Układ elektryczny pojazdu (VAZ-2121)

W samochodzie energia elektryczna służy do uruchomienia silnika, zapłonu mieszanki roboczej, oświetlenia, sygnalizacji, sterowania urządzeniami elektrycznymi, dodatkowego wyposażenia itp.

Wyposażenie elektryczne pojazdu obejmuje źródła i odbiorniki prądu elektrycznego. Do łączenia źródeł i odbiorników prądu stosuje się układ jednożyłowy. Drugi przewód stanowi masę pojazdu (jego metalowe części), do którego podłączane są bieguny ujemne urządzeń elektrycznych. Urządzenia elektryczne zasilane są prądem stałym o napięciu 12 V.

Uproszczony schemat ogólnego schematu elektrycznego układu wyposażenia elektrycznego i połączeń urządzeń bez uwzględnienia ich rzeczywistego umiejscowienia w pojeździe pokazano na rysunek 16.

Aktualne źródła

Źródłami prądu w samochodzie są generator i akumulator. Regulator napięcia jest podłączony do źródeł prądu.

Generator zamienia energię mechaniczną otrzymaną z silnika na energię elektryczną. Generator dostarcza energię do wszystkich odbiorników elektrycznych, gdy silnik pracuje. Pojazd Niva wyposażony jest w generator prądu przemiennego G-221 (rysunek 17). Głównymi częściami generatora są stojan 12 z nieruchomym uzwojeniem, w którym indukowany jest prąd przemienny, oraz wirnik 11, który wytwarza ruchome pole magnetyczne. Wirnik generatora jest ułożyskowany na dwóch łożyskach kulkowych. Napęd jest przekazywany z wału korbowego silnika za pośrednictwem paska klinowego poprzez koło pasowe generatora.




Generator posiada jednostkę prostowniczą 2, która przetwarza prąd przemienny na prąd stały. Generator jest chłodzony za pomocą wentylatora koła pasowego generatora.

Bateria zamienia energię chemiczną w energię elektryczną. Akumulator dostarcza prąd elektryczny do odbiorników, gdy silnik nie pracuje. Samochód wyposażony jest w akumulator 6ST-55P. Akumulator kwasowo-ołowiowy, rozruchowy, napięcie 12 V, pojemność 55 Ah.

Obudowa akumulatora wykonana jest z tworzywa sztucznego odpornego na działanie kwasów i podzielona przegrodami na sześć sekcji. Każda sekcja zawiera oddzielny element składający się z płyt dodatnich i ujemnych oraz separatorów (separatory) między nimi. Elementy mają napięcie 2 V i są połączone szeregowo ze sobą mostkami. Obudowa baterii zamknięta jest plastikową pokrywą wspólną dla wszystkich elementów. Pokrywa jest przyspawana na obwodzie do zewnętrznych ścianek obudowy. Połączenia między pokrywą a przegrodami nadwozia są uszczelniane podczas montażu za pomocą środka uszczelniającego, co zapobiega wyciekaniu elektrolitu z jednej sekcji do drugiej. Dla każdej sekcji pokrywa posiada gwintowany otwór z korkiem, umożliwiający napełnianie i kontrolę poziomu elektrolitu. Wtyczki posiadają otwory umożliwiające połączenie wnętrza akumulatora z atmosferą.

Akumulator ma dwa zaciski; pozytywne i negatywne.

Regulator napięcia utrzymuje stałe napięcie prądu wytwarzanego przez generator przy zmiennej prędkości obrotowej wału korbowego silnika. W pojeździe zastosowano regulator napięcia PP-380. Jest to dwustopniowy regulator elektromagnetyczny typu wibracyjnego.

Gdy napięcie generatora wzrośnie do 13-14 V, w obwodzie uzwojenia wzbudzenia pojawi się dodatkowa rezystancja. Tak przebiega pierwszy etap regulacji napięcia generatora. Gdy napięcie wzrośnie powyżej 14 V, uzwojenie wzbudzenia generatora zostanie zwarte do masy. W ten sposób zachodzi drugi etap regulacji napięcia. Dzięki temu napięcie generatora jest regulowane w określonych granicach.

Obecni konsumenci

Odbiorcami prądu w samochodzie są rozrusznik, układ zapłonowy i układ oświetleniowy (zewnętrzny i wewnętrzny), system alarmowy (dźwięk i światło), sterować urządzeniami elektrycznymi i dodatkowym sprzętem.

Rozrusznik zapewnia obrót wału korbowego z prędkością potrzebną do uruchomienia silnika.

Samochód wyposażony jest w rozrusznik ST-221 (rysunek 18). Rozrusznik to czterobiegunowy, czteroszczotkowy silnik prądu stałego o mieszanym wzbudzeniu, z elektromagnetycznym sprzężeniem koła napędowego i zdalnym sterowaniem.



W obudowie 13 rozrusznika znajdują się cztery bieguny 12. Dwa z nich mają uzwojenia wzbudzenia połączone szeregowo z uzwojeniem wirnika 9, a dwa są połączone równolegle. Wałek wirnika rozrusznika osadzony jest w dwóch tulejach 10, umieszczonych w pokrywach 6 i 8. Na przednim końcu wałka wirnika osadzony jest napęd rozrusznika, składający się ze sprzęgła rolkowego 2 i koła napędowego 1, który może poruszać się wzdłuż wielowypustów wałka. Sprzęgło jednokierunkowe przekazuje obroty z wałka wirnika rozrusznika na koło zamachowe podczas uruchamiania silnika i zapobiega przenoszeniu obrotów z koła zamachowego na wirnik rozrusznika po uruchomieniu silnika. Na przedniej pokrywie 6 rozrusznika zamontowany jest przekaźnik trakcyjny 7. Po uruchomieniu silnika przekaźnik zapewnia zazębienie się koła zębatego napędu 1 z kołem zębatym koła zamachowego i łączy obwód elektryczny uzwojeń rozrusznika z akumulatorem. Na tylnej pokrywie 8 rozrusznika zamocowane są szczotkotrzymacze z czterema szczotkami, które dociskane są sprężynami do kolektora wirnika.

Podczas pracy rozrusznika, przez jego uzwojenia płynie prąd. Wokół biegunów powstaje silne pole wzbudzenia magnetycznego. Pole to oddziałuje z polem magnetycznym uzwojenia wirnika i powoduje obrót wirnika, który jest przenoszony na koło zamachowe za pośrednictwem napędu rozrusznika.

Układ zapłonowy służy do zapłonu mieszanki roboczej w cylindrach zgodnie z kolejnością i trybem pracy silnika.

Układ zapłonowy składa się z: cewki zapłonowej, rozdzielacza zapłonu zawierającego wyłącznik niskiego napięcia i wyłącznik wysokiego napięcia, świec zapłonowych i wyłącznika zapłonu.

Podstawowy schemat układu zapłonowego silnika samochodu Niva VAZ-2121 pokazano na rysunek 19.



Schemat układu zapłonowego zawiera: dwa obwody elektryczne - obwód niskiego napięcia (pierwotny) i obwód wysokiego napięcia (wtórny). Obwód pierwotny obejmuje: wyłącznik zapłonu 13, dodatkowy rezystor 12, uzwojenie pierwotne 10 cewki zapłonowej, wyłącznik niskiego napięcia 8 i kondensator 7. Obwód wtórny obejmuje: uzwojenie wtórne 9 cewki zapłonowej, rozdzielacz prądu wysokiego napięcia 3 i świece zapłonowe 15.

Po włączeniu zapłonu i zamknięciu styków 5 i 6 wyłącznika niskiego napięcia prąd z akumulatora lub generatora przepływa przez obwód niskiego napięcia. Kiedy prąd przepływa przez uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej, wytwarza się silne pole magnetyczne. Gdy styki wyłącznika 8 są otwarte (krzywka 4 biegnie swoim występem na dźwignię z kontaktem 6) prąd w obwodzie niskiego napięcia zostaje przerwany, a wytworzone pole magnetyczne zanika. W tym przypadku pole magnetyczne przechodzi przez uzwojenie wtórne cewki zapłonowej i indukuje w nim prąd wysokiego napięcia. Prąd wysokiego napięcia jest dostarczany do wirnika 2 rozdzielacza zapłonu, który obraca się razem z krzywką 4. W momencie otwarcia styków wyłącznika, prąd wysokiego napięcia jest dostarczany do jednego ze styków 1 rozdzielacza zapłonu, które są połączone ze świecami zapłonowymi 15. W cylindrze silnika, w którym w tym momencie kończy się sprężanie mieszanki roboczej, tj. w kolejności odpowiadającej kolejności pracy silnika (1-3-4-2), następuje wyładowanie iskry między elektrodami świecy zapłonowej.

Cewka zapłonowa zamienia prąd niskiego napięcia (12 V) na prąd wysokiego napięcia, który może osiągnąć 16-20 kV.

W samochodzie zastosowano cewkę zapłonową B-117A. Rdzeń cewki zapłonowej wykonany jest z cienkich arkuszy stali elektrotechnicznej, na którym nawinięte jest uzwojenie wtórne, składające się z dużej liczby zwojów (~21 000) izolowanego drutu miedzianego o średnicy ~0,07 mm. Uzwojenie pierwotne składa się z ~308 zwojów izolowanego drutu miedzianego o średnicy ~0,57 mm. Wewnętrzna komora obudowy wypełniona jest olejem transformatorowym, co poprawia chłodzenie i izolację uzwojeń! Cewki zapłonowe. Osłona cewki zawiera zaciski uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Na zewnątrz obudowy cewki znajduje się dodatkowy rezystor, włączony szeregowo z uzwojeniem pierwotnym i automatycznie regulujący prąd w uzwojeniu w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego silnika.

Dystrybutor dokonuje zamykania i otwierania prądu niskiego napięcia i rozdziału prądu wysokiego napięcia pomiędzy cylindry silnika.

W pojeździe zastosowano rozdzielacz zapłonu P125-B (rysunek 20). Rozdzielacz zapłonu składa się z wyłącznika i rozdzielacza, zamontowanych we wspólnej obudowie. W obudowie rozdzielacza 3 zamontowany jest również wałek 1 służący do napędu krzywki przerywacza, wirnika rozdzielacza 14 i regulatora odśrodkowego, który automatycznie zmienia kąt wyprzedzenia zapłonu w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego silnika. Podczas obrotu wału 1 krzywka 8 otwiera styki 7 wyłącznika. Wirnik 14 i regulator odśrodkowy 20 obracają się wspólnie z wałem, którego ciężary, pokonując siłę sprężyn 21, rozchodzą się pod wpływem działania sił odśrodkowych. Obciążniki regulatora odśrodkowego są połączone z krzywką wyłącznika i w miarę wzrostu prędkości obrotowej wału obracają krzywkę względem wału, zmieniając kąt wyprzedzenia zapłonu. W zależności od liczby oktanowej stosowanego paliwa kąt wyprzedzenia zapłonu zmienia się ręcznie za pomocą mimośrodu korektora oktanowego 9, połączonego za pomocą pręta z ruchomą płytą 24, na której zamontowane są styki przerywacza 7.



Kopułka rozdzielacza zapłonu 15 ma cztery elektrody boczne 16 i elektrodę centralną 17. Elektrody boczne są połączone ze świecami zapłonowymi przewodami wysokiego napięcia, a elektroda centralna jest połączona z cewką zapłonową. Prąd wysokiego napięcia przepływa przez elektrodę centralną do płytki rozdzielczej prądu obracającego się wirnika 14 i przez nią do elektrod bocznych zgodnie z kolejnością działania silnika.

Świeca zapłonowa zapewnia wytworzenie iskry elektrycznej w cylindrze silnika. W układzie zapłonowym silnika samochodu stosowane są świece zapłonowe A17DV. Świeca zapłonowa (rysunek 21) jest nierozłączna. W obudowie metalowej 4 walcowany jest rdzeń, który jest ceramicznym izolatorem 2, wewnątrz którego znajduje się pręt stykowy 1 i elektroda centralna 6. Obudowa świecy zapłonowej ma gwint zewnętrzny 5, za pomocą którego świeca zapłonowa jest przymocowana do głowicy cylindra. Elektroda boczna 7 jest podłączona do korpusu. Końcówka łącząca świecę zapłonową z przewodem wysokiego napięcia ma rezystancję tłumiącą, która redukuje zakłócenia radiowe wytwarzane przez układ zapłonowy.



Wyłącznik zapłonu. włącza i wyłącza układ zapłonowy, rozrusznik, urządzenia sterujące i pomiarowe oraz inne przyrządy.

Pojazd wyposażony jest w stacyjkę VK-347 (rysunek 22). Wyłącznik posiada zabezpieczenie antykradzieżowe. W obudowie 1, za pomocą pierścienia blokującego 12, zamocowany jest mechanizm przełącznika, który składa się z panelu 11 z zaciskami wtykowymi 13 i stykami 10, krzywki 9 i wirnika 7 z płytkami stykowymi 8. Krzywka i wirnik przełącznika obracane są za pomocą klucza urządzenia blokującego 3. Pręt blokujący 6, pod działaniem sprężyny 2, wchodzi w rowek wału kierownicy i blokuje wał w przypadku wyjęcia klucza ustawionego w pozycji "parking" z urządzenia blokującego przełącznik. Występ 5 służy do prawidłowego zamontowania wyłącznika zapłonu w kolumnie kierowniczej.



System oświetlenia zapewnia działanie pojazdu w warunkach złej widoczności (w nocy, we mgle, itp.). System obejmuje oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne. W skład układu oświetleniowego wchodzą: reflektory, światła przednie i tylne, oświetlenie tablicy rejestracyjnej, oświetlenie wnętrza, oświetlenie deski rozdzielczej i komory silnika, bezpieczniki i przełączniki.

Reflektory oświetlać drogę przed pojazdem w warunkach złej widoczności (w nocy, we mgle, itp.). W pojeździe zastosowano dwureflektorowy system oświetlenia z okrągłymi reflektorami typu FG-140. W obudowie 5 reflektora (rysunek 23) zamontowany jest uchwyt 6 elementu optycznego 1. Element optyczny reflektora, składający się z odbłyśnika 7, dyfuzora 2 i lampy 9, przymocowany jest do uchwytu za pomocą obręczy 3 przy użyciu śrub 10. Żarówka reflektora jest żarówką dwużarnikową o mocy 45 W dla świateł drogowych i 40 W dla świateł mijania. Śruby 4 i 11 umożliwiają zmianę położenia uchwytu 6, a wraz z nim elementu optycznego w płaszczyźnie pionowej i poziomej podczas regulacji reflektorów.



Światła przednie służą do wskazania wymiarów pojazdu, świateł postojowych oraz sygnałów świetlnych przy manewrowaniu.

Światło przednie jest dwuczęściowe, prostokątne. Odlewany korpus latarki zawiera dwie lampy z pojedynczym żarnikiem. Lampa o mocy 5 W służy do wskazywania wymiarów pojazdu, a lampa o mocy 21 W służy do sygnalizowania manewrów pojazdu. Dyfuzor światła przedniego wykonany jest z solidnego plastiku, dwukolorowy. Zewnętrzna część dyfuzora jest pomarańczowa i służy do sygnalizacji podczas manewrowania, natomiast wewnętrzna część jest bezbarwna i jej zadaniem jest wskazywanie wymiarów pojazdu.

Światła tylne służą do określania wymiarów pojazdu oraz zapewniają sygnalizację świetlną podczas skręcania, hamowania i cofania.

Światło tylne ma kształt prostokąta. Obudowa tylnego światła składa się z czterech sekcji, w których znajdują się trzy żarówki 21 W i jedna żarówka 5 W. Pierwsze trzy żarówki to światła stopu, kierunkowskazy i światła cofania, a ostatnia to żarówka światła postojowego. Korpus latarki pokryty jest dyfuzorem. Dyfuzor plastikowy, monolityczny, wielosekcyjny, trójkolorowy. Zewnętrzna część pomarańczowego dyfuzora światła służy jako sygnał podczas manewrowania pojazdem. Część środkowa jest bezbarwna i służy do sygnalizowania cofania. Pozostałe sekcje dyfuzora są czerwone i mają za zadanie sygnalizować hamowanie oraz określać wymiary pojazdu.

System alarmowy zapewnia bezpieczeństwo ruchu pojazdu. System obejmuje alarmy świetlne i dźwiękowe.

Do sygnalizacji świetlnej zawiera przednie, tylne, boczne kierunkowskazy i ich przełącznik, a także światła hamowania (sygnał stopu), bieg wsteczny i jego przełączniki. Przednie kierunkowskazy znajdują się w przednich światłach samochodu. Tylne kierunkowskazy, światła hamowania i światła cofania znajdują się w tylnych światłach pojazdu. Kierunkowskazy boczne umieszczone są na przednich błotnikach nadwozia samochodu.

Sygnały dźwiękowe obejmują sygnały audio. W razie konieczności sygnał dźwiękowy powiadamia pieszych i kierowców o obecności pojazdu. Pojazd jest wyposażony w dwa elektryczne sygnały dźwiękowe wibracyjne, bez sygnału dźwiękowego: jeden o wysokiej i drugi o niskiej częstotliwości. Sygnały są dostrojone do akordu harmonicznego i działają jednocześnie. Prąd przepływający przez uzwojenie sygnałowe 8 (rysunek 24) magnesuje rdzeń 7, który przyciąga kotwicę 10 i powoduje wygięcie elastycznej membrany stalowej 1. W tym przypadku kotwica działa na elastyczną płytkę 5 i otwiera styki 2. Prąd w uzwojeniu 8 zostaje przerwany, a rdzeń 7 rozmagnesowany. Membrana 1 powraca do pierwotnej pozycji, a styki 2 zamykają się. Operacja sygnału powtarzana jest z częstotliwością drgań styku wynoszącą 200–400 Hz. Drgania powietrza wywoływane przez membranę tworzą dźwięk, a dyfuzor (rezonator) 3 zapewnia jego melodyjny dźwięk. Odpowiedni ton i barwa dźwięku zależą od grubości i średnicy membrany, a także średnicy rezonatora. W sygnale o wysokiej częstotliwości membrana jest cieńsza niż w sygnale o niskiej częstotliwości.



Urządzenia kontrolno-pomiarowe przeznaczone są do monitorowania stanu i działania poszczególnych układów i mechanizmów pojazdu.

Do przyrządów kontrolno-pomiarowych zalicza się: amperomierz mierzący natężenie prądu ładowania i rozładowania, wskaźniki poziomu paliwa w zbiorniku, temperaturę płynu chłodzącego w układzie chłodzenia oraz ciśnienie oleju w układzie smarowania silnika. Ponadto znajdują się tam liczne kontrolki: rezerwy paliwa, ciśnienia oleju, poziomu naładowania akumulatora, ssania gaźnika, oświetlenia zewnętrznego, kierunkowskazów, świateł drogowych, blokady mechanizmu różnicowego skrzyni rozdzielczej, poziomu płynu hamulcowego i hamulca postojowego. W skład przyrządów kontrolno-pomiarowych wchodzą również prędkościomierz, który mierzy prędkość pojazdu i przejechany dystans, oraz obrotomierz, który monitoruje częstotliwość obrotów wału korbowego silnika.

Wyposażenie dodatkowe, pobierające prąd elektryczny, obejmują: wycieraczki i spryskiwacze szyb samochodowych, wycieraczki i spryskiwacze reflektorów, ogrzewanie oraz zapalniczkę.

Wycieraczki i spryskiwacze oczyszczają przednią szybę i reflektory z brudu i opadów. W chłodne dni nagrzewnica ogrzewa wnętrze samochodu, a także nadmuchuje powietrze na wewnętrzną powierzchnię przedniej szyby, zapobiegając jej zaparowywaniu i zamarzaniu.