Техническое обслуживание и текущий ремонт электрооборудования автомобилей

В процессе эксплуатации в системе электрооборудования возникают неисправности, на устранение которых приходится от 11 до 17% от общего объема работ по ТО и ТР автомобилей. Основное количество неисправностей приходится на систему зажигания, аккумуляторную батарею и генератор с реле-регулятором.

К основным неисправностям аккумуляторной батареи относятся: разряд и саморазряд, сульфатация и короткое замыкание пластин. Наиболее трудноустранимой неисправностью является сульфатация, которая заключается в покрытии поверхности активного слоя пластин крупными кристаллами сернокислого свинца PbS0₄ в результате понижения уровня электролита, длительного хранения разряженной батареи, высокой плотности электролита, эксплуатации разряженной батареи и длительного пользования стартером. Незначительная сульфатация пластин снимается путем продолжительного заряда батареи малой силой тока (не более 0,04 от емкости) при низкой плотности электролита (не более 1,11 г/см³).

Короткое замыкание пластин в аккумуляторе возникает при выпадении из пластин на дно блока активной массы (шлама). Выпадение активной массы приводит также к понижению емкости батареи. В процессе эксплуатации возникают трещины стенок блока, происходит снижение уровня электролита и его плотности.

Диагностирование аккумуляторных батарей заключается в ее наружном осмотре, проверке уровня и плотности электролита, а также напряжения батареи под нагрузкой. Аккумуляторная батарея, имеющая трещины моноблока, подлежит разборке, а моноблок - ремонту или замене.

При понижении уровня электролита доливают дистиллированную воду, так как она испаряется. Плотность электролита проверяют ареометром, помещенным в стеклянную трубку с резиновой грушей для всасывания электролита (рис.2.81).

1 – ареометр; 2 – резиновая груша

Рисунок 2.81 – Определение плотности электролита

Разница плотности в аккумуляторах батареи не должна превышать 0,01 г/см³. Для средней полосы плотность электролита, приведенная к 15°С, для зимы и лета, установлена 1,27 г/см³.Уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см³ соответствует разряду аккумуляторной батареи примерно на 6%. Аккумуляторная батарея требует заряда или ремонта, если разряд (хотя бы одного аккумулятора) достигает 50% летом и 25% зимой. После заряда плотность электролита доводят до нормы доливкой дистиллированной воды или электролита плотностью 1,4 г/см³. Изменение плотности электролита является одним из основных показателей степени разряда аккумуляторной батареи.

Работоспособность аккумуляторной батареи проверяют нагрузочной вилкой (рис.2.82), которая обеспечивает проверку батарей с открытыми и закрытыми клеммами. Если аккумулятор исправен и заряжен, то напряжение в конце пятой секунды остается неизменным в пределах 1,7…1,8 В. При снижении за это же время напряжения аккумулятора до 1,4…1,5 В он требует заряда или ремонта.

Рисунок 2.82 – Нагрузочная вилка

Если аккумуляторные батареи имеют защитное покрытие всех соединительных пластин аккумуляторов, то их работоспособность проверяют по падению напряжения при пуске двигателя стартером, которое должно быть не ниже 10,2 В.

Основными неисправностями генераторов являются: износ щеток, поломка или ослабление пружин щеткодержателей, обрыв в обмотках возбуждения, межвитковые замыкания в обмотках и их замыкание на корпус генератора, обрыв обмоток, ослабление или чрезмерное натяжение ремня и др.

Диагностирование генераторовосуществляют при помощи вольтметра, амперметра и нагрузочного устройства для задания эталонных нагрузочных режимов проверки, поскольку включение всех потребителей тока автомобиля при полностью заряженной батарее не обеспечивает полной загрузки генератора.

Технология диагностирования состоит в следующем. Сначала при выключенной нагрузке (потребителей тока и реостата) проверяют генератор на начало отдачи, определяя по тахометру частоту вращения коленчатого вала двигателя, при которой генератор начинает давать номинальное напряжение 12 В. Затем включают нагрузку (световые приборы автомобиля и реостат) и определяют частоту вращения, при которой наблюдается полная отдача генератора, т. е. указанная в технической характеристике максимальная сила тока при номинальном напряжении. При превышении норматива генератор необходимо отремонтировать.

Работоспособность генератора оценивают по напряжению при включении потребителей тока на частоте вращения, соответствующей полной отдаче генератора, которое должно быть не ниже 12 В. Однако подобная методика проверки даже при наличии дополнительного режима испытания не может выявить такие характерные, хотя и редко встречающиеся неисправностей генераторов переменного тока, как обрыв или замыкание обмоток статора на массу и обрыв или пробой диодов выпрямителя ввиду значительных резервов работоспособности генератора.

При исправной работе генератора диапазон колебания напряжения в сети не превышает обычно 1…1,2 В. Обусловлены эти ко-лебания периодическим включением в цепь нагрузки первичной обмотки катушки зажигания (рис.2.83). При одном пробитом диоде в результате потери его выпрямляющих свойств диапазон изменения напряжения увеличивается до 2,5…3 В, при общем снижении частоты его колебаний. Средний уровень напряжения, показываемый вольтметром, при этом не меняется, однако выбросы напряжения приводят к снижению долговечности батареи и других элементов электрооборудования.

Рисунок 2.83 – Осциллограммы работы генератора: а) исправного; б) - диод пробит

Обрыв или замыкание обмоток статора на массу также не изменяет среднего значения напряжения, а при большом числе катушек статора подобными дефектами незначительно. Однако эти неисправности легко выявляются по характерному виду осциллограмм, связанному в первую очередь с увеличенным диапазоном колебания напряжения.

Таким образом, одновременное применение осциллографа и вольтметра позволяет быстро и объективно проводить диагностирование генераторов и реле-регуляторов. Неисправный генератор подлежит замене или ремонту, ограничивающее напряжение реле регулируют или заменяют.

Реле-регуляторы могут быть контактного типа, контактно-транзисторные и бесконтактные. Характерной неисправностью реле-регуляторов является нарушение регулируемого напряжения. Эти неисправности возникают вследствие изменения натяжения пружины якорька, зазора между якорьком и сердечником, окисления контактов, обрыва или ослабления крепления добавочных сопротивлений, обрывы витков в обмотках, пробой транзисторов, тепловое разрушение диодов и стабилизаторов.

Проверку и регулировку регулятора напряжения осуществляют при повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя и выключенной нагрузке (сила тока равна нулю или незначительна). При этом регулируемое напряжение, определяемое по показаниям вольтметра, должно также соответствовать нормативному, равному 13,8…14,1 В. При его несоответствии производят регулировку. Необходимо отметить, что повышение напряжения генератора выше расчетной на 10…12% снижает срок службы аккумуляторной батареи и осветительных приборов примерно в 2 раза.

Если реле-регулятор не поддается регулировке, его заменяют. Ограничивающее напряжение проверяют при включенных потребителях тока и повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

В процессе эксплуатации в стартере возникают механические неисправности привода, связанные с пробуксовкой муфты свободного хода, износом или заклиниванием шестерни. Эти неисправности устраняют путем замены привода. Реже встречаются неисправности электрических цепей стартера, обусловленные окислением силовых контактов и контактов реле, обрывом обмоток, замасливанием коллектора, износом щеток. При этом ухудшается работа стартера, что вызывает необходимость его ремонта. У снятого стартера на испытательном стенде проверяют его работоспособность на режимах холостого хода и полного торможения. В режиме холостого хода после включения стартера в сеть аккумуляторной батареи через 30…40 секунд определяют силу тока холостого хода, которая должна быть не более 50 А, а максимальная частота вращения - 5000±500 мин^-1. Если ток выше, то это может быть вызвано тугой посадкой якоря в подшипниках, замыканием обмоток якоря или возбуждения. Меньшие значения свидетельствуют о замасливании коллектора или нарушении пайки секций обмотки в пластинах.

В режиме полного торможения измеряют крутящий момент якоря, для чего на шестерню стартера надевают зажимное приспособление с рычагом, связанным с динамометром. Подают на клеммы стартера напряжение от аккумуляторной батареи. Исправный стартер должен развивать крутящий момент 5…15 Н∙м (большие значения характерны для стартеров грузовых автомобилей) при силе тока не свыше 500…600 А.

Непосредственно на автомобиле мотор-тестером у стартера определяют величину потребляемого тока. Для этого включают стартер на 5 секунд и определяют силу тока. Она не должна превышать в 2,4 раза емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах. Сила тока будет больше при замыкании цепей стартера на массу и уменьшается при окислении (повышении сопротивления) контактов, щеток и коллектора.

Основными неисправностями системы зажигания являются: разрушение изоляции проводов низкого и высокого напряжения и замыкание их на массу; нарушение контакта в местах соединений; обгорание или окисление контактов прерывателя; изменение зазора между контактами; ослабление пружины подвижного контакта; повышение люфта валика распределителя; пробой конденсатора; закорачивание электродов свечей зажигания; изменение зазора между ними; межвитковые замыкания в обмотках катушки зажигания; неправильная начальная установка угла опережения зажигания, неисправность центробежного и вакуумного регуляторов и др.

Диагностирование системы зажигания наиболее эффективно при использовании осциллографов или мотор-тестеров. Это обусловливается периодичностью рабочих процессов в цепях системы зажигания и малым (порядка 0,005…0,2 ) с. временем их протекания.

На характерных осциллограммах цепей низкого и высокого напряжений батарейной системы зажигания отражен процесс (рис.2.84) за один рабочий период, которому соответствует 90° угла поворота кулачка распределителя зажигания для 4-цилиндрового двигателя. В точке 0 происходит размыкание контактов прерывателя. При этом во вторичной цепи за счет токов индукции напряжение U_п достигает 8…12 кВ, при котором происходит искровой пробой межэлектродного зазора свечи. Участок 0-1отражает процесс горения искры (И), который поддерживается при напряжении порядка 1,0—1,5 кВ. В первичной цепи горение искры отражается затухающими колебаниями К, связанными с работой конденсатора.

Рисунок 2.84 – Осциллограммы работы цепей системы зажигания: а– низкого напряжения; б- высокого напряжения

В точке 1 искровой разряд обрывается, а в первичной и вторичной цепях происходят колебательные затухающие процессы (участок П), связанные с индуктивностью первичной обмотки катушки зажигания и емкостью конденсатор. При этом в первичной цепи на участке 2-3 устанавливается напряжение, создаваемое аккумуляторной батареей или генератором, а во вторичной цепи напряжение падает до нуля.

В точке 3 контакты прерывателя замыкаются (момент замыкания МЗ) и по первичной обмотке катушки зажигания течет ток, сила которого будет зависеть от сопротивления первичной обмотки и сопротивления (состояния) контактов прерывателя. При этом вокруг катушки зажигания возбуждается магнитное силовое поле и под действием нагрузки напряжение в первичной цепи падает почти до нуля. Поскольку при возбуждении магнитного поля его силовые линии пересекают витки вторичной обмотки катушки зажигания в противоположном направлении по сравнению с тем, как это было при размыкании контактов прерывателя, то напряжение во вторичной цепи в этот момент будет иметь противоположную полярность по сравнению с напряжением искрового разряда, которое для батарейного зажигания обычно является отрицательным. Его значение будет зависеть от силы тока в первичной цепи (состояния контактов прерывателя) и достигать порядка 5 кВ. Этого недостаточно для возбуждения искрового разряда (8…12 кВ), поэтому после точки 3 напряжение во вторичной цепи снова стремится к нулю по мере насыщения (стабилизации) магнитного поля индукционной катушки. В точке 4 период повторяется снова для следующего цилиндра.

Отдельные участки приведенных осциллограмм позволяют выявлять основные неисправности системы зажигания. Так, зазор в контактах прерывателя определяют, измеряя по осциллограмме первичного напряжения угол разомкнутого состояния контактов УР в пределах поворота кулачкового валика прерывателя и сравнивая его с нормативной величиной, которая составляет 45…49° для 4-цилиндрового, 26…30° для 6-цилиндрового и 13…17° для 8-цилиндрового двигателя. С повышением зазора угол УР увеличивается. Значение пробивного напряжения U_п во вторичной осциллограмме будет больше при повышении межэлектродного зазора свечи и меньше - при уменьшении зазора в свече и компрессии в цилиндрах двигателя. По колебаниям напряжения на участке 1—2 вторичной осциллограммы оценивают состояние индукционной катушки, при этом для исправного состояния должно наблюдаться не менее трех-четырех колебаний. При межвитковом замыкании первичной обмотки колебания ослабляются или исчезают. Если не наблюдается резкого выброса напряжения в точке 3, то это указывает на плохое состояние контактов прерывателя. Отсутствие колебаний на следующем участке указывает на межвитковое замыкание во вторичной обмотке. Появление дополнительной ступеньки напряжения в точке 4 говорит об искрении контактов (ИК) прерывателя в результате неисправности конденсатора. Сличение осциллограмм различных цилиндров удобно делать, накладывая их изображение одно на другое. При этом по точке 3 первичной осциллограммы легко выявить разброс моментов замыкания-размыкания контактов прерывателя, вызванный износом профиля кулачка, потерей упругости пружины или люфтом вала прерывателя и при превышении разброса нормативной величины (5^о) сделать заключение о необходимости ремонта.

Поскольку зазоры между электродами свечи, а следовательно, и пробивное напряжение являются индивидуальными для каждого цилиндра, необходимо выделить полный период работы двигателя с подачей искрового разряда во все его цилиндры и получить на экране изображение осциллограмм всех цилиндров (рис. 2.85) по порядку их работы. Мотор-тестер позволяет также определить напряжение горения и длительность горения искры (в миллисекундах) по цилиндрам (рис.2.86). По ним оценивается техническое состояние свечей и системы зажигания в целом.

Рисунок 2.85 – Диаграмма проверки напряжения пробоя на свечах

а) б)

Рисунок 2.86 – Диаграммы напряжения горения (а) и длительности горения (б)

Проверку состояния контактов прорывателя можно также проводить при неработающем двигателе по падению напряжения при замыкании контактов, измеряемого при помощи вольтметра с пределами измерения до 1 В.

Проверку и регулировку угла опережения зажигания проводят в следующей последовательности. При неработающем двигателе производят установку начального угла по совпадению подвижной и неподвижной меток зажигания. При работающем двигателе в зависимости от скоростного и нагрузочного режима угол опережения корректируется центробежным и вакуумным регуляторами. Поэтому его проверку и окончательную регулировку необходимо проводить в динамике на различных режимах работы двигателя при отключенном и включенном вакуумном регуляторе.

Проверку углов опережения на работающем двигателе производят при помощи стробоскопического устройства, входящего в комплект мотор-тестера. Оно позволяет непосредственно определять угол опережения в градусах (рис.2.87). Замеренные значения выводятся на экран, причем УОЗн – это начальный угол опережения зажигания; УОЗв – угол опережения зажигания, равный разности углов опережения зажигания со снятой и одетой вакуумной трубкой на номинальной частоте вращения, в градусах угла поворота коленчатого вала двигателя (характеризует работу вакуумного регулятора опережения зажигания); УОЗц – угол опережения зажигания, равный разности углов опережения зажигания на номинальных и минимальных оборотах холостого хода, в градусах поворота коленчатого вала двигателя (измеряется со снятой вакуумной трубкой и характеризует работу центробежного регулятора угла опережения зажигания); Uзар – напряжение заряда аккумуляторной батареи.

Рисунок 2.87 – Результаты измерений угла опережения зажигания

При ТО системы зажигания проводятся очистительные, указанные диагностические и крепежные работы. При необходимости регулируются: угол замкнутого состояния контактов, угол опережения зажигания, зазоры в свечах. Неисправные приборы заменяют.

Неисправности приборов освещения и сигнализации связаны чаще всего с перегоранием нитей лампочек или выходом из строя переключателей, включателей стоп-сигнала и фонарей. Наиболее серьезной неисправностью является нарушение регулировки положения фар на автомобилях и их силы света, от чего зависит безопасность движения.

Установку фар и силу света проверяют и регулируют на постус использованием экранов или специальных оптических приборов. При проверке с помощью передвижного оптического прибора (рисунок 2.88) его корпус 3, перемещающийся в вертикальном направлении по штанге 2, при помощи двух опорных штырей 7 устанавливают на тележке 1 таким образом, чтобы оптические оси фары 8 и прибора совпали.

Рисунок 2.88 – Проверка фар оптическим прибором

При этом луч ближнего (или дальнего) света через линзу 6 и зеркало 4 попадает на матовый экран 5. Передвижную разметку 9 экрана регулируют при помощи неподвижной шкалы 10 в зависимости от модели проверяемого автомобиля (высоты установки фары и рекомендуемой дальности освещения дороги). При включении ближнего света будет освещена нижняя часть экрана, при включении дальнего света - верхняя часть. При несовпадении освещенности экрана с разметкой регулируют фары. Более совершенный прибор модели Э310 установлен на расстоянии 300…500 мм от фары. Ось оптической камеры посредством тележки и стойки совмещают с осью фары и, расположив камеру параллельно продольной оси автомобиля, фиксируют прибор. Устанавливают регулировочным диском требуемое снижение светового пучка фары для проверяемого автомобиля. Включают ближний свет и наблюдают за положением светового пятна на экране. Верхняя световая граница светового пятна должна располагаться на линии шкалы, а наклонная граница должна совпадать с наклонной линией экрана. Центр светового пятна дальнего света должен совпадать с центром шкалы экрана. Для измерения силы света фар включают фотоэлемент прибора и по шкале микроамперметра определяют силу света фар. При нормальной силе света стрелка должна устанавливаться в зеленой зоне шкалы. Тогда сила света фар, расположенных на одной стороне автомобиля в режиме «дальний свет», будет не менее 10000 кд. В противном случае заменяют лампу или оптический элемент.

Для проверки частоты мигания лампы прерывателей указателя поворота используют секундомер. Частота миганий должна быть 60…120 в минуту. Время от момента включения указателя поворотов до появления первого проблеска не должно превышать 1,2 секунда, а соотношение длительности горения лампочки ко времени цикла должно быть в пределах 0,3…0,75. При необходимости частоту и время горения лампы регулируют переменными резисторами прерывателя. Сила света передних указателей поворота 177…700 кд, задних – 40…120. При недостаточной силе света заменяют лампу или оптический элемент. Возможно, что причиной этой неисправности являются прерыватель или повышенное сопротивление в проводке. Звуковые сигнализаторы должны создавать звуковое давление 85…125 дБА. При необходимости производится регулировка. Исправность сигнализаторов проверяется соединением их клемм с выводами аккумуляторной батареи.

Контрольно-измерительные приборы проверяют на общую работоспособность и правильность показаний. При выявлении неработающего прибора или его явно неправильных показаний проверяют на обрыв электрические цепи самого прибора, связанного с ним датчика и соединительных проводов. Вышедшие из строя приборы и датчики, как правило, заменяют. Правильность показаний приборов проверяют и регулируют только при их снятии вместе с датчиками с автомобиля, однако потребность в выполнении этих операций в эксплуатации встречается редко.