Електроустаткування автомобіля включає джерела і споживачі електричного струму. Для з'єднання джерел та споживачів струму застосовується однопровідна система. Другим дротом є маса автомобіля (його металеві частини), З якою з'єднуються негативні полюси електричних приладів. Живляться електричні прилади постійною напругою 12 В.
Спрощена схема загального електричного ланцюга системи електрообладнання та з'єднання приладів без урахування їх дійсного розташування на автомобілі показана на рис. 16.
Мал. 16. Принципова схема електроустаткування:
1 – акумуляторна батарея; 2 – стартер; 3 – прилади системи запалення; 4 – прилади системи освітлення; 5 – прилади системи сигналізації; 6 – контрольні електроприлади; 7 – додаткова апаратура; 8 – генератор; 9 – регулятор напруги; 10 – амперметр.
Джерела струму
Джерелами струму на автомобілі є генератор та акумуляторна батарея. З джерелами струму пов'язаний регулятор напруги.
Генератор перетворює механічну енергію, одержувану від двигуна, електричну. Генератор живить усі споживачі електричного струму при працюючому двигуні. Автомобілем «Нива» встановлений генератор змінного струму Г-221 (Мал. 17). Основними частинами генератора є статор 12 з нерухомою обмоткою, в якій індуктується змінний струм, і ротор 11, що створює рухоме магнітне поле. Ротор генератора встановлений у двох кулькових підшипниках. Він приводиться у обертання через шків генератора за допомогою клинового ременя від колінчастого валу двигуна.
Мал. 17. Генератор Г-221:
1 – задня кришка: 2 – випрямний блок; 3 – захисний кожух; 4 - подовжувач контактного болта; 5 – контактний болт; 6 - дроти; 7 - щіткотримач із щітками; 8 – шків з вентилятором; 9 - шарикопідшипник; 10 – передня кришка; 11 – ротор; 12 – статор; 13 - буферна втулка; 14 – втулка; 15 - підтискна втулка; 16 – стяжний болт.
Генератор має випрямний блок 2, що перетворює змінний струм постійний. Охолодження генератора здійснюється вентилятором шківа генератора.
Акумуляторна батарея перетворює хімічну енергію на електричну. Акумулятор живить споживачі електричного струму при непрацюючому двигуні. На автомобілі встановлено акумуляторну батарею 6СТ-55П. Батарея свинцево-кислотна, стартерна, напругою 12, ємністю 55 А•ч.
Корпус батареї виготовлений із кислотостійкої пластмаси та розділений перегородками на шість секцій. У кожній секції встановлено окремий елемент, що складається з позитивних та негативних пластин, та сепараторів (роздільників) між ними. Елементи мають напругу 2 і послідовно з'єднані між собою містками. Корпус батареї закритий для всіх елементів пластмасовою кришкою. Кришка приварена тепловим зварюванням по периферії до зовнішніх стін корпусу. З'єднання кришки з перегородками корпусу ущільнюються при складанні герметиком, що унеможливлює переливання електроліту з однієї секції в іншу. Для кожної секції в кришці є різьбовий отвір із пробкою для заливки та контролю рівня електроліту. Пробки мають отвори для зв'язку внутрішньої порожнини батареї з атмосферою.
Акумуляторна батарея має два виводи; позитивний та негативний.
Регулятор напруги підтримує постійну напругу струму, що виробляється генератором при змінній частоті обертання колінчастого валу двигуна. На автомобілі застосовується регулятор напруги РР-380. Це двоступінчастий електромагкітний регулятор вібраційного типу.
При зростанні напруги генератора до 13-14 В ланцюг обмотки збудження включається додатковий опір. Так відбувається перший ступінь регулювання напруги генератора. При підвищенні напруги більше 14 обмотка збудження генератора замикається на масу. Так відбувається другий ступінь регулювання напруги. В результаті здійснюється регулювання напруги генератора у заданих межах.
Споживачі струму
Споживачами струму на автомобілі є стартер, система запалювання, система освітлення (зовнішнього та внутрішнього), система сигналізації (звукова та світлова), контрольні електроприлади та додаткова апаратура.
Стартер забезпечує обертання колінчастого валу із частотою, необхідною для пуску двигуна.
На автомобілі встановлено стартер СТ-221 (Мал. 18). Стартер є чотириполюсним, чотирищітковим електродвигуном постійного струму зі змішаним збудженням, з електромагнітним включенням шестерні приводу і дистанційним керуванням.
Мал. 18. Стартер СТ-221:
1 шестерня приводу; 2 – муфта вільного ходу; 3 - повідкове кільце; 4 – гумова заглушка; 5 – важіль приводу; 6 – передня кришка; 7 – тягове реле; в – задня кришка; 9 - якір; 10 – втулка; 11 – обмотка ста гора; 12 – полюс статора; 13 – корпус.
У корпусі 13 стартера є чотири полюси 12. Два з них про обмотки збудження, включені послідовно з обмоткою якоря 9, і два - паралельно. Вал якоря стартера встановлений у двох втулках 10у, що знаходяться в кришках € і 8. На передньому кінці валу якоря встановлений привід стартера, що складається з роликової муфти вільного ходу 2 і шестерні приводу 1, які можуть переміщатися по шліцях валу. Муфта вільного ходу передає обертання з валу якоря стартера на маховик при пуску двигуна і запобігає передачі обертання з маховика на якір стартера після пуску двигуна. На передній кришці стартера 6 встановлено тягове реле 7. При пуску двигуна реле забезпечує введення шестерні 1 приводу в зачеплення з вінцем маховика і підключення електричного ланцюга обмоток стартера до акумуляторної батареї. На задній кришці 8 стартера закріплені щіткотримач з чотирма щітками, які притискаються пружинами до колектора якоря.
Під час роботи стартера з його обмоткам проходить струм. Навколо полюсів створюється сильне магнітне поле збудження. Це поле взаємодіє з магнітним полем обмотки якоря та викликає обертання якоря, яке через привід стартера передається маховику.
Система запалювання служить для займання робочої суміші в циліндрах відповідно до порядку та режиму роботи двигуна.
В систему запалення входять: котушка запалення, розподільник запалювання, що включає переривник струму низької напруги та розподільник струму високої напруги, свічки запалення та вимикач запалювання.
Принципова схема системи запалювання двигуна автомобіля «Нива» ВАЗ-2121 представлений на рис. 19.
Мал. 19. Принципова схема системи запалювання:
1 – контакт; 2 – ротор; 3 - розподільник струму високої напруги; 4 – кулачок; 5 – нерухомий контакт; 6 - рухомий контакт; 7 – конденсатор; 8 - переривник струму низької напруги; 9 - вторинна обмотка; 10 – первинна обмотка; 11 – котушка запалювання; 12 - додатковий опір; 13 – вимикач запалювання; 14 - пригнічний опір; 15 – свічка запалювання.
Схема системи запалення включає: дві електричні ланцюги - ланцюг низької напруги (первинна) і ланцюг високої напруги (вторинна). У первинну ланцюг входять: вимикач запалювання 13, додатковий опір 12, первинна обмотка 10 котушки запалення, переривник 8 ланцюга низького на: напруги і конденсатор 7 У вторинний ланцюг входять: втррічна обмотка 9 котушки запалювання, розподільник 3 тока.
При включеному вимикачі запалювання і замкнутих контактах 5 і 6 переривника струму низької напруги ланцюга низької напруги проходить струм від акумуляторної батареї або генератора. Проходячи первинною обмоткою котушки запалювання, струм створює сильне магнітне поле. При розмиканні контактів переривника 8 (кулачок 4 набігає виступом на важіль з контактом 6) переривається струм у ланцюги низької напруги, і створене магнітне поле зникає. При цьому магнітне поле перетинає вторинну обмотку котушки запалювання та індукує в ній струм високої напруги. Струм високої напруги підводиться до ротора 2 розподільника запалення, який обертається разом з кулачком 4. У момент розмикання контактів переривника струм високої напруги надходить до одного з контактів 1 розподільника запалювання, які з'єднані зі свічками запалювання 15. Іскровий розряд між електродами свічки циліндр двигуна, в якому в цей час закінчується стиск робочої суміші, тобто в послідовності, що відповідає порядку роботи двигуна (1-3-4-2).
Котушка запалювання перетворює струм низької напруги (12 В) струм високої напруги, яка може досягати 16-20 кВ.
На автомобілі застосовується котушка запалення Б-117А. На сердечнику котушки запалення, що складається з тонких листів електротехнічної сталі, намотана вторинна обмотка, яка має велику кількість витків (~21000) мідного ізольованого дроту діаметром ~0,07 мм. Первинна обмотка має ~308 витків мідного ізольованого дроту діаметром ~0,57 мм. Внутрішня порожнина корпусу заповнена трансформаторною олією, що покращує охолодження та ізоляцію обмоток! котушки запалювання. У кришці котушки є висновки первинної та вторинної обмоток. Зовні корпусу котушки знаходиться додатковий опір, що послідовно включений з первинною обмоткою і автоматично регулює в обмотці струм залежно від частоти обертання колінчастого валу двигуна.
Розподiльник запалювання здійснює замикання та розмикання струму низької напруги та розподіл по циліндрах двигуна струму високої напруги.
На автомобілі застосовується розподільник запалювання Р125-Б (Мал. 20). Розподільник запалення складається з переривника та розподільника, встановлених в одному загальному корпусі. У корпусі 3 розподільника також встановлений вал приводу 1 кулачка переривника, ротора 14 розподільника і відцентрового регулятора, автоматично змінює кут випередження запалювання в залежності від частоти обертання колінчастого вала двигуна. При обертанні валу 1 кулачок 8 розмикає контакти 7 переривника. Разом з валом обертаються ротор 14 і відцентровий регулятор 20, вантажі якого, долаючи зусилля пружин 21, розходяться під дією відцентрових сил. Грузики відцентрового регулятора пов'язані з кулачком - переривника і в міру збільшення частоти обертання валу повертають кулачок щодо валу, змінюючи кут випередження запалення. В залежності від октанового числа застосовуваного палива кут випередження запалювання змінюється вручну за допомогою ексцентрика 9 октан-коректора, пов'язаного через тягу з рухомою пластиною 24, на якій встановлені контакти 7 переривника.
Мал. 20 Розподільник запалювання Р-125Б:
1 – вал; 2 - масловідбивна муфта: 3 - корпус; 4 - провід низької напруги; 5 - нерухома пластина переривника; 6 - маслянка; 7 – контакти переривника; 8 – кулачок; 9 - ексцентрик октан коректора; 10 - фільц кулачка; 11 - повідкова пластина кулачка; 12 - грузик відцентрового регулятора; 13 - клямка; 14 – ротор; 15 – кришка; 16 - електрод кришки; 17 - центральний електрод; 18 – вугільний контакт; 19 - електрод ротора; 20 - відцентровий регулятор; 21 - пружина грузика; 22 - важіль переривника; 23 - утримувач нерухомого контакту; 24 - рухома пластина переривника; 25 – втулка Валу; 26 – конденсатор.
Кришка 15 розподільника запалювання має чотири бічні електроди 16 і центральний електрод 17. Бічні електроди високовольтними проводами пов'язані зі свічками запалювання, а центральний електрод - з котушкою запалювання. Струм високої напруги через центральний електрод надходить до струмороздавальної пластини обертового ротора 14 і через неї до бічних електродів відповідно до порядку роботи двигуна.
Свічка запалювання забезпечує отримання електричної іскри в циліндрі двигуна. У системі запалення двигуна автомобіля застосовуються свічки А17ДВ. Свіча запалювання (Мал. 21) нерозбірний. У металевому корпусі 4 завальцований сердечник, що являє собою керамічний ізолятор 2, всередині якого розміщені контактний стрижень 1 і центральний електрод 6. Корпус свічки має зовнішнє різьблення 5, за допомогою якої свічка кріпиться в головці блоку циліндрів. До корпусу приєднаний бічний електрод 7. Наконечник, що з'єднує свічку з високовольтним проводом, має переважний опір, яке зменшує радіоперешкоди, створювані системою запалювання.
Мал. 21. Свічка запалювання А17ДВ:
1 – контактний стрижень; 2 – ізолятор; 3 - накочування; 4 – корпус; 5 - різьблення; 6 – центральний електрод; 7 - бічний електрод; 8 – прокладка; 9 – шайба; 10 – герметик.
Вимикач запалювання. здійснює включення та вимкнення системи запалення, стартера, контрольно-вимірювальних та інших приладів.
На автомобілі встановлюється вимикач запалювання ВК-347 (Мал. 22). Вимикач має протиугінний пристрій. У корпусі 1 за допомогою стопорного кільця 12 кріпиться механізм вимикача, який складається з панелі 11 зі штекерними затискачами 13 і контактами 10, кулачка 9 і ротора 7 з контактними пластинами 8. Кулачок і ротор вимикача повертаються ключем замкового пристрою 3. пружини 2 входить у паз рульового валу, і замикає вал у тому випадку, коли ключ, встановлений у положення «стоянка», виймається із замкового пристрою вимикача. Виступ 5 служить для правильної установки вимикача запалювання у рульовій колонці.
Мал. 22. Вимикач запалювання ВК-347:
1 – корпус; 2 – пружина; 3 - замочний пристрій; 4 – ключ; 5 - настановний виступ; 6 – запірний стрижень; 7 – ротор; 8 – контактні пластини; 9 – кулачок; 10 – контакти; 11 – панель; 12 - стопорне кільце; 13 – затискачі.
Система освітлення забезпечує роботу автомобіля в умовах поганої видимості (вночі, у тумані тощо.). Система включає зовнішнє та внутрішнє освітлення. В систему освітлення входять: фари, передні та задні ліхтарі, ліхтарі освітлення номерного знака, плафони освітлення салону кузова, лампи освітлення щитка приладів та відсіку двигуна, запобіжники та вимикачі.
Фари висвітлюють дорогу перед автомобілем в умовах поганої видимості (вночі, у тумані тощо.). На автомобілі застосовано двофарну систему освітлення з круглими фарами типу ФГ-140. У корпусі 5 фари (Мал. 23) встановлений тримач 6 оптичного елемента 1. Оптичний елемент фари, що складається з відбивача 7, розсіювача 2 і лампи 9, кріпиться до тримача обідком 3 за допомогою гвинтів 10. Лампа двониткова фари потужністю 45 Вт для далекого світла і 40 Вт для ближнього. Гвинти 4 та 11 дозволяють змінювати положення тримача 6, а разом з ним і оптичного елемента у вертикальній та горизонтальній площинах при регулюванні світла фар.
Мал. 23. Фара ФГ 140:
1 – оптичний елемент: 2 – розсіювач; 3 - обідок; 4, 11 - регулювальні гвинти; 5 – корпус; 6 – тримач оптичного елемента; 7 - відбивач; 8 – пружина; 9 – лампа; 10 – гвинт.
Передні ліхтарі служать для позначення габаритів автомобіля, освітлення і світлової сигналізації при маневруванні.
Передній ліхтар двосекційний прямокутний. У литому корпусі ліхтаря знаходяться дві однониткові лампи. Лампа потужністю 5 Вт служить для позначення габаритів автомобіля, а лампа потужністю 21 Вт для сигналізації про маневрування автомобіля. Розсіювач переднього ліхтаря пластмасовий монолітний, двоколірний. Зовнішня частина розсіювача помаранчевого кольору призначена для сигналізації при маневруванні, а внутрішня частина — безбарвна, призначена для позначення габаритів автомобіля.
Задні ліхтарі служать для позначення габаритів автомобіля та світлової сигналізації при поворотах, гальмуванні та русі заднім ходом.
Задній ліхтар має прямокутну форму. У корпусі заднього ліхтаря є чотири секції, в яких знаходяться три лампи потужністю 21 Вт та одна лампа потужністю 5 Вт. Перші три є лампами стоп-сигналу, покажчика повороту та світла заднього ходу, а остання лампою габаритного світла. Корпус ліхтаря закритий розсіювачем. Розсіювач пластмасовий монолітний, багатосекційний, триколірний. Зовнішня частина розсіювача помаранчевого світла служить для сигналізації при маневруванні автомобіля. Секція центральна безбарвна і служить для сигналізації про рух заднім ходом. Інші секції розсіювача мають червоний колір і призначені для сигналізації при гальмуванні та позначення габаритів автомобіля.
Система сигналізації забезпечує безпеку руху автомобіля. Система включає світлову та звукову сигналізацію.
До світлової сигналізації відносяться передні, задні, бічні покажчики поворотів та їх перемикач, а також сигнали гальмування (Стоп сигнал), заднього ходу та їх вимикачі. Передні покажчики поворотів знаходяться у передніх ліхтарях автомобіля. Задні вказівники поворотів, сигнали гальмування та заднього ходу знаходяться у задніх ліхтарях автомобіля. Бічні покажчики поворотів розташовані на передніх крилах кузова автомобіля.
До звукової сигналізації належать звукові сигнали. Звуковий сигнал сповіщає за потреби пішоходів та водіїв транспортних засобів про присутність автомобіля. На автомобілі встановлюються два електричні вібраційні, безрупорні звукові сигнали шумового типу: один високого, а інший низького, тону. Сигнали налаштовуються в гармонійний акорд та діють одночасно. Струм, що проходить по обмотці 8 сигналу (Мал. 24), намагнічує сердечник 7, який притягує якір 10 і викликає прогин пружної сталевої мембрани 1. При цьому якір впливає на пружну пластину 5 і розмикає контакти 2. Струм в обмотці 8 переривається, і сердечник 7 розмагнічується. Мембрана 1 повертається у вихідне положення та контакти 2 замикаються. Робота сигналу повторюється із частотою вібрації контактів 200-400 Гц. Коливання повітря, викликані мембраною, створюють звук, а дифузор (резонатор) 3 забезпечує його мелодійне звучання. Відповідний тон і тембр звуку залежить від товщини та діаметра мембрани, а також діаметра резонатора. У сигналі високого тону мембрана тонша, ніж сигналі низького тону.
Мал. 24. Звуковий сигнал:
1 – мембрана; 2 – контакт; 3 – дифузор; 4 – кільце; 5 – пластина; 6 – корпус; 7 - сердечник; 8 – обмотка; 9 – пластина кріплення сигналу; 10 - якір.
Контрольно-вимірювальні прилади призначені для контролю за станом та дією окремих систем та механізмів автомобіля.
Контрольно-вимірювальні прилади включають: амперметр, що вимірює силу зарядного та розрядного струмів, покажчики рівня палива в баку, температури охолоджуючої рідини в системі охолодження та тиску олії в системі змащення двигуна. Крім того, є ряд контрольних ламп: резерву палива, тиску масла, заряду акумуляторної батареї, повітряної заслінки карбюратора, зовнішнього освітлення, покажчиків повороту, далекого світла фар, блокування диференціала роздавальної коробки, рівня, гальмівної рідини та гальма стоянки. До контрольно-вимірювальних приладів також відносяться спідометр, що вимірює швидкість руху автомобіля і пройдений шлях, і тахометр, що контролює частоту обертання колінчастого валу двигуна.
Додаткова апаратура, що споживає електричний струм, включає: склоочисники та омивачі вітрового скла, очищувачі та омивачі фар, обігрівач та прикурювач.
Склоочисники та омивачі очищають вітрове скло та фари від забруднення та атмосферних опадів. Обігрівач здійснює обігрів салону кузова автомобіля за холодної погоди, а також обдування внутрішньої поверхні вітрового скла з метою запобігання запотіванню та обмерзанню.