Устройство системы питания автомобиля

3. Топливный насос (служит для подачи топлива в двигатель). Топливные насосы служат для подачи бензина в цилиндры бензинового двигателя или дизельного топлива дизеля под определенным давлением и в определенный момент точно дозированных порций топлива, соответствующих нагрузке при данном режиме работы двигателя. Топливные насосы различаются по способу впрыска непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском. В инжекторной топливной системе применяются электробензонасосы, которые размещаются в модуле топливного бака, вместе с датчиком указания уровня топлива, фильтром и завихрителем.

3.1 Топливный насос дизеля — в системах топливоподачи дизелей применяют поршневые насосы, которые служат для подачи топлива через фильтры к топливному насосу высокого давления (ТНВД).

3.2 Топливный насос высокого давления — (18—20 МПа) подает топливо через форсунки в камеру сгорания в строго определенные моменты и в определенном количестве в зависимости от режима работы двигателя.

На автомобильных двигателях применяют ТНВД золотникового типа с постоянным ходом плунжера и регулировкой окончания подачи топлива.

3.3 ТНВД КАМАЗ — зарекомендовал себя, как насос высокого давления отличного качества. Продажа ТНВД КАМАЗ осуществляется профессионалами и представлена в широком ассортименте.

3.4 Топливный насос с электроприводом — служит для подачи топлива, поддерживает оптимальное давление в системе и обеспечивает правильный впрыск топлива при разных режимах работы.

4. Топливный фильтр (служит для очистки топлива).

4.1Фильтр тонкой очистки топлива ямз

5. Воздушный фильтр (очищает воздух, который используется для приготовления горючей смеси).

5.1Воздухоочиститель

6. Карбюратор (используется для приготовления горючей смеси).

6.1 Простейший карбюратор

6. 2 Вспомогательные устройства карбюратора

6.3 Управление карбюратором

6.4 Устройство карбюратора

6.5 Поплавковая камера карбюратора

6.6 Системы карбюратора

6.7 Карбюраторный двигатель

7. Инжектор

Система питания автомобиля: всё, что вы хотели знать

 

 

 

Каждый автолюбитель знает или хотя бы догадывается, что его автомобиль – это тщательно слаженная система отдельных компонентов, взаимосвязанных друг с другом. Отказ одного компонента ведёт к отказу отдельной системы. В результате авто ломается частично или даже полностью, отказываясь ехать дальше. 

Система питания автомобиля, другими словами система питания двигателя топливом, предназначена для хранения, очистки и питания непосредственно двигателя топливом. Топливо, применяемое для заправки автомобилей есть двух видов: бензин, дизельное топливо (попросту солярка).

Автомобиль подразделяется на несколько крупных систем, среди которых топливная система. В случае выхода из строя, какого–либо элемента, автомобиль просто прекращает свою работу. Всё просто – бензин или газ перестаёт подаваться в двигатель, и он останавливается. Приехали.

На автомобилях существуют два основных вида топливной системы: карбюратор – устаревшая система, где подача топлива в двигатель осуществляется механически, и инжектор – подача топлива идёт через топливные форсунки. Количество и качество топлива регулируется электронными компонентами, как, например, бортовым компьютером. В случае поломки карбюратор можно починить хоть где и хотя бы доехать до автосервиса.

Все чаще, на смену карбюраторной системе подачи топлива, приходит инжекторная система впрыска. Она отличается от карбюраторной тем, что топливо подается принудительно, посредством впрыска его в цилиндр или впускной коллектор, при помощи форсунок. Существует несколько видов систем инжекторного впрыска: — система моновпрыска (центрального) — система распределенного впрыска — система непосредственного впрыска.

Что представляют собой топливные форсунки? 

 

 

В целом инжектор имеет следующее строение и принцип работы: поступающий кислород нагнетается и подаётся в камеру сгорания двигателя. При этом создаётся импульс, направляемый в компьютер автомобиля («Мозги», жарг.). Компьютер считывает эти данные о кислороде (температуру, количество), частоту вращения коленчатого вала, а также текущую температуру двигателя. 

Далее, на основании полученных данных, компьютер инжектора отправляет обратный импульс на топливные форсунки. Те, в свою очередь подают необходимое количество топлива. Просто и удобно. При таком способе подачи топлива исключается подача лишнего количества топлива, что ведёт к экономии и улучшению экологии, а также повышает общую эффективность работы двигателя. 

В теории проще не бывает. Но, к сожалению, инжектор, как и карбюратор подвержен загрязнению. Часто забиваются именно топливные форсунки. В случае их загрязнения ухудшается подача топлива, возрастает средний расход топлива, ухудшается работа машины в целом. Следовательно, за качеством работы инжектора следить нужно пристально.

Как узнать, загрязнились ли форсунки?

В последнее время стало заметно, что автомобиль хуже запускается? А тут ещё расход топлива стал больше… Это первые признаки, свидетельствующие, что топливные форсунки засорились. Дело в том, что форсунки очень требовательны к чистоте. В случае их сильного засорения автовладельца поджидает нестабильная работа двигателя, падение мощности, «троение» на холостом ходу. Как такое могло произойти? 

К сожалению, посторонние примеси остаются всегда. Кроме того, от топлива всегда остаётся осадок, оседающий и годами скапливающийся на форсунках. Постепенно эти осадки и посторонние частицы делают своё «чёрное дело». 

Когда двигатель отключается от работы, от топлива испаряются частицы, которые затвердевают и образуют налёт, опять же прямо на форсунках. Само собой, это ведёт к загрязнению форсунок. Результат и последствия описаны выше. К сожалению, процесс этот не обратим, остаётся только тщательно следить за состоянием форсунок и заправлять топливом известных, проверенных марок. Кроме того, загрязнению подвержены фильтры очистки топлива, расположенные непосредственно на форсунках. Возникает вопрос: как можно не допустить засорения форсунок?

Помогут в этом вопросе специальные примеси, заливаемые в бак с топливом. Их задача – разрушать скопившиеся частицы, которые способствуют загрязнению инжектора. Далее уже разрушенные частицы выводятся из системы питания. Такие примеси продаются в автомагазинах, и приобрести их не составит труда.

Что делать, если форсунки уже загрязнены?

И всё-таки «железный конь» уже работает в пол силы. Признаки засорения всё больше дают о себе знать. Что же делать тогда? Нужно прочистить форсунки!

Трудно сказать, стоит ли делать это самостоятельно. Ведь в случае серьёзного загрязнения требуется специально предназначенная аппаратура. Плюс необходимы знания, как прочистить и не навредить. Если форсунки загрязнены не сильно, заливаются специальные жидкости, прочищающие систему питания автомобиля. Иногда засор настолько велик, что поможет только компрессорная установка. Делается это так:

Компрессорная установка присоединяется к форсункам напрямую (как правило, без их отсоединения и разборки). Воздух, нагнетаемый компрессором, подаёт специальный раствор. Задача раствора всё та же – прочистить наложения в форсунках. Слив топлива в бензобаке заглушается. Раствор, проходя через форсунки, взаимодействует с отложениями, вымывая их из топливной системы. В принципе, эту операцию выполнить сможет каждый автолюбитель, соблюдая правила обращения и зная общее строение своего автомобиля и имея в распоряжении соответствующее оборудование. 

В «клинических» случаях, когда прочистка форсунок описанным выше способом невозможна, форсунки снимают с двигателя и помещают на стенд. Там они проходят прочистку технологией ультразвука. Метод этот доступен только на станции технического обслуживания (СТО), либо в автосервисах, предлагающих данную услугу. Хорошо, что таких сервисов и станций множество.

К сожалению, прочистка форсунок инжектора носит периодический характер, эта операция будет производиться не один раз. Связано это с факторами, перечисленными выше. Главное – не упустить момент и всё сделать вовремя. И тогда проблемы с автомобилем вас не коснутся!

Ремонт и техническое обслуживание системы питания и зажигания

К основным неисправностям системы питания относятся:
1) образование слишком бедной или слишком богатой горючей смеси;
2) подтекание топлива;
3) прекращение подачи топлива в карбюратор; 4)- затрудненный пуск горячего или холодного
двигателя;
5) неустойчивая работа двигателя на холостом ходу;
6) перебои в работе двигателя на всех режимах работы;
7) повышенный расход топлива.

Прекращение подачи топлива в карбюратор может произойти из-за засорения топливопроводов и сетчатых фильтров, из-за неисправности топливного насоса, загрязнения фильтра тонкой очистки, а также из-за неисправности клапана двойной очистки.

Для того чтобы определить причину прекращения подачи топлива к карбюратору, необходимо отсоединить от карбюратора шланг подачи топлива, затем опустить отсоединенный конец шланга в емкость и подкачать топливо рычагом ручной подкачки топливного насоса или проворачивая коленчатый вал стартером. Если при прокачке из шланга потекло топливо, значит, топливный насос исправен, и необходимо проверить, не засорился ли топливный фильтр. Если топливо подается из шланга слабо, периодически или не подается вообще, значит, засорилась топливная магистраль подачи топлива от топливного бака к насосу или неисправен топливный насос. Проверку топливного насоса ручной подкачкой лучше всего проводить 2 раза после проворачивания коленчатого вала при помощи стартера или пусковой рукоятки. Если при проверке ручной подкачкой топлива не ощущается сопротивления качанию рычага ручной подкачки, а подача топлива отсутствует, значит, топливный насос неисправен. Если при подкачке приходится прикладывать значительное, усилие на рычаг ручной подкачки, то, скорее всего, засорена топливоподающая магистраль.

Для того чтобы определить наличие засора в топливной магистрали, необходимо ее продуть при помощи специального насоса с конусной насадкой либо при помощи обыкновенного компрессора. Для этого необходимо отсоединить от топливного насоса шланг подачи топлива, вставить в него конусную насадку и при помощи насоса или компрессора продуть его. Если топливопроводящая магистраль не засорена, то воздух будет свободно поступать в топливный бак. Если воздух не проходит или проходит с трудом, можно продуть шланг под большим давлением, в некоторых случаях это помогает устранить засор. Если продувкой не удается устранить неисправность, то необходимо снять, прочистить или заменить топливоприемную трубку бензобака с сетчатым фильтром. Кроме этого после прочистки или замены топливоприемной трубки и сетчатого фильтра рекомендуется промыть горячей водой бензобак, для того чтобы удалить из него остатки имеющихся в нем загрязнений. При отсутствии засоров в топливопроводящей магистрали нужно проверить топливный насос на наличие неисправностей.

Проверку топливного насоса начинают с визуального осмотра на предмет наличия подтеканий через негерметичные соединения его частей или через повреждения диафрагмы. Если при осмотре обнаруживается подтекание топлива через соединения частей насоса, то необходимо подтянуть их соединения. Затем необходимо снять крышки насоса, прочистить его сетчатый фильтр и затем проверить насос в действии. При повреждении диафрагм насоса топливо начнет протекать через нижнее отверстие в корпусе и попадать в картер двигателя. Поэтому при данной неисправности будет наблюдаться повышенный расход топлива, повышение уровня масла и повышение его давления. Эти признаки помогают выявить неисправность диафрагм топливного насоса, при которых он способен сохранять работоспособность. Поврежденные диафрагмы не подлежат восстановлению, их необходимо заменить на новые. Если после проверки, прочистки и замены диафрагм подача топлива не возобновляется, то топливный насос необходимо снять с автомобиля для ремонта или замены.
Если топливный насос полностью исправен и обеспечивает подачу топлива, то необходимо проверить сетчатый фильтр карбюратора. Для этого нужно открыть пробку сетчатого фильтра карбюратора, прочистить его и затем продуть сжатым воздухом.

Образование слишком бедной горючей смеси сопровождается следующими факторами: перегревом двигателя, потерей его мощности, возникновением, «выстрелов» в карбюраторе. Однако такие же признаки возникают при слишком раннем или слишком позднем зажигании. Поэтому перед устранением неисправностей нужно проверить установку момента зажигания.

Причины образования бедной смеси:
1) недостаточная подача топлива в карбюратор;
2) засорение топливных жиклеров главной дозирующей системы;
3) подсос воздуха в местах соединения карбюратора с впускным трубопроводом или с выпускного трубопровода с головкой цилиндра;
4) заедание поплавка или игольчатого клапана в верхнем положении;
5) пониженный уровень топлива в поплавковой камере.

Для того чтобы определить и устранить вышеперечисленные неполадки, необходимо проверить подачу топлива при помощи ручной подкачки. Если топливо подается исправно, то проверить, нет ли подсоса воздуха в соединениях. Для этого необходимо при работающем двигателе закрыть воздушную заслонку и выключить зажигание. Затем осмотреть место соединения карбюратора и впускного трубопровода, если в этом месте обнаружено топливное пятно, то это говорит о негерметичности данного соединения. В этом случае нужно подтянуть гайки и болты крепления. Если подсос воздуха отсутствует, то следует проверить уровень топлива в поплавковой камере и при необходимости отрегулировать его.

Признаками образования слишком богатой топливной смеси являются:
1) «выстрелы» и черный дым из глушителя;
2) потеря мощности двигателя;
3) перегрев двигателя;
4) повышенный расход топлива;
5) попадание бензина в масло;
6) образование нагара в камерах сгорания, а также на поршнях.

Образование слишком богатой смеси может быть вызвано следующими факторами:
1) повышенным уровнем топлива в поплавковой камере;
2) изнашивание, заедание и неполное закрытие игольчатого клапана поплавковой камеры;
3) неплотное открытие воздушной заслонки;
4) нарушение герметичности диафрагм экономайзера мощностных режимов.

Для того чтобы определить и устранить вышеперечисленные неисправности, необходимо снять крышку карбюратора и проверить поплавковый механизм. При наличии неисправностей в карбюраторе устранить их и отрегулировать уровень топлива в поплавковой камере. Проверить игольчатый клапан на герметичность. Для этого нужно повернуть крышку поплавком вверх и плотно подсоединить к топливопроводящему штуцеру резиновую грушу. Затем нужно выдавить из груши весь воздух и если в течение 30 секунд форма груши не изменится, значит, клапан герметичен. Если герметичность клапана нарушена, его нужно заменить на новый. Неплотное открытие воздушной заслонки можно устранить регулировкой тросового привода. Все остальные неисправности, приводящие к образованию слишком богатой горючей смеси, определяются и устраняются в процессе разборки и ремонта карбюратора.

Подтекание топлива может произойти в результате:
1) неплотности спускной пробки топливного бака;
2) неплотности соединений топливопровода;
3) в результате трещин в топливопроводе;
4) в результате негерметичности диафрагм и соединений топливного насоса.

Подтекание топлива необходимо вовремя обнаруживать и устранять, так как оно приводит к перерасходу топлива, а также может вызвать пожар в автомобиле. Затрудненный запуск горячего двигателя может являться следствием .следующих причин: неполного открытия заслонки карбюратора; нарушения регулировки и заслонки жиклера системы холостого хода; повышенного уровня бензина в поплавковой камере. Для устранения этой неисправности можно попробовать запуск двигателя с «продувкой». Такой запуск предполагает включение двигателя при полном нажатии педали управления дроссельными заслонками. Если такой запуск не даст положительного результата, то необходимо отрегулировать длину троса привода воздушной заслонки. Кроме этого необходимо проверить и отрегулировать уровень топлива в поплавковой камере, отрегулировать систему холостого хода, а также вывернуть, прочистить и продуть топливный жиклер и эмульсионный канал системы холостого хода.

Причиной затрудненного пуска холодного двигателя могут быть отсутствие подачи топлива в карбюратор, неисправность системы зажигания или неисправность пускового устройства карбюратора.
Если происходит затрудненный запуск холодного двигателя при исправном карбюраторе и системе зажигания, то причиной неполадки может быть нарушение регулировки положения воздушной и дроссельной заслонки первичной камеры, или пневмокорректора пускового устройства.
Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу может возникнуть в результате многих причин, которые могут быть не связаны с системой питания, например, неправильная установка зажигания, образование нагара на электродах свечей зажигания и т. д. При неустойчивой работе двигателя необходимо проверить исправность системы зажигания и системы газораспределения, а затем приступать к проверке системы питания.
Перебои в работе двигателя могут возникнуть из-за засорения сетчатого фильтра, жиклеров или клапанов карбюратора, попадания воды в карбюратор, подсоса воздуха через поврежденные прокладки в соединениях карбюратора. Кроме этого перебои в работе двигателя также могут быть вызваны неисправностью других механизмов и систем двигателя, например из-за нарушения зазоров в клапанном механизме или из-за нарушений в работе системы зажигания.

Повышенный расход топлива может появиться в результате неисправности карбюратора или в результате подтекания топлива. Для того чтобы выявить неисправности, которые приводят к повышенному расходу топлива, нужно проверить топливоподающие элементы системы питания. Кроме этого повышенный расход может быть следствием других причин, например неисправности системы зажигания, ухудшения наката автомобиля из-за неисправности тормозной системы, а также в результате пониженного давления в шинах и т. д.

В процессе технического обслуживания системы питания следует ежедневно проверять соединения топливопроводов, карбюратора и топливного насоса на наличие протекания. После прогрева двигателя нужно проверять устойчивость работы двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала, для этого
резко открывают и быстро закрывают дроссельные заслонки.

Кроме того, через каждые 10 000-15 000 км пробега необходимо:
1) вынимать сетчатый фильтр топливного насоса, промывать его бензином, продувать сжатым воздухом и ставить на место;
2) заменять фильтр тонкой очистки топлива;
3) заменять на новый фильтрующий элемент воздухоочистителя;
4) проверять и подтягивать болты и гайки крепления воздухоочистителя к карбюратору, топливного насоса к блоку цилиндров, карбюратора к выпускному трубопроводу, впускного и выпускного трубопроводов к головке блока цилиндров, приемной трубы глушителя к выпускному трубопроводу, глушителя к кузову.

Кроме этого через каждые 20 000 км пробега нужно очищать карбюратор и- проверять его работу.
Неисправности в системе зажигания могут привести к неустойчивой работе и затрудненному запуску двигателя, к перебоям на всех режимах работы двигателя, к потере мощности, а также к повышенному расходу топлива. К основным неисправностям системы зажигания относится нарушение угла опережения зажигания, перебои в одном или нескольких цилиндрах, а также полная потеря зажигания.

Позднее зажигание характеризуется перегревом двигателя и потерей мощности, раннее зажигание также характеризуется потерей мощности и стуком в двигателе. Для того чтобы устранить эти неисправности, необходимо отрегулировать угол опережения зажигания. Для этого нужно повернуть корпус распределителя зажигания или датчика-распределителя.
Перебои в цилиндре, как правило, возникают из-за неисправности свечи зажигания, в результате испорченной изоляции провода высокого напряжения, который присоединяется к свече, а также из-за плохого контакта провода высокого напряжения в наконечнике свечи или в гнезде крышки распределителя.

Перебои в работе нескольких цилиндров двигателя могут возникнуть в результате:
1) испорченной изоляции центрального провода высокого напряжения;
2) плохого контакта провода высокого напряжения в гнезде крышки распределителя или на клемме катушки зажигания;
3) неисправного конденсатора;
4) обгорания контактов прерывателя;
5) трещин на крышке распределителя или ротора;
6) неправильного зазора между контактами прерывателя;
7) периодическое замыкание подвижного контакта прерывателя на «массу» из-за испорченной изоляции;
8) попадание влаги на элементы системы зажигания (на крышку распределителя зажигания, провода высокого напряжения, наконечники свечей).

Загрязненные контакты распределителя прочищают ветошью, которую предварительно смачивают бензином, а обгоревшие контакты зачищают надфилем.
Полное прекращение зажигания может произойти из-за неисправности в цепи низкого и высокого напряжения. Для устранения этой неполадки вначале проверяют цепь высокого напряжения, затем цепь низкого напряжения, а потом высокого.
Проверка системы зажигания включает в себя проверку и регулировку угла опережения зажигания; проверку конденсатора; проверку цепи низкого и цепи высокого напряжения.

При проверке зазора между контактами прерывателя необходимо снять крышку распределителя, повернуть рукояткой коленчатый вал до полного размыкания контактов и потом щупом проверить зазор, который должен составлять 0,35-0,45 мм. Если зазор принимает недопустимые значения, то его необходимо отрегулировать, ослабив стопорный винт, передвинув площадку с неподвижным контактом прерывателя. После регулировки величины зазора между контактами прерывателя стопорный винт закрепляют и затем приворачивают крышку распределителя.

Проверку и регулировку угла опережения зажигания осуществляют при помощи стробоскопа или контрольной лампы. Практическую проверку правильности установки угла опережения зажигания можно провести во время движения автомобиля. Для этого нужно прогреть двигатель и разогнать его до скорости 50 км/час и, двигаясь на высшей передаче, резко нажать на педаль газа. При этом в двигателе должны слышаться слабые стуки, если стуков не слышно, значит, зажигание срабатывает слишком поздно, а долго не прекращающиеся стуки говорят об слишком раннем зажигании;

Проверка цепей высокого и низкого зажигания осуществляется на специальных диагностических стендах с применением осциллографов, которые позволяют достаточно быстро, легко и максимально точно определить работоспособность элементов системы зажигания.
При отсутствии осциллографа проверка цепи низкого напряжения может быть выполнена при помощи индикатора. Проверка цепей при помощи индикатора осуществляется в следующей последовательности. Один провод индикатора присоединяют к массе автомобиля, а другой провод начинают последовательно подсоединять к входной и выходной клеммам выключения зажигания, входной и выходной клеммам катушки зажигания и к клемме низкого напряжения прерывателя. Если на каком-то участке цепи лампа индикатора будет гореть только вначале, значит, на этом участке существует повреждение или разрыв.

Для проверки цепи высокого напряжения необходимо снять крышку распределителя, затем поворотом коленчатого вала полностью соединить контакты прерывателя и отключить провод высокого напряжения из центральной клеммы распределителя. После этого нужно включить зажигание и, держа провод высокого напряжения на расстоянии 4-5 мм от «массы», пальцем размыкать контакты прерывателя. Если между концом провода и «массой» нет искры, значит, цепь высокого напряжения неисправна или неисправен конденсатор. Для окончательной проверки нужно заменить конденсатор на другой (заведомо исправный). После замены конденсатора снова повторить проверку. Если искра по-прежнему отсутствует, значит, нужно заменить катушку.

Для того чтобы проверить исправность работы конденсатора, необходимо отсоединить провод конденсатора от клеммы прерывателя, затем полностью сомкнуть контакты прерывателя, включить зажигание и рукой размыкать контакты прерывателя. При размыкании между контактами прерывателя должно наблюдаться сильное искрение. После этого нужно снова присоединить провод конденсатора обратно к клемме и повторить проверку. Если искрение между контактами прерывателя уменьшится, значит, конденсатор исправен, в противном случае конденсатор нужно заменить на новый.
Ремонт системы зажигания заключается в замене неисправных элементов, таких как провода высокого и низкого напряжения, свечи зажигания, конденсатор, выключатель зажигания и его контактная группа, электронный коммутатор, датчик распределителя, распределитель зажигания и его элементы (кулачок, ротор, крышка, вакуумный регулятор, контактная группа), на новые.

Ремонт и обслуживание системы питания

Статья о том, как обслуживать и ремонтировать систему питания автомобиля. Важные рекомендации. В конце статьи — видео о том, как устроена система питания автомобиля.Статья о том, как обслуживать и ремонтировать систему питания автомобиля. Важные рекомендации. В конце статьи — видео о том, как устроена система питания автомобиля.

Содержание статьи:

Система питания – важнейшая составляющая часть любого автомобиля, без должного внимания и своевременного обслуживания которой полноценная эксплуатация становится невозможной. От её состояния зависит не только стабильная работа двигателя, но и ваша безопасность, поэтому рассмотрим подробнее вопросы ремонта данного узла.

Возможные неисправности

От правильной работы системы питания напрямую зависит не только работоспособность, но и долговечность двигателя, поскольку образование бедной или богатой смеси может привести к его быстрому выходу из строя. Богатая смесь приводит к тому, что больший объём топлива, поступающего в цилиндры, не успевает полностью сгореть за время одного цикла, что приводит к его догоранию в выпускном коллекторе. Это, в первую очередь, приводит к опасности прогорания клапанов или коллектора, а также каталитического нейтрализатора, ремонт и замена которых – длительный и дорогостоящий процесс.

Бедная смесь диагностируется несколько проще, поскольку при её образовании происходит резкое ухудшение работы двигателя: пропадает тяга на малых оборотах, разгон сопровождается провалами и рывками, плавают холостые обороты.

Как и в предыдущем случае, догорание смеси происходит в выпускном коллекторе, с теми же последствиями. Причиной такого сходства является тот факт, что бедная смесь (в которой воздуха значительно больше, чем топлива) воспламеняется в самом конце процесса сжатия в цилиндре и просто не успевает полностью сгореть.

Конечно, такая проблема, как неправильное смесеобразование, была больше свойственна автомобилям с карбюраторной системой питания, которая требовала постоянной регулировки и настройки, но и современные машины от такой неисправности не застрахованы.

Причиной образования богатой смеси могут быть как банально забитый пылью воздушный фильтр, который просто не в состоянии пропускать необходимое количество воздуха, так и избыточное давление в топливной магистрали. Обычно это происходит при использовании неоригинального бензонасоса, или выходе из строя датчика давления.

Достаточно распространённой причиной также могут являться неисправные, изношенные форсунки, которые просто не в состоянии обеспечить строгую дозировку подачи.

Датчик массового расхода воздуха также может привести как к обеднению, так и к обогащению смеси. Это достаточно дорогостоящая деталь, замену которой целесообразно производить только после комплексной диагностики.

Что касается форсунок, то использование низкокачественного топлива может привести к тому, что они попросту забьются присадками или продуктами их горения, в результате чего существенно снизится их пропускная способность, что также может привести к обеднению смеси. Решается эта проблема довольно просто – промывкой форсунок на специальном стенде, после чего их работоспособность полностью восстанавливается.

Обеднение смеси может произойти и в случае подсоса воздуха в обход датчика его расхода при разгерметизации воздуховодов. Как правило, эти элементы выполнены из резины и пластика, в результате чего под воздействием высоких температур в подкапотном пространстве быстро теряют эластичность, растрескиваются и начинают пропускать воздух.

Если вы не следите за состоянием топливного насоса, то его приёмная сетка может запросто забиться примесями бензина, в результате чего он уже не создаёт требуемого давления, что также вызывает образование бедной смеси. Как правило, в такой ситуации сам бензонасос достаточно быстро выходит из строя.

Индикатором правильного смесеобразования могут служить свечи зажигания, а точнее – налёт на них. Чёрный рыхлый нагар, как правило, свидетельствует о богатой смеси. Белый налёт – верный признак обеднения, которое вредно и для самих свечей, поскольку может привести к их оплавлению.

Особенности системы питания дизельного двигателя

Дизельный мотор существенно отличается от своего бензинового аналога, но основные рекомендации по контролю за состоянием систем питания сходны. Главным отличием в этом случае является необходимость обеспечения полного отсутствия воздуха в топливных магистралях.

Так, если автомобилист не следит за уровнем топлива в баке, то после его израсходования в систему попадут пузырьки воздуха, которые уже не дадут просто завести мотор после заправки. Для их удаления требуется на работающем двигателе выкрутить болты крепления топливного фильтра и подождать, пока его струя не станет прозрачной, посте чего повторить процедуру на болтах каналов топливного насоса высокого давления.

Если же двигатель запустить не удалось – необходимо обратиться в сервисный центр.

Что касается ТНВД, то его неисправность диагностируется поочерёдным отключением одной из секций. Если в одной из них отсутствует струя топлива, то необходимо осуществить замену, или, если это возможно, ремонт узла.

Особое внимание следует уделять герметичности системы питания, поскольку это не просто залог исправной работы мотора, но и вашей безопасности.

Рекомендации по обслуживанию и правильной эксплуатации

В общем смысле, контроль за состоянием системы питания должен включать:

• проверку её герметичности;
• регулярную замену топливных и воздушных фильтров;
• проверку работоспособности и исправности топливоподающего насоса;
• мониторинг стабильности работы двигателя на всех режимах;
• проверку состояния свечей зажигания;
• комплексную диагностику, согласно рекомендациям производителя.

Современный автомобиль – это сосредоточение электронных систем, обеспечивающих работу основных узлов и агрегатов, поэтому зачастую для оптимизации или устранения неисправности рекомендуется проверять корректность работы электронного блока управления двигателем.

Для диагностирования системы питания, рекомендуется на прогретом моторе нажать на педаль акселератора, после чего резко её отпустить. В случае отсутствия неисправностей двигатель плавно выйдет на малые обороты и продолжит стабильную работу.

Не стоит полагаться на такой метод восстановления работоспособности форсунок, как езда на качественном высокооктановом топливе на повышенных оборотах двигателя, рассчитывая на то, что при интенсивной их работе нагар и осадок, их забивший, выгорит или будет выдавлен интенсивным потоком топлива. Такой метод может устранить лишь незначительный засор, который и без того не оказывал существенного влияния на работу мотора. Что же касается более серьёзных случаев, то он либо не даст положительного результата, либо приведёт к возникновению поломки.

Что касается герметичности воздухозаборного канала, то её рекомендуется определять визуальным осмотром узла, поиском посторонних свистов при работе двигателя. Не лишним будет и периодическая проверка затяжки всех хомутов и винтов крепления.

Что же касается замены топливных и воздушных фильтров, то её следует осуществлять в строгом соответствии с рекомендациями производителя. Более частая замена в условиях интенсивной эксплуатации также оправдана.

Существенный вред системе питания может нанести использование некачественного топлива, поскольку в нём может содержаться вода, губительно влияющая на работу топливного насоса, а также вызывающая активную коррозию в топливных магистралях, продукты которой в конечном итоге могут привести к преждевременному износу форсунок и выходу их из строя.

Что касается дешёвого высокооктанового топлива, то его характеристики достигаются применением низкокачественных присадок, которые могут кристаллизоваться как в топливопроводе, так и в бензонасосе, вызывая его перегрев и поломку, а также в форсунках.

В самом безобидном случае подобный осадок просто забьёт фильтр тонкой очистки.

Таким образом, следуя всем вышеизложенным рекомендациям, а также зная последствия и причины возникновения неисправностей, вы сможете вовремя их диагностировать и избежать дорогостоящих поломок.

Устройство системы питания автомобиля — в видео:

Ремонт приборов системы питания — Техническое Обслуживание и Ремонт Автомобилей

 

Наиболее распространенными дефектами топливного бака являются трещины и вмятины. Незначительные трещины запаива­ют мягким или твердым припоем. Большие тре­щины или пробоины бака ремонтируют нало­жением заплат, которые припаивают или при­варивают. Перед ремонтом топливные баки тщательно очищают от грязи, ржавчины и уда­ляют пары бензина. Для этого внутреннюю по­верхность бака вначале промывают горячим 5%-ным раствором каустической соды, затем 5%-ным раствором нашатырного спирта.

Вмятины стенок бака устраняют вытягива­нием запавшего места припаянным прутком. Большие вмятины устраняют правкой молот­ком и оправкой. Для этого со стороны, проти­воположной вмятине, вырезают с трех сторон прямоугольное окно и отгибают вырезанную часть так, чтобы был свободный доступ инст­рументу внутрь бака. После устранения вмя­тины отогнутую часть стенки подгибают на место и запаивают твердым припоем или зава­ривают. После ремонта топливный бак подвер­гают опрессовке водой под избыточным давле­нием 0,3—0,5 кгс/см².

Неисправности топливного на­соса карбюраторного двигателя возникают в основном в результате ослабления пружин, не­плотной посадки клапанов, неплотности соеди­нений, износа рычага привода. Негодные пру­жины заменяют новыми. Неплотности в соеди­нении крышки с корпусом устраняют притир­кой абразивной пастой на плите. Изношенную рабочую поверхность рычага восстанавливают наплавкой с последующей механической обра­боткой по шаблону. Изношенное отверстие в корпусе обрабатывают разверткой под ремонт­ный размер. После ремонта и сборки топлив­ный насос испытывают на стенде на произво­дительность и развиваемое давление. Одновре­менно проверяют герметичность всех его со­единений.

Основными неисправностями карбюра­торов являются: износ запорного игольчато­го клапана, вмятины и трещины на поплавке, износ калиброванных отверстий жиклеров и иглы главного жиклера, нарушение регулировки ограничителя максимальных оборотов ко­ленчатого вала двигателя. После разборки, промывки в керосине и обдувки сжатым возду­хом детали карбюратора осматривают, заме­ряют и проверяют на приборах и приспособле­ниях. Жиклеры проверяют на пропускную спо­собность. Если она больше предусмотренной техническими условиями, то жиклер изношен и подлежит замене. Также подлежат замене пластины диффузоров, если их упругость ниже допустимой техническими условиями. Иголь­чатый запорный клапан восстанавливают при­тиркой.

Трещины в поплавке запаивают мягким припоем. Перед пайкой выпаривают бензин, попавший внутрь поплавка. Для этого его по­мещают в горячую воду и выдерживают в ней в течение нескольких минут. Одновременно по выходящим пузырькам определяют место по­вреждения. После пайки проверяют массу по­плавка, которая должна соответствовать дан­ным технических условий.

Собранный карбюратор подвергают про­верке на приборах и приспособлениях. При проверке устанавливают: плотность всех соеди­нений, уровень топлива в поплавковой камере, работу ограничителя максимальных оборотов, работу карбюратора на всех режимах (при ус­тановке на двигателе).

Поступившие в ремонт приборы системы питания дизельного двигателя вначале моют в ванне с керосином, очищают волося­ными щетками, а затем разбирают. При раз­борке применяют различного рода съемники, приспособления, выколотки с медными нако­нечниками. После разборки все детали моют в моечной установке, в ванне с керосином или в ультразвуковой установке и очищают, приме­няя различные инструменты. Затем их обдува­ют сжатым воздухом или вытирают чистыми салфетками, контролируют и сортируют со­гласно техническим условиям.

Основными дефектами деталей топливных насосов, насосов-форсунок и форсунок явля­ются: износ и повреждение рабочих поверх­ностей деталей плунжерной пары, износ рабо­чих поверхностей клапанов и их седел, потеря упругости пружин. У форсунок наблюдается закоксовывание и износ элементов распыли­теля.

В корпусах топливного насоса встречаются трещины и поврежденная резьба. Валик на­соса может иметь износ опорных шеек и ку­лачков.

Все непрецизионные детали (к прецизион­ным относятся: плунжерные пары, нагнета­тельные и обратные клапаны с их гнездами, распылители с иглами) ремонтируют обычны­ми способами. Хромированием или осталиванием восстанавливают изношенные шейки ку­лачкового вала. Изношенные кулачки обраба­тывают на копировально-шлифовальном стан­ке до выведения следов износа. Трещины в корпусах заваривают, а отверстия с повреж­денной резьбой восстанавливают нарезанием резьбы ремонтного размера.

Плунжерную пару можно восстановить пе­рекомплектованием или хромированием плун­жера. Перед комплектованием выводят износ рабочих поверхностей всех плунжеров и вту­лок. После подбора плунжер и втулку прити­рают тонкой притирочной пастой до получения требуемого соединения. Хромированные плун­жеры после доводки также подбирают к втул­кам и осуществляют их притирку. Затем дета­ли промывают в дизельном топливе и контро­лируют. Вначале плунжер, смоченный дизель­ным топливом, вставляют в отверстие втулки и наблюдают за его опусканием. Он должен мед­ленно опускаться под действием собственной массы до упора. Заедание или торможение не допускается. При вынимании плунжера, когда перекрыты отверстия втулки, должно ощущать­ся сильное сопротивление, создаваемое силой разрежения под плунжером. Затем осуществ­ляют проверку плунжерной пары на герметич­ность на специальных приборах путем гидрав­лической опрессовки.

Износ рабочих поверхностен клапанов и их седел, нагнетательного клапана и седла, по­верхности корпуса и запорной иглы распыли­теля форсунки восстанавливают притиркой при помощи притирочных паст. Хорошо при­тертые клапаны не должны отрываться от се­дел под действием собственной массы. Реко­мендуется сферическую поверхность контроль­ного клапана насоса-форсунки притирать сов­местно с его гнездом.

Изношенные шестерни подкачивающего насоса, сальники и прокладки следует заме­нить новыми. Загрязненные фильтры очища­ют и промывают в дизельном топливе.

После ремонта и замены изношенных дета­лей топливные насосы и насосы-форсунки со­бирают, прирабатывают, регулируют и испы­тывают на стендах. Регулировку и испытание осуществляют в соответствии с требованиями технических условий

Система питания двигателя в современных автомобилях

Система питания автомобиля используется для подготовки топливной смеси. Она состоит из двух элементов: топлива и воздуха. Система питания двигателя выполняет сразу несколько задач: очищение элементов смеси, получение смеси и ее подача к элементам двигателя. В зависимости от используемой системы питания автомобиля различается состав горючей смеси.

Типы систем питания

Различают следующие виды систем питания двигателя, отличающиеся местом образования смеси:

1. внутри двигательных цилиндров;
2. вне двигательных цилиндров.

Топливная система автомобиля при образовании смеси за пределами цилиндра разделяется на:

• топливную систему с карбюратором
• с использованием одной форсунки (с моно впрыском)
• инжекторную

Назначение и состав топливной смеси

Для бесперебойной работы двигателя автомобиля необходима определенная топливная смесь. Она состоит из воздуха и топлива, смешанных по определенной пропорции. Каждая из этих смесей характеризуется количеством воздуха, приходящегося на единицу топлива (бензина).

Для обогащенной смеси характерно наличие 13-15 частей воздуха, приходящихся на часть топлива. Такая смесь подается при средних нагрузках.

Богатая смесь содержит менее 13 частей воздуха. Применяется при больших нагрузках. Наблюдается увеличенный расход бензина.

У нормальной смеси характерно наличие 15 частей воздуха на часть топлива.
Обедненная смесь содержит 15-17 частей воздуха и применяется при средних нагрузках. Обеспечивается экономный расход топлива. Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха.

Общее устройство системы питания

В системе питания двигателя имеются следующие основные части:

• бак для топлива. Служит для хранения топлива, содержит насос для закачки топлива и иногда фильтр. Имеет компактные размеры
• топливопровод. Это устройство обеспечивает поступление топлива в специальное смесеобразующее устройство. Состоит из различных шлангов и трубок
• устройство смесеобразования. Предназначено для получения топливной смеси и подачи в двигатель. Такими устройствами могут быть инжекторная система, моновпрыск, карбюратор
• блок управления (для инжекторов). Состоит из электронного блока, управляющего работой системы смешения и сигнализирующего о возникающих сбоях в работе
• топливный насос. Необходим для поступления топлива в топливопровод
• фильтры для очистки. Необходимы для получения чистых составляющих смеси

Карбюраторная система подачи топлива

Эта система отличительна тем, что смесеобразование происходит в специальном устройстве – карбюраторе. Из него смесь попадает в нужной концентрации в двигатель. Устройство системы питания двигателя содержит такие элементы: бак для топлива, очищающие фильтры для топлива, насос, фильтр для воздуха, два трубопровода: впускной и выпускной, карбюратор.

Схема системы питания двигателя реализуется так. В баке находится топливо, которое будет использоваться для подачи в двигатель внутреннего сгорания. Оно попадает в карбюратор через топливопровод. Процесс подачи может быть реализован с помощью насоса или естественным способом с помощью самотека.

Чтобы топливная подача осуществлялась в камеру карбюратора самотеком, то его (карбюратор) необходимо размещать ниже топливного бака. Такую схему не всегда можно реализовать в автомобиле. А вот использование насоса дает возможность не зависеть от положения бака относительно карбюратора.

Топливный фильтр очищает топливо. Благодаря ему из топлива удаляются механические частички и вода. Воздух попадает в камеру карбюратора через специальный фильтр для воздуха, очищающий его от частиц пыли. В камере происходит смешение двух очищенных составляющих смеси. Попадая в карбюратор, топливо поступает в поплавковую камеру. А после направляется в камеру смесеобразования, где соединяется с воздухом. Через дроссельную заслонку смесь поступает во впускной коллектор. Отсюда она направляется к цилиндрам.

После отработки смеси газы из цилиндров удаляются с помощью выпускного коллектора. Далее из коллектора они направляются в глушитель, который подавляет их шум. Из него они поступают в атмосферу.

Подробно об инжекторной системе

В конце прошлого столетия карбюраторные системы питания стали интенсивно заменяться новыми системами, работающими на инжекторах. И не просто так. Такое устройство системы питания двигателя обладало рядом преимуществ: меньшая зависимость от свойств окружающей среды, экономная и надежная работа, выхлопы менее токсичны. Но у них есть недостаток – это высокая чувствительность к качеству бензина. Если этого не соблюдать, то могут возникнуть неполадки в работе некоторых элементов системы.

«Инжектор» переводится с английского, как форсунка. Одноточечная (моновпрысковая) схема системы питания двигателя выглядит так: топливо подается на форсунку. Электронный блок подает на нее сигналы, и форсунка открывается в нужный момент. Топливо направляется в камеру смесеобразования. Далее все происходит как в карбюраторной системе: образуется смесь. Затем она проходит впускной клапан и попадает в цилиндры двигателя.

Устройство системы питания двигателя, организованное с помощью инжекторов, следующее. Эта система характеризуется наличием нескольких форсунок. Данные устройства получают сигналы от специального электронного блока и открываются. Все эти форсунки соединены друг с другом с помощью топливопровода. В нем всегда имеется в наличии топливо. Лишнее топливо удаляется по обратному топливопроводу назад в бак.

Электронасос подает топливо в рампу, где образуется избыточное давление. Блок управления направляет сигнал на форсунки, и, они открываются. Топливо впрыскивается во впускной коллектор. Воздух, проходя дроссельный узел, попадает туда же. Полученная смесь поступает в двигатель. Количество необходимой смеси регулируется с помощью открытия дроссельной заслонки. Как только такт впрыска заканчивается, форсунки снова закрываются, прекращается подача топлива.

Электронный блок является своеобразным «мозговым» элементом системы. Этот сложный механизм обрабатывает поступающие на него сигналы от различных датчиков. Так происходит управление всеми устройствами топливной системы. Такая схема системы питания двигателя дает возможность водителю во время узнать о сбоях в работе, так как блок управления сигнализирует о них с помощью специальной лампы и кодов ошибки. Данные коды позволяют специалистам быстро выявить неполадки. Для этого им достаточно подключить внешнее диагностическое устройство, которое сможет распознать возникшие проблемы и назвать их.

Также на эту тему вы можете почитать:

Поделитесь в социальных сетях

Alex S 11 октября, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Как устроен автомобиль

Система питания автомобиля

Система питания автомобиля, другими словами система питания двигателя топливом, предназначена для хранения, очистки и питания непосредственно двигателя топливом. Топливо, применяемое для заправки автомобилей есть двух видов: бензин, дизельное топливо (попросту солярка).

Система питания карбюраторных автомобилей состоит из: — топливного бака — топливных шлангов — бензинового фильтра — бензинового насоса (бензонасос) — воздушного фильтра — карбюратора.

Топливный бак предназначен для хранения и обеспечения двигателя топливом. Топливные шланги обеспечивают непосредственное поступление топлива из бака в систему. Бензиновый фильтр, в свою очередь, производит очистку топлива от примесей и мелкого мусора. Так как любые примеси могут вывести из строя всю систему питания топливом в целом. Продвижение топлива по шлангам и дальнейшую его подачу совершает бензиновый насос. Воздушный фильтр, также предназначен для очистки, но в этом случае, воздуха из внешней среды, необходимого для карбюратора. Карбюратор, в свою очередь, является главной частью данной системы, так как он готовит горючую смесь, путем смешивания бензина с воздухом и дозирует подачу топлива в камеру сгорания двигателя.

Все чаще, на смену карбюраторной системе подачи топлива, приходит инжекторная система впрыска. Она отличается от карбюраторной тем, что топливо подается принудительно, посредством впрыска его в цилиндр или впускной коллектор, при помощи форсунок. Существует несколько видов систем инжекторного впрыска: — система моновпрыска (центрального) — система распределенного впрыска — система непосредственного впрыска.

Система моновпрыска

Система моновпрыска происходит посредством одной форсунки во впускном коллекторе. Можно сказать, что это тот же карбюратор с форсункой. Такие системы остаются лишь на некоторых моделях авто, выпущенных раннее. Преимущества такой системы – простота и надежность. Недостатки – повышенный расход бензина и низкие показатели экологичности.

Система распределенного впрыска

В системе распределенного впрыска образование топливной смеси происходит во впускном коллекторе. Впрыск топлива производится отдельной форсункой на каждый цилиндр. Данная система впрыска является самой распространенной для бензиновых двигателей. Она выгодно отличается средними требованиями к качеству бензина, умеренному расходу и неплохими показателями экологичности.

Система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска отличается от других тем, что впрыск топлива происходит непосредственно в каждый цилиндр двигателя. Эта система обеспечивает образование топливно-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя. Повышает степень сжатия топлива, что приводит к полному сгоранию. Главным достоинством этого вида впрыска есть высокая экономичность расхода топлива, минимальные показатели загрязнения атмосферы. Но эта система «капризна» к качеству бензина и имеет довольно сложное устройство.

Система питания дизельного двигателя, в принципе, не многим отличается от бензинового. С одним показателем – карбюратор замещается дизелем. В дизельной системе также присутствует насос высокого давления, которого нет в бензиновой.

Впрыск топлива в дизельную систему может производится двумя способами: впрыск производится непосредственно в камеру сгорания или же топливо подается в предварительную камеру. Двигатели с системой впрыска в предварительную камеру имеют такое качество, как плавность и пониженный шум при работе. Но чаще отдают предпочтение системе непосредственного впрыска. Такая система отличается высокой экономичностью в расходе топлива, хотя присутствует повышенный шум в работе.

Система впрыска Common rail основывается на подаче топлива к форсункам от общей топливной рампы (аккумулятора высокого давления). Само определение, Common rail происходит от англ. общая магистраль. Еще эту систему называют Аккумуляторная топливная система. Здесь происходит впрыск топлива управляемыми электроникой форсунками в цилиндры двигателя. Предварительный, основной и дополнительный впрыск топлива обеспечивает системе пониженный шум в работе, оптимальный расход топлива и высокие показатели экологичности. Что же касается минусов – это дорогостоящие детали при поломки системы.

Automotive Power Systems — 1-е издание — Dorin O. Neacșu

Содержание

Глава 01 Архитектура автомобильной энергосистемы
1.1 Архитектура автомобильной энергосистемы
1.2. Напряжение, используемое в системе распределения электроэнергии
1.3. Тепловые проблемы для электрических компонентов
1.4. Аномальные напряжения — источники и характеристики устройств
1.5. Требования к проектированию электроэнергетической системы
1.6. Распределение электроэнергии
1.7. Изображение электрической схемы
1.8. Заключение
Список литературы

Глава 02 Аккумуляторы
2.1. Функции аккумуляторной батареи
2.2. Конструкция свинцово-кислотной аккумуляторной батареи
2.3. Показания ареометра
2.4. Проверка уровня напряжения
2.5. Вместимость
2.6. Зарядные устройства
2.7. Электрические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов
2.8. Новые технологии для герметичных и необслуживаемых аккумуляторов
2. 9. Другое возможное хранение электроэнергии
2.10. Заключение
Список литературы

Глава 3 Стартер-генератор
3.1. Роль генератора
3.2. Строительство генератора
3.3. Электронное управление генератором
3.4. Прочая электротехническая техника
3.5. Стартерные системы
3.6. Стартовое строительство
3.7. Инерционный стартер
3.8. Предварительно включенные стартеры
3.8. Пускатели с постоянными магнитами
3.9. Типовые характеристики крутящего момента
3.10. Встроенный стартер-генератор
3.11. Заключение
Список литературы

Глава 4 Системы кузова
4.1. Введение в системы тела
4.2. Электростеклоподъемники (электрические стеклоподъемники)
4.3. Электрозамок двери
4.4. Кабриолет с мягким верхом
4.5. Кабриолет с жестким верхом
4.6. Сиденья с электроприводом
4.7. Люк с электроприводом
4.8. Электрические зеркала заднего вида
4.9. Круиз-контроль
4.10 Климат-контроль
4. 11. Приводы из сплава с памятью формы
4.12. Заключение
Список литературы

Глава 5 Преобразователи мощности, используемые в системах кузова
5.1. Электродвигатели, используемые в системах кузова
5.2. Интеграция силовой электроники
5.3. Преобразователи питания
5.4. Интегральные схемы управления двигателем
5.5. Датчики
5.6. Заключение
Список литературы

Глава 6 — Системы шасси
6.1. Электрификация транспорта
6.2. Тормозные системы
6.3. Электронное управление гидроусилителем рулевого управления
6.4. Автомобильная подвеска
6.5. Заключение
Список литературы

Глава 7 — Системы освещения
7.1. Источники света автомобильные
7.2. Обычные схемы освещения
7.3. Газоразрядные лампы и их электронное управление
7.4. Светодиодные фонари и их электронное управление
7.5. ЛАЗЕРНЫЕ фонари
7.6. Заключение
Список литературы

Глава 8 Преобразователи постоянного / постоянного тока
8. 1. Роль преобразователей постоянного / постоянного тока
8.2. Прямое преобразование (без гальванической развязки)
8.3. Изолированные преобразователи постоянного / постоянного тока
8.4. Вспомогательная энергия
8.4. Заключение
Список литературы

Глава 9 Управление с обратной связью силовых преобразователей
9.1. Управление с обратной связью динамических систем
9.2. Реализация в схемах питания аналогового режима
9.3. Проектирование систем управления с обратной связью
9.4. Практические примеры: управление с обратной связью для различных источников питания
9.5. Решения по аналоговому управлению с обратной связью
9.6. Процесс проектирования от ограничений до выбора компонентов
9.7. Об использовании обычных контроллеров PI / D.
9,8. Преобразование аналогового закона управления в цифровые решения
9.9. Влияние системы управления на аппаратную часть силовой электроники
9.10. Заключение
Список литературы

Глава 10 Автомобильные МОП-транзисторы
10. 1. Силовой полевой МОП-транзистор в автомобильной промышленности
10.2. Идеальный коммутатор
10.3. МОП-транзисторы в режиме улучшения и истощения
10.4. Принцип работы
10.5. Зона безопасной эксплуатации
10.6. Требования к драйверу ворот
10.7. Использование полевых МОП-транзисторов с P-каналом
10.8. Параметры, используемые при выборе полевого МОП-транзистора
10.9. Синхронное выпрямление
10.10. Усовершенствованные устройства на полевых транзисторах
10.11 Заключение
Ссылки

Глава 11 Предохранители и цепи реле
11.1. Интеллектуальный коммутатор против твердотельного реле
11.2. Реле электромагнитные
11.3. Твердотельные реле
11.4. Введение в предохранители
11.5 Автоматические выключатели
11.6. Автомобильный варистор и ТВС
11.7. Соленоиды
11.8. Заключение
Список литературы

Глава 12 Малые двигатели
12.1. Принцип действия электродвигателей
12.2. Конструкция двигателей постоянного тока малой мощности
12. 3. Область применения: вентиляторы, нагнетатели, насосы
12.4. Проблемы проектирования распределительной шины постоянного тока
12.5. Конструкция двигателя: согласование по инерции
12.6. Конструкция двигателя: требования к крутящему моменту
12.7. Ультразвуковые двигатели (пьезоэлектрические двигатели)
12,8 Заключение
Список литературы

Глава 13 Силовые интегральные схемы
13.1. Интегральные микросхемные технологии
13.2. Архитектура аналоговой или смешанной ИС питания
13.3. Соображения по конструкции ИС
13.4. Цифровые ИС решения
13.5. Заключение
Список литературы

Глава 14 Двигательные установки
14.1. Архитектура силовой установки
14.2. Привод асинхронного двигателя — преобразователь
14.3. Бесщеточный привод двигателя постоянного тока
14.4. Привод реактивного реактивного двигателя
14.5. Высоковольтный накопитель энергии
14.6. Заключение
Список литературы

Auto Power становится намного сложнее

Растущее содержание электроники в автомобилях заставляет все больше внимания уделять автомобильным сетям энергоснабжения (PDN). Последствия для безопасности означают, что на уровне транспортного средства необходимы тщательное проектирование и проверка мощности, а также новые методы изоляции мощности, включая как электрические, так и механические аспекты.

Электронное поглощение можно измерить процентным соотношением электронных компонентов в общей стоимости автомобиля, которая, как ожидается, вырастет до 50% к 2030 году, согласно Statista. По всему автомобилю разбросаны сотни процессоров, и по мере роста количества электрических компонентов растет и напряжение, а также количество областей напряжения.

Анализ мощности на уровне платы является обычным делом, и каждый ЭБУ можно проверить соответствующим образом. Но внимание должно переместиться с уровня платы на уровень системы, и автомобили становятся сложными электронными системами.Разрабатываются совершенно новые архитектуры, чтобы удовлетворить все более сложный набор потребностей в мощности, при этом максимально увеличивая диапазон движения, доступный для полностью электрических транспортных средств.

Новый взгляд на автомобили и автопроизводителей
Традиционные унаследованные автомобильные OEM-производители первыми попробовали электромобили. Дуг Бурцики, директор по развитию автомобильного рынка IESD в Mentor, подразделении Siemens, отметил, что электромобили первого поколения в основном остались со старой автомобильной архитектурой, прикручивая электрические компоненты как можно лучше, без какой-либо оптимизации.Новые игроки, такие как Tesla, начинали с ожидания, что все они будут электрическими, поэтому они стратегически спроектировали свои системы сверху вниз, что дало им долгосрочное преимущество. В то время как более старые OEM-производители догоняют, они по-прежнему стремятся работать разрозненно, вместо того, чтобы объединять механические и электрические дисциплины по маркам и классам автомобилей.

Что касается будущих разработок, производители как старых, так и новых автомобилей пересматривают автомобильную архитектуру, в том числе способ внутренней обработки электроэнергии. Будет несколько напряжений, некоторые из которых намного выше, чем в традиционных автомобилях внутреннего сгорания. «По мере увеличения напряжения вы получаете более высокие токи, что означает большее падение ИК-излучения», — сказал Кен Уиллис, архитектор продуктов для целостности сигнала в Cadence.

Согласно описанию Бурцицкого, двумя основными областями напряжения являются:

• Подсистемы от 700 до 1000 В с собственными большими батареями, которые будут обслуживать трансмиссию. Они взимаются по системе «дозаправки».
• Подсистемы 48 В, возможно, пониженные до 12 или 5 В, используемые для так называемых «паразитных» систем, таких как кондиционирование воздуха, и для зарядки суперконденсаторов для дополнительной мощности во время пусков и остановок. Эта отдельная система с собственной батареей снижает нагрузку на батареи привода, обеспечивая больший диапазон. Эта батарея заряжается во время движения с использованием методов сбора энергии, таких как рекуперативное торможение и накопление кинетической энергии, хотя она также пополняется во время дозаправки.

Фиг.1: Упрощенный пример двух основных областей напряжения, где высокое напряжение питает трансмиссию, а более низкое напряжение питает другие электронные системы в автомобиле, а также суперконденсаторы, которые могут помочь трансмиссии. Где ЭБУ получают свою мощность, может зависеть от архитектуры. Источник: Брайон Мойер / Semiconductor Engineering

Энергетическая архитектура также перемещается в несколько зон в автомобиле. Это может обеспечить лучшую изоляцию, поэтому, если есть проблема с одной зоной, это не обязательно повлияет на другие.Это также помогает уменьшить количество проводов, поскольку, по словам Бурчицки, сегодня жгуты проводов могут весить до 300 фунтов.

Централизованные ЭБУ также могут быть распределены для обеспечения более отказоустойчивой работы и дальнейшего уменьшения количества проводов. Хотя это может быть естественным для некоторых ЭБУ, это создает проблему для ЭБУ, которые в настоящее время управляют блоками, распределенными по автомобилю, такими как камеры и антенны.

Объединение всех данных
Камеры и антенны появляются на многих или всех сторонах транспортных средств.Они управляются центральными ЭБУ, которые затем распределяют или собирают данные от различных блоков. Взяв в качестве примера камеры, необходимо собрать несколько изображений со всех камер для объединения в одно изображение или в какой-либо другой формат, который обеспечивает быструю, четкую и единую информацию для водителя или автономной системы.

Это создает второй уровень распределения мощности, потому что ЭБУ получает питание, а затем перераспределяет его между различными камерами. Кабели, идущие от блока управления двигателем к камерам, могут быть каким-то образом повреждены, что может привести к выходу из строя всех камер в автомобиле.«Прямо сейчас, если источник питания 10 В покрывает восемь камер, то если одна из них закорачивает, это убивает все восемь», — сказал Чинтан Парих, директор автомобильного подразделения Maxim Integrated.

Подход

Maxim Integrated к этому включает блок защиты питания камеры ASIL-B-D, который изолирует каждый кабель питания камеры. «В условиях изоляции только один человек является инвалидом», — сказал он. Устройство проверяет, не закорочен ли кабель питания на аккумулятор, на массу или пропускается слишком большой ток, и отключает устройство с этой проблемой.Если один выходит из строя, остальные остаются активными. «Можно даже повторить попытку, если отключится электричество», — сказал он, чтобы подтвердить, что это временная проблема.

Рис. 2: Питание к камерам (и другим подобным образом распределенным компонентам) подается сначала в ЭБУ центральной камеры, а оттуда — на отдельные камеры. Для отключения питания от различных камер можно использовать дополнительное устройство. Источник: Брайон Мойер / Semiconductor Engineering

Но что произойдет, если этот ЭБУ распределен, и каждая зона автомобиля имеет собственный ЭБУ для локальных камер? Изоляция питания камеры может происходить локально в пределах их соответствующих зон, но для объединения всех изображений в единое изображение по-прежнему требуется централизованный ЭБУ.

Burcicki предположил, что элемент слияния, который является одной из самых серьезных проблем, над которыми сейчас ведется работа, можно упростить, если автопроизводители перейдут на камеры на основе событий — так называемые датчики динамического зрения (DVS). Большинство полей зрения не меняются быстро, поэтому вычислительную нагрузку можно значительно снизить, используя камеры, которые сообщают только события, которые представляют изменения, а не повторно воспроизводят все поле обзора для каждого кадра.

Ситуация еще более заметна в автономных транспортных средствах с геозонами.Они проезжают по ограниченному маршруту снова и снова, поэтому пейзаж редко меняется значительно. На чем такая система хочет сосредоточиться, так это на необычных изменениях, таких как пешеход на пути или собака, бегущая через улицу. Они представляют собой отклонения от общепринятого мнения и требуют действий. За счет сосредоточения обработки изображения только на тех необычных элементах, которые могут повлиять на важные решения о транспортном средстве, нагрузка на обработку снижается. Это может уменьшить объем центрального ECU, увеличивая жизнеспособность распределенной архитектуры, которая направляет локальные части в центральный ECU для объединения.

Проектирование и проверка системы питания
В то время как традиционные автомобильные практики привели к ограниченной общности между брендами и классами транспортных средств, некоторые производители зашли так далеко, что создали новую платформу, на которой может быть построен электромобиль. Называемое шасси «скейтборд», оно начинает упорядочивать такие элементы, как трансмиссия и колеса, которые затем могут быть встроены в электрическую и силовую архитектуру.

Рис. 3. Шасси для скейтборда, изготовленное Rivian.Источник: Rivian

Burcicki, однако, предупредил, что «стартапы на Западном побережье думают, что механика проста, и они сосредотачиваются на электрике и программном обеспечении. Но все наоборот. Механическое — это не наука. Это искусство ».

Традиционные OEM-производители все еще могут быть разделены между электрическими и механическими, что является потенциальной проблемой, но их опыт в области механики ценен. При этом необходим соответствующий баланс. «Механические части ничего не делают, если они не электрифицированы», — сказал он.

Как описано Уиллисом, проектирование и проверка подсистем включают данные, собранные вместе из различных точечных инструментов, используемых для различных аспектов проектирования. Некоторые из этих данных являются эмпирическими и получены из тестовых сборок. Эта методология может быть сложной, когда приближается крайний срок проектирования, поскольку производство выстраивается в очередь на производство автомобилей, а времени на повторение дизайна не так много.

Уиллис из

Cadence сказал, что автомобильный дизайн должен перейти с уровня платы, на котором сосредоточена индивидуальная проверка ЭБУ, на более высокий системный уровень.Он видит три уровня анализа мощности, которые необходимо выполнить. Первый идет до того, как будут выложены какие-либо доски. Сколько будет разъемов? Какой длины будут кабели? Каковы будут бюджеты IR-drop для каждой части автомобиля?

Второй — во время проектирования. На этом этапе каждый разработчик знает свою собственную мощность и бюджет ИК-излучения, что дает им твердую цель для проверки. Третий этап наступает на этапе утверждения, когда вся система объединяется. Уиллис также отметил, что компоненты должны быть проверены в условиях напряжения и температуры и должны пройти проверку с запасом.

Проблема здесь в том, что инструменты должны быть способны адресовать общую PDN транспортного средства. Поскольку до сих пор проверка была сосредоточена на платах, эти инструменты были инструментами на уровне электрических плат. «Если вы посмотрите на системный дизайн в целом, то увидите, что он вышел за рамки уровня платы», — сказал Уиллис. «Это подвижная мобильная система». Расширение набора инструментов за пределы доски приводит к необходимости инструментов и методологий, которые работают на системном уровне. Поскольку система состоит из нескольких плат, соединенных кабелями, инструменты проверки должны иметь как механические, так и электрические характеристики.

Burcicki сказал, что в этих ситуациях остаются под контролем механические инструменты, а электрическая информация импортируется в микс. Такое совместное моделирование становится все более распространенным, но требует времени. Результатом всех этих проблем является то, что автомобильные силовые системы получают повышенное внимание при проектировании и проверке.

«Власть — одна из вещей, о которой очень часто забывают, — сказал Уиллис. «Это как фундамент дома. Вы должны сделать это правильно, иначе вы заплатите за это позже.”

Основы автоматических переключателей резерва (АВР)

Переключаемая нейтраль

Для трехфазных систем, требующих переключения нейтрального проводника, передаточные переключатели могут быть сконфигурированы с полностью рассчитанным четвертым полюсом, который работает идентично полюсам питания отдельных фаз (A, B, C). Для однофазных приложений можно настроить третий полюс с полным номиналом. Переключаемая нейтраль обычно используется, когда передаточный переключатель питается от отдельно выделенных источников питания.

Байпасные автоматические выключатели с изоляцией

Для упрощения обслуживания и увеличения времени безотказной работы автоматические переключатели резерва с изоляцией байпаса обеспечивают двойную коммутационную функцию и резервирование для критически важных приложений. Первичный АВР обеспечивает повседневное распределение электроэнергии к нагрузке, а байпасный переключатель служит резервным или резервным устройством.

Переключатель переключения с изоляцией байпаса часто выбирается для использования в здравоохранении и других критических приложениях, поскольку он позволяет вытянуть АВР, а в некоторых случаях и переключатель байпаса, и изолировать его от источника (источников) питания для облегчения регулярного технического обслуживания и осмотра. и тестирование в соответствии с кодексом (NFPA 110).

Автоматические выключатели служебного входа

Объекты с одним подключением к электросети и одним источником аварийного питания часто имеют АВР, расположенную на служебном входе, чтобы гарантировать, что критические нагрузки могут быстро и безопасно переключиться на аварийное питание в случае прерывания электроснабжения от электросети. Некритические нагрузки часто блокируются или отключаются от подключения к аварийному источнику питания, чтобы избежать перегрузки по мощности.

Рейтинги

При применении безобрывного переключателя для использования в системе распределения электроэнергии необходимо учитывать номинальный выдерживаемый ток замыкания (WCR), чтобы гарантировать целостность и надежность системы.Стандарт UL1008 допускает маркировку безобрывных переключателей одним или несколькими короткими замыканиями и / или кратковременными WCR, характерными для типа устройства защиты от перегрузки по току. Автоматические переключатели с несколькими номиналами обеспечивают большую гибкость применения.

Основные части автомобильной электрической системы

Электрическая система в вашем автомобиле довольно обширна и отвечает не только за то, чтобы поднимать и опускать окна. Фактически, электрическая система имеет решающее значение для запуска и работы двигателя.Если какая-то часть электрической системы в вашем автомобиле выходит из строя или начинает давать сбой, очень вероятно, что вы не сможете управлять автомобилем или, по крайней мере, будете испытывать трудности с его управлением. Хотя этот список ни в коем случае не является полным, следующие детали автомобильной электрической системы часто являются причиной многих проблем с электричеством , от которых может пострадать ваш автомобиль.

Аккумулятор

Аккумулятор в вашем автомобиле — это то, что сохраняет энергию, необходимую для запуска и работы вашего автомобиля. Если аккумулятор разрядился из-за возраста или из-за того, что вы оставили свет включенным, электрического сока не хватит, чтобы заставить двигатель вращаться. Если из-за последнего разрядится аккумулятор, вы сможете запустить автомобиль от внешнего источника и отправиться в путь, но автомобильные аккумуляторы время от времени требуют замены, как и батарейки AA в пульте дистанционного управления от телевизора.

Генератор

Генератор подключен к ремню, который вращается за счет движения двигателя, это движение позволяет генератору вырабатывать электричество.Эта электрическая энергия затем используется для запуска всех электрических систем в автомобиле, включая фары, питание свечей зажигания и поддержание заряда аккумулятора. Неисправность генератора обязательно будет означать, что ваш автомобиль не сможет завестись, так как аккумулятор разряжен.

Электропроводка

Как правило, проводка не выходит из строя, если на нее не воздействует какой-либо внешний фактор, например, мышь, кусающая ее. Однако, если проводка ослабнет, она может быть изношена или повреждена иным образом, что приведет к неисправности или отказу системы, частью которой она является.

Предохранители

В большинстве систем вашего автомобиля используется предохранитель, который предотвращает попадание на него слишком высокого напряжения, которое могло бы повредить компонент. Если чрезмерное электричество проходит через предохранитель определенной системы, он перегорает, а это означает, что электрический путь будет нарушен. Замена предохранителей часто бывает быстрой и дешевой.

Реле

Электрические реле действуют как выключатели. Если реле застревает в одном или другом положении, это, очевидно, может вызвать проблемы на плате.Например, если реле топливного насоса застряло во включенном положении, это означает, что газ будет непрерывно подаваться в двигатель, даже когда ключ выключен. Это приведет к повреждению топливного насоса и разрядке аккумулятора.

Если у вас возникли проблемы с электричеством в вашем автомобиле, разумно посетить автомагазин, который специализируется на ремонте автоэлектриков . За профессиональным ремонтом электрооборудования в Маунтин-Вью обращайтесь в A-1 Auto Tech! От Проблемы с переключателем зажигания , аккумуляторы, генераторы или даже трудно найти короткие замыкания, наша команда использует новейшее диагностическое и ремонтное оборудование для обеспечения быстрого и точного обслуживания.Позвоните нам по телефону (650) 487-2240 , чтобы запросить качественный ремонт автомобилей в Маунтин-Вью сегодня.

Если вы гость в Маунтин-Вью, обязательно посетите Rengstorff Park In Mountain View CA , пока находитесь здесь. Это отличные аттракционы, и люди, которые туда заходят, всегда действительно веселятся.

Комплексная конструкция системы электропитания

для суровых автомобильных сред занимает минимум места, сохраняет заряд аккумулятора, имеет низкий уровень электромагнитных помех

Достижения в области автомобильных технологий значительно увеличили содержание электроники в современных автомобилях, чтобы повысить безопасность, улучшить впечатления от вождения, обогатить развлекательные функции и диверсифицировать источники энергии и энергии. Мы продолжаем направлять инженерные ресурсы на улучшение решений по управлению питанием для автомобильного рынка. Многие технологии, использованные в этих усилиях, привели к значительному повышению эффективности источников питания, компактности, надежности и характеристик электромагнитных помех.

Источники питания для автомобильных приложений должны работать без сбоев в суровых условиях — проектировщик должен учитывать все требования, включая сброс нагрузки, холодный запуск, обратную полярность батареи, двойной скачок батареи, скачки и другие переходные процессы, определенные в LV 124, ISO 7637-2, ISO 17650-2 и TL82066, а также механическая вибрация, шум, чрезвычайно широкий диапазон температур и т. Д.В этой статье рассматриваются важнейшие требования к спецификациям автомобильных источников питания и решения для соответствия автомобильным спецификациям, в том числе:

• Переходные процессы на входе автомобиля
• Диапазон входного напряжения
• Выходное напряжение / ток
• Низкий ток покоя (I _Q )
• Электромагнитные помехи (EMI)

Несколько примеров решений показаны, чтобы проиллюстрировать, как комбинации высокопроизводительных устройств могут легко решить то, что в противном случае было бы трудными проблемами автомобильного источника питания.

Жесткие условия эксплуатации автомобилей

На рис. 1 показано полное силовое решение, отвечающее жестким требованиям автомобильных приложений. На передней панели LT8672 действует как идеальный диод, защищая схему от жестких условий под капотом и разрушительных неисправностей, таких как обратная полярность. За идеальным диодом следует семейство понижающих стабилизаторов с низким током покоя (I _Q ), которые имеют широкий входной диапазон — от 3 В до 42 В — для обеспечения регулируемых напряжений для ядер, ввода-вывода, DDR, и другие направляющие, необходимые для периферийных устройств.

Рис. 1. Обзор решений ADI Power by Linear для автомобильной электроники, отвечающих требованиям устойчивости к переходным процессам.

Эти регуляторы отличаются сверхнизким током покоя, что увеличивает время работы от батарей для постоянно включенных систем. Технология преобразования мощности с низким уровнем шума сводит к минимуму необходимость в дорогостоящем уменьшении электромагнитных помех, а также в циклах проектирования и испытаний для соответствия строгим автомобильным стандартам EMI. Многоканальные понижающие стабилизаторы LT8603 с низким уровнем I _Q со встроенным повышающим контроллером предварительной регулировки представляют собой компактное решение с как минимум тремя шинами регулируемого напряжения для многих критически важных функций, которые должны работать в условиях холодного пуска.LT8602 может поставлять четыре шины с регулируемым напряжением, необходимые для многих приложений расширенной системы помощи при вождении (ADAS), таких как предупреждение о столкновении, смягчение последствий и мониторинг слепых зон.

На рис. 2 показана традиционная автомобильная электрическая система, в которой двигатель приводит в действие генератор переменного тока. Генератор по существу представляет собой трехфазный генератор, переменный ток на выходе которого выпрямляется с помощью полного диодного моста. Выход этого выпрямителя используется для подзарядки свинцово-кислотного аккумулятора и питания цепей и устройств на 12 В.Типичные нагрузки включают ЭБУ, топливный насос, тормоза, вентилятор, кондиционер, звуковые системы и освещение. К шине 12 В добавляется все больше ADAS, включая периферийные устройства, устройства ввода-вывода, DDR, процессоры и их источники питания.

Рисунок 2. Типичная электрическая система автомобиля.

Электромобили несколько меняют картину. Двигатель заменен электродвигателем, в котором преобразователь постоянного тока преобразует высоковольтную литий-ионную (Li-Ion) аккумуляторную батарею 400 В в 12 В вместо генератора.Тем не менее традиционные генераторы переменного тока на 12 В должны остаться вместе с их переходными импульсами, включая быстрые импульсы.

Двигатель работает с максимальной эффективностью в узком диапазоне оборотов в минуту, поэтому выходная мощность генератора в установившемся режиме и напряжение батареи относительно стабильны, скажем, ~ 13,8 В в большинстве условий (подробнее об этом ниже). Каждая цепь, питаемая непосредственно от автомобильного аккумулятора, должна надежно работать в диапазоне от 9 В до 16 В, но надежные автомобильные электронные устройства также должны работать в нестандартных условиях, которые неизбежно возникнут в самый неудобный момент.

Хотя выходная мощность генератора номинально стабильна, она недостаточно стабильна, чтобы избежать необходимости кондиционирования перед питанием других систем автомобиля. Нежелательные скачки или переходные процессы напряжения вредны для последующих электронных систем и, если их не устранить должным образом, могут вызвать сбои в работе этих систем или необратимые повреждения. За последние несколько десятилетий было разработано множество автомобильных стандартов, таких как ISO 7637-2, ISO 16750-2, LV 124, TL82066, для определения скачков и переходных процессов напряжения, с которыми могут столкнуться автомобильные источники питания, и установления требований к конструкции.

Одним из наиболее критических и сложных переходных процессов высокого напряжения является сброс нагрузки. В автомобильной электронике сброс нагрузки означает отключение аккумулятора транспортного средства от генератора переменного тока во время зарядки аккумулятора. Во время переходного процесса сброса нагрузки поле возбуждения генератора переменного тока остается высоким, учитывая его большую постоянную времени — генератор по-прежнему выдает большую мощность даже без нагрузки. Батарея представляет собой большой конденсатор и обычно поглощает дополнительную энергию, но когда она отключается из-за ослабления клеммы или других проблем, она больше не может предоставлять эту услугу.В результате вся остальная электроника видит скачок напряжения и должна выдерживать сброс нагрузки. Без подавления сброса нагрузки может генерироваться напряжение выше 100 В. К счастью, в современных автомобильных генераторах используются лавинные выпрямительные диоды, ограничивающие напряжение сброса нагрузки до 35 В, что все еще является значительным отклонением от нормы. Событие сброса нагрузки может длиться до 400 мс.

Еще одно событие высокого напряжения — это запуск от внешнего источника. В некоторых эвакуаторах используются две батареи, соединенные последовательно, чтобы обеспечить эффективный запуск двигателя для восстановления разряженного автомобильного аккумулятора, поэтому автомобильные цепи должны выдерживать удвоенное номинальное напряжение батареи 28 В в течение нескольких минут. Многие высоковольтные понижающие стабилизаторы Power by Linear ™, такие как семейства Silent Switcher ^® и Silent Switcher 2, включая LT8650S и LT8640S (таблица 1), работают при напряжении до 42 В, что превышает это требование. Напротив, варианты с более низким номинальным напряжением потребуют схемы фиксации, что увеличивает стоимость и снижает эффективность. Некоторые регуляторы Power by Linear, такие как LT8645S и LT8646S, рассчитаны на 65 В для работы в грузовых автомобилях и самолетах, где система 24 В. является нормой.

Таблица 1.Монолитные понижающие регуляторы Silent Switcher и Silent Switcher 2 для автомобильной промышленности

Устройство	Количество выходов	В IN Диапазон (В)	Выходной ток	Пиковая эффективность f SW = 2 МГц В IN = 12 В В ВЫХ = 5 В	I Q при 12 В Вход (тип) (мкА)	Функция EMI	Пакеты
LT8650S	2	от 3 до 42	4 А на обоих каналах 6 А на любом канале	94.60%	6,2	Silent Switcher 2	6 мм × 4 мм × 0,94 мм LQFN
LT8645S	1	от 3,4 до 65	8 А	94%	2,5	Silent Switcher 2	6 мм × 4 мм × 0,94 мм LQFN
LT8643S	1	3.С 4 по 42	6 А непрерывный 7 А пиковый	95%	2,5	Silent Switcher 2 внешняя компенсация	4 мм × 4 мм × 0,94 мм LQFN
LT8640S	1	от 3,4 до 42	6 А непрерывный 7 А пиковый	95%	2,5	Silent Switcher 2	4 мм × 4 мм × 0.94-мм LQFN
LT8609S	1	от 3 до 42	2 A непрерывный, 3 A пиковый	93%	2,5	Silent Switcher 2	3 мм × 3 мм × 0,94 мм LQFN
LT8641	1	от 3 до 65	3,5 А непрерывный, 5 А пиковый	94%	2.5	Бесшумный переключатель	3 мм × 4 мм 18-выводной QFN
LT8640 LT8640–1	1	от 3,4 до 42	5 А непрерывный 7 А пиковый	95%	2,5	Silent Switcher LT8640: пропуск импульсов LT8640–1: принудительный непрерывный	3 мм × 4 мм 18-выводной QFN
LT8614	1	3.С 4 по 42	4 А	94%	2,5	Silent Switcher, низкая пульсация, пакетный режим работы	3 мм × 4 мм 18-выводной QFN
LT8642S	1	2,8 до 18	10 А	95%	240	Silent Switcher 2	4 мм × 4 мм × 0.94-мм LQFN
LT8646S	1	от 3,4 до 65	8 А	94%	2,5	Silent Switcher 2	6 мм × 4 мм × 0,94 мм LQFN

Другой переходный процесс напряжения возникает, когда водитель заводит автомобиль, а стартер потребляет сотни ампер тока от аккумулятора. Это снижает напряжение батареи на короткое время.В традиционном автомобиле это происходит только тогда, когда водитель заводит машину — например, когда кто-то заводит машину, чтобы ехать в супермаркет, и снова заводит ее, чтобы ехать домой. В современных автомобилях с функцией старт-стоп для экономии топлива события старт-стоп могут происходить несколько раз во время поездки в супермаркет — на каждом знаке остановки и на каждом красном светофоре. Дополнительные события старт-стоп создают значительно большую нагрузку на аккумулятор и стартер, чем в традиционном автомобиле.

Рисунок 3.LT8672 реагирует на переполюсовку аккумулятора.

Кроме того, если запуск происходит холодным утром, стартер потребляет больше тока, чем при более высоких температурах окружающей среды, снижая напряжение аккумулятора до 3,2 В или ниже примерно на 20 мс — это называется холодным пуском. Есть функции, которые должны оставаться активными даже при холодном пуске. Хорошо то, что такие критически важные функции изначально не требуют значительного энергопотребления. Интегрированные решения, такие как многоканальный преобразователь LT8603, могут поддерживать регулирование, даже если их входное напряжение падает ниже 3 В.

ISO 7637-2 и TL82066 определяют многие другие импульсы. Некоторые из них имеют более высокое положительное или отрицательное напряжение, но также и более высокое полное сопротивление источника. Эти импульсы имеют относительно низкую энергию по сравнению с событиями, описанными выше, и могут быть отфильтрованы или ограничены при правильном выборе входного TVS.

Идеальный диод соответствует нормам автомобильной невосприимчивости

Активный контроллер выпрямителя LT8672 с высоким номинальным входным напряжением (+42 В, −40 В), низким током покоя, сверхбыстрой переходной скоростью отклика и сверхнизким контролем падения напряжения на внешнем полевом транзисторе обеспечивает защиту в автомобильных системах 12 В с чрезвычайно низким энергопотреблением. диссипация.

Обратная полярность батареи

Каждый раз, когда клеммы аккумуляторной батареи отсоединяются, есть вероятность, что полярность автомобильного аккумулятора будет изменена по ошибке, и электронные системы могут быть повреждены из-за отрицательного напряжения аккумуляторной батареи. Блокирующие диоды обычно размещаются последовательно со входами питания для защиты от реверсирования питания, но блокирующие диоды имеют падение напряжения, что приводит к неэффективной системе и снижению входного напряжения, особенно во время холодного пуска.

LT8672 является идеальной заменой пассивного диода для защиты последующих систем от отрицательного напряжения, как показано на рисунке 3.

В нормальных условиях LT8672 управляет внешним N-канальным MOSFET, чтобы сформировать идеальный диод. Усилитель GATE распознает DRAIN и SOURCE и управляет затвором полевого МОП-транзистора, чтобы регулировать прямое напряжение до 20 мВ. D1 защищает ИСТОЧНИК в положительном направлении во время скачков нагрузки и перенапряжения. Когда на входе появляется отрицательное напряжение, GATE подтягивается к SOURCE, когда SOURCE становится отрицательным, выключающий MOSFET и изолируя DRAIN от отрицательного входа. LT8672 может быстро выключить внешний полевой МОП-транзистор, благодаря возможности быстрого сброса (FPD).

Рис. 4. Осциллограмма ответа LT8672 на обратную полярность.

Наложенное переменное напряжение

Обычная помеха на рейке аккумуляторной батареи — это наложенное переменное напряжение. Эта составляющая переменного тока может быть артефактом выпрямленного выхода генератора переменного тока или результатом частого переключения сильноточных нагрузок, таких как двигатели, лампочки или нагрузки с ШИМ-управлением. Согласно автомобильным спецификациям ISO 16750 и LV 124, на ЭБУ могут накладываться пульсации переменного тока, наложенные на его питание, с частотами до 30 кГц и амплитудами до 6 В (размах).На рисунке 5 высокочастотная пульсация переменного тока накладывается на линейное напряжение аккумуляторной батареи. Типичные идеальные диодные контроллеры слишком медленны, чтобы реагировать, но LT8672 генерирует высокочастотные импульсы затвора до 100 кГц для управления внешними полевыми транзисторами по мере необходимости для подавления этих пульсаций переменного тока.

Рис. 5. Осциллограмма реакции LT8672 на наложенное переменное напряжение.

Уникальная способность LT8672 отклонять общие компоненты переменного тока на шине питания является функцией его стратегии быстрого подтягивания (FPU) и FPD, а также его высокой способности управления затвором, когда драйвер затвора питается от встроенного регулятора наддува. .По сравнению с решением по питанию затвора с подкачкой заряда, этот повышающий стабилизатор позволяет LT8672 поддерживать стабилизированное напряжение 11 В, чтобы поддерживать внешний полевой транзистор включенным, обеспечивая при этом сильный ток истощения затвора для снижения коммутационных потерь для выпрямления высокочастотных пульсаций переменного тока. Его ток источника 50 мА обеспечивает сверхбыстрое включение полевого транзистора, сводя к минимуму рассеиваемую мощность; его пропускная способность по току 300 мА обеспечивает быстрое отключение, сводя к минимуму проводимость обратного тока. Кроме того, это значительно снижает ток пульсации в выходном конденсаторе.Типичные формы выпрямительных сигналов для наложенного переменного напряжения показаны на рисунке 6.

Рис. 6. Осциллограмма реакции LT8672 на наложенное переменное напряжение.

Кроме того, LT8672 эффективно снижает потери проводимости по сравнению с традиционным диодом Шоттки при тех же условиях нагрузки. Как видно на тепловых изображениях на рис. 7, решение, использующее LT8672, почти на 60 ° C холоднее, чем традиционное решение на основе диодов. Это не только повышает эффективность, но и устраняет необходимость в громоздком радиаторе.

Высокие пиковые узкие импульсы, которые появляются на входе автомобильных электронных систем, обычно поступают из двух источников:

• Отключение входного источника питания при наличии индуктивной нагрузки, включенной последовательно или параллельно.
• Процессы переключения нагрузки, влияющие на распределенную емкость и индуктивность жгута проводов.

Рисунок 7. Сравнение тепловых характеристик.

Некоторые из этих импульсов могут иметь пики высокого напряжения. Например, импульс 3a, определенный в ISO 7632-2, представляет собой отрицательный выброс, пиковое напряжение которого превышает -220 В, а импульс 3b определяет импульс с максимальным пиковым напряжением 150 В сверх начального напряжения батареи.Несмотря на то, что они обладают большим внутренним импедансом и очень малой продолжительностью, последующая электроника может быть легко повреждена, если они увидят эти импульсы.

Два TVS подходящего размера установлены в передней части для подавления таких всплесков. Фактически, некоторые из импульсов с низкой энергией могут быть поглощены непосредственно за счет эффекта фильтрации входного конденсатора и паразитной индуктивности провода.

Рис. 8. Сильный холодный кривошип для системы 12 В, определенной в LV 124. Рисунок 9. Событие холодного запуска.

Регулятор с несколькими рельсами проходит через события холодного пуска

LT8602 предоставляет компактные решения для до четырех регулируемых шин (например, 5 В, 3,3 В, 1,8 В, 1,2 В) с диапазоном входного напряжения от 5 В до 42 В, подходящие для функций, которые не обязательно должны быть во время холодного пуска. В противном случае для функций, которые должны работать даже при холодном пуске, таких как контроллер свечи зажигания или сигнализация, решения, такие как LT8603, работают до входов 3 В (или ниже).

LV 124 определил наихудший случай холодного кривошипа, показанный на Рисунке 8.Это означает, что минимальное напряжение аккумулятора может упасть до 3,2 В и длиться 19 мс при запуске автомобиля. Эта спецификация ставит перед приложениями задачу поддерживать работу на уровне 2,5 В при столкновении с дополнительным падением напряжения на диоде из-за обратной защиты аккумулятора в традиционном (неидеальном) диодном решении. В схеме пассивной диодной защиты могут потребоваться повышающие-понижающие регуляторы вместо менее сложных и более эффективных понижающих регуляторов для обеспечения стабильного питания 3 В, часто необходимого для многих микроконтроллеров.

Контроллер LT8672 имеет минимальное входное рабочее напряжение 3 В _BATT , что позволяет активному выпрямителю работать через импульс холодного запуска с минимальным перепадом (20 мВ) между входом и выходом. Входные источники питания во время холодного пуска получают входное напряжение не ниже 3 В. Это позволяет использовать понижающий стабилизатор с минимальным рабочим напряжением 3 В и низкими характеристиками падения напряжения, например LT8650S, для создания источника питания 3 В.

Как и LT8650S, многие автомобильные ИС ADI Power by Linear имеют минимальное номинальное входное напряжение 3 В.

На рисунке 9 показано сравнение источника питания 1,8 В с LT8672 и традиционным диодом. Понижающий стабилизатор работает до 3 В. Как показано, с традиционным диодом напряжение V _IN на понижающем стабилизаторе падает примерно до 2,7 В, когда напряжение батареи V _BATT падает до 3,2 В из-за высокого падения напряжения. диода, вызывая отключение UVLO выходного импульсного регулятора, и его выход 1,8 В падает. Напротив, напряжение на выходе LT8672 остается почти постоянным во время холодного запуска, а понижающий регулятор, расположенный ниже по потоку, может поддерживать значение 1.Выход 8 В.

Для выполнения множества важных функций требуются регулируемые шины 5 В и 3,3 В, а также шины менее 2 В для питания, ввода-вывода процессора и ядра в аналоговых и цифровых ИС. Если V _BATT упадет ниже его выходов или V _IN (MIN), чистый понижающий стабилизатор потеряет регулирование при прямом питании от V _BATT . Однако такие критически важные функции обычно не требуют большой мощности, поэтому можно использовать высокоинтегрированное компактное решение, такое как четырехканальный выход LT8603 6 мм × 6 мм, тройной монолитный понижающий преобразователь и повышающий контроллер.

Встроенный контроллер повышения напряжения LT8603 работает при напряжении ниже 2 В, что делает его идеальным предварительным регулятором для трех понижающих стабилизаторов. На Рисунке 10 показано современное решение Power by Linear для этих приложений, которое может выдержать холодный пуск. Два высоковольтных понижающих стабилизатора питаются от преобразователя предварительного повышения напряжения. Когда V _BATT опускается ниже 8,5 В, контроллер повышения начинает переключаться, и выход (OUT4) регулируется до 8 В. Он может поддерживать выход стабилизированным входным напряжением до 3 В после запуска.Следовательно, два высоковольтных бакена могут работать в холодном состоянии, обеспечивая при этом постоянные выходы 5 В и 3,3 В, как показано на рисунке 11. Как только напряжение V _BATT восстанавливается до значения выше 8,5 В из холодного кривошипа, контроллер наддува просто работает. как сквозной диод. Высоковольтные понижающие трансформаторы могут выдерживать напряжение V _BATT до 42 В. Низковольтное понижающее напряжение питается от выхода OUT2, обеспечивая 1,2 В при холодном пуске.

Рис. 10. Решение LT8672 и LT8603 выдерживает события холодного запуска, которые проходят через события холодного запуска.Рис. 11. Комбинация LT8672 и LT8603 выдает выходы 5 В и 3,3 В, которые работают при холодном пуске.

Ultralow I

_Q увеличивает время работы от батареи для постоянно включенных систем

Для постоянно включенных систем, подключенных к V _BATT в течение недель или месяцев без подзарядки батареи, в некоторых случаях эффективность малой нагрузки и холостого хода более важны, чем эффективность при полной нагрузке. Семейство устройств Power by Linear со сверхнизким током покоя (I _Q ) сохраняет заряд батареи, выдерживая сложные переходные режимы и широкий диапазон входного напряжения, от 3 В до 42 В, и широкий диапазон температур.Чтобы оптимизировать эффективность и поддерживать регулирование при малых нагрузках и без нагрузки, регулятор работает в импульсном режиме ^® . Между пакетами все схемы, связанные с управлением выходным переключателем, отключаются, снижая входной ток питания до нескольких микроампер. Напротив, типичный понижающий стабилизатор может потреблять сотни микроампер от V _BATT при регулировании без нагрузки, разряжая батарею на несколько порядков быстрее.

На эффективность пакетного режима при данной легкой нагрузке в основном влияют потери переключения, которые являются функцией частоты переключения и напряжения затвора.Поскольку для включения и выключения полевого МОП-транзистора и поддержания работоспособности внутренней логики требуется фиксированное количество энергии, более низкая частота переключения снижает потери заряда затвора и повышает эффективность. Частота коммутации в первую очередь определяется пределом тока импульсного режима, значением индуктивности и выходным конденсатором. Для заданного тока нагрузки увеличение предельного значения импульсного тока позволяет передавать больше энергии в течение каждого цикла переключения, а соответствующая частота переключения ниже. При заданном предельном значении импульсного тока индуктивность большего значения накапливает больше энергии, чем меньшая, и частота переключения также ниже.По той же причине выходной конденсатор большего размера накапливает больше энергии и требует больше времени для разряда.

Рис. 12. Low I _Q LT8650S поддерживает очень высокую эффективность при малой нагрузке, что позволяет поддерживать постоянно работающие приложения без значительного разряда батареи.

На рис. 12 показан сверхнизкий синхронный понижающий стабилизатор I _Q LT8650S в решении, которое отличается высокой эффективностью в широком диапазоне входного напряжения и тока нагрузки. Благодаря встроенным полевым МОП-транзисторам это устройство может обеспечивать до 8 А общего выходного тока при фиксированных выходных напряжениях 3.3 В или 5 В. Несмотря на простую общую конструкцию и компоновку, этот преобразователь включает опции, которые можно использовать для оптимизации производительности конкретных приложений в системах с батарейным питанием.

В таблице 1 перечислены монолитные регуляторы с низким I _Q , которые хорошо подходят для автомобильного рынка, с входами до 42 В или 65 В. Типичный ток покоя для этих устройств составляет всего 2,5 мкА благодаря низкому I _Q технологии, разработанные Analog Devices. При минимальном времени включения 35 нс эти регуляторы обеспечивают 3.Выходное напряжение 3 В со входа 42 В при частоте переключения 2 МГц, что является обычным явлением в автомобильной промышленности.

Портфель бесшумных коммутаторов упрощает дизайн EMI

Автомобильные приложения требуют систем, которые не производят электромагнитных шумов, которые могут мешать нормальной работе других автомобильных систем. Например, импульсные источники питания являются эффективными преобразователями энергии, но по своей природе генерируют потенциально нежелательные высокочастотные сигналы, которые могут повлиять на другие системы.Шумы регулятора переключения возникают на частоте переключения и ее гармониках.

Пульсация — это шумовая составляющая, которая появляется на выходных и входных конденсаторах. Пульсации можно уменьшить с помощью конденсаторов низкого ESR и ESL, а также LC-фильтров нижних частот. Высокочастотный шумовой компонент, с которым гораздо труднее справиться, является результатом быстрого включения и выключения силовых полевых МОП-транзисторов. В конструкции, ориентированной на компактный размер решения и высокую эффективность, рабочие частоты переключения теперь увеличены до 2 МГц, чтобы уменьшить размер пассивных компонентов и избежать слышимой полосы.Кроме того, время переключения было сокращено до наносекундного диапазона для повышения эффективности — за счет снижения потерь переключения и потерь скважности.

Паразитная емкость и индуктивность как от корпуса, так и от макета печатной платы играют важную роль в распределении шума, поэтому, если шум присутствует, его может быть трудно устранить. Предотвращение электромагнитных помех осложняется тем фактом, что шум переключения охватывает диапазон от десятков МГц до более высоких частот. Датчики и другие инструменты, подверженные такому шуму, могут выйти из строя, что приведет к появлению слышимого шума или серьезному отказу системы.Поэтому были установлены строгие стандарты для регулирования EMI. Наиболее распространенным является CISPR 25 Class 5, в котором подробно описаны допустимые пределы для частот от 150 кГц до 1 ГГц.

Соответствие нормам EMI для автомобилей при высоком токе обычно означает сложную конструкцию и процедуру испытаний, включая многочисленные компромиссы в отношении занимаемой площади решения, общей эффективности, надежности и сложности. Традиционные подходы к управлению электромагнитными помехами путем замедления фронтов переключения или снижения частоты переключения имеют такие компромиссы, как снижение эффективности, увеличение минимального времени включения и выключения и больший размер решения.Альтернативные средства защиты, включая сложный громоздкий фильтр электромагнитных помех, демпфер или металлическое экранирование, значительно увеличивают затраты на место на плате, компоненты и сборку, усложняя управление температурным режимом и тестирование.

Наша технология Silent Switcher решает проблему электромагнитных помех инновационным способом, обеспечивая впечатляющие характеристики электромагнитных помех в высокочастотных источниках питания с высокой мощностью. Устройства Silent Switcher 2 второго поколения упрощают конструкцию и производство плат за счет включения в корпус конденсаторов горячего контура.В понижающем стабилизаторе, таком как LT8650S на 42 В / 4 А, контур нагрева состоит из входного конденсатора и верхнего и нижнего переключателей. Другие зашумленные контуры включают схему управления затвором и схему заряда повышающего конденсатора. В устройствах Silent Switcher 2 конденсаторы горячего контура и теплого контура интегрированы в корпус и расположены таким образом, чтобы минимизировать электромагнитные помехи. Это снижает влияние окончательной компоновки платы на уравнение электромагнитных помех, упрощая проектирование и производство. Дальнейшее снижение пиковых EMI может быть достигнуто за счет использования дополнительной функции частотной модуляции с расширенным спектром, встроенной в эти части, что еще больше упрощает соблюдение строгих стандартов EMI.

Рис. 13. Конфигурация LT8672 и LT8650S для высокого выходного тока.

На рис. 13 показано решение с низким уровнем шума I _Q для сильноточных приложений ввода-вывода автомобилей и периферийных устройств. LT8672 на переднем конце защищает схему от обратных отказов батареи и высокочастотных пульсаций переменного тока с прямым падением напряжения всего в десятки мВ. LT8650S переключается на частоте 400 кГц с диапазоном входного напряжения от 3 В до 40 В и выходной мощностью 8 А при параллельной работе двух каналов.Два развязывающих конденсатора расположены рядом с входными контактами LT8650S. Благодаря технологии Silent Switcher 2 характеристики высокочастотных электромагнитных помех превосходны даже без установленного фильтра электромагнитных помех. Система соответствует максимальному и среднему пределу CISPR 25 класса 5 со значительными запасами. На рисунке 14 показаны результаты испытаний на среднее значение излучаемых электромагнитных помех в диапазоне от 30 МГц до 1 ГГц с вертикальной поляризацией. Полное решение отличается простой схемой, минимальным общим количеством компонентов, компактными размерами и характеристиками электромагнитных помех, невосприимчивыми к изменениям в компоновке платы (рисунок 15).

Рисунок 14. Характеристики электромагнитных помех LT8672 и LT8650S: от 30 МГц до 1 ГГц. Рис. 15. Полное решение для источника питания на выходах 3,3 В и 5 В от автомобильного аккумулятора.

Заключение

Автомобильные приложения требуют недорогих, высокопроизводительных и надежных решений в области электропитания. Жестокая внутренняя среда заставляет разработчиков источников питания создавать надежные решения, учитывающие широкий спектр потенциально разрушительных электрических и тепловых событий. Электронные платы, подключенные к батарее 12 В, должны быть тщательно спроектированы для обеспечения высокой надежности, компактного размера и высокой производительности.Каталог устройств Power by Linear включает инновационные решения, специально предназначенные для автомобильных требований: сверхнизкий ток покоя, сверхнизкий уровень шума, низкий уровень электромагнитных помех, высокий КПД, широкий рабочий диапазон при компактных размерах и широкий диапазон температур. Устраняя сложность при одновременном повышении производительности, решения Power by Linear сокращают время проектирования источников питания, снижают затраты на решения и сокращают время выхода на рынок.

Хорошо изучать основную теорию автомобильного электрооборудования

АВТО ТЕОРИЯ

В электрических системах нет ничего сложного.Основная теория электричества проста и понятна, если вы немного терпеливы и любопытны. Итак, мы начнем с нескольких определений. Вооружившись пониманием следующих шести терминов, вы быстро научитесь «думать как электрон». Не торопитесь и перечитывайте их, пока полностью не поймете концепцию:

Электрон: Основная единица электричества. Думайте об этих маленьких парнях как о «пулях», летящих по проволоке. Именно движение электронов управляет устройствами, которые делают нашу жизнь — и наши автомобили — такими удобными и удобными.

Напряжение: Это сила (или давление, если хотите) электричества в проводе. Если вы думаете о своем садовом шланге как о проводе, давление воды будет эквивалентно напряжению. Старые автомобили работают от систем на шесть вольт, а новые (большинство 1956 года и позже) используют системы на двенадцать вольт. Во всех руководствах автомобилей указано напряжение системы.

Ток: Это движение электронов в проводе, выраженное в единицах, называемых ампер. Чем больше скорость движения по проводу, тем больше ток.Думайте об этом как о скорости воды, выходящей из садового шланга. Когда вы затягиваете насадку, вода вырывается все быстрее и быстрее.

Сопротивление: Это ограничение движения электронов по проводу или цепи. Единица сопротивления называется ОМ , и вы можете думать об этом как о перегибе в том садовом шланге. Чем выше сопротивление, тем больший ток должен протекать, чтобы преодолеть его. Чем больше тока проходит через область с высоким сопротивлением, тем горячее станет провод, что в конечном итоге приведет к выходу из строя.Коррозия, ослабленные клеммы и провода слишком маленького диаметра — три очень и очень распространенных причины сопротивления.

ВАЖНЫЙ ФАКТ! Высокое сопротивление является причиной ВСЕХ электрических неисправностей, за исключением обрыва проводов и отсутствия заземления — оба эти явления будут рассмотрены позже.

Вт: Единица мощности в электричестве и произведение А x Вольт. Почему это важно? Потому что разработчикам схем необходимо знать величину тока, требуемую для данного устройства (такого как вентилятор, звуковой сигнал, свет и т. Д.).), чтобы выяснить, какой диаметр использовать. Пример: 50-ваттный стоп-сигнал, работающий от 12 вольт, потребляет 4,1 ампера (4,1 ампера x 12 вольт = 50 ватт). Диаметр провода должен быть достаточно большим, чтобы пропускать ток без нагрева и оплавления его изоляции.

ВАЖНЫЙ ФАКТ! Это единственная формула, которая вам действительно понадобится, чтобы понять основы электричества , будь то в вашей машине или в вашем доме.

Заземление: Все электрические устройства должны быть частью цепи .То есть электроны должны течь от источника питания через устройство к земле. В автомобилях металлическое шасси — это земля (поэтому отрицательный провод аккумулятора прикреплен болтами к двигателю или раме), а источником питания является положительный провод на аккумуляторе. Без заземления есть только ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ цепь. Электроны не будут течь — и, следовательно, ничего не будет работать — если цепь не заканчивается заземлением. Примечание. В некоторых легковых и грузовых автомобилях используются электрические системы «положительного заземления», в которых положительный провод от аккумулятора подключается к раме, а отрицательный провод идет к жгуту электропроводки.Это никоим образом не затрудняет подключение или устранение неполадок; все, что требуется, — это помнить, что система противоположна нормальным системам.

СТОП! НЕ ЧИТАЙТЕ ДАЛЬШЕ, ПОКА ВЫ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ПОНИМАЕТЕ ВСЕ УСЛОВИЯ, ПЕРЕЧИСЛЕННЫЕ ВЫШЕ!

Готовы продолжить? Хорошо, давайте начнем с того факта, что все автомобили работают от электрических систем постоянного тока (DC), в отличие от переменного тока (AC), который работает в вашем доме. DC — это «однопроводная» система. То есть поток электричества всегда проходит от источника тока через устройство, а затем на землю.Он может делать это через любое количество подключений и через другие устройства, но отследить путь несложно, если вы всегда задаете вопрос:

«Откуда идет энергия и есть ли путь к земле?»

Для практических целей поток электричества теперь считается от положительного (напряжение, обозначенное знаком плюс +) до отрицательного (заземление, обозначено знаком минус -). Таким образом, «отрицательная» клемма аккумулятора вашего автомобиля подключена к металлическому каркасу автомобиля (некоторые старые автомобили — в основном иностранные — использовали системы «положительного заземления», но это больше не используется).

Время инструмента!
Для измерения напряжения, сопротивления, направления тока и других электрических параметров вам понадобится мультиметр. Это устройства, которые существуют уже много лет и доступны в магазинах электроники и даже в большинстве домашних центров. Недорогие (около 30 долларов), достаточно качественные счетчики — это все, что нужно среднему любителю, так что не тратьте слишком много денег. Все эти измерители могут измерять постоянный, переменный ток, сопротивление и даже небольшой ток. Измерители в этом ценовом диапазоне полностью способны точно измерять компоненты вашего автомобиля, а также вашу бытовую систему, и вы можете выбрать либо аналоговый, либо цифровой типы, в зависимости от того, хотите ли вы читать циферблат или просто отображать числа.После покупки прочтите инструкции и потренируйтесь измерять с ним напряжение и сопротивление. Часовая практика должна сделать вас экспертом. Когда вы привыкнете использовать мультиметр, вы быстро оцените его огромную универсальность.

Аккумулятор:
Поскольку источником электричества в автомобиле является аккумулятор, давайте посмотрим, как он работает:

Аккумулятор — это электрохимическое устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую.В автомобилях используются «свинцово-кислотные» аккумуляторы.
В свинцово-кислотной батарее положительная (+) клемма используется из пластин из диоксида свинца, а для отрицательных пластин — пористого мягкого свинца. Все пластины располагаются поочередно и погружаются в раствор серной кислоты и воды. Оксид свинца положительной пластины представляет собой соединение свинца и кислорода. Серная кислота представляет собой соединение водорода и сульфатного радикала (SO4), поэтому химическое обозначение кислоты — h3SO4.

С химической точки зрения, когда аккумулятор подключен к внешней нагрузке (устройству, использующему электричество), он начинает разряжаться.При этом свинец в положительной пластине соединяется с сульфатом кислоты, образуя сульфат свинца (PBSO4) на положительной пластине. Кислород в положительной пластине соединяется с водородом из кислоты с образованием воды (h3O), которая снижает концентрацию кислоты в электролите. Кроме того, чистый свинец в отрицательной пластине соединяется с сульфатом, образуя сульфат свинца и делая положительные и отрицательные пластины более похожими по химическому составу. Электроны высвобождаются во время этой реакции, создавая электрический ток с определенным напряжением (2 вольта на элемент, с 6 элементами в 12-вольтовой батарее, описанной ниже).

Напряжение аккумулятора зависит от химической разницы между двумя материалами пластин и концентрации кислоты. Поскольку пластины стали более похожими по химическому составу, а концентрация электролита стала слабее, выходное напряжение становится все слабее и слабее, пока батарея не разрядится или не разрядится.

Однако аккумулятор можно перезарядить, пропустив через него электрический ток в направлении, противоположном разрядке. Химические реакции во время цикла зарядки обратны тем, которые происходят во время разряда.Когда батарея заряжается, положительные пластины снова становятся диоксидом свинца, отрицательные пластины снова становятся чистым свинцом, и электролит возвращается к своей надлежащей концентрации. Цикл заряда-разряда можно повторять снова и снова, пока усталость и эрозия электродов и коррозия положительных пластин не вызовут в конечном итоге поломку.

С механической точки зрения батареи состоят из нескольких «ячеек», каждая из которых содержит положительную и отрицательную пластины. Один элемент будет производить два вольта, поэтому ваша 12-вольтовая батарея для повышения эффективности состоит из шести ячеек, сгруппированных вместе в одном корпусе.Ячейки соединены «последовательно», или положительный с отрицательным, с положительным на отрицательный; и так далее. Когда вы подключаете что-то последовательно, вы складываете напряжение каждой ячейки, чтобы получить общую выходную мощность батареи.

Так почему такая большая и тяжелая вещь, как батарея, вырабатывает только 12 вольт? Что ж, это ток (помните?), Который работает, и все эти пластины, погруженные в эту кислоту, способны производить впечатляющее количество ампер, по крайней мере, на короткое время. Типичная батарея выдает 500–1000 ампер, и весь этот ток нужен для работы стартера, не говоря уже о других вещах.

Батареи не могут обеспечить достаточный ток, как правило, только по нескольким причинам:

1. Электролит и пластины «изнашиваются». Срок службы батареи (36 месяцев, 48 месяцев и т. Д.) Определяется толщиной и количеством пластин, и вы получаете то, за что платите в этом отношении. В конце концов аккумулятор изнашивается и не может удерживать заряд. Чтобы проверить это, попросите сервисную станцию ​​проверить ячейки гигрометром (устройством, измеряющим удельный вес) или купите его себе (они дешевые).Если гигрометр говорит, что батарея разряжена и не держит заряд, замените ее.

2. Наиболее частая неисправность аккумуляторов — ослабленные или корродированные кабельные соединения. В любом случае причина отказа — ВЫСОКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ! (помните, что плохое механическое соединение означает, что ток не может проходить практически полностью). Если кабели ослаблены, тщательно их затяните. В случае появления коррозии удалите их и очистите напильником или наждачной бумагой (очистите как кабельные разъемы, так и клеммы!). Рекомендуется очищать соединения не реже одного раза в год.

3. Перезарядка через внешние зарядные устройства или неисправный регулятор убивает батареи, выделяя столько тепла (из-за протекания тока), что вода в электролите выкипает. В некоторых случаях батарея взрывается. Конечно, неправильное подключение соединительных кабелей может привести к полному короткому замыканию с катастрофическими последствиями (полное замыкание — это когда весь ток от источника напряжения подключается непосредственно к земле, не проходя через какое-либо устройство или сопротивление. В случае батареи, это было бы равносильно соединению обеих клемм вместе, вызывая сильный ток через пластины, который, в свою очередь, вызывает сильный нагрев, затем кипение и, наконец, аккумулятор взорвется).

В части II наших автомобильных электрических систем мы объясним, как работают генераторы и генераторы переменного тока.

data-matched-content-ui-type = «image_card_stacked» data-matched-content-rows-num = «3» data-matched-content-columns-num = «1» data-ad-format = «autorelaxed»>

(PDF) Система автоматического управления стабилизацией напряжения электросети

E.I. Забудский, Г.И. Баландина / Процедуры информатики 103 (2017) 511 — 516

Размеры блока управления 260x180x40 мм, масса — не более 1 кг.

Управляющее воздействие осуществляется с помощью тиристоров, размещенных в плечах мостового управляющего выпрямителя, который

питает обмотку управления реактором (CW). Кроме того, гальваническая развязка между слаботочными и сильноточными цепями

также выполняется этими опто-тиристорами.

Принцип работы СКУД следующий. Стабилизированное напряжение распределенной сети подается на АЦП

A1 (F7077M / 2) через трансформатор напряжения T, где оно преобразуется в цифровой двоичный код, который сравнивается процессором

с цифровым двоичным кодом заданного значения. , программируется с помощью переключателей на передней панели CU (Рисунок 2).

Если эти коды не равны, определяется знак несовпадения и угол открытия тиристоров меняется каждый полупериод

соответственно, что приводит к изменению постоянной составляющей тока, протекающего в реакторе

и изменение напряжения питания стабилизируется.

Управляющее программное обеспечение состоит из основной программы и шести подпрограмм: процедура обработки прерывания таймера, SQRT, SHR,

DIV, SHL и MUL.

Подпрограмма прерывания таймера работает в двух режимах: режим «0» или «1», которые определяются знаком, то есть 0x08 бит

значение

в памяти данных.Если этот бит установлен в «0», то подпрограмма работает в режиме # 0, а если «1», то в режиме # 1

. В режиме №0 он запускает стартовый импульс SCR, длительность этого импульса предварительно установлена ​​на 200 микросекунд, а в режиме №1

стартовый импульс SCR завершается.

Логика управления СКУД

Система автоматического управления работает следующим образом: 1) переключатель S9 «Reset-Operation» установлен в положение «Reset»; 2) блок управления

включен; 3) блок питания подключен к сети переменного тока; 4) уставка программируется с помощью переключателей S1-S8

; 5) микрокомпьютер (D1) запускает управляющую программу.

В результате устанавливается целевое напряжение в точке установки КР. Фактическое напряжение отображается на фотоэлектрическом вольтметре

(рисунок 2).

Рабочий процесс управляющей программы управляется полярностью входного напряжения

: во время положительного полупериода выполняется часть измерения

: накопление суммы квадратов мгновенных измеренных значений напряжения и

подсчет числа циклов измерения, а в течение каждого отрицательного полупериода — обработка результатов этих

измерений, анализ и коррекция текущего значения кода задержки включения тринистора.

В начале программы устанавливает адрес стека, номер банка данных памяти и подготавливает прерывание по таймеру, которое составляет

как часть микрокомпьютера D1. Затем программа анализирует состояние выхода компаратора DA1 (554SAZ).

Если на этом выходе стоит «1», то предполагается, что на вход

АЦП A1 подается отрицательное полуволновое напряжение

(рис.