Автомобильное электрооборудование

Автомобильное электрооборудование, это совокупность устройств, вырабатывающих, передающих и потребляющих электроэнергию на автомобиле. Автомобильное электрооборудование представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных электротехнических и электронных систем, приборов и устройств, обеспечивающих функционирование двигателя, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов автомобиля и комфортные условия для водителя и пассажиров.

Источники электрического тока в автомобиле

Электрооборудование автомобиля включает в себя генератор как преобразователь энергии, одну или несколько аккумуляторных батарей и устройства-электропотребители. Энергия акку­муляторной батареи подается на стартер, кото­рый затем запускает двигатель автомобиля. Во время работы автомобиля на систему зажигания, систему впрыска топлива, блоки управления, си­стемы обеспечения безопасности и комфорта, освещения и другое оборудование подается электрическое питание. Генератор подает не­обходимое электрическое питание на эти ком­поненты и заряжает аккумуляторную батарею.

Повышение требований к комфорту и безо­пасности приводит к значительному росту энер­гопотребления в бортовой сети. Кроме того, про­должающаяся тенденция к электрификации все большего числа компонентов (например, регули­ровка сидений, электрический стояночный тор­моз, электроусилитель рулевого управления). Номинальная мощность генераторов варьиру­ется от 1 кВт в субкомпактном классе до более 3 кВт в представительском классе. Это меньше, чем в общей сложности требуется потребите­лям. Другими словами, аккумуляторная батарея тоже должна подавать электрическое питание во время работы автомобиля. Все компоненты должны быть рассчитаны таким образом, чтобы баланс заряда аккумуляторной батареи был всегда положительным или хотя бы равным.

Функция автомобильного оборудования

Генератор подает электрический ток ( I_G , рис. «Схема электрической системы автомобиля» ) во время работы двигателя. Чтобы зарядить аккумуляторную батарею, генератор должен увеличить напряжение в бортовой сети выше на­пряжения батареи с разомкнутым контуром. Однако генератор способен сделать это лишь тогда, когда включенные потребители не по­требляют ток больше, чем генератор может создать. Если ток нагрузки оборудования I_v в бортовой сети автомобиля больше тока генератора I_G (напри­мер, на холостых оборотах), то аккумулятор­ная батарея будет разряжаться. Напряжение в бортовой сети падает до уровня напряжения бата­реи, откуда потребляется ток.

Максимальный ток генератора очень сильно зависит от оборотов и температуры генератора. На холостых оборотах генератор может давать лишь 55-65% номинальной мощности. Однако сразу после холодного пу­ска зимой генератор начиная со средних обо­ротов, способен подавать в бортовую сеть до 120% своей номинальной мощности. Когда двигатель горячий, моторный отсек нагрева­ется до 60—120 °С , в зависимости от окружаю­щей температуры и нагрузки на двигатель. Высокая температура в моторном отсеке уве­личивает сопротивление обмоток, что умень­шает максимальную мощность генератора.

Должно обязательно гарантироваться рав­новесие заряда батареи путем правильного подбора аккумуляторной батареи, генератора, стартера и другого электрооборудования, чтобы двигатель мог всегда запуститься и, при выключенном двигателе можно было в течение достаточно долгого времени включать различные электропотребители.

Схема и принцип работы бортовой сети напряжением 14В

Электрическую схему автомобиля можно представить, как взаимодействие преобразо­вателя энергии (генератора), аккумулятора энергии (аккумуляторной батареи) и потре­бителей (рис. «Схема электрической системы автомобиля» ).

Генератор приводится через клиновой ре­мень от коленчатого вала двигателя и пре­образует механическую энергию в электри­ческую. Регулятор генератора ограничивает выходную мощность таким образом, чтобы не превышалось заданное регулятором на­пряжение ( 14,0-14,5 В).

Когда ключ вынут из замка зажигания, напряжение подается лишь на несколько по­требителей (охранная сигнализация, радио­приемник, дополнительный отопитель и пр.). Вывод, через который запитываются эти по­требители, называется «вывод 30» (постоян­ный плюс).

Прочие потребители подключаются к «вы­воду 15 ». Когда ключ зажигания находится в положении «зажигание ВКЛ», напряжение батареи подается на этот контакт, и все по­требители подключаются к питанию.

Места размещения аккумуляторной батареи

В большинстве автомобилей аккумуляторная батарея размещается в моторном отсеке. Однако большая аккумуляторная батарея (например, на 100 А-ч) занимает много ме­ста и иногда, когда свободное пространство в моторном отсеке ограничено, ее не удается туда установить. Еще одним аргументом про­тив установки аккумуляторной батареи в мо­торном отсеке является потенциально очень высокая окружающая температура. В каче­стве альтернативы аккумуляторную батарею можно устанавливать в багажном отделении или в салоне (например, под сиденьем перед­него пассажира).

Влияние места установки аккумуляторной батареи на зарядное напряжение

Расстояние между аккумуляторной батареей, установленной в моторном отсеке, и генерато­ром короче, чем, когда аккумуляторная батарея устанавливается в багажном отделении. Это сказывается на повышенном сопротивлении проводов и непосредственно влияет на падение напряжения в них. Падение напряжения можно минимизировать посредством соответствую­щих сечений проводов и хорошего контакта с небольшим сопротивлением контактов, даже по истечении длительного времени.

На рис. а, «Места размещения аккумуляторной батареи» показаны условия для установки в моторном отсеке. Для аккумуляторной батареи, установленной в багажном отделении, требу­ются более длинные провода с дополнительным сопротивлением R_L2 (рис. b, «Места размещения аккумуляторной батареи»). Из-за большего падения напряжения зарядное напряжение аккумуляторной батареи, установленной в багажном отделении будет меньше. Дополни­тельную разность напряжения, вызванную ве­личиной R_L2 , можно сбалансировать путем уве­личения номинального напряжения генератора. Это увеличивает мощность генератора.

Влияние места установки аккумуляторной батареи на возможность запуска двигателя

Возможность запуска зависит от напряжения, подаваемого на стартер. Чем выше это на­пряжение, тем выше обороты стартера при запуске. Из-за высокого пускового тока сопро­тивление проводов ключевым образом влияет на это напряжение. В случае, когда аккумуля­торная батарея устанавливается в багажном от­делении, провода между батареей и стартером оказываются длиннее, чем, когда она устанав­ливается в моторном отсеке; соответственно, сопротивление и падение напряжения выше. Запуск улучшается, когда аккумуляторная бата­рея устанавливается в моторном отсеке и когда провода между ней и стартером короткие.

Влияние окружающей температуры

Высокая температура в моторном отсеке может вызвать температурно-зависимые изменения в аккумуляторной батарее (например, газо­образование), что отрицательно сказывается на сроке службы батареи. Высокую температуру батареи можно уменьшить экранированием.

При низкой окружающей температуре аккумуляторной батарее, установленной в багажнике, требуется больше времени для достижения рабочей температуры. При слишком низкой температуре аккумуляторной батареи она плохо заряжается. Это, в свою очередь, приводит к нарушению зарядного баланса и низкому заряду, что ускоряет процесс старения батареи (происходит сульфатация).

Влияние места установки аккумуляторной батареи на стабильность напряжения

Поскольку в батарее может аккумулироваться только постоянный ток, вырабатываемый ге­нератором переменный ток необходимо вы­прямить. Эта операция выполняется диодным выпрямителем, встроенным в генератор. Вы­прямление переменного тока создает пульси­рующее напряжение постоянного тока. Кроме того, переключение диодов — когда ток комму­тируется с одного диода на следующий — соз­дает высокочастотные колебания напряжения, которые сглаживаются, насколько это воз­можно, помехоподавляющим конденсатором.

Скачки или пульсации напряжения могут нарушить работу или даже вызвать повреж­дение электронных потребителей (например, ЭБУ). Аккумуляторная батарея может ис­пользовать свою большую емкость для сгла­живания колебаний напряжения. Однако из-за сопротивления проводов R_L между ге­нератором и батареей они не полностью по­давляются в генераторе. Когда потребители подключаются со стороны батареи (рис. а, «Варианты подключения потребителей автомобиля» ) или после батареи (например, R_V1 и R_V2 на рис. а, «Места размещения аккумуляторной батареи» ), на них подается хорошо сглажен­ное напряжение бортовой сети. Когда по­требители подключаются со стороны генератора, т.е. непосредственно к генератору (рис. b, «Варианты подключения потребителей автомобиля» ), имеют место более сильные пульсации и скачки напряжения.

Таким образом, электропотребители, ха­рактеризуемые высоким потреблением тока и относительно нечувствительные к перена­пряжению, должны подсоединяться со сто­роны генератора, а нагрузка, чувствительная к напряжению с низкими токами потребле­ния, должна подсоединяться со стороны ак­кумуляторной батареи.

Выходная мощность потребителей электроэнергии

Классификация электропотребителей автомобиля

Электропотребители имеют разную длитель­ность включения. Различают:

• Постоянные нагрузки, включенные всегда (электрический топливный насос, блок управления двигателем);
• Длительные нагрузки, включаемые по не­обходимости и остающиеся включенными в течение длительного времени (фары ближнего света, радиоприемник, вентиля­тор радиатора);
• Кратковременные нагрузки, включаемые лишь на короткое время (указатели пово­ротов, стоп-сигналы, электрорегулировка сидений, электростеклоподъемники).

Требования к электрической нагрузке, зависящие от времени работы

Потребности в электрической энергии не яв­ляются постоянными. Первые минуты после запуска двигателя обычно характеризуются большой потребляемой мощностью (обогрев заднего стекла, сидений, зеркал), после чего происходит резкое падение потребляемой мощности.

Эти потребители выключаются через не­сколько минут. Здесь требования к электри­ческой нагрузке главным образом определя­ются постоянной и длительной нагрузкой.

Безнагрузочные потребители

Различным ЭБУ и потребителям требуется питание даже тогда, когда автомобиль стоит на стоянке. Безнагрузочный ток составляется из общего тока этих включенных потребите­лей. Большинство этих потребителей выклю­чаются вскоре после выключения двигателя (например, освещение салона). Некоторые же всегда остаются включенными (например, система охранной сигнализации).

Безнагрузочный ток должен подаваться аккумуляторной батареей. Максимальное значение безнагрузочного тока определяется автопроизводителями. Расчет параметров ак­кумуляторной батареи помимо всего прочего, базируется и на этом значении. Типичная величина безнагрузочного тока в легковом автомобиле составляет 3-10 мА .

Выходная мощность генератора

Важными компонентами генератора явля­ются статор (рис. «Взаимодействие генератора, регулятора генератор и аккумуляторной батареи» ) и ротор, приводимый через клиновой ремень от коленчатого вала. При протекании тока возбуждения через ка­тушку ротора образуется магнитное поле и в трех обмотках статора создается наведен­ное напряжение переменного тока. Ток воз­буждения отбирается из генерируемого тока (самовозбуждение). Наведенное напряжение зависит от скорости вращения ротора и тока возбуждения. Напряжение переменного тока выпрямляется диодами.

Поскольку наводимое в генераторе напряже­ние зависит от оборотов вращения ротора и, соответственно, от оборотов двигателя, то на низких оборотах напряжение будет неболь­шим. На холостых оборотах двигателя n_L ге­нератор может вырабатывать лишь часть но­минального тока, если он имеет традиционное соотношение оборотов в диапазоне от 1:2,5 до 1:3 (отношение оборотов коленчатого вала к оборотам ротора генератора) (рис. «Выходной ток генератора в зависимости от оборотов ротора генератора» ). Номи­нальный ток достигается при полной нагрузке при оборотах ротора в 6000 мин -1 . Для до­стижения номинальной мощности генератора средняя скорость вращения ротора во время эксплуатации автомобиля должна быть зна­чительно выше. Особенно критичны циклы работы генератора при длительной работой двигателя на холостом ходу, так как выдавае­мая генератором мощность настолько мала, что аккумуляторная батарея при высоком энергопотреблении разряжается.

Если напряжение генератора выше, чем напряжение батареи, то по ней будет проте­кать зарядный ток, заряжая ее. Напряжение ограничивается регулятором генератора, с тем чтобы в бортовой сети поддерживалось напряжение около 14 В.

Выработка генератором электроэнергии также влияет на расход топлива. Увеличение расхода электроэнергии на каждые 100 Вт составляет около 0,17 л на 100 км , в зависимости от эффектив­ности генератора и двигателя.

Регулирование напряжения в бортовой сети

Создание магнитного поля при запуске двигателя

Магнитное поле необходимо в роторе для наведе­ния напряжения в обмотках статора. После запуска самовозбуждение невозможно на малых оборо­тах. Поэтому первое возбуждение генератора по­сле запуска выполняет аккумуляторная батарея.

Крутящий момент генератора, работающего под нагрузкой, будет препятствовать запуску и стабилизации холостого хода двигателя. Поэ­тому современные регуляторы уменьшают ток возбуждения при запуске (управляемое пред­варительное возбуждение). Генерирование тока откладывается до тех пор, пока двигатель не наберет нужные обороты (запуск по измене­нию нагрузки, LRS). До этого момента потреби­тели запитываются от аккумуляторной батареи.

Регулирование напряжения во время работы двигателя

Регулятор корректирует поле возбуждения по­средством тока с широтно-импульсной модуля­цией ( ШИМ) в обмотке ротора таким образом, что напряжение на плюсовой клемме аккумуля­торной батареи (В+) соответствует заданному. Частота сигнала ШИМ составляет 40-200 Гц; коэффициент заполнения периода импульса зависит от потребляемой мощности. При изме­нении нагрузки изменяется напряжение в бор­товой сети, при этом регулятор корректирует поле возбуждения путем адаптирования сиг­нала ШИМ в целях компенсации напряжения.

Соединение обмотки возбуждения назы­вают динамо-полем (DF). Регулятор генера­тора выдает сигнал ШИМ по сигналу DFM для сообщения другим ЭБУ об использовании мощности генератора.

Для регулировки регулятору требуется напря­жение аккумуляторной батареи. Это значение он получает через плюсовую клемму В+ . В случае длинных проводов и больших токов в этих прово­дах падение напряжения между аккумуляторной батареей и регулятором может быть настолько большим, что уменьшится выработка генерато­ром электроэнергии и аккумуляторная батарея будет недостаточно заряжаться. Этой проблемы можно избежать с помощью S-контакта, подаю­щего на регулятор напряжение аккумуляторной батареи по проводу, отдельно подключаемому к плюсовой клемме аккумуляторной батареи. Подключение регулятора к шине (например, шине LIN) позволяет системе изменять за­данное значение, на которое нужно отрегули­ровать напряжение. Это делает возможными такие функции, как, например, рекуперация.

Функция движения в зависимости от на­грузки осуществляет линейное изменение напряжения генератора до заданного значе­ния во время движения после подключения большой нагрузки и связанного с этим рез­кого падения напряжения генератора. Эта функция предотвращает резкую нагрузку двигателя из-за генератора.

Индикатор заряда АКБ

Индикатором заряда управляет регулятор генератора. Индикатор загорается при вклю­чении зажигания и гаснет, когда генератор подает ток. Регулятор активирует индикатор заряда, как только обнаруживает неисправ­ность (например, у генератора — из-за обрыва клинового ремня, обрыва или короткого за­мыкания цепи возбуждения, обрыва про­вода между генератором и аккумуляторной батареей).

Зарядка аккумуляторной батареи автомобиля

Из-за происходящих в аккумуляторной ба­тарее химических процессов идеальное за­рядное напряжение должно быть больше при низких температурах и меньше при высоких. Напряжение «закипания» — максимально до­пустимое зарядное напряжение, при котором в аккумуляторной батарее не появляется газ. Регулятор генератора ограничивает напряже­ние, если ток генератора I_G больше суммар­ного потребляемого тока I_v и зависимого от температуры максимально допустимого за­рядного тока I_в.

Регуляторы обычно монтируются на ге­нератор. При наличии значительных откло­нений между температурами регулятора напряжения и электролитом в аккумуляторной батарее лучше наблюдать температуру регу­лятора напряжения прямо на аккумуляторной батарее.

Расположение генератора, аккумулятор­ной батареи и потребителей влияет на паде­ние напряжения в зарядном проводе и, соот­ветственно, на зарядное напряжение. Суммарный ток I_G = I_v + I_в протекает через зарядный провод, если все электрооборудо­вание подключено к аккумуляторной батарее. Зарядное напряжение является более низким из-за высокого падения напряжения. Если все потребители электрической энергии под­соединены со стороны генератора, то паде­ние напряжения — ниже, а зарядное напряже­ние выше. Регулятор может учитывать падение напряжения путем измерения фактического напряжения прямо на аккумуля­торной батарее.

Схемы бортовой сети автомобиля

Бортовая сеть с одной аккумуляторной батареей

На рис. «Схема электрической системы автомобиля» изображена схема бортовой сети с одной аккумуляторной батареей, главным образом применяющейся на легковых авто­мобилях. Работая как аккумулятор энергии, батарея подает ток для запуска двигателя и обеспечивает питание потребителей при от­сутствии выработки энергии генератором (когда двигатель выключен) или недостаточ­ной мощности генератора (работа двигателя на холостых оборотах). Это на сегодняшний день самая распространенная концепция, так как является наиболее экономически эффек­тивной для автомобилей.

В конструкции автомобильной акку­муляторной батареи для бортовой сети с одной аккумуляторной батареей, запиты­вающей и стартер, и другие потребители, необходимо найти компромисс между различными требованиями. Вовремя за­пуска двигателя аккумуляторная батарея подвергается большим токовым нагрузкам ( 300-500 А ). Соответствующее падение на­пряжения отрицательно сказывается на ра­боте определенного электрооборудования (например, происходит сброс напряжения на блоках с микроконтроллерами) и должно быть как можно меньшим.

При обычной же эксплуатации автомобиля протекают лишь относительно малые токи. Емкость аккумуляторной батареи — важней­ший фактор в обеспечении надежного элек­тропитания. И мощность, и емкость нельзя улучшить одновременно.

Схема с двумя аккумуляторными батареями

В бортовых сетях с двумя аккумуляторными батареями — пусковой и универсальной — функции запуска двигателя и электропитания потребителей разделены блоком управления бортовой сети (рис. «Схема с двумя аккумуляторными батареями» ) для предотвращения падений напряжения при запуске и гаранти­рования надежного запуска в мороз даже при низком уровне заряда универсальной аккуму­ляторной батареи.

Пусковая аккумуляторная батарея

Пусковая аккумуляторная батарея должна от­давать значительный ток в течение ограни­ченного времени (при запуске двигателя). Поэтому она рассчитывается на высокую плот­ность мощности (большая мощность при ма­лом весе). Компактные размеры аккумуля­торной батареи позволяют устанавливать ее в непосредственной близости от стартера с ко­роткими соединительными проводами (малое падение напряжения в проводе). Ем­кость уменьшается.

Универсальная аккумуляторная батарея

Универсальная аккумуляторная батарея лишь запиты­вает бортовую сеть (кроме стартера). Она по­дает ток на потребителей (например, около 20 А на систему управления двигателем). Она рассчитана на очень большие циклические колебания, т.е. может отдавать и запасать существенные объемы энергии. Расчет пара­метров аккумуляторной батареи базируется в основном на резервах емкости, необходимых для потребителей, работающих при выклю­ченном двигателе (например, приемник дистанционного управления центрального замка, охранная сигнализация), и минимально до­пустимом уровне заряда.

Блок управления электропитанием

Блок управления электропитанием в бортовой сети с двумя аккумуляторными батареями отде­ляет пусковую аккумуляторную батарею и стартер от остальной бортовой сети, при условии, что она получает достаточное питание от универсальной аккумуляторной батареи. Поэтому он предотвра­щает падение напряжения при запуске двигателя, влияющее на работу автомобильной бортовой сети. Когда автомобиль стоит на стоянке, это предотвращает разряд пусковой аккумуляторной батареи электрооборудованием, потребляющим ток во включенном состоянии, и устройствами, находящимися в режиме ожидания.

При отделении пусковой аккумуляторной ба­тареи от остальной электрической системы тео­ретически не существует пределов напряжения пусковой аккумуляторной батареи. Следова­тельно, напряжение заряда можно оптимально адаптировать к универсальной аккумуляторной батарее с помощью преобразователя DC/DC в целях минимизации времени зарядки.

Если в универсальной аккумуляторной ба­тарее не окажется заряда, то блок управления может временно соединить обе системы. Это означает, что бортовая сеть автомобиля может использовать полностью заряженную пусковую аккумуляторную батарею. В другой возможной конфигурации блок управления запуском может подключать потребители, имеющие отношение к запуску двигателя, к той аккумуляторной ба­тарее, которая полностью заряжена.

Параметры бортовой сети автомобиля

Состояние заряда АКБ

Состояние заряда (SOC) аккумуляторной ба­тареи — один из наиболее важных параметров в электрической системе автомобиля. Его можно определить, как отношение объема имеющегося в аккумуляторной батарее за­ряда (текущего состояния заряда) к макси­мальному объему заряда, которое может ак­кумулировать новая аккумуляторная батарея.

SOC = Q_act / Q_max

Значение Q_max получается при разрядке полностью заряженной аккумуляторной ба­тареи с разрядным током I₂₀ — соответствует одной двадцатой от номинальной емкости в амперах (5 А для аккумуляторной батареи ем­костью 100 А⋅ч) — до достижения уровня на­пряжения 10,5 В. Величина заряда, потерян­ного во время разрядки, соответствует Q_max.

Поскольку таким образом значение Q_max можно получить только одним измерением, его можно также часто определить по номинальной емкости аккумуляторной батареи, указываемой на этикетке, где: Q_max = K₂₀ (номинал).

Накопленный заряд Q_act получается из разно­сти между Q_max и количеством заряда, потрачен­ного при разряде полностью заряженной акку­муляторной батареи. Таким образом, состояние заряда АКБ можно просто определить через Q_act .

Состояние заряда аккумуляторной батареи непосредственно связано с плотностью элек­тролита, где установившееся напряжение ак­кумуляторной батареи пропорционально плотности электролита. Окончательное на­пряжение, получаемое после зарядки или разрядки аккумуляторной батареи, называ­ется установившимся напряжением. Процесс достижения установившегося напряжения, из-за медленной диффузии и поляризации в АКБ, может занимать несколько дней. Установившееся напряжение измеряется на клем­мах аккумуляторной батареи.

Состояние заряда можно определить по формуле:

SOC = (Q_current— Q_min)/(Q_max -Q_min),

Q_current — текущее установившееся напряжение;

Q_max -установившееся напряжение полностью заряженной аккумуля­торной батареи (SOC = 100%);

Q_min -установившееся напряжение аккумуляторной батареи при SOC = 0%. Поскольку зави­симость установившегося напряжения от состояния заряда нелинейна при низком заряде (меньше 20%), то здесь нужно использовать значение, линейно экстраполированное к SOC = 0% .

Таким образом, можно определить состояние заряда по измеренному установившемуся на­пряжению.

Состояние неисправности аккумуляторной батареи

Аккумуляторные батареи подвержены ста­рению. Различные эффекты старения вызы­вают потерю способности накапливать номи­нальный заряд и потерю емкости. Еще один эффект имеет место, когда аккумуляторные батареи разряжаются большими токами, воз­никают потери напряжения из-за высокого внутреннего сопротивления по сравнению с новыми аккумуляторными батареями. Этот феномен выражается состоянием исправно­сти аккумуляторной батареи (SOH).

Для оценки аккумуляторной батареи ее работа выражается определенной характери­стикой электрического тока, которая может соответствовать, например, запуску двига­теля. Новая аккумуляторная батарея подвер­гается нагрузке при идентичных условиях (температура, разрядный ток). Эта аккумуля­торная батарея может использоваться для определения значения SOH. Через опреде­ленное время t_o напряжение АКБ падает до значения U_new (рис. «Определение значения SOH» ). Значение напряжения у более старой аккумуляторной батареи через время t₀ составит U_min ⋅ U₁ — это не более чем допустимое напряжение. SOH определяется по формуле:

SOC = (U_min — U₁)/(U_new — U₁).

У новой аккумуляторной батареи SOH = 1. При SOH = 0 аккумуляторная батарея едва до­стигает порогового значения U₁. При SOH < О аккумуляторная батарея непригодна для ис­пользования.

Состояние функционирования АКБ

Во время работы значение SOH само по себе не может указывать на то, что аккумулятор­ная батарея все еще в состоянии выполнять свои функции. Причина в том, что SOC, SOH и температура могут компенсировать друг друга. Маленькое значение SOC допустимо для новой аккумуляторной батареи с боль­шим SOH, в то время как маленькое SOH у старой аккумуляторной батареи может быть скомпенсировано высоким уровнем заряда (SOC).

Способность аккумуляторной батареи вы­полнять требуемые функции в своем теку­щем состоянии (т.е. текущем состоянии SOC, SOH и температуры) описывается состоянием функционирования (SOF). Этот параметр со­четает значения SOC и SOH и температуру. SOF определяется аналогично SOH. Параме­тры SOC, SOH и температура служат для про­гнозирования способности аккумуляторной батареи выполнять свои функции в текущем состоянии. С другой стороны, SOH лишь применяется к определенным значениям SOC и температуры и поэтому является количе­ственным параметром, характеризующим аккумуляторную батарею.

SOF = (U_min — U₁)/ (U_new— U₁).

Это значение SOF применяется к текущим значениям SOC, SOH и температуры.

На рис. «Качественные зависимости значения SOF» показана качественная зависи­мость SOF от SOC и SOH при данной темпе­ратуре. Значение SOC, изменяющееся при разряде с 1 до 0 отображается на оси х. Fla оси у показано значение SOFI, которое у но­вой аккумуляторной батареи равно 1 . На этой схеме видно, что в определенных пределах старение аккумуляторной батареи (малень­кое SOH) может компенсироваться более высоким SOC.

Использование мощности генератора

Ток, протекающий по обмотке возбужде­ния в генераторе, определяет напряжение, наводимое в обмотках статора. Регулятор генератора устанавливает необходимый ток возбуждения на основе коэффициента за­полнения периода импульса (ШИМ-сигнала). Вывод обмотки возбуждения ( DF) — это кон­такт, через который подается ток возбуж­дения. Коэффициент заполнения периода импульса ШИМ-сигнала показывает исполь­зование мощности генератора, т.е. наличие у него резервов для запитывания дополни­тельно подключаемых нагрузок.

Регулятор генератора дополнительно выводит этот сигнал в виде сигнала DFM (контроля обмотки возбуждения динамо). Регуляторы с шинным интерфейсом приме­няют этот коэффициент заполнения периода импульса к шине. Ток возбуждения также вы­водится в амперах. Различные ЭБУ анализи­руют сигнал DFM , чтобы, например, выклю­чить обогрев сидений или лобового стекла, когда мощность генератора используется очень интенсивно.

Управление электроэнергией автомобиля

Снижение расхода топлива автомобиля

Одной из главных целей автопроизводителей является сокращение расхода топлива и вы­бросов парниковых газов, в частности СO₂. Это достигается путем оптимизации потоков энергии в автомобилях. Оптимизация в себя вклю­чает:

• Избегание потерь на холостых оборотах с помощью функции «Старт-Cтоп» (автома­тическое выключение и запуск двигателя, например, на светофоре);
• Повышение эффективности выработки электроэнергии путем оптимизации ге­нератора и интеллектуальной активации генератора (рекуперации);
• Аксессуары с электроприводом для упроще­ния активации путем изолирования от ДВС.

Потребляемая мощность

Дополнительные функции, обеспечивающие комфорт, и аксессуары с электроприводом по­вышают энергопотребление; одновременно снижается диапазон скоростей для выработки электроэнергии (например, из-за эксплуата­ции в режиме «пуск-стоп»). Новые обеспечи­вающие комфорт функции и функции безо­пасности (например, электроусилитель руля, электрический насос охлаждающей жидкости, дополнительный отопитель, электрический климат-контроль в автомобилях с функцией «Старт-Стоп») требуют дополнительную элек­трическую мощность, в таком количестве, что имеет смысл интеграция системы управления электроэнергией ( ЕЕМ ).

Задача системы управления электроэнергией

Система управления электроэнергией управ­ляет потоками энергии и в то же время обе­спечивает электропитание для сохранения возможности запуска двигателя и уменьше­ния количества поломок из-за разрядившейся аккумуляторной батареи. Система управления электроэнергией также стабилизирует на­пряжение и оптимизирует готовность систем комфорта — даже когда двигатель выключен. Этого можно достичь путем обеспечения по­ложительного или хотя бы равного зарядного баланса во время эксплуатации автомобиля и путем контроля потребляемой мощности, когда двигатель выключен. Кроме того, пи­ковые нагрузки можно уменьшить путем скоординированного включения электропо­требителей. Координацию выполняет система управления электроэнергией (рис. «Управление электроэнергией автомобиля (ЕЕМ)» ).

Иногда принимаемые меры конфликтуют между собой. Например, выключение функ­ций комфорта приводит к потере комфорта, а функции «Старт-Стоп» — к увеличению рас­хода топлива. Разные автопроизводители предпочитают разные меры, и возможные меры для сохранения зарядного баланса со­ответственно становятся приоритетом.

Управление нагрузкой в безнагрузочном режиме (управление током без нагрузки)

Датчик аккумуляторной батареи регулярно контролирует состояние аккумуляторной бата­реи и, соответственно, возможность запуска двигателя. С помощью точного распознавания состояния аккумуляторной батареи можно оптимизировать готовность потребителей по­средством управления с током без нагрузки, т.е. максимизировать время работы функций комфорта. В случае временной невозможно­сти запуска двигателя система управления электроэнергией может, например, отправить сообщение на дисплей. Кроме того, при угрозе невозможности запуска двигателя система управления электроэнергией уменьшает энергопотребление (например, путем уменьшения потребляемой мощности вентилятора конди­ционера) вплоть до выключения отдельных потребителей, чтобы как можно дольше со­хранить возможность запуска двигателя. При­меры таких потребителей — дополнительный отопитель, информационно-развлекательная система, система навигации, радиоприемник и телефон.

Управление энергией во время работы двигателя

Функция системы управления энергией при работающем генераторе, в дополнение к управлению нагрузкой, в принципе представ­ляет собой управление генератором, включая функцию рекуперации и интерфейс системы управления энергией с другими системами — например, системой управления двигателем.

Включение потребителей автомобиля

Система управления нагрузкой координирует включение и выключение потребителей с це­лью уменьшения пиков мощности. Система управления нагрузкой также участвует в управлении высокоэффективными системами отопления (обогрев ветрового стекла и вспо­могательный отопитель на резисторах с поло­жительным температурным коэффициентом)

При эксплуатации автомобиля обеспече­ние возможности запуска двигателя также является главной функцией системы управления энергией. При критических состояниях аккумуляторной батареи система управления нагрузкой уменьшает потребляемую электри­ческую мощность, чтобы как можно быстрей подзарядить аккумуляторную батарею. Обе­спечивающие комфорт потребители резерву­арного типа (системы отопления) переключа­ются приоритетно, так как интеллектуальное включение можно использовать для как можно более длительной задержки ощутимых откло­нений от номинальных характеристик.

Существуют пределы отключения функ­ций комфорта в том плане, что оно будет допускаться пользователем только в ред­ких исключительных ситуациях. Поэтому электрическая система автомобиля должна настраиваться таким образом, чтобы такие ситуации возникали редко. Заметные послед­ствия должны сигнализироваться пользова­телю, чтобы он мог определить отклонение характеристик от нормы.

Увеличение выходной мощности генератора

В качестве альтернативы или дополнения к уменьшению потребляемой мощности можно за счет увеличения оборотов двигателя увеличить выработку электроэнергии генератором (напри­мер, повышение холостых оборотов или деакти­вация выключения двигателя в режиме «Старт-Стоп»), например, чтобы увеличить холостые обороты, система управления электроэнергией по шине передачи данных отправляет запрос системе управления двигателем. Эти меры непосредственно влияют на расход топлива и акустику, и поэтому должны оптимально адап­тироваться к конкретному автомобилю.

В процессе рекуперации кинетическая энергия автомобиля как минимум частично преобразу­ется в электрическую и накапливается в аккумуляторной батарее. Для этого требуется генератор, управляемый через интерфейс для ввода нуж­ного рабочего напряжения, и датчик для опреде­ления состояния аккумуляторной батареи. Саму функцию можно условно разделить на электро­нику двигателя, интерфейс или компьютер.

Во время движения накатом напряжение увеличивается, чтобы генератор более ин­тенсивно заряжал аккумуляторную батарею. В этот момент электроэнергия вырабатыва­ется без расхода топлива. В ситуациях с пло­хой эффективностью выработки электроэ­нергии напряжение генератора уменьшается, и аккумуляторная батарея снова медленно разряжается, чтобы минимизировать расход топлива на выработку электроэнергии.

Полностью заряженная аккумуляторная ба­тарея не может накапливать заряд. По этой при­чине рекуперация возможна лишь с частично заряженной аккумуляторной батареей (частич­ное состояние заряда, PSOC). Это отступление от традиционной стратегии зарядки, цель кото­рой — достижение как можно более полного заряда аккумуляторной батареи. Минимальное состояние аккумуляторной батареи, необходи­мое для запуска двигателя ни при каких обстоя­тельствах не должно быть хуже, т.е. текущее состояние аккумуляторной батареи должно быть известно системе управления энергией.

Рекуперация приводит к росту циклических колебаний заряда аккумуляторной батареи, влияние которых на старение аккумулятор­ной батареи должно проверяться в каждом конкретном случае. Поэтому рекомендуется использование аккумуляторной батареи с по­глощающим стеклянным матом (AGM) для повышения проходной мощности (проход­ная мощность в А⋅ч в течении срока службы, проходная мощность, критичная для срока службы, умножается на коэффициент 3 ).

Алгоритм рекуперации должен учитывать влияние изменений напряжения на потреби­телей, поскольку они могут быть значительны (например, изменение скорости вентилятора кондиционера или световых вспышек).

Рекуперация обеспечивает экономию то­плива в пределах 1-4% , в зависимости от цикла и конфигурации функции.

Распознавание состояния аккумуляторной батареи и управление аккумуляторной батареей

Ключевым элементом в управлении элек­троэнергией является система распозна­вания состояния аккумуляторной батареи ( BSR ), надежно вычисляющая возможности аккумуляторной батареи. В алгоритмах рас­познавания состояния аккумуляторной бата­реи в качестве вводных переменных обычно используются измеренные ток, напряжение и температура аккумуляторной батареи. На основе этих переменных определяются заряд (SOC), состояние функционирования (SOF) и физическое состояние (SOH) аккумулятор­ной батареи и передаются в качестве вводных переменных системе управления энергией (рис. «Взаимодействие датчика аккумуляторной батареи, системы определения состояния аккумуляторной батареи и системы управления электроэнергией автомобиля» ).

Для измерения параметров аккумуляторной батареи используется датчик, напрямую из­меряющий ток и напряжение аккумуляторной батареи. Температура аккумуляторной бата­реи определяется посредством измерения температуры рядом с батареей, так как прямое измерение температуры электролита требует вмешательства в батарею, что в данном случае невозможно.

Пример:

Примером распознавания состояния аккуму­ляторной батареи может служить определе­ние возможности запуска двигателя по значению SOF. Значение SOF позволяет прогнозировать поведение аккумуляторной батареи, отдающей пусковой ток. Другими словами, система распознавания состояния аккумуляторной батареи определяет падение напряжения для данной характеристики пу­скового тока (рис. «Прогнозирование падения напряжения для данного профиля электрического тока» ). Поскольку минималь­ное напряжение для успешного запуска дви­гателя известно, то прогнозируемое падение напряжения позволяет оценить возможность запуска на данный момент. В зависимости от интервала между прогнозируемым падением напряжения и порогом возможности запуска двигателя система управления энергией определяет меры по сохранению или улучше­нию запуска.

Датчик аккумуляторной батареи

Ток, напряжение и температура аккумулятор­ной батареи должны измеряться очень точно, динамично и синхронно. В частности, измере­ние тока от нескольких мА до пусковых токов более 1000 А предъявляет серьезные требова­ния к датчикам. На выводы аккумуляторной батареи устанавливается электронный датчик аккумуляторной батареи (EBS). Поскольку крышка аккумуляторной батареи стандартизи­рована (DIN 72311), то размещение датчика на разных батареях не требуется.

Ток измеряется с помощью специального манганинового шунта. Сердцем электрон­ной части датчика аккумуляторной батареи является специализированная интегральная схема, в которой помимо прочего, имеется мощный микропроцессор для регистрации и обработки измеренных значений. Алгоритмы распознавания состояния аккумуляторной батареи также обрабатываются этим микро­процессором. Сообщение с ЭБУ более высо­кого уровня происходит по шине LIN.

Помимо определения состояния аккуму­ляторной батареи для системы управления энергией датчик аккумуляторной батареи можно использовать и для других функций. Например, точное измерение тока и напря­жения можно также использовать для опе­ративной диагностики в производственных цехах и ремонтных мастерских (выявление безнагрузочных неисправных потребителей).

Автозапчасти от А до Я: Устройство автомобилей для новичков

Самые важные запчасти в автомобиле: Что заставляет вашу машину работать.

Вы никогда не задумывались, как выглядит генератор переменного тока или водяной насос в автомобилях? К сожалению, многие владельцы транспортных средств не знакомы с устройством автомобилей, не говоря уже о его обслуживании и ремонте. Да, намного удобнее обслуживать автомобиль в технических дилерских центрах, в которых вам даже нет необходимости самостоятельно приобретать запчасти.

Но мы считаем, что каждый водитель должен знать из чего состоит транспортное средство, как работают те или иные компоненты. Благодаря этому каждый из вас может самостоятельно покупать запчасти, не переплачивая дилеру. Поэтому наше интернет-издание предлагает вам подробный справочник по всем основным компонентам большинства автомобилей, из которого вы узнаете, из каких запчастей состоит любой автомобиль и за что отвечает каждый компонент транспортного средства.

Блок управления ABS

Блок управления ABS

Антиблокировочная тормозная система ABS создана, для того чтобы препятствовать блокированию колес во время торможения, что позволяет сократить тормозной путь автомобиля, а также снизить риск заноса при резком торможении на скользкой или мокрой дороге.

Главным компонентом системы ABS является блок управления антиблокировочной тормозной системой, который измеряет давление в тормозной системе и использует данные о скорости каждого колеса. Эта информация, которую обрабатывает блок ABS, необходима, для того чтобы регулировать необходимую оптимальную скорость каждого колеса и давление в тормозной системе. Именно этот блок вычисляет, что колесо автомобиля может заблокироваться, что либо увеличит тормозной путь машины, либо это приведет к заносу автомобиля.

Если блок управления ABS выйдет из строя, то, как правило, на приборной панели появиться ошибка, указывающая на неисправность системы ABS (на приборной панели загорится значок ABS).

Правда, перед тем как убедиться, что неисправность связана с блоком, необходимо проверить датчик скорости вращения колес и датчик давлении тормозной системы.

Блок управления антиблокировочной тормозной системы является одним из дорогих компонентов тормозной системы.

Компрессор кондиционера

Приближается лето, и каждый из нас не хочет, чтобы в его машине не работала система охлаждения салона (кондиционер). Поэтому об исправности кондиционера в машине необходимо позаботиться заранее, сделав в специализированном сервисе соответствующую диагностику.

Самой распространенной проблемой кондиционера в автомобиле является утечка хладагента, без которого кондиционер не может охлаждать теплый воздух, поступающий с улицы. Также довольно частой проблемой, с которой встречаются владельцы современных автомобилей, являются проблемы с питанием компрессора кондиционера. Как и многое оборудование автомобиля, компрессор питается от электрической сети транспортного средства. В случае проблем с электрикой, компрессор кондиционера может получать недостаточное количество электричества.

В результате он не сможет достаточно охлаждать воздух. Некоторые компрессоры кондиционера имеют в своей конструкции вал, который может износиться. Также компрессор имеет различные сальники и уплотнители, которые со временем могут повреждаться. В результате этого компрессор может полностью выйти из строя. В этом случае придется приобретать новый компрессор.

Генератор переменного тока

Задача автомобильного генератора проста. Он вырабатывает электричество, для того чтобы снабжать электроэнергией ваш автомобиль, держа напряжение в электроцепи на заданном уровне. Также генератор поддерживает надлежащий уровень заряда в аккумуляторе машины.

Если генератор выходит из строя, то чаще всего это приводит к появлению на приборной панели значка (индикатор аккумуляторной батареи), который предупреждает о потере зарядки аккумулятора. Как правило, в результате этого машина глохнет.

Самое плохое, что это может произойти неожиданно в самый не подходящий момент.

Частой причиной поломки генератора является износ щеток компонента или выход из строя подшипников генератора. В этом случае есть два вида решения проблемы — покупка нового генератора или ремонт старого. Правда стоит отметить, что переборка старого генератора не всегда возможна и менее надежна.

Приводной вал (полуось)

Приводной вал или полуось — это компонент автомобиля, который передает крутящий момент от дифференциала на передние или задние колеса автомобиля (в зависимости от типа, используемого на транспортном средстве привода).

Частой причиной выхода из строя этого компонента является повреждение резиновых пыльников. В результате этого в механизм приводного вала начинает попадать грязь, пыль и т.п. Это приводит к разного рода проблемам, связанных с работой полуоси.

Если вы начинаете слышать раздражающие щелки или хруст при прохождении поворотов, возможно в вашей машине вышел из строя один из приводных валов.

Если во время диагностики подвески вам сообщают о том, что на полуоси порвались резиновые пыльники, то их нужно заменить как можно быстрее, поскольку их повреждение приведет достаточно быстрой поломке приводных валов.

Шаровый шарнир (шаровая)

Шаровый шарнир является точкой опоры для подвески и рулевого привода. Шаровый шарнир это вращательная кинематическая пара (подвижное соединение двух частей, которое обеспечивает им вращательное движение вокруг общей оси).

Со временем эти компоненты автомобиля изнашиваются и выходят из строя (износ пыльника или износ механической части шарнира).

Как правило, при износе шарового шарнира водитель начинает слушать стук или скрип на любых кочках на дороге.

Так что если вы начали слышать подобные стуки в подвеске, то проведите как можно скорее диагностику ходовой части и в случае необходимости замените шаровые шарниры на новые. При выборе шаровых, отдавайте предпочтение оригинальным запчастям. Помните, что если вы сэкономите и купите неоригинальные шаровые, то их срок службы будет значительно меньше.

Мотор вентилятора обдува салона

Когда вентилятор обдува салона перестает работать, то в салон через воздуховоды перестает поступать воздух. В этом случае вероятной проблемой может являться неисправность мотора вентилятора обдува салона.

Мотор, как правило, расположен где-то за бардачком или за центральной консолью. Благодаря мотору воздух с улицы поступает через вентиляционные отверстия в салон машины.

Иногда неисправность мотора может заключаться в шумной работе обдува. Для того чтобы установить истинную неисправность, необходима диагностика системы вентиляции салона.

Тормозной суппорт

Тормозной суппорт это один из главных компонентов тормозной системы автомобиля. Для того чтобы остановить машину суппорт прижимает тормозные колодки к тормозному диску.

То есть, как только вы нажимаете педаль тормоза, суппорт сразу начинает прижимать колодки к тормозному диску, и автомобиль останавливается.

Как и все в любом автомобиле, со временем суппорт изнашивается и выходит из строя. Например, главным признаком неисправности суппорта является неравномерный износ тормозных колодок, а также тяга (занос) машины в одну сторону во время торможения на сухом асфальте (вправо или влево). Как правило, эти признаки указывают на то, что суппорт вовремя не разжимает колодки.

В этом случае необходимо заменить старый суппорт на новый.

Но не всегда подобные симптомы наблюдаются при неисправности суппорта. Поэтому, если вы заметили неисправность тормозной системы, необходимо проверить надежность всей тормозной системы, начиная от проверки уровня тормозной жидкости и заканчивая проверкой износа тормозных дисков.

Выключатель фонарей стоп-сигналов

Это один из немногих компонентов автомобилей, по названию которого можно не разбираясь в устройстве автомобиля, понять, где он применяется и для чего он нужен. Перед вами маленький переключатель фонарей стоп-сигналов, который устанавливается за педалью тормоза. Этот компонент включает стоп-сигналы в тот момент, когда мы нажимаем педаль тормоза при необходимости.

Если вы столкнулись с проблемой неисправности задних фонарей стоп-сигналов, и после диагностики выяснили, что лампочки стоп-сигналов находятся в исправном состоянии, то есть большая вероятность что причина неисправности в выключатели фонарей стоп-сигналов, который расположен под педалью тормоза в салоне машины.

Тормозные диски

Тормозной диск является одним из ключевых компонентов тормозной системы автомобиля. Также как и все остальное в автомобиле, тормозной диск может выйти из строя из-за сильного износа или перегрева.

Тормозные диски машины подвергаются огромному перегреву из-за тепла, которое выделяется в результате трения тормозных колодок и тормозных дисков в процессе торможения.

Как мы уже рассказали, суппорты тормозной системы прижимают колодки к тормозным дискам, в результате чего автомобиль снижает скорость или полностью останавливается.

Естественно со временем любые тормозные диски изнашиваются, в результате чего при торможении вы будете ощущать вибрацию в педали тормоза. Также процесс торможения станет не эффективным.

Помните что замена тормозных дисков, как и суппортов, должна осуществляться парами (одновременная замена передних тормозных дисков или замена задних тормозных дисков с двух сторон автомобиля).

Распределительный вал (распредвал)

Распредвал не тот компонент, который часто выходит из строя. Тем не менее, при выходе его из строя вы можете столкнуться с дорогостоящими проблемами. Например, если вы столкнулись с нехваткой давления масла (или с масленым голоданием двигателя), то необходимо в первую очередь проверить исправность распределительного вала.

Распредвал нужен, для того чтобы открывать и закрывать клапана двигателя. В двигателе есть как впускные клапана (которые впускают в двигатель топливо и кислород), так и выпускные клапана (выпускают выхлопные газы, которые образуются в процессе сгорания топлива в двигателе).

Датчик положения распределительного вала

Когда речь идет о неисправности работы распредвала, то в первую очередь проверяют работоспособность датчика положения распредвала. Этот датчик сообщает блоку управления двигателем, с какой скоростью вращать распредвал, для того чтобы синхронизировать работу блока двигателя с клапанами, которые подают топливо во впускной коллектор.

То есть другими словами этот датчик помогает блоку управления двигателем сообщать информацию необходимую для точного определения момента времени впрыска топлива в двигатель (по информации с датчика распредвала блок управления двигателем знает точное месторасположение каждого поршня в блоке двигателя).

Если этот датчик выходит из строя, то на приборной панели появиться надпись «Check Engine» (Чек двигателя). При неисправности датчика положения распределительного вала автомобиль, как правило, теряет тягу и начинает потреблять больше топлива. Дело в том, что при неисправности данного датчика блок управления двигателем перестает получать точную и так необходимую информацию для оптимального впрыска топлива.

В итоге программное обеспечение блока управления двигателем начинает угадывать моменты когда клапана находятся в открытом положении, для того чтобы сделать впрыск топлива в двигатель.

Сцепление

В автомобилях оснащенных механической коробкой передач сцепление является ключевым связующим звеном между двигателем и трансмиссией. Благодаря сцеплению крутящий момент двигателя плавно передается коробке передач, которая в свою очередь передает крутящий момент на колеса. Также сцепление смягчает крутильные колебания, а также вибрацию при переключении скоростей. Если бы не было сцепления, то автомобиль бы не тронулся с места. К сожалению, ничто не вечно и диск сцепления со временем изнашивается.

Поперечный рычаг

Рычаги подвески автомобиля бывают разных форм и размеров. Эти компоненты являются частями, которые связывают колеса автомобиля с остальной частью подвески. Как правило, поперечные рычаги (на фото) обычно имеют в своей конструкции несколько шаровых шарниров и втулок (сайлентблоков), которые смягчают удары. К сожалению, шаровые шарниры и сайлентблоки из-за больших нагрузок часто изнашиваются и требуют замены.

Как мы уже сказали, при износе шаровых вы будете слышать стук на кочках. Иногда при износе шаровых или сайлентблоков ваш автомобиль может блуждать по дороге при смене направления движения. Это связано с люфтами в поперечных рычагах. Люфты образуются из-за износа шаровых или сайлентблоков.

К счастью в случае износа шаровых или сайлентблоков нет необходимости приобретать новый рычаг в сборе. Например, шаровые и сайлентблоки могут быть выпрессованы с рычага и заменены на новые. Но иногда подобный ремонт не поможет в случае сильного износа рычага. В таком случае придется приобретать новый рычаг в сборе.

Коленвал (Коленчатый вал)

Коленчатый вал является местом в автомобиле, где сила от сгорания топлива, передаваемого из блока двигателя, превращается во вращающуюся силу, которая необходима для движения вашего автомобиля.

Коленвал также как и распредвал вращается не сам по себе. Коленвал получает энергию для вращения за счет движения поршней в блоке двигателя, которые в свою очередь движутся от энергии, получаемой при воспламенении топлива в камере сгорания силового агрегата.

К сожалению, на коленвале могут выйти из строя подшипники (например, они не получают достаточно масла). В результате из-за износа подшипников может не только повредиться коленвал, но и полностью выйти из строя весь двигатель.

В зависимости от конструкции двигателя стоимость нового коленвала может быть очень высокой. Например, стоимость демонтажа и монтажа нового коленвала для БМВ М3 может составить огромную сумму.

Сальники коленвала

Самым частым выходом из строя компонентов коленвала является сальники, которые выполняют роль уплотнителей для предотвращения утечки масла из двигателя.

Как правило, на коленвале установлено два сальника. Один передний и один задний. Передний сальник находится позади главного шкива двигателя. Другой сальник находится в задней части двигателя — в том месте, где коробка передач с помощью болтов крепится к двигателю.

Рано или поздно эти уплотнители изнашиваются, в результате чего начинается утечка масла из двигателя.

Привод дверного замка

С появлением в автомобилях центрального замка дверей в автопромышленности стали применять привод дверных замков. Этот привод отвечает за работу всех дверных замков в автомобиле. Привод питается от электросети машины.

Иногда привод может перестать работать. Например, из-за износа электрических соединений или плохой проводки. Сам привод очень долговечен и его поломка это большая редкость.

Карданный вал

В отличие от приводных валов (осей) карданный вал является связующим звеном между коробкой передач и задним дифференциалом, в автомобилях оснащенных задним приводом.

Есть два места в карданном вале, где может случиться поломка. Это U-соединение (крестовина) и подшипник (подвесной подшипник карданного вала). Опорный (подвесной) подшипник может быть заменен отдельно. Но если выходит из строя U-соединение (крестовина), то это может привести к полному выходу кардана из строя. Поэтому в случае звона, хруста или стука который исходит из карданного вала задача владельца машины как можно быстрее устранить неисправность. В противном случае ремонт может обойтись слишком дорого.

Блок управления двигателем

Блок управления двигателем — также известный как модуль управления двигателем (ECU, DME, DDE и др.) отвечает за эффективную работу двигателя. Благодаря этому модулю осуществляется управление электронным впрыском топлива в двигатель.

Поломка этого агрегата автомобиля случается не так часто. Но, тем не менее, если блок управления двигателем выйдет из строя, то это может доставить владельцу множество хлопот.

Прокладка выпускного коллектора

Прокладка выпускного коллектора, которая устанавливается между головкой блока двигателя и выпускным коллектором, со временем может износиться и начать пропускать выхлопные газы. Это самое первое место в автомобиле, которое необходимо осмотреть в случае обнаружения утечки выхлопных газов.

В случае износа прокладки выпускного коллектора ваш автомобиль начнет работать слишком громко, так как выхлопная система будет не герметична.

Маховик

Маховик это вторая половина уравнения, когда дело доходит до передачи мощности от двигателя к коробке передач. Если машина оснащена механической коробкой передач, то, как только водитель выжимает педаль сцепления, маховик соединяется с корзиной сцепления и крутящий момент силового агрегата начинает передаваться от маховика на трансмиссию.

Со временем также как и корзина и диск сцепления, маховик изнашивается. Особенно если водитель не правильно выжимал сцепление и не вовремя переключал передачи. В случае износа маховика, корзина и диск сцепления не смогут соединиться с ним, что в итоге приведет к невозможности передачи крутящего момента от мотора на коробку передач.

К сожалению, узнать об износе маховика вы не сможете, пока не снимите коробку передач и узел сцепления с автомобиля.

Топливный насос (бензонасос)

Топливные насосы, как правило крепятся внутри топливного бака (бензобака). Есть также некоторые модели автомобилей, в которых топливный насос находится под автомобилем, где закреплены на бензопроводе между топливным баком и двигателем.

Со временем бензонасос выходит из строя. К сожалению, как правило, это происходит неожиданно для владельца, так как изношенный топливный насос не подает заранее никаких признаков неисправности. Лишь на некоторых автомобилях, неисправный бензонасос может, перед тем как полностью выйти из строя, начать громко работать.

Крышка топливного бака

Все мы знаем, как выглядит крышка топливного бака (крышка горловины бензобака). Но многие из нас часто забывают о важности этой, казалось бы, пустяковой части машины. Дело в том, что крышка топливного бака всегда должна быть надежно закрыта.

Иногда на АЗС мы или заправщики не закручивают до конца топливную крышку, что приводит к появлению на приборной панели значка «Чек двигателя». В этом случае не редкость когда владельцы, увидев индикацию на приборной панели «Check Engine» отправляются в технический центр для диагностики неисправностей, где недобросовестные мастера начинают долгую и ненужную диагностику, предлагая в последующем поменять какие-либо дорогостоящие датчики и т.п. А причина, может быть, простой — не закручена до конца крышка бензобака.

Некоторые автопроизводители также оснащают свои автомобили отдельной индикацией на приборной панели, которая сообщает водителям о не плотно закрытой крышке топливного бака.

Со временем крышка бензобака может затвердеть или начать разрушаться. В итоге герметичность топливного бака может быть нарушена. В таком случае на приборной панели может также загореться «Чек двигателя» или значок предупреждающей о не закрытом бензобаке.

К счастью крышка бака стоит очень дешево, и любой водитель может легко заменить ее самостоятельно.

Прокладки головки блока

Работа головки блока цилиндров двигателя имеет решающее значение для работы всего силового агрегата. Головка блока помогает двигателю поддерживать необходимый уровень масла, охлаждающей жидкости, а также закрывает камеру сгорания от поступления ненужного кислорода. Благодаря головке блока, где расположены клапана двигателя, осуществляется подача и поступление в двигатель топлива, а также осуществляется вывод отработанных газов из двигателя после воспламенения топлива.

Самой частой причиной неисправности головки блока является прокладка, которая удерживает масло между блоком цилиндров и головкой блока. Также в зависимости от износа прокладки, в камеру сгорания может начать попадать охлаждающая жидкость. В результате их выхлопной системы будет выходить большое количество белого дыма.

Комплект прокладок головок блока стоит не очень дорого. Но для того чтобы заменить все прокладки в головке блока необходимо проделать серьезную работу, которая будет стоить очень не дешево.

Радиатор печки

Радиатор печки это, как правило, миниатюрный радиатор, который используется для нагрева салона автомобиля. Этот компонент установлен в машине позади приборной панели (как правило, не далеко от двигателя). Поэтому в случае износа этой части достать радиатор печки будет очень проблематично.

Как правило, радиатор печки со временем начинает течь из-за разгерметизации заводских швов. Также в некоторых случаях радиатор печки может засориться. В этом случае печка не сможет передавать тепло в салон машины.

Шланги, патрубки (Топливные, охлаждающей жидкости и другие)

Любой автомобиль имеет в своей конструкции различные шланги, через которые, как правило, циркулируют какие-либо жидкости. Это означает, что рано или поздно из любого шланга или патрубка может начаться утечка жидкости.

Шланги радиаторов, топливные шланги, шланги охлаждения коробки передач, тормозные шланги, шланги гидроусилителя и т.п., все это кандидаты на возможную утечку в результате их повреждения.

Дело в том, что, как и любой резиновый материал, автомобильные шланги склонны к высыханию и растрескиванию в течение длительного времени.

Поэтому каждый владелец машины время от времени должен осматривать подкапотное пространство на предмет утечки жидкостей из всех резиновых шлангов. Также не лишним будет осматривать поверхность дороги под автомобилем каждое утро, поскольку в случае утечки жидкостей вы в любом случае увидите пятна жидкостей под автомобилем.

Катушка зажигания

Все современные автомобили имеют катушки зажигания, которые подают напряжение к свечам зажигания. Со временем катушки зажигания могут изнашиваться. В результате неисправности катушки зажигания свечки могут не получать необходимого напряжения, чтобы выдавать оптимальную искру для воспламенения топлива.

В итоге могут случаться пропуски зажигания (осечки зажигания). В зависимости от стоимости и модели автомобиля в некоторых случаях, даже если вышла из строя одна катушка зажигания, автопроизводители рекомендуют заменить все остальные катушки зажигания.

Выключатель зажигания

После массированного натиска прессы в связи с отзывом выключателя зажигания компании General Motors (крупнейший заводской отзыв в связи с браком замков зажигания) все больше людей в мире начинают понимать, где этот тот самый переключатель зажигания находится в современных автомобилях.

Как видите, переключатель зажигания связан с вашим ключом зажигания. Так что помимо естественного износа и поломок, в автопромышленности бывают случаи заводского брака этого компонента, который приводит к серьезным ДТП. Так что если ваш автомобиль выпущен компанией General Motors не лишним будет проверить вашу модель в списке, в котором опубликованы автомобили, подлежащие заводскому отзыву.

Прокладка впускного коллектора

Проблемы с прокладкой впускного коллектора могут обернуться несколькими проблемами. Во-первых, двигатель машины при пробитой прокладке впускного коллектора будет работать не правильно. Например, ваш блок управления двигателем при проблемной прокладке впускного коллектора не сможет контролировать нужное количество поступаемого в двигатель воздуха.

Из-за этого происходит неправильное распыление топлива в камеру сгорания.

Во-вторых, при лишнем поступлении кислорода в двигатель на приборной панели загорится индикатор «Чек двигателя». Для того чтобы определить проблемы с прокладкой впускного коллектора, необходима компьютерная диагностика, которая позволит найти ошибки, которые повлияли на работу силового агрегата.

Например, это позволит установить, где именно воздух просачивается в двигатель. Правда стоит отметить, что для того чтобы это установить понадобится потратить слишком много времени для тщательной диагностики машины.

Лампочка подсветки заднего номерного знака

Все мы привыкли к тому, что время от времени все лампочки освещения в автомобиле выходят из строя. Заменить их самостоятельно не составляет большого труда. Но по каким-то причинам многие водители забывают о лампочке подсветки заднего номерного знака, который согласно законодательству должен быть освещен.

Поэтому время от времени проверяйте в своем автомобиле эту лампочку и в случае ее неисправности замените на новую. Благо сделать это можно самостоятельно.

Датчик массового расхода воздуха

Этот датчик также иногда называют «Датчик массы воздушного потока». Этот датчик замеряет количество кислорода потребляемого двигателем. Далее датчик передает информацию об этом блоку управления двигателем, который регулирует нужное количество топлива, необходимое для подачи в камеру сгорания.

Со временем грязь и пыль может загрязнить датчик массового расхода воздуха, что приведет к неточным данным поступаемые в модуль управления двигателем.

Также не редкость когда этот датчик полностью выходит из строя. В этом случае может серьезно измениться расход топлива и пропадет тяга. Кроме того, в большинстве случаев при неисправности датчика массового расхода воздуха на приборной панели загорится «Чек двигателя».

Мотор Маунт (Подушки двигателей)

По названию детали автомобиля можно уже догадаться, что это крепежный элемент двигателя. Любой автомобиль имеет двигатель, который должен быть закреплен к кузову машины. Для этого используются специальные крепежи «мотор маунты» или «подушки двигателя», которые в своей конструкции используют резиновые уплотнители, позволяющие поглощать вибрации двигателя и не передавать их на кузов.

Но, как и все в автомобиле, эти крепежные элементы двигателя могут со временем изнашиваться. В таком случае способность подушек двигателя останавливать вибрацию ослабевает, и вы начинаете чувствовать в машине странную вибрацию, проходящую через весь салон.

Особенно это заметно на холостом ходу, а также в момент начала движения с места. В зависимости от конфигурации и конструкции вашего автомобиля подушки двигателя могут быть заменены довольно таки быстро и легко.

Но чаще всего современные автомобили имеют такую конструкцию, которая не позволяет легко поменять эти компоненты. В итоге, несмотря на низкую стоимость «мотор маунтов», стоимость их замены может влететь владельцу автомобиля в круглую сумму.

Глушитель

Смысл работы глушителя прост. Двигатели по своей природе и из-за своей конструкции работают на самом деле очень громко. А работа глушителя позволяет снизить уровень шума, который образуется при сгорании топлива в двигателе.

Благодаря глушителю, который устанавливается на выхлопную систему, звук работы двигателя не раздражает наш слух.

Со временем ржавчина повреждает сварные швы глушителя. В итоге происходит разгерметизация устройства глушителя и не заглушенный звук выхлопа автомобиля начинает попадать на улицу.

Есть два пути решения этой проблемы.

Первый это покупка нового глушителя. Второй ремонт старого с помощью сварных работ.

Датчик кислорода

Датчик кислорода это еще один важный компонент автомобиля, который влияет на работу двигателя. Датчик кислорода это один из компонентов, который помогает блоку управления двигателем регулировать уровень подачи топлива и количество поступаемого в двигатель кислорода.

Датчики кислорода устанавливаются с двух сторон каталитического нейтрализатора. Их задача следить за уровнем выхлопных газов. Если в выхлопных газах датчик обнаруживает слишком много кислорода, то блок управления двигателем автоматически меняет топливную смесь (топливо + кислород) для того чтобы отрегулировать эффективную работу двигателя.

Неисправность датчика кислорода может привести неточным данным, поступаемым в модуль управления двигателем, что скажется на качестве поступления в двигатель топливной смеси.

Масленый радиатор

Масленые радиаторы используются как для охлаждения моторного масла, так и для охлаждения трансмиссионного масла. Чаще всего подобные масленые радиаторы используются на автомобилях, которые постоянно подвергаются сильной нагрузки на силовой агрегат и коробку передач.

Например, этот компонент используется на большинстве спортивных автомобилях. Охлаждение масла в двигателе или коробке передач позволяет поддерживать масло под определенной температурой, что позволяет сохранять давление масла примерно на одном уровне.

Также во многих тяжелых грузовых машинах используются масленые радиаторы охлаждения масла.

Чаще всего в грузовых автомобилях такие радиаторы устанавливаются на коробку передач. К сожалению рано или поздно от износа такие радиаторы могут начать течь. В итоге придется покупать новый масленый радиатор.

Поршневые кольца

Если из выхлопной трубы автомобиля наблюдается серый дым с голубоватым оттенком, то явный признак того, что в выхлопную систему начало попадать моторное масло. В итоге из-за его сгорания в системе выхлопа и получается подобная окраска выхлопного дыма.

В этом случае большая вероятность, того, что в двигателе автомобиля изношены поршневые кольца. Нормальные поршневые кольца не должны пропускать из блока двигателя моторное масло, что позволяет держать камеру сгорания в закрытом положении от внешней среды. К сожалению, для замены поршневых колец необходим обширный ремонт двигателя, который связан с демонтажем силового агрегата с машины. Естественно этот ремонт очень дорогой, так как связан с полной разборкой мотора.

Насос гидроусилителя

Если рулевое колесо становится тяжелым и его трудно повернуть, а под капотом вы начинаете слышать кокой-то непонятный вой или свист, то, скорее всего гидроусилитель рулевого управления вашего автомобиля вышел из строя. Есть два варианта неисправности гидроусилителя (ГУР) руля. Либо насос ГУР потерял всю жидкость гидроусилителя, либо произошел износ насоса ГУР.

Кнопки стеклоподъемников

Переключатели стеклоподъемников очень простой электронный компонент в современных автомобилях. Но из-за их интенсивного использования и из-за воздействия на них пыли и мусора, этот блок управления окнами часто выходит из строя.

Датчик давления

Датчики давления установлены в различных местах в моторном отсеке большинства автомобилей. Эти виды датчиков умеют контролировать давление любых жидкостей, начиная от давления масла в двигателе и заканчивая давлением топлива в системе.

Главное в любом автомобиле это давление масла в двигателе. Поэтому если на приборной панели загорелся значок, указывающий на низкое давление масла в моторе, вы должны немедленно остановиться, так как низкое давление масла может серьезно повредить силовой агрегат автомобиля. Далее срочно нужно провести тщательную диагностику автомашины.

Воздушный радиатор

Воздушный радиатор — это главный и основной компонент системы охлаждения двигателя в любом автомобиле. К сожалению, радиаторы (особенно в современных автомобилях) имеют привычку часто повреждаться, в результате чего начинается утечка охлаждающей жидкости.

Некоторые владельцы машины, заметив утечку антифриза из радиатора, иногда приобретают различные химические средства, которые способны устранять течь радиаторов.

Однако это помогает ненадолго и только лишь при небольших утечках.

Позже из-за применения таких веществ радиатор может быть засорен.

Лучше всего при разгерметизации радиатора и при утечке, купить новый радиатор.

Амортизаторы

Главная задача амортизаторов в автомобиле это смягчать удары на ямах, ухабах, выбоинах и любых других неровностях на дороге. Когда срок службы амортизаторов подходит к концу, то пружины подвески берут на себя главную задачу смягчения ударов на дороге.

В итоге машина с неисправными амортизаторами начинает подпрыгивать и сильно раскачиваться (особенно при резком торможении).

Как проверить износ амортизаторов? Есть простой тест. Раскачайте переднюю часть вашей машины и внимательно смотрите на ее бампер. Затем отпустив машину, обратите внимание, сколько раз кузов машины опустился и поднялся. Если больше двух раз, то, скорее всего, амортизаторы сильно изношены.

Свечи зажигания

Свечи зажигания являются источником зажигания для двигателя автомобиля. Ранее мы уже рассказали вам о катушках зажигания, которые генерируют электричество, которое подается на свечи зажигания. В итоге через свечи зажигания проходит большое количество напряжения.

Все это сделано, для того чтобы свечи вырабатывали качественную искру для воспламенения топлива.

Со временем любые свечи зажигания естественно изнашиваются. Также часто свечи могут повреждаться плохим топливом и маслом двигателя в случае утечки жидкости из двигателя.

Как правило, свечи зажигания необходимо менять каждые 30,000-50,000 км в зависимости от интенсивности эксплуатации автомобиля и вида используемого топлива.

Стартер (пусковой двигатель)

Если с поворотом ключа в замке зажигания или при нажатии кнопки «старт двигателя» ничего не происходит, то есть большая вероятность что вышел из строя стартер двигателя.

Стартер это мощный электродвигатель, который запускает работу двигателя внутреннего сгорания.

Стартер питается от аккумуляторной батареи. В большинстве случаев во всех современных автомобилях стартеры достаточно надежны и долговечны. Особенно в тех автомобилях, в которых есть система стоп/старт, позволяющая автоматически глушить двигатель при остановке машины.

Но, к сожалению, как это часто бывает, стартер выходит из строя в самый неподходящий момент. К счастью стоимость стартера не слишком большая. Правда во многих автомобилях его тяжело заменить, так как он может быть спрятан под многочисленным навесным оборудованием двигателя.

Датчик угла поворота рулевого колеса

Датчик угла поворота рулевого колеса является важным фактором для нормальной работы системы контроля тяги. Этот датчик позволяет электронной системе контроля тяги знать, в каком направлении движется автомобиль.

Когда руль повернут в одну сторону, но машина движется в другую, то это определяется электроникой как потеря сцепления с дорогой (занос). В этом случае автоматически активируется система контроля устойчивости и заноса и электронике удается избежать заноса, а также вернуть водителю контроль над управлением.

Это достигается за счет автоматического уменьшения оборотов двигателя и автоматического торможения.

Иногда датчик угла поворота рулевого колеса выходит из строя. В большинстве случаев о неисправности датчика появится предупреждение на приборной панели. Обычно в этом случае также загорается сигнальный индикатор ABS или предупреждающий значок о неисправности системы контроля тяги.

Рулевая рейка

Как мы уже сказали проблемы с управляемостью могут возникнуть при неисправности усилителя рулевого управления. Но это еще не все проблемы рулевого управления, с которыми может столкнуться водитель.

Частой причиной плохого управления может быть неисправная рулевая рейка. Этот компонент связывает ваше рулевое колесо с механизмом, передающим вращение на передние колеса.

С течением времени механизм рулевой рейки может изнашиваться. В этом случае рулевая рейка подлежит замене. Помните, что в случае люфта в рулевом колесе, а также при наличии других признаков неисправности рулевой рейки мы не рекомендуем игнорировать симптомы износа и как можно скорее поменять рейку на новую.

Стойки стабилизатора

Стойки стабилизатора являются связующим звеном вашей подвески. Эти компоненты уменьшают крены при прохождении поворотов вашим автомобилем. Также стойки стабилизатора предотвращают раскачивание машины, из стороны в строну, при движении на повороте.

Датчик температуры

Любой автомобиль имеет несколько датчиков температуры. Датчик может быть установлен как в двигателе, так и в коробке передач. Главная задача температурного датчика контролировать силовой агрегат и трансмиссию, для того чтобы избежать их перегрева.

Как и все остальные компоненты автомобиля, датчик температуры может выйти из строя. При неисправном температурном датчике двигателя на приборной панели температурная стрелка двигателя остается в синей зоне даже при прогретом двигателе. Также иногда температурная стрелка может остаться на красной зоне, когда например двигатель холодный.

Помните, что контроль температуры двигателя очень важен. Поскольку из-за перегрева мотор может полностью выйти из строя. Поэтому не тяните с заменой неисправного температурного датчика двигателя.

Термостат

Термостат выполняет важную функцию в моторном отсеке автомобиля. Этот компонент открывает или ограничивает поток охлаждающей жидкости между двигателем и радиатором.

Это необходимо чтобы помочь двигателю прогреться быстрее, но одновременно с этим защитить силовой агрегат от перегрева.

Термостаты имеют два положения — термостат открыт, термостат закрыт.

Смысл работы термостата прост. Чтобы прогреть двигатель в холодную погоду термостат находится в закрытом положении и мотор начинает быстро набирать температуру. Но как только двигатель достигает рабочей температуры (температурная стрелка на приборной панели находится посередине), то термостат автоматически открывается и набор температуры мотора прекращается.

Есть два вида неисправности термостата:

• Первая неисправность — термостат заклинило в закрытом положении. В таком случае возможен быстрый перегрев двигателя.
• Вторая неисправность — термостат заклинило в открытом положении. В таком положении двигатель не может прогреться длительное время.

Помпа (водяной насос)

В автопромышленности используются два вида водяных насосов — механический и электрический. Но независимо от вида помпы используемой в автомобиле, насос может выйти из строя.

Например, электрические водяные насосы имеют тенденцию выходить из строя неожиданно и без предварительных признаков неисправности. Механические помпы, как правило, перед тем как выйти из строя дают о себе знать заранее.

В первую очередь в помпе может изнашиваться подшипник, а также другие механические компоненты насоса. Как правило, в этом случае может наблюдаться либо утечка охлаждающей жидкости, либо гул от работы помпы.

Как вы уже поняли помпа выполняет важную роль в подкапотном пространстве. Это насос, который отвечает за циркуляции антифриза или тосола в охлаждающей системе двигателя. Без этого важного компонента двигатель бы автомобиля постоянно перегревался бы.

Датчик скорости вращения колеса

Датчик скорости вращения колеса имеет решающее значение для нормального функционирования системы ABS, а также для полноценной работы системы контроля тяги.

К сожалению, датчики скорости вращения колес расположены на подшипниках колес, в результате чего они повергаются постоянному воздействию пыли, грязи и других агрессивных веществ, что может вывести их из строя. Единственный плюс, что датчики стоят не дорого и их довольно легко заменить.

Двигатель щеток стеклоочистителя

Все мы знаем, какую важную роль выполняют щетки стеклоочистителя, очищая лобовое стекло машины от грязи и воды. Особенно мы это понимаем, когда на улице идет сильный дождь.

Щётки стеклоочистителя крепятся на поводках, которые приводятся в движение электрическим двигателем. К сожалению, как и другие электрические компоненты, иногда двигатель щеток стеклоочистителя перестает работать.

Если вам повезет, то двигатель сначала, перед тем как выйти из строя, начнет шумно работать. Тогда вы сможете вовремя его заменить и не столкнётесь с ситуаций, когда в ливень в вашей машине отказали щетки стеклоочистителя.

Конечно в рамках этого справочника по автомобильным запчастям, мы не привели еще множество других важных компонентов автомобилей, по причине того, что современные автомобили, очень сложные технические устройства, которые содержат тысячи различных компонентов, описать которые в одной статье не реально.

Здесь же мы привели самые часто изнашиваемые компоненты современных автомобилей, с поломками которых владельцы транспортных средств встречаются чаще всего.

Как вы уже поняли этот справочник, конечно, создан для тех, кто ничего не понимает в устройстве автомобилей, но, тем не менее, хочет в простой и доступной форме узнать, какие самые важные детали транспортного средства позволяют автомобилю работать.

Источник https://press.ocenin.ru/avtomobilnoe-elektrooborudovanie/

Источник https://1gai.ru/baza-znaniy/vajno-znat/516834-avtozapchasti-ot-a-do-ya-spravochnik-dlya-novichkov.html

Источник

Источник