Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

Тяговое реле расположено в верхней части стартера. Якорь 7

реле соединен тягой 8 с рычагом включения шестерни. Тяга 8 по-

зволяет регулировать положение шестерни 14 во включенном со-

стоянии. В исходном состоянии якорь реле удерживается возврат-

ной пружиной и подпружиненным штифтом с медным подвиж-

ным силовым контактом

—

«пятаком» 6. При срабатывании реле

пятак 6 замыкает силовые контакты, включая питание стартера от

аккумуляторной батареи.

При повороте ключа в замке зажигания на положение «Стар-

тер» ток идет через обмотки реле, якорь втягивается внутрь обмо-

ток и перемещает через рычаг шестерню

14.

Демпферная пружина

16 смягчает удар при соединении шестерни с венцом маховика. В

конце хода якоря контакты 4 замыкаются, включая в цепь с акку-

мулятором обмотки стартера. После пуска двигателя срабатывает

муфта свободного хода 75, а после поворота ключа зажигания в

положение «Зажигание» отключается тяговое реле и под действи-

ем возвратной пружины якоря и винтовой нарезки на валу старте-

ра шестерня 14 возвращается в исходное положение.

Стартеры с редукторами. Чем больше частота вращения элект-

родвигателя, тем он компактнее и обладает меньшей массой. Од-

нако передаточное число от приводной шестерни к маховику не

может быть более 16, так как при большем его значении трудно

обеспечить механическую прочность приводной шестерни.

В 80-е годы XX в. был начат выпуск стартеров с встроенными

редукторами, что позволило в 1,5...2 раза уменьшить их габарит-

ные размеры за счет увеличения частоты вращения якоря до

ООО...20

ООО

мин

-1

, сохранив при этом пусковую частоту враще-

ния двигателя. Внутри корпуса стартеров размещен планетарный

или рядный с внешним (или внутренним) зацеплением шестерен

механизм, понижающий частоту вращения якоря в 3...4 раза. Для

повышения прочности и снижения момента инерции в стартерах

использованы обмотки из алюминия, более термостойкие изоля-

ционные материалы. Эти стартеры кроме более высокого КПД со-

здают меньшую нагрузку на аккумуляторную батарею, так как

пусковые моменты меньше, потребляют меньшую мощность при

малых нагрузках. В то же время они создают более тяжелые усло-

вия работы муфты свободного хода, больший шум, тяжелые усло-

вия работы щеточно-коллекторного узла, повышенные требова-

ния к изготовлению. Считается, что преимущества таких старте-

ров проявляются при мощности более 1 кВт.

27.3. СРЕДСТВА ОБЛЕГЧЕНИЯ ПУСКА

При низких температурах пуск двигателя затруднен. Это обус-

ловлено следующими факторами: ухудшением характеристики ак-

кумуляторной батареи и соответственно стартера (см. рис. 27.1, б);

450

увеличением момента сопротивления двигателя из-за повышения

вязкости масла; невозможностью хорошо подогреть смесь (воздух

в дизеле) из-за повышенной теплоотдачи нагревающейся при сжа-

тии смеси (воздуха); плохой испаряемостью бензина, а следова-

тельно, невозможностью образования качественной топливовоз-

душной смеси.

Для облегчения пуска применяют мероприятия с целью повы-

сить характеристики электропусковой системы (аккумулятор-

стартер), подогреть двигатель (масло, воздух) и принудительно

поджечь смесь.

Повышение характеристик электропусковой системы подразуме-

вает повышение напряжения питания стартера. Для этого утепля-

ют аккумуляторные батареи и производят их предпусковой подза-

ряд или применяют вспомогательные источники питания.

Предпусковой подзаряд производят при температуре ниже -10 °С

током 0,9С

течение 10 мин.

Вспомогательные источники питания представляют тележки с

дополнительными аккумуляторными батареями (агрегат Э536)

или источники питания, работающие от трехфазной сети (агре-

гат Э307 или Э312), с трехфазным трансформатором и выпрями-

телем.

Средства подогрева применяют в основном для пуска дизелей,

монтируя их на двигателе. Различают средства подогрева воздуха

(электрофакельный подогреватель и свечи подогрева), средства

воспламенения смеси (свечи накаливания), средства подогрева

всего двигателя (предпусковые подогреватели).

Свечи накаливания устанавливают во впускном коллекторе или

в камере сгорания так, чтобы на них не попадало топливо из фор-

сунок. Спираль свечи 2 (рис. 27.5) нагревает перемещающийся

мимо него поток воздуха. Время нагрева свечи до пуска двигателя

30...60 с, потребляемый ток 40...50 А, температура нагрева элемен-

та 900...1050 °С. Когда двигатель начнет устойчиво работать, свечи

должны быть отключены.

Электрофакельные подогреватели устанавливают во

впускном коллекторе дизелей литражом более

л. На-

гревательный элемент (спираль накаливания) подогре-

вателей включается до пуска, а электромагнитный кла-

пан при пуске открывается и пропускает топливо к

спирали. Попадая на раскаленную спираль, топливо

горит, а проходящий в цилиндры холодный воздух на-

гревается, захватывает пламя и разносит по цилиндрам,

обеспечивая подогрев камеры сгорания и воспламене-

ние основной части топлива, впрыскиваемого форсун-

Рис. 27.5. Свеча накаливания:

1 —

корпус; 2—спираль накаливания; 3— кожух свечи

451

ками. После пуска двигателя подогреватель выключают. При этом

клапан перекрывает подачу топлива к спирали.

Предпусковые подогреватели (например, ПЖД-30 для автомоби-

лей КамАЗ) обеспечивают пуск двигателей при температуре ниже

-30 °С. Они состоят из форсунки, спирали накаливания для под-

жигания топлива, подаваемого форсункой, и вентилятора, обеспе-

чивающего обдув поддона горячими газами. Одновременно подо-

гревается жидкость системы охлаждения двигателя. Пусковые по-

догреватели работают на том же топливе, что и двигатель.

27.4. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПУСКА

Стартеры обладают достаточно высокой эксплуатационной на-

дежностью. Несмотря на это, в системе пуска могут возникать

следующие неисправности:

стартер не включается (нет щелчка срабатывания реле)

—

раз-

ряжена аккумуляторная батарея или нарушена электрическая

цепь из-за отсутствия контакта в клеммах аккумулятора, замке за-

жигания, тяговом и дополнительном реле, силовой цепи стартера

и месте подсоединения массового провода к корпусу двигателя;

стартер включается, но коленчатый вал вращается очень мед-

ленно или вообще не вращается

—

разряжена батарея, плохой

контакт в силовой цепи, неисправен стартер;

металлический скрежет при включении стартера

—

неправиль-

но отрегулировано перемещение шестерни стартера, наличие за-

боин на шестерне;

стартер вращается, но коленчатый вал не вращается

—

неисп-

равен привод шестерни стартера.

Техническое обслуживание системы пуска проводят при ТО-2,

проверяя контакт во всех соединениях (крепление наконечников

проводов). Через 40 тыс. км проверяют стартер на стенде: состоя-

ние щеток и коллектора, осевой зазор в подшипниках якоря, ра-

боту механизма привода, проводят контрольное испытание. При

испытании замеряют частоту вращения якоря и ток на режиме хо-

лостого хода, а также тормозной момент и ток нагрузки при пол-

ном торможении стартера.

Контрольные вопросы

1. Что такое пусковая частота вращения? 2. От чего зависит момент сопротив-

ления прокручивания коленчатого вала при пуске? 3. Из каких элементов состоит

система пуска? 4. Для чего предназначен механизм привода шестерни стартера?

5. Как зависят характеристики стартера от характеристик аккумуляторной бата-

реи? 6. Каково назначение тягового реле? 7. Как определить неисправный контакт

в цепи питания стартера?

452

Глава 28

СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ

28.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Назначение системы освещения и сигнализации

—

обеспечить

требуемую освещенность дороги в любое время суток, подачу чет-

ких сигналов о маневрах автомобиля. Нормы на светотехнические

характеристики приборов системы освещения и сигнализации

полностью определяются требованиями безопасности движения.

Все световые приборы преобразуют электрическую энергию в

лучистую. В светотехнике используют понятие «лучистый поток»,

который характеризует энергию излучения в единицу времени

—

мощность лучистой энергии. Так как глаз человека воспринимает

не весь спектр лучистой энергии, то вводят понятие «световой по-

ток», который оценивает световое ощущение, воспринимаемое

человеком. Световой поток F— это мощность лучистой энергии,

ощущаемой человеком через зрение. Так как он распределяется в

пространстве неравномерно, то используют такой параметр, как

сила света /— световой поток, заключенный в единице телесного

угла

со:

/= //со. Единица измерения силы света

—

канделла (кд).

Условия освещения оценивают освещенностью Е— световым

потоком, приходящимся на единицу площади поверхности я

Е= F/s= /cos а/г

(здесь а

—

угол падения света; г

—

расстоя-

ние от источника света до поверхности). Единица измерения ос-

вещенности

—

люкс (лк).

Требования к системе освещения и сигнализации достаточно

сложны и противоречивы. Она должна обеспечить максимальный

КПД источника света, определенные распределение светового по-

тока в пространстве и освещенность дороги, необходимую даль-

ность видимости предметов, исключение ослепления встречных

водителей, комфортность восприятия и точность информации о

маневрах автомобиля; не увеличивать аэродинамическое сопро-

тивление автомобиля.

Сложность выполнения этих требований заключается в том,

что при малой мощности источников света (максимально 90 Вт) с

низкой световой отдачей (менее 13,5 лм с

Вт) нужно получить

силу света до 150

ООО

кд, сконцентрировать световой поток и не-

равномерно его распределить.

Система освещения состоит из фар головного света и противо-

туманных фар. Возможно также наличие фар заднего света. Ми-

нимальный комплект системы сигнализации включает габаритные

огни, сигналы торможения, указатели поворота, бортовые повто-

рители сигналов поворота, световозвращатели, фонарь освещения

номерного знака.

453

28.2. СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ

Принципы формирования светораспределения. Световые прибо-

ры состоят из оптического элемента, корпуса и элементов элект-

рической цепи. Под оптическим элементом понимают совокуп-

ность лампы, отражателя и рассеивателя. Оптический элемент в

основном удовлетворяет требованиям, перечисленным в парагра-

фе 28.1. Концентрацию светового потока обеспечивает параболо-

идный отражатель (рис. 28.1). При помещении в его фокусе точеч-

ного источника света лучи, отражаясь от параболоидной поверх-

ности, образуют пучок, параллельный оси отражателя (штриховые

линии). При реальном источнике света лучи будут отражаться и

рассеиваться в пределах малого угла 2а (сплошные линии). На от-

ражатель попадает не весь световой поток, а только его часть

Ф = /срО)! (здесь /

ср

—

среднее значение силы света источника из-

лучения; со!—телесный угол). Чем больше телесный угол, или

угол охвата 2ср, тем выше степень использования светового потока.

В современных конструкциях фар угол охвата 2ср, как правило, не

превышает 240°, что соответствует использованию 75 % светового

потока источника излучения.

Рассеиватель (стекло оптического элемента) формирует окон-

чательное светораспределение. На внутренней его поверхности

выполнены преломляющие элементы: цилиндрические, сфери-

ческие линзы, призмы и линзопризмы, с помощью которых в оп-

ределенных направлениях фокусируются пучки света или рассеи-

ваются. Рассеиватель также защищает оптический элемент и отра-

жатель от различных внешних воздействий (пыли, грязи, осадков

и т. п.), которые могут нарушить его функции.

Классификация систем освещения: по типу светораспределе-

ния

—

европейская и американская; способу исполнения светорасп-

ределения

—

двух- и четырехфарные, гомофокальные\ форме опти-

ческих элементов

—

с круглыми и прямоугольными фарами. Фары

Рис. 28.1. Распределение светового потока (а) и угол охвата отражателя (б):

2а

—

угол рассеивания луча;

2ср —

угол охвата отражателя:/—фокусное расстояние

454

Рис. 28.2. Организация пучков ближнего и дальнего света (а) и конст-

рукция экрана нити ближнего света (б):

—

отражатель; 2

—

лампа; J

—

нить дальнего света; 4

—

нить ближнего света;

5— экран нижних лучей; б— экран прямых лучей

головного света обозначают буквами R (дальнего света), С (ближ-

него) и CR (дальнего и ближнего света).

В режиме дальнего света дальность обнаружения препятствия

должна быть достаточной для остановки автомобиля. Для этого

освещенность предмета должна быть не менее 2 лк. Так как путь

для остановки автомобиля пропорционален квадрату скорости

движения, а необходимая сила света пропорциональна квадрату

расстояния, то необходимая сила света фар будет пропорциональ-

на скорости в четвертой степени.

В режиме ближнего света необходимо обеспечить безопасное

движение встречных автомобилей. Адаптация водителей после ос-

лепления дальним светом достигает нескольких секунд, что может

привести к аварии. Ближний свет обеспечивает освещение на не-

большом участке дороги, пучок света сдвинут вправо, что исклю-

чает ослепление.

Европейская и американская системы освещения определяют

условия освещения в режиме ближнего света. Они различны по

структуре светового пучка и способу его организации. В нашей

стране принята европейская система. Светотехнические нормы

для фар этой системы регламентированы Правилами №

ЕЭК

ООН для обычных ламп и № 20 для галогенных и ГОСТ 3544—75*.

В фаре типа CR применена двухнитевая лампа 2(рис. 28.2).

Нить дальнего света 3 расположена по оптической оси в фокусе

отражателя. Световой пучок концентрируется с отклонениями

±1,5° в горизонтальной плоскости и ±0,75° в вертикальной. Нить

ближнего света 4 находится впереди выше оси. Под ней установ-

лен экран 5 со срезанным левым краем под углом 15°, который

455

Рис. 28.3. Круглая фара:

—

рассеиватель; 2— отражатель; 3

—

регулировочный винт; 4 —держатель; 5— корпус;

б—лампа; 7— патрон; 8— крепежный винт

перекрывает нижнюю часть отражателя. Поэтому отраженный пу-

чок света при данном режиме направлен вниз и немного вправо.

Экран 6 перекрывает прямое излучение.

Головные фары. Многие годы заводы выпускали круглые фары

с оптическим элементом диаметром 178 мм (для двухфарной сис-

темы) и 146 мм (для четырехфарной). Оптический элемент такой

фары выполнен в виде склеенных между собой стеклянного рас-

сеивателя 1 (рис. 28.3) и металлического отражателя 2, в котором

установлен на фланце с пружинными зажимами источник све-

та

—

лампа 6. Питание к ней подводится через патрон 7. Впереди

лампы установлен экран круглой формы из тонкой металличес-

кой ленты. Он перекрывает прямые лучи от лампы. Держатель 4

установлен в корпусе фары подвижно, что позволяет винтами 3

регулировать его положение в двух плоскостях: вертикальной и

горизонтальной. Корпус 5 металлический с фланцем для поджа-

тая его к краю оптического элемента. В задней части корпуса

имеется отверстие для проводов питания со штекерными разъе-

мами.

В фаре прямоугольной формы уменьшен вертикальный размер.

Благодаря этому снижен коэффициент аэродинамического сопро-

тивления автомобиля и повышена его топливная экономичность.

Отражатель такой фары представляет собой усеченный параболо-

ид и имеет диаметр до 250 мм. Он дает возможность увеличить

зону освещенности в горизонтальном направлении и улучшить

456

освещение в режиме ближнего света. Рассеиватель помещен в

корпус и закреплен винтами или приклеен.

Отражатель установлен на трех шаровых шарнирах, благодаря

чему его можно поворачивать с помощью винта в горизонтальной

плоскости. Положение отражателя в вертикальной плоскости ре-

гулируют двумя винтами, привод которых может быть выведен в

кабину водителя для подрегулировки (например, при изменении

развесовки автомобиля).

К недостаткам прямоугольных фар (по сравнению с круглыми)

можно отнести более высокую трудоемкость в изготовлении и не-

обходимость большего пространства в подкапотном объеме.

Прямоугольные фары часто выполняют в виде неразъемных

блок-фар. Их рассеиватель и отражатель изготовлены из стекла.

При изготовлении отражатель алюминирован, внутри смонтиро-

вана система нитей накала, после чего из него откачан воздух и

колба заварена.

Гомофокальные фары. Тенденция снижения коэффициента

аэродинамического сопротивления автомобиля обусловила требо-

вание снижения высоты фары до 60 мм. Поскольку в традицион-

ных фарах этого достичь невозможно, то созданы фары с оптичес-

ким элементом в виде компоновки двух-трех усеченных параболо-

идов с различным фокусным расстоянием (20 и 40 мм). Они по-

зволяют так подобрать и скомпоновать отражатель, чтобы

обеспечить заданное распределение света при ближнем и дальнем

режиме. Габаритные размеры этих фар полностью удовлетворяют

требованиям аэродинамики автомобиля. Однако стоимость гомо-

фокальных фар еще очень высока, так как требуется новая техно-

логия их изготовления.

Противотуманные фары. Использование обычных фар в услови-

ях тумана, снегопада и ливневых дождей ухудшает видимость, так

как при рассеивании света на частичках воды возникает световое

пятно, размывающее контрастность восприятия. Низкое располо-

жение противотуманных фар резко ограничивает световой поток

выше горизонтальной плоскости, проходящей через оптическую

ось фар. Характеристики этих фар определены Правилом № 19

ЕЭК ООН.

Отражатель противотуманной фары выполнен параболоидным.

Источником света чаще всего является галогенная лампа. Рассеи-

ватель имеет на наружной поверхности элементы в виде усечен-

ных прямолинейных цилиндрических линз, которые дают широ-

кий диапазон рассеивания. Рассеиватель часто изготовляют из

стекла желтого цвета, хотя спектр излучения фар практически не

влияет на условия видимости в тумане. Перед лампой установлен

экран для прямых лучей, которые в тумане создают вуалирующую

пелену и резко снижают дальность видимости.

Корпус фары металлический, а крепление его на машине до-

пускает регулировку направления светового потока.

457

28.3. СИСТЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ

Минимальный обязательный комплект светосигнальных при-

боров для всех автомобилей: два передних и два задних габарит-

ных огня, два сигнала торможения, два передних и два задних ука-

зателя поворота, два боковых повторителя, два задних световоз-

вращателя, фонарь освещения номерного знака, аварийный сиг-

нал. Некоторые категории автомобилей оснащены дополнительно

контурными огнями (грузовые автомобили), опознавательными

огнями и сигналом преимущественного проезда.

Активные светосигнальные приборы (имеющие свой источник

света) могут быть ночного (габаритные огни и т. п.) и круглосу-

точного (сигналы торможения, указатели поворота и аварийные)

действия. Для обеспечения видимости приборов ночного действия

достаточна небольшая сила света 2...

кд; для приборов круглосу-

точного действия, видимость которых должна быть обеспечена

даже в солнечный день, необходима сила света 200...700кд. Для

приборов каждого вида существуют требования их силы света,

размещения на автомобиле, углов видимости, цветности сигнала.

Для передних огней принят белый цвет, для задних

—

красный. К

преимуществам красного цвета относятся сохранение ощущения

цвета человеком почти до нулевой интенсивности, хорошая про-

ницаемость сквозь дождь, туман и дымку, контрастность на фоне

других огней и др. Для мигающих огней правилами ЕЭК ООН до-

пускается оранжевый цвет. У оперативных машин применяется

мигающий сигнал синего цвета.

Габаритные огни максимально расставляют по краям автомоби-

ля. Мощность их источника света до 5 Вт. Сила света под углами

±20° по горизонтали и ±10° по вертикали должна быть 4...6кд у

передних огней и 2...12 кд у задних.

Сигналы торможения предназначены для предупреждения учас-

тников движения о замедлении хода или остановке автомобиля.

Они относятся к сигналам круглосуточного действия, должны

быть хорошо видимы днем и не слепить участников движения но-

чью. Мощность их источника света 21 Вт. Осевая сила света (по

оси движения автомобиля) должна быть от 40 до 100 кд.

В современных моделях автомобилей применяют двухрежим-

ные приборы: дневной режим

—

сила света 130...520 кд, ночной

—

30...80 кд. Низкое расположение приборов часто приводит к тому,

что в интенсивных транспортных потоках водители второго, тре-

тьего и следующих автомобилей не получают информацию о ма-

невре, что может привести к аварии. Поэтому в верхней части са-

лона у заднего стекла стали дополнительно устанавливать сиг-

нальные огни.

Сигналы поворота и боковые повторители работают в проблес-

ковом режиме. Минимальная частота проблесков должна быть не

менее

Гц (60 миганий в минуту) и не более 2 Гц, так как в этом

458

случае они могут восприниматься как слитные. Скважность про-

блесков (соотношение сигнала и паузы) должна быть 0,4...0,7. В

передних и задних фонарях мощность ламп составляет

Вт, в бо-

ковых повторителях

—

3 Вт.

Светосигнальные приборы обычно объединяют в один блок.

Передние приборы могут быть совмещены с фарой. Каждый сиг-

нал имеет свою секцию, включающую рассеиватель и отражатель,

являющийся частью корпуса.

Световозвращатели обозначают габариты автомобиля, стоящего

с погашенными огнями в ночное время. Они отражают падающий

на них с отклонениями до ±20° от оси свет внешнего источника

(от другого автомобиля). Наиболее эффективен кубический свето-

возвращатель. Стекло его рассеивателя состоит из трехгранных

призм, которые обладают высоким обратным отражающим эф-

фектом.

Источники света. Лампы накаливания (рис. 28.4) имеют тело на-

каливания (одно или два), помещенное в стеклянную колбу на

электродах, соединенных с цоколем. Внутренняя полость колбы

заполнена инертным газом или смесью газов, уменьшающих ис-

парение материала тела накаливания. Тело накаливания выполня-

ют из вольфрама, который имеет температуру плавления 3390 °С, с

присадками оксида кремния, оксида алюминия и др. Вольфрамо-

вую проволоку свивают в спираль или биспираль. Форму и мон-

таж нитей выполняют с высокой точностью (особенно для фар).

Основные электрические параметры ламп: номинальное на-

пряжение (6, 12, 24 В) и мощность (в ваттах). Световые парамет-

ры: номинальный световой поток (в люменах) и максимальная

сила света (в канделах). Согласно международным правилам в фа-

Рис. 28.4. Лампы фар:

—

с цоколем Р45/41;

б—

лампа H4;

—лампа HI;

—лампа H3

459