появляется дополнительная вода. При разряде понижается плотность электролита, его уровень, пластины покрываются слоем сернокислого свинца, снижается электродвижущая сила и повышается внутреннее сопротивление. Когда прореагирует вся активная масса, напряжение на выводах батареи начинает быстро падать и процесс разряда прекращается. В эксплуатации допускать полный разряд батареи не рекомендуется из-за коробления пластин и отслоения активной массы.
Зарядка батареи производится от внешнего источника электрической энергии: зарядного устройства, генератора и даже возможна зарядка от другой батареи. При зарядке вывод “плюс” источника подключают к клемме “+” батареи, а вывод минус - к клемме “-“. При зарядке химические реакции протекают в обратном порядке и аккумулятор возвращается в исходное состояние (табл. 1).
В заряженном состоянии плотность электролита составляет в среднем 1,28 г/см3, а в разряженном 1,11 г/см3. Электродвижущая сила в заряженном состоянии достигает 2,15 В и в разряженном состоянии снижается до 1,96 В.
При зарядке батареи, в конце процесса заряда, активная масса пластин полностью преобразуется и начинается электролиз воды. Вода разлагается на кислород и водород. Электролит начинает кипеть. Кислород выделяется на положительных пластинах, а водород на отрицательных. Кислород образуется в атомарном состоянии и окисляет решетки положительных пластин.
Таблица 1
12