KURZUS: Járművek

MODUL: Járművillamosság, elektronika

5.1. lecke: Gépjárművek villamos berendezései, elektronikus vezérlő- és szabályzó rendszerei

Ebben a modulban megismerheti a napjainkban használatos személy- és tehergépjárművek  fő villamos berendezéseit és azok tulajdonságait. Fontos kompetenciákat szerezhet az egységek működésével, üzemeltetésével és karbantartásával kapcsolatban.

Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg a járművek villamos berendezéseit. Legyen tisztában a járművek elektronikus vezérlő- és szabályzó berendezéseivel, ismerje meg a felépítésüket, működésüket.

Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes

  • felsorolni a gépjárművekben található villamos berendezéseket,
  • megfogalmazni a gépjárművek energiaháztartása fenntarthatóságának jellemzőit,
  • megadni a gépjárművekben használatos akkumulátorok tulajdonságait és ezek jelölését,
  • lerajzolni az savas ólomakkumulátor sematikus ábráját, megnevezni az építőelemeket,
  • megadni a generátor fogalmát, típusait és feladatát,
  • lerajzolni a generátor sematikus ábráját, megnevezni az építőelemeket,
  • felsorolni a járműben található fogyasztó berendezéseket,
  • megadni az indítómotor definícióját, fő részeit, tulajdonságait, szerkezeti felépítését, csoportosítását,
  • lerajzolni az indítómotor sematikus ábráját.

Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 120 percre lesz szüksége.

Kulcsfogalmak

  • villamos berendezés
  • energiaháztartás
  • akkumulátor
  • generátor
  • fogyasztó
  • indítómotor
1. Gépjárművek villamos berendezései, elektronikus vezérlő- és szabályzó rendszerei

Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a járművekben található villamos berendezéseket, tulajdonságaikat és a kapcsolódó fogalmakat.

A gépjármű elektromos berendezéseinek táplálásához villamos energiára van szükségünk. Indításnál, vagy álló motornál az akkumulátornak kell az áramellátást biztosítani. Járó motornál az áramellátást pedig a generátor végzi, melyet a motor hajt és ezáltal villamos energiával látja el a fogyasztókat és tölti a jármű akkumulátorát is.

Gépjármű villamos rendszerének elemei:

  • energiaforrások
  • fogyasztók
  • villamos hálózat

Energiaforrások:

  • energiatároló: akkumulátor
  • energiaellátó: generátor

Fogalmazza meg a saját szavaival, írja le a jegyzetfüzetbe és tanulja meg a gépjárművek energiaháztartása fenntarthatóságának jellemzőit.

A gépjármű energiaháztartása

Minden elektromos fogyasztó ellátása mellett az akkumulátor töltésének biztosítottnak kell lennie, ezért a generátorteljesítménynek, akkumulátor kapacitásnak és a fogyasztók teljesítmény szükségletének összhangban kell lennie. A generátor túlterheltté válhat kiegészítő fogyasztók beépítésével, ezáltal az akkumulátor már nem töltődik. Fontos a kiegyensúlyozott energia-kivitel és energia-bevitel.

Akkumulátorok

Fogalmazza meg a saját szavaival és írja le a jegyzetfüzetbe, hogy milyen speciális akkumulátorra van szükség a gépjárművek beindításához!

Indításnál, vagy álló motornál az akkumulátornak kell az áramellátást biztosítania. Az indító akkumulátor egy energiatároló egység. Feltöltésénél elektromos energia kémiai energiává alakul, és kisütésnél a kémiai energia elektromos energiává alakul vissza. Gépjárművekben jelenleg a legelterjedtebb a savas ólomakkumulátor. Az akkumulátor kapacitását az indítómotor jellemzői határozzák meg, míg a generátorteljesítmény a hálózat energiafogyasztásából számolható ki.

Írja le a jegyzetfüzetbe az akkumulátorok tulajdonságait jelölő példát, keressen az interneten alternatív példát nem autóipari felhasználású akkumulátorokra, hasonlítsa össze az eredményeket.

Az akkumulátorok tulajdonságait jellemző értékekkel adják meg. A házon lévő felirat a következőket jelenti:

  • Jelölése: pl. 12V84Ah280A
  • 12V - névleges feszültség V-ban
  • 84Ah - névleges kapacitás Ah-ban
  • 280A - hidegpróba áram A-ben

Az indító akkumulátor névleges feszültsége általában 12 V. A névleges kapacitás megadja egy akkumulátor tároló képességét.

Például a 44 Ah-ás akkumulátor 44/10=4,4 A áramot legalább 10 órán keresztül tud leadni, a 10,5 V-os kapocsfeszültséget csak ezután éri el.

Jármű akkumulátorokkal szembeni igények, követelmények:

  • tölthetőnek kell lennie,
  • nagy terhelhetőségű legyen 1-10 kW, akár 1000 A terhelő áram, kicsi belső ellenállás 0,1-0,001 Ohm,
  • a szélsőséges környezeti hatásokat elviselje (rázás 30m/s2, 30Hz, tömítettség, hideg és sósköd állóság),
  • nagy fajlagos energiatároló képesség Ws/kg, kis tömeg és térfogat,
  • hosszú élettartam (3-7 év),
  • kis karbantartási igény, minimális gondozás,
  • sokáig őrizze meg az eltárolt energiát, alacsony energia-veszteségű legyen (régen napi 1 %, ma akár 200 napig raktározható),
  • mélykisülést elviselje (elektrolit felhígul, a létrejövő massza az akkumulátor aljában összegyűlik).

Akkumulátor felépítése:

A savas ólomakkumulátor felépítése
1. ábra

Készítsen sematikus ábrát a füzetbe az akkumulátor felépítéséről, tanulja meg az építőelemeket!

Generátor

Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a generátor fogalmát, feladatát és típusait!

A generátor feladata, hogy áramot szolgáltasson az akkumulátor töltéséhez és a fogyasztók működéséhez. A generátor háromfázisú váltakozó áramot állít elő, ezért a generátor által szolgáltatott kijövő váltakozó áramot egyenirányítani kell, mivel a gépjárműbe beépített összes készülék egyenárammal működik. A generátorban található egy feszültségszabályzó is, amely a generátorfeszültséget konstans értéken tartja a motor egész fordulatszám tartományában.

Amíg a belsőégésű motor elegendően magas fordulatszámmal fut, rendelkezésre áll a váltakozó áramú generátor által szállított elektromos energia. Álló motornál, vagy indításnál az akkumulátornak kell az áramellátást biztosítania. A generátor átlagteljesítményének az akkumulátor tároló képességének és a fogyasztók átlagteljesítmény szükségletének kell összhangban lennie.

Feladata:

  • összes villamos berendezést ellássa,
  • az akkumulátort töltse,
  • széles fordulatszám-tartományban működjön,
  • illeszkedjen a fogyasztókhoz,
  • fellépő dinamikus változásokat viselje el.

Típusai:

  • kiálló pólusú (jellegzetes forgórészről kapta nevét),
  • körmös pólusú (egyes, kettes forgórészén egy gerjesztő tekercs köré),
  • induktor generátor (tekercseletlen forgórész, nem kell csúszógyűrű).
Háromfázisú váltakozó áramú generátor
2. ábra

Készítsen sematikus rajzot a járművekben használatos generátoroktól, jegyzetelje le a füzetben és tanulja meg az alkatrészeket!

Fogyasztók

Tanulja meg a járművekben található fogyasztó berendezések csoportosítását, az egyes fogyasztók definícióját és tulajdonságait!

Fogyasztók csoportosítása:

  • Folyamatos üzeműek (gyújtás, tüzelőanyag-szivattyú, műszerek, befecskendezés),
  • Szakaszos üzeműek (lámpák, rádió, ablaktörlő, hűtés-fűtés),
  • Rövid ideig üzemelők (indítómotor, kürt, ablakmosó, szivargyújtó, hátramenet lámpa, belső világítás).
Indítómotorok

Belsőégésű motorral szerelt járműveknél indításuk során a motor tehetetlenségeit, belső súrlódását és sűrítési ellenállásait kell leküzdeni, erre szolgál az egyenáramú indítómotor.

Az indítómotor fő részei:

  • villamos motor,
  • behúzó-mágnes,
  • szabadonfutó,
  • mechanikai szerkezet.

Tulajdonságai:

  • Soros egyenáramú motor
  • Benzinesnél:40-80 ford/perc
  • Dízel:100-200 ford/perc
  • Áttétel: i=z1/z2=1:8-1:20

Szerkezeti felépítés szempontjai:

  • Indításkor legyen kényszerkapcsolat.
  • Villamos kapcsolat a fogaskerekek összekapcsolódása után áll fenn.
  • Rövid működési idő (100 A).
  • Indítómotor forgórésze nem lehet merev összeköttetésű a belsőégésű motorral (szabadon futó).
  • Indítás után mielőbb álljon le (mechanikus vagy villamos fék).
Csoportosításuk

Teljesítményszint szerint:

  • P<1 kW
  • P<1,5 kW
  • <P<5 kW
  • 5 kW<P

Feszültség szerint:

  • 12V
  • 24V

Szerkezet szerint:

  • közvetlenül hajtó indítómotor,
  • lendítőkerekes.
Az indítómotor
3. ábra

Készítsen sematikus ábrát az indítómotorról, írja le a jegyzetfüzetbe és jegyezze meg az alkatrészeket!

Az indítás két ütemben történik:

Jegyzetelje a füzetbe és tanulja meg az indítómotor szerepét és működését a motor indításakor!

1.Az indítókulcs elforgatásakor egy elektromágnes betolja az indító-fogaskereket a főtengely lendítőkerekére szerelt fogaskerék koszorújába. A mozgás végén záródnak az indítómotor érintkezői.
2.Az indítómotor forgórésze áramot kap, és megforgatja a fogaskerék-koszorút.

Az indítókapcsoló elengedése után a visszahúzó rugó az indítókart az indító-fogaskerékkel együtt visszahúzza alaphelyzetbe.

Az indító fogaskerék szabadonfutó közbeiktatásával kapcsolódik a motor tengelyéhez. A szabadonfutó akadályozza meg, hogy a gépjármű motorja beindulása után felpörgesse az indítómotort.

Önellenőrző kérdések

1. Fogalmazza meg a gépjárművek energiaháztartása fenntarthatóságának jellemzőit!

2. Mutassa be egy példán keresztül az akkumulátorokon található jelölések jelentését!

3. Az alábbi ábrán nevezzen meg az akkumulátor fő egységei közül legalább 10-et!

4. Írja le a generátor feladatát!

5. Melyik nem tartozik a személygépjárművekben található fogyasztó berendezések csoportjaiba?

6. Milyen feszültségi szinten működnek az indítómotorok?
12V
24V
6V
5V
4,5V
64V