Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя

Подождите немного. Документ загружается.

тронного блока 9 управления. Пусковой импульс начала работы

АБС создается водителем, включающим гидровакуумный усили-

тель 8. В процессе

растормаживания

рабочие цилиндры на колесах

отсекаются от главного цилиндра гидровакуумного усилителя с

помощью клапана-модулятора 7. Последний получает командный

сигнал от блока 9 управления, функционирующего на основе ин-

формации от датчика 1 частоты вращения колеса. В это время жид-

кость из тормозной системы насосом 3 перекачивается через гид-

роаккумулятор 5 и обратный клапан 6 в основную магистраль.

При установке на автомобиле комплект АБС фирмы «БОШ»

(рис. 49.8, б) содержит кроме блока управления 9, получающего

информацию от датчиков / частоты вращения колес и хвостовика

главной передачи, гидронасосную станцию 10, в которой насос 3

приводится во вращение электродвигателем 4, Тормозная жидкость

циркулирует через обратные клапаны 6. В гидромагистрали уста-

новлены гидроаккумуляторы

5с

демпфирующими камерами. Глав-

ный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем 8 обеспечивает

нормальную работу тормозной системы. АБС подключается в по-

мощь водителю, когда обнаруживается разность угловых скорос-

тей колес. В данном варианте АБС обеспечивается разность тор-

мозных сил на правом и левом колесах только передней оси, где

возникает большая вертикальная нагрузка при торможении. Мо-

дуляция давления в задних правом и левом колесных цилиндрах

одинакова.

Основное препятствие для массового внедрения АБС на авто-

мобилях с гидравлическим приводом тормозов — необходимость

установки дополнительного энергоемкого гидронасосного агрега-

та для обеспечения пульсации давления тормозной жидкости на

заданном уровне. Отказаться от него позволяют новые разработки

АБС, например система Волгоградского технического универси-

тета (под руководством проф.

А.

А. Ревина), использующая кине-

тическую энергию тормозящего автомобиля для управления дав-

лением в рабочих тормозных цилиндрах (рис. 49.9). Такая АБС по-

лучила название рекуперативной.

Тормозная жидкость из главного цилиндра 4 поступает к рабо-

чим цилиндрам 9 через нормально открытый клапан 2. В случае

приближения частоты вращения колеса к нулевому значению

(бло-

кировка) датчик 8 через электронный блок 1 управления форми-

рует команду на переключение клапанов 2. Главный цилиндр 4

отсекается, а рабочий цилиндр 9 подключается к расширительно-

му цилиндру 6. Этот цилиндр выполняет функции насоса, перека-

чивающего жидкость через обратный клапан 3 в основную магис-

траль. Привод поршня цилиндра 6 осуществляется с помощью

кулачка 7, установленного на валу, который связан с затормажи-

ваемым колесом. Такая конструкция проще, дешевле и компакт-

нее, чем рассмотренные выше.

760

Рис. 49.9. Рекуперативная тормозная АБС:

1 — блок управления; 2 — клапаны; 3 — обратный клапан; 4, 6 и 9 — соответ-

ственно главный, расширительный и рабочий цилиндры;

5—

клапан ограниче-

ния давления; 7 — кулачок; 8 — датчик

Фирмами-изготовителями предложено несколько структурных

схем установки АБС на автомобилях (рис. 49.10): с раздельной

модуляцией давления на всех колесах, с диагональным управле-

нием давлением в рабочих цилиндрах, с модуляцией давления

только в передней или только в задней оси, с раздельной модуля-

цией давления в тормозах передней оси и одновременно в задних

правых и левых колесах, с раздельной модуляцией давления в

тормозах передних и задних колес.

Наиболее прогрессивной считается схема АБС, предусмат-

ривающая модуляцию давления раздельно по каждому колесу

(рис.

49.10,

а}.

Более простыми (без значительной потери эффек-

тивности) являются схемы, в которых применяют модуляцию дав-

ления по колесам передней и задней осей с анализом разности

частоты вращения левых и правых колес обеих осей (рис. 49.10, б)

или только передней оси (рис. 49.10, в). Используют такие схемы

АБС с измерением частоты вращения всех колес, но с раздель-

ным управлением тормозными силами левых и правых колес только

на одной оси — задней (рис.

49.10,

г) или передней (рис.

49.10,

д).

В последней схеме возможен вариант с ориентировкой на частоту

вращения колес задней оси без учета разности этого параметра

для левого и правого колес.

Применяют схемы АБС, в которых измеряют частоту вращения

колес только задней оси, а давление в тормозных механизмах мо-

делируют по рассмотренным выше вариантам (рис.

49.10,

ж...к).

761

2 3

Рис.

49.10.

Структурные схемы АБС:

1 — главный тормозной цилиндр; 2 —

логический

блок; 3 — датчик; 4 — моду-

лятор;

5—

регулятор;

а...л

—

варианты

установки схем на автомобилях

На рис.

49.10,

л показана схема

АЁС

с крестообразным управлени-

ем модуляцией давления в

тормозах

колес: правом переднем — ле-

вом заднем и левом переднем —

Правом

заднем.

49.6. Противобуксовочная система

Назначение

противобуксовочной

системы

(ПБС)

—

предотвра-^

щать

пробуксовку колес (одного или нескольких) при

движении

в тяговом режиме на дорогах с малым коэффициентом сцепления.

Задача ПБС во многом сходна с задачей АБС: поддержание сколь-

жения колес в режиме тяги на уровне, обеспечивающем макси-

мальное значение коэффициента сцепления в продольном направ-

лении, В этом случае увеличивается сила тяги при

трогании

с мес-

та, реализуется максимальное ускорение (в

3...4

раза большее,

762

чем без ПБС) при разгоне и сохранении устойчивости прямоли-

нейного движения. Одновременно улучшается проходимость при

движении по мягким грунтам, уменьшается нагрузка в трансмис-

сии и на двигатель при импульсном изменении коэффициента

сцепления, снижаются расход топлива, особенно в зимних усло-

виях, и изнашивание шин.

Качество работы ПБС оценивают по ширине диапазона регу-

лирования относительного скольжения. Узкий диапазон регули-

рования позволяет оценить

эффективность

ПБС еще и по такому

критерию, как достигнутая скорость при трогании с места за ус-

тановленное время на скользкой дороге.

Противобуксовочная система в какой-то мере эквивалентна

блокировке дифференциала, однако последняя имеет существен-

ное преимущество, так как не

изменяет

тяговый момент на коле-

сах. ПБС действует автоматически при необходимости на любой

дороге, в то время как при блокировке дифференциала в случае

движения на сухой дороге наблюдается сильное изнашивание шин.

Наиболее эффективным признается наличие на автомобиле ПБС

и устройства блокировки дифференциала.

ПБС реализует свои возможности двумя способами: регулирова-

нием мощности двигателя (особенно для дизелей) и подторма-

живанием ведущих колес или использованием обоих способов

параллельно. ПБС фирмы «БОШ» для автомобилей с пневмати-

ческим тормозным приводом объединена с АБС. В состав такой

Рис.

49.11.

Комплексная антиблокировочная и Противобуксовочная тор-

мозная система фирмы «БОШ»:

1 — датчик частоты вращения; 2 и 6 — модуляторы АБС; 3 — блок управления,

4 — датчик положения педали подачи топлива; 5 — электроклапан; 7 —

двухма-

гистральный

клапан; 8 — тормозная

пневмокамера;

9 — блок управления мощ-

ностью двигателя; 10 — электродвигатель;

— двигатель автомобиля

763

комплексной системы (рис.

49.11)

входят датчики 7 частоты вра-

щения

колес, модуляторы АБС 2 и 6 давления в тормозных пне-

вмокамерах

блок 3 управления АБС и ПБС, формирующий ко-

мандные сигналы для модуляторов 2 и 6 и электроклапана 5,

двух-

магистральный

клапан 7. Для регулирования мощности двигателя

используют электронный блок управления 9, функционирующий

на основе сигналов от блока управления 3 и датчика 4 положения

педали

топливоподачи.

В качестве исполнительного механизма

управления рейкой ТНВД служит электродвигатель 10.

Из двух режимов работы ПБС

подтормаживание

осуществляет-

ся на скорости движения менее 30 км/ч. Такая низкая скорость

выбрана для разгрузки тормозного механизма во избежание пере-

грева. Причем подтормаживание выполняется при пробуксовке

только одного из ведущих колес. В случае пробуксовки обоих ко-

лес независимо от скорости движения, а также при пробуксовке

одного колеса на скорости более 30 км/ч регулируется мощность

двигателя. Командные сигналы в этом режиме формируются бло-

ком 3 управления. Мощность двигателя уменьшается даже в том

случае, если педаль топливоподачи нажата до отказа,

т.е.

приори-

тет отдается формированию команд для ПБС.

Системы АБС и ПБС в настоящее время стали обязательными

для установки на транспортных средствах всех типов. Отмечается

стремление к стандартизации элементов этих систем различных

фирм вплоть до унификации кабельных разъемов, что обеспечи-

вает взаимозаменяемость отдельных блоков.

Контрольные вопросы

1. Опишите работу водителя на основании комплекса получаемой им

информации.

2. Расскажите об устройстве и работе унифицированной системы уп-

равления приводом выключения сцепления.

3. Расскажите об исполнительных механизмах автоматизированного

переключения передач.

4. Для чего необходимо управление характеристикой подвески и ка-

кими техническими средствами оно осуществляется?

5. Какую функцию выполняет антиблокировочное устройство в тор-

мозной системе?

6. Опишите взаимодействие элементов АБС.

7. Какие структурные схемы вариантов АБС применяют на автомоби-

лях?

8. В чем особенность рекуперативной АБС?

9. Какое назначение имеет противобуксовочная система для

автомо-

биля?

10. Опишите принцип работы противобуксовочной системы.

Глава

ЭЛЕКТРОНИКА В УПРАВЛЕНИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ

50.1. Приводные устройства

К вспомогательному электрооборудованию относятся приборы:

жизнеобеспечения и комфорта в кабине или кузове (кондици-

онеры, отопители, вентиляционное оборудование);

обеспечения безопасности движения (очистители стекол и фар,

звуковая сигнализация);

Навигационных и диспетчерских устройств (радиотелефонная

связь, картографические

маршрутные

компьютеры, устройства до-

кументирования режимов движения, тахографы) и др.

В большинстве приборов вспомогательного электрооборудова-

ния используют в качестве приводных исполнительных устройств

электродвигатели, реже — электромагниты.

Требования к электродвигателям для различных исполнитель-

ных устройств зависят от режима работы. Электродвигатели кон-

диционеров,

отопителей

и вентиляторов работают в продолжи-

тельном режиме. Кратковременный режим работы характерен для

электродвигателей стеклоподъемников, привода антенн, переме-

щения сидений. В повторно-кратковременном режиме работают

электродвигатели стеклоочистителей и привода насосов

стекло-

омывателей

Конструкция электродвигателя (габариты, условия вен-

тиляции внутреннего объема, сечение и изоляция проводов об-

моток

якоря и возбуждения) определяет допустимый нагрев, а

следовательно, и выбор типа электродвигателя для работы в тех

или

иных режимах. На современных автомобилях распространены

электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Они

имеют меньшую массу, габариты и стоимость, высокий КПД и

достаточную надежность, так как отсутствуют обмотки возбужде-

ния. В электродвигателях с постоянными магнитами возбуждение

обеспечивается изменением направления тока в якоре.

50.2. Стеклоочистители

Стеклоочиститель предназначен для механической очистки вет-

рового стекла, а в некоторых моделях автомобилей — также зад-

него стекла и стекол фар. Наиболее распространены электричес-

кие стеклоочистители (рис. 50.1). Привод осуществляется от элек-

тродвигателя 1 через червячный редуктор, состоящий из червяч-

ного вала 7 (выполненного заодно с валом якоря электродвигате-

ля) и шестерни 8. Выходной вал редуктора через систему

рыча-

765

Рис.

50.1.

Типовой электрический стеклоочиститель:

— электродвигатель; 2 — рычаги; 3 — щетка; 4 — эксцентрик; 5 и 6 — контакты

(подвижный и неподвижный); 7 — червячный

ват;

8 — шестерня

гов 2 обеспечивает угловое возвратно-поступательное движение ще-

ток 3. Редуктор оснащен концевым выключателем, состоящим из

эксцентрика 4 и контактной группы: подвижного 5 и неподвиж-

ного 6 контактов. С помощью концевого выключателя установка

переключателя в позицию «выключено» в произвольном текущем

положении щеток не дает им остановиться и позволяет продол-

жать двигаться до тех пор, пока они не дойдут до нижнего поло-

жения, т.е. пока не улягутся вдоль нижнего уплотнителя стекла.

После этого питание электродвигателя концевым выключателем

отключается.

Для обмыва ветрового стекла в дополнение к стеклоочистите-

лю устанавливают

стеклоомыватель

(рис. 50.2, а). В бачок 8 через

горловину с пробкой 14 заливают моющую жидкость. На крышке

корпуса бачка находится электронасос 1. Электродвигатель насоса

имеет постоянные магниты 3 в цилиндрическом корпусе 4 и якорь 2,

Ток поступает в обмотку якоря через коллектор 5 и щетки 6.

766

17 11

Рис. 50.2. Насосное оборудование

стеклоомывателей:

а — для лобового стекла кузова (кабины); б — для фар; 1 — электронасос; 2 —

якорь; 3 — постоянные магниты; 4 — корпус электродвигателя; 5

—

коллектор;

6— щетки;

7—

фланец; 8 — бачок; 9 — вал привода насоса; 10 — корпус насоса;

11 — ротор насоса (насосное колесо); 12 — штуцер; 13 — трубка; 14 — пробка

горловины бачка;

/5—

подшипник скольжения;

16—

корпус подшипника; 77 —

крышка ротора насоса

767

4 5

Рис. 50.3. Электрические

схемы и

конструкция

устройств управления

стеклоочистителем

а — схема управления с

ho-

мощью

теплового реле;

—

конструкция с

тепловьш

реле; в —

транзисторная

схема управления на базе

мультивибратора; / —

кЬн-

такты;

—-

электромагнит-

ное реле; 3 —

биметал/ш-

ческая пластина; 4 —

onbp-

ная плата;

5—

обмотка;

»5—

резистор; 7 — контактная

группа в редукторе

эле'кт-

родвигателя

стеклоочисти-

теля; 8 — предохранитель;

9 — электродвигатель при-

вода щеток; 10 —

постоян-

ный магнит;

—

концеЬой

выключатель; 12

—-

плавкий

предохранитель;

13—

пйре-

ключатель;

14— электродви-

гатель

стеклоомывателя;

/5—

якорь реле; 16 — крышка;

17—

возвратная пружина;

18—

стойка; 19 — контак-

ты;

1—8

— номера

контак-

тов;

I—IV

— позиции уп-

равления скоростью движе-

ния

щеток

стеклоочистите-

ля; V — включение

нас'оса

стеклоомывателя;

R1—R5—

резисторы;

С1—СЗ—

кон-

денсаторы; VD1 и

VD1

—

диоды;

VT1

VT2

— трио-

ды;

К—

реле

768

Во фланце 7

расположен

сальник,

защищающий

от влаги внут-

реннюю

ПолостЬ

насоса.

крышке

корпуса

бачка,

на которой раз-

мещен

электродвигатель,

прикреплен

корпус 10 насоса. Внутри

корпуса

йасоса

проходит вал 9

привода

насоса 11 Жидкость через

штуцер 12 и трубку 13

отводите;*

от насоса по трубкам и направ-

ляется к форсункам

омЫвателя

йЬтрового

стекла.

Управляет

работой

стеклоочио'

гителя

и стеклоомывателя специ-

альное реле,

обеспечивая

их

прерйвистую

работу. Переключатель 13

(рис.

50J,

а,

б) реле имеет

пятН

позиций: «выключено», «малая

скорость», «большая скорость»,

^прерывистая

работа» и, при на-

жатии на ручку

переключателя,

«Одновременная

работа стеклоочи-

стителя и

стеклЬомывателя».

УстрЬйство

состоит из электромагнит-

ного

рели

2 с контактами 1,

биметаллической

пластины 3 с нагре-

вательной обмоткой

резистор^

6, расположенных на плате 4 под

крышкой 16. В позиции

переключателя

«прерывистая работа» сра-

батывает реле

Р.

Его якорь

притягивается

сердечнику,

преодо-

левая

усилие

возвратной

пружийь!

17. Контакты / реле замыкают-

ся, и на электродвигатель

стеклоочистителя

и обмотку 5 нагревате-

ля подается электрическое

Напряжение

от

бортоКюй

сети автомо-

биля. По мере нагрева обмотки 5 и биметаллической пластины 3

контакты 19

биметаллической

пластине размыкаются и реле 2

выключается, а

электродвигателе

стеклоочистителя

останавливает-

ся. После

остыВания

биметаллической

пластины 3 контакты 19 за-

мыкаются и

цикл

работы

стеклоочистителя

повторяется. Поворо-

том стойки 18 с

биметаллической

пластиной

ре1улируют

частоту

циклов работы

стеклоочистителя

(до

7...

мин"

Электродвигатель

стеклоочистителя

имеет

трехщеточный

кол-

лектор. Комбинацией щеток

при

включении питания обеспечива-

ется

двухскоростная

работа

электродвигателя,

Якорь вращается в

поле постоянного магнита 10. Концевой выключатель 11 и биме-

таллический

предохранитель

8 объединены в одном блоке 7. За-

щиту электросхемы дублирует

Плавкий

предохранитель 12. Пита-

ние на электродвигатель 14

стеклоомывателя

подается непосред-

ственно от переключателя 13.

Кроме электромеханических устройств управления режимом

работы стеклоочистителя на многих автомобилях зарубежных фирм

применяют электронные

регуляторы

на

транзисторах,

обеспечи-

вающие плавное регулирование частоты циклов работы.

Задатчи-

ком частоты служит, как и в прерывателях сигнализатора поворо-

та,

астабилъный

мультивибратор. Для автомобилей «Трабант» и

«Вартбург» используют регуляторы на основе стандартной схемы

мультивибратора (рис. 50.3,

в).

Включатель стеклоочистителя и пе-

ременный резистор R4 плавного

регулирования

частоты сблоки-

рованы на одной рукоятке управления. Длительность пауз при ра-

боте стеклоочистителя изменяется в пределах от 3 до

15с.

Включе-

нием и торможением электродвигателя управляет

электромагнит-

769

ное реле К, включенное в коллекторную цепь одного из транзис-

торов мультивибратора.

Для очистки стекол (рассеивателей) фар используют щеточный

или струйный

фароочиститель.

Щеточный

фароочиститель

по уст-

ройству и принципу действия не отличается от электромеханичес-

кого стеклоочистителя. В струйном

фароочистителе

(рис. 50.2, б)

отчистка выполняется струей жидкости от форсунок, установлен-

ных под фарами (иногда на бампере). Электродвигатель фароочи-

стителя, как и электродвигатель

стеклоомывателя,

имеет посто-

янные магниты

расположенные в корпусе 4, поля которых

ис-_

пользуются для возбуждения. Вал якоря

2с

обмоткой вращается в

подшипниках скольжения 15. На нижнем конце вала якоря зак-

реплена крыльчатка

центробежного насоса, закрытая крыш-

кой 17. Электродвигатель высокооборотный, потребляет

большой;

ток (до 40 А в импульсе), поэтому его включают только под нагруз-

кой и на время не более 3 с. Насос, приводимый во вращение

этим электродвигателем, развивает давление 2,5 МПа.

Усовершенствование существующих стеклоочистителей и

стек-

лоомывателей

коснулось в основном

автоматизации

системы

уп-

равления, т. е. цикличности включения-выключения при загрязне-

нии ветрового стекла. Традиционная автоматизация направлена

на освобождение водителя от довольно частых операций по

вклю-<

чению-выключению

этих приборов, особенно при езде по мок-

рой дороге или при моросящем дожде, когда лобовое стекло за-

грязняется мелкими каплями грязной воды, вылетающей из-под

колес встречных и попутных автомобилей.

Для автоматического включения стеклоочистителя при загряз-

нении ветрового стекла применяют фотоэлектрические анализа-

торы степени

загрязнения,

связанные с реле управления

стекло-

очистителем. Оптическую систему фотоэлектрического анализа-

тора устанавливают внутри салона на ветровом стекле вблизи

зер-»

кала заднего обзора. Она состоит из

светоизлучателя

3 (рис. 50.4)

фотоприемника 13. Световой поток от излучателя через фокусиру-

ющую линзу 5 и призму 4 направляется в толщу (внутрь)

ветрово-

го стекла. С внутренней стороны салона на ветровом стекле

укреп-

ляют зеркальную светоотражающую ленту 6 между призмами.

С внешней стороны

светоотражателем

является внутренняя гра-

ница

(стекло—воздух)

ветрового стекла. Световой поток от све-

тоизлучателя движется внутри ветрового стекла

как по светово-

ду с многократным отражением от обеих внутренних

поверхнос-"

тей (границ) стекло — воздух. В конце ленты б через призму 11

линзу 12 световой поток направляется на фотоприемник 13.

Светоизлучатель

3 посылает в стекло 7 световые импульсы,

формируемые по электрическим сигналам генератора 1 через уси-

литель формирователя 2. Количество света, достигающее фото-

приемника

13,

зависит от прозрачности световода. Поскольку от-

770

i-FJ

20 19

Рис. 50.4. Принцип действия системы автоматического управления стекло-

очистителем:

1 — генератор; 2 — формирователь импульса светоизлучателя, 3 —

светоизлуча-

тель;

4 и 11 — призмы; 5 и 12 — линзы; 6 — лента; 7 — световод (ветровое

стекло);

8—

стеклоочиститель; 9 и

17—

электродвигатели;

10—

форсунка; 13 —

фотоприемник;

14—

фильтр; 15 и

20—

усилители;

16—

бачок,

18—

насос; 19 —

коммутатор;

— компаратор; 22 —

задатчик

ражающая способность пограничных слоев стекло — воздух за-

висит от чистоты внешней поверхности, световой поток слабеет

при загрязнении внешней стороны ветрового стекла. Сигнал от

фотоприемника 13 корректируется в фильтре 14 и усилителе 15,

после чего направляется на первый вход компаратора 21. Компа-

ратор формирует на своем выходе электрический сигнал, в слу-

чае если на его двух входах уровни сигналов достигают определен-

ных значений, зависящих от параметров настройки компаратора.

На второй вход компаратора подается сигнал

задатчика

22 — эта-

лонный сигнал чистоты стекла. После компаратора через усили-

тель 20 сформированный сигнал подается в коммутатор 19, где

распределяется в электродвигатель

привода насоса 18, уста-

новленного в бачке 16 стеклоомывателя, и в электродвигатель 9

привода стеклоочистителя 8. Жидкость из бачка 16 выпрыскива-

ется через форсунки

на стекло. Момент срабатывания форсун-

ки и положение щетки стеклоочистителя синхронизируются в

коммутаторе 19.

Разработаны устройства для контроля запотевания стекла внутри

кабины (салона), которые управляют системой внутреннего по-

догрева или вентиляции (обдува) стекла. В этих устройствах также

771

торы

б,

формируется напряжение для нагревания биметалличес-

ких пластин, поворачивающих корпуса фар. С потенциометров 8

снимается сигнал о действительном

угле

поворота фар (сигнал

обратной связи).

Поступившие на входы сумматоров 6 сигналы от блоков 5 и

противофазные сигналы от потенциометров 8 уменьшают напря-

жение на выходах сумматоров. При равенстве значений управляю-

щих и противофазных сигналов обратной связи выходное напря-

жение сумматоров равно нулю. Нагрев пластин в исполнительных

механизмах 11 прекращается. После их охлаждения фара имеет воз-

можность вернуться в первоначальное положение, но тогда от по-

тенциометров поступает на сумматоры сигнал обратной полярно-

сти и подогрев вновь включается, возвращая фару в заданное элек-

троникой положение.

Таким образом, как и в любой следящей системе автоматичес-

кого регулирования, имеющей отрицательную обратную связь,

процесс удержания фары в заданном положении носит

колеба-

тельный характер. Однако вследствие инерционности тепловых

процессов в исполнительном механизме эти колебания не регис-

трируются органами зрения человека. Инерционность тепловых

процессов исполнительного механизма способствует и тому, что

не успевает изменяться угол поворота фар при колебаниях авто-

мобиля на дорожных неровностях.

50.4. Управление агрегатами автомобиля

Устройство управления топливоподачей —

спидостат

— ис-

пользуют для поддержания постоянства скорости движения. Эта

функция выполняется при введении в электрическую схему отри-

цательной обратной связи (рис.

50.6,

я), реализуемой с помощью

датчика скорости автомобиля. При программном управлении спи-

достат является исполнительным механизмом для автоматическо-

го дистанционного регулирования

топливоподачи.

Один из вариантов электровакуумного механизма дистанцион-

ного управления топливоподачей, разработанный Центральным

научно-исследовательским

автомобильным

и автомоторным ин-

ститутом, показан на 50.6, б. Устройство работает совместно с си-

стемой автоматического управления сцеплением. Такая комплекс-

ная система обеспечивает возможность переключения передач без

использования педали топливоподачи.

Силовым элементом механизма управления топливоподачей

служит вакуумная камера в корпусе 10. Давление в полостях каме-

ры изменяется электромагнитным клапаном. Обмотка 16 электро-

магнита клапана подключена к источнику питания. Клапан вклю-

чается кнопкой 7, расположенной на рукоятке 5 рычага 6 пере-

ключения передач. Разрежение за дроссельной заслонкой 13 через

774

Электродвигатель

или

электромагнит

привода

дроссельной

заслонки

13 12 11

Рис. 50.6. Структурная схема устройства для автоматического поддержа-

ния заданной скорости автомобиля (а) и электровакуумный исполни-

тельный механизм

управления

топливоподачей двигателя (б):

1 — педаль; 2 — трос; 3 — оболочка; 4 — шток; 5 — рукоятка; 6 — рычаг; 7 —

кнопка;

— мембрана; 9 — полость вакуумной камеры; 10

~—

корпус; 11 и 21 —

возвратные пружины; 12 — карбюратор; 13 — дроссельная заслонка; 14 — обрат-

ный клапан; /5 — гнездо подачи питания; 16 — обмотка электромагнита;

—

фиксатор; 18 — якорь; 19 — клапан; 20 — пружина

обратный клапан 14 и каналы электромагнитного клапана пере-

дается в полость (правую на рис. 50.6, б) вакуумной камеры.

На валу привода дроссельной заслонки 13 установлен шкив,

удерживаемый в начальном положении пружиной

11.

Через шкив

перекинут трос 2. Оболочка 3 троса упирается в шток 4 вакуумной

камеры. Вторым своим концом трос связан с педалью

топливопо-

775

дачи на рабочем месте водителя. В начальный момент мембрана 8

вместе со

шгоком

4 находится в крайнем правом (по чертежу)

положении, поскольку в камеру поступает разрежение из

задрос-

сельного пространства впускного трубопровода.

При

включении

кнопки 7 подается питание в обмотку 16 элект-

ромагнита. Это вызывает перемещение якоря 18 вверх (по чертежу).

Фиксатор

7 выходит из проточки на штоке 4, обеспечивая ему

возможность осевого перемещения вместе с мембраной, разделя-

ющей полости вакуумной камеры. Перемещение фиксатора 17

вместе с якорем 18 электромагнита приводит к открытию кла-

пана 19 и сообщению правой полости вакуумной камеры с атмо-

сферой.

Освобожденная от действия разрежения мембрана вакуумной

камеры, шток 4, оболочка 3 троса и трос 2, увлекаемые возврат-

ной пружиной

11,

перемещаются влево, а дроссельная заслонка

прикрывается независимо от положения педали 1 топливоподачи.

Размыкание контактов кнопки 7 после переключения

передачи

приводит к обесточиванию обмотки 16 электромагнита. Под дей-

ствием пружины 20 клапан 19 закрывается. Полость камеры 9 вновь

соединяется с вакуумной магистралью, а мембрана 8 и шток 4

перемещаются вправо. Восстанавливается связь между педалью 1

и дроссельной заслонкой 13 Скорость открытия дроссельной зас-

лонки пропорциональна скорости перемещения мембраны ваку-

умной камеры,

т.е.

изменению разрежения в

задроссельном

про-

странстве.

На основе рассмотренного исполнительного механизма легко

реализуется устройство управления топливоподачей —

спидостат.

Управление вакуумным или электрическим приводом дроссель-

ной заслонки может быть выполнено на базе как электромагнита,

так и электродвигателя (обычного или шагового).

Электросхема управления строится как следящая с отрицатель-

ной обратной связью (рис. 50.6, а). Для этого автомобиль оснаща-

ется датчиком скорости. В электросхему вводится

задатчик

желае-

мой скорости движения, представляющий собой

резистивный

делитель напряжения, подающегося на один из входов схемы срав-

нения (или компаратора). На второй вход подается сигнал датчи-

ка действительной скорости движения.

В схеме сравнения выделяется разностный сигнал заданной и

реализованной скорости движения. Этот сигнал через силовой блок

управления подается к электромагниту (или электродвигателю)

механизма управления топливоподачей (дроссельной заслонкой).

Таким образом, изменение скорости движения относительно

заданной приводит к открытию или прикрытию дроссельной зас-

лонки. Следящая система поддержания заданной скорости движе-

ния должна функционировать так, чтобы на выходе схемы срав-

нения был нулевой выходной сигнал. Поскольку сопротивление

776

движению автомобиля все время

меняется

(колеблется), то и в

следящей системе автоматического поддержания скорости будет

происходить колебательный процесс управления.

Контрольные вопросы

Расскажите об устройстве стеклоочистителя и

стеклоомывателя.

2. Как осуществляется прерывистая работа стеклоочистителя?

3. Расскажите о системе автоматического управления стеклоочистите-

лем.

4. Для чего необходима и как работает автоматическая система управ-

ления положением фар автомобиля?

5. Расскажите о принципе действия устройства для поддержания за-

данной скорости автомобиля.

6. Как устроен и работает электровакуумный привод дроссельной за-

слонки?

Глава 51

51.1.

Приборы для облегчения пуска двигателя

при низких температурах

Для облегчения пуска двигателя в холодное время используют

предпусковые подогреватели. В них электродвигатели обеспечива-

ют работу вентилятора, подающего воздух в камеру сгорания для

поддержания горения, топливного насоса подогревателя и цир-

куляцию жидкости в системе охлаждения.

Низкотемпературные условия работы требуют, чтобы электро-

двигатели имели большой пусковой момент. Поэтому используют

электродвигатели с обмотками возбуждения, включенными по-

следовательно с обмоткой якоря. Длительность работы электро-

двигателя предпускового подогревателя

20...30

мин в диапазоне

отрицательных температур

5...25

°С

и до 50 мин в диапазоне тем-

ператур

25...

50 °С. Технические средства для облегчения пуска дви-

гателя при низких температурах (ниже -25

°С)

применяют в ос-

новном для автомобилей с дизелями.

На практике распространены подогреватели впускного воздуха

(электрофакельные), предпусковые подогреватели охлаждающей

жидкости и масла, а также устройства, обеспечивающие подачу в

цилиндры двигателя легковоспламеняющихся жидкостей (послед-

ние применяют также для бензиновых двигателей).

Принцип действия электрофакельного подогревателя основан на

испарении топлива в специальных свечах и воспламенении топ-

ливной смеси. В одной из первых моделей электрофакельного по-

догревателя (рис.

51.1,

а) во впускном трубопроводе двигателя

установлена форсунка 4, в которую подается топливо из бака 6 с

помощью насоса 5. Воспламенение топлива осуществляется с по-

мощью свечи 3. Искрообразование в свече происходит с помощью

катушки 2 зажигания, снабженной электромагнитным вибрато-

ром-прерывателем и питаемой от аккумуляторной батареи 1. В усо-

вершенствованном электрофакельном подогревателе применяют

штифтовую свечу накаливания иногда с открытой, но чаще с зак-

рытой спиралью (рис.

51.1,5).

Корпус

8свечи

закрыт кожухом 14,

внутри корпуса установлена спираль 9 накаливания. Такие свечи

используют также в отопителях кузова и кабин.

Свеча подогревателя впускного воздуха имеет устройство для

испарения дизельного топлива при движении через внутренние

каналы в ее корпусе. Корпус 8 свечи наполнен теплопроводным

изолирующим порошком, который также удерживает спираль от

вибраций, повышая ее механическую прочность. Топливо подает-

778

ся к свечам при пуске двигателя

топливоподкачивающим

насосом

низкого давления. Оно поступает через фильтр 10 и жиклер 11

трубку 12. Внутри трубки расположены сетки 13 и

для увеличе-

ния поверхности испарения. Сетка 75 защищена экраном 16 с от-

верстиями для предотвращения срыва и затухания пламени при

движении воздуха во всасывающем трубопроводе на такте всасы-

вания. Электрофакельный подогреватель работает в трех режимах

(до пуска двигателя, во время пуска и после пуска), поэтому его

электрические элементы не являются самостоятельными в систе-

ме электрооборудования автомобиля, а взаимодействуют с други-

ми элементами, обеспечивающими пуск двигателя (рис. 51.2): стар-

тером 8, реле 5 стартера, аккумуляторной батареей 6, регулято-

ром 10 напряжения, обмоткой 77 возбуждения, генератором и,

наконец, общим для всех элементов электрооборудования грузо-

вого автомобиля самоблокирующимся выключателем

«массы»

управляемым кнопкой 3.

Рис.

51.1.

Схема действия электрофакельно-

го подогревателя (а) и свеча подогревателя

впускного воздуха (б):

1 — аккумуляторная батарея; 2 — катушка зажи-

гания; 3 — свеча; 4 — форсунка; 5 — насос; 6 —

топливный бак; 7 — токовод; 8 — корпус; 9 —

нагревательная спираль;

10—

фильтр; 11 — жик-

лер; 12 — трубка; 13 и 75 — сетки; 14 — кожух;

16 — защитный экран

779

Рис. 51.2. Электрическая схема управления электрофакельным подогре-

вателем впускного воздуха:

1 — ключ; 2 — реле; 3 — кнопка блокировки; 4 — выключатель «массы»; 5 и 9 —

реле; 6 — аккумуляторная батарея; 7 — кнопка; 8 — стартер; 10 — регулятор;

11—

обмотка возбуждения; 12 — термореле; 13 — пусковая кнопка; 14 — реле

шунтирования резистора термореле; 15 — сигнальная лампа; 16 — электромаг-

нитный клапан; 17 — свечи подогревателя; 18 — буквенные обозначения вклю-

чаемых механизмов; Ш — шунт;

О—III

— позиции переключателя режимов

Установка ключа 1 в положение I приводит к включению на

нагрев свечей

7электрофакельного

подогревателя. При этом вклю-

чается обмотка реле 2, размыкаются нормально замкнутые кон-

такты и замыкаются нормально открытые, через которые ток от

аккумуляторной батареи подводится к пусковой кнопке 13. Нажа-

тием на эту кнопку подается питание на нагревательные элемен-

ты свечей

к обмотке реле 9, разрывающего цепь между регу-

лятором Юн обмоткой 11 возбуждения генератора. Это необходи-

мо для защиты спиралей нагревательных свечей от повышенного

напряжения генератора при задержке их отключения после пуска

двигателя. За время разогрева нагревательных спиралей свечей

(1...

2 мин) разогревается биметаллическая пластина термореле 12.

Контакты реле, связанные с биметаллической пластиной, замы-

каются, и включается электромагнитный клапан 16, через кото-

рый топливо подается к свечам. Загорается сигнальная лампа 15,

извещающая о готовности двигателя к пуску. Пуск двигателя выпол-

няется с участием всех элементов, рассмотренных в подразд.

44.1.

Дополнительно шунтируется резистор термореле 12, и свечи по-

780

лучают

пблное

напряжение аккумуляторной батареи, поскольку

при прокрутке двигателя стартером напряжение на

Них

снижается.

Данный процесс аналогичен процессу

шунтирования

вариатора в

цепи катушки зажигания бензинового двигателя. Топливо, пода-

ваемое

нйсосом,

дозируется жиклером, испаряется на нагрева-

тельных элементах факельных свечей и, смешиваясь с поступаю-

щим в двигатель воздухом, воспламеняется. Этим обеспечиваются

прогрев основной массы воздуха и ускорение воспламенения топ-

лива в

цилиндрах.

51.2. Жидкостные предпусковые подогреватели

Жидкостные подогреватели предназначены для предпускового

разогревания двигателя путем нагрева жидкости системы охлаж-

дения, а также для прогрева воздуха в кабине автомобиля. Есте-

ственно, система охлаждения автомобиля должна быть заполнена

незамерзающей жидкостью.

Автомобили ЗИЛ оснащены предпусковыми подогревателями,

в которых используют дизельное топливо. Основными элементами

такого подогревателя являются котел с горелкой и газожидкост-

ным теплообменником, жидкостный и топливный насосы с

электродвигателем, вентилятор с электродвигателем для обеспе-

чения подачи воздуха к горелке, блок управления топливо- и воз-

духолодачей

и электронагреватели. С помощью топливного насо-

са 27 (рис.

51.3)

по трубке 29 топливо поступает к форсунке 13,

снабженной электронагревателем 9, и воспламеняется от элек-

трода

11,

к которому подается через блок управления электриче-

ский импульс от источника 3 высокого напряжения. Горение топ-

лива в корпусе теплообменника 21 поддерживается подачей в него

воздуха от нагнетательного патрубка 32. Воздух нагнетается элек-

тровентилятором через завихритель 22, в состав которого входят

электродвигатель 2 и роторы (крыльчатка)

31,

размещенные в

корпусах 1 и 5. Удлиненный вал привода крыльчатки установлен

на подшипниках 6. На конце вала и на валу топливного насоса

располагаются шестерни 30 зубчатой передачи.

В теплообменнике концентрически размещены трубопроводы 19

и 20, пространство между которыми заполнено нагреваемой жид-

костью для системы охлаждения двигателя. Отработавшие газы из

теплообменника выталкиваются через

газоотводящий

патрубок 23.

Для контроля за горением служит индикатор 25

пламени.

В топли-

вопроводе перед форсункой расположен электромагнитный кла-

пан 7, предназначенный для включения и выключения подачи

топлива. Избыточное топливо, подающееся от насоса к форсунке,

сливается по трубе 28 обратно в бак. Подогреватель оснащен дат-

чиками 15 и

температуры, а электрическая сеть защищена пре-

дохранителем 14.

781