KURZUS: Járművek

MODUL: Járművillamosság, elektronika

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

| 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 energiaháztartásának fenntarthatóságának jellemzőit, megadni a gépjárművekben használatos akkumulátorok tulajdonságait és azok jelölését, megfogalmazni a start-stop rendszer működési elvét lerajzolni a savas ólomakkumulátor sematikus ábráját, megnevezni az építőelemeit, megadni a generátor fogalmát, típusait és feladatát, lerajzolni a generátor sematikus ábráját, megnevezni az építőelemeit, 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
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 biztosítania. 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:
1. | energiaforrások
2. | fogyasztók
3. | villamos hálózat
Energiaforrások:
1. | energiatároló: akkumulátor
2. | energiaellátó: generátor
Fogalmazza meg a saját szavaival, írja le a jegyzetfüzetbe és tanulja meg a gépjárművek energiaháztartásának fenntarthatóságának jellemzőit.
1. A gépjármű energiaháztartása
Minden elektromos fogyasztó ellátása mellett az akkumulátor töltésének biztosítottnak kell lennie, ezért a generátorteljesítménynek, az 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. A benzines és dízel gépjárművekben jelenleg is 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 Áramot körülbelül 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 sósködállóság), 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).
START-STOP akkumulátor
Start-stop (S/S) rendszer működési elve röviden:
Az S/S rendszer lényege, hogy az üzemanyag használatot optimalizálja
1. | A belsőégésű motor leállításával, olyan ideális fázisokban, amikor nélkülözhető az általa kinyerhető vonóerőre, illetve amikor szükséges
2. | a belsőégésű motor visszakapcsolásával. (Stop/Start System Integration to Diesel Engine and System Modelling & Validation; Abdulehad Ozdemir és Ata Mugan, részlet)
Start-Stop akkumulátor
1. ábra
Forrás: https://aruhaz.kauffer.hu/termek/electric_power_startstop_akkumulator_12v_70ah_760a_jeu_magas-35804
Általában továbbra is a 12V-os bus látja el árammal a gyújtást, lámpákat, hang- és videólejátszó eszközöket. A 48V-os bus táplálja az aktív alvázrendszert, szellőztető/légkondicionáló kompresszorokat, állítható felfüggesztéseket, elektromos szupertöltőket/turbókat és a regeneráló fékrendszert. A 48V-os bus, amely várhatóan hamar, széleskörűen elterjed, képes a motor beindítására, ami a start-stop rendszer működését könnyíti. (48V/12V Dual Battery Automotive Systems Require Bi-Directional DC/DC Controllers for Optimum Performance; Bruce Haug, Senior Product Marketing Engineer, Linear Technology, részlet)
Savas ólomakkumulátor
A savas ólomakkumulátor felépítése
2. ábra
Forrás: https://villanyautosok.hu/2018/05/16/akkumulator-technologia-savas-olomakkumulatorok/
Készítsen sematikus ábrát a füzetbe az akkumulátor felépítéséről, tanulja meg az építőelemeket!
2. 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 teljes 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 képességével és a fogyasztók átlagteljesítmény szükségletével kell összhangban lennie.
Feladata:
összes villamos berendezést ellássa, az akkumulátort töltse, széles fordulatszám-tartományban működjön, illeszkedjen a fogyasztókhoz, a 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 generátor
3. ábra
Forrás: https://www.yourdrugsassist.top/ProductDetail.aspx?iid=214444557&pr=73.88
Készítsen sematikus rajzot a járművekben használatos generátoroktól, jegyzetelje le a füzetben és tanulja meg az alkatrészeket!
3. 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, véralkohol-szint mérő szonda). Modern fogyasztók (kijelzőpanel, éjjel-látó kamera, navigáló rendszer)
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 fordulat/perc Dízel: 100-200 fordulat/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:
1. | P<1,5 kW
2. | 1,5 kW<P<5 kW
3. | 5 kW<P
Feszültség szerint:
1. | 12V
2. | 24V
3. | 48V
Szerkezet szerint:
közvetlenül hajtó indítómotor lendítőkerekes
Az indítómotor
4. ábra
Forrás: https://oborudow.ru/hu/elektrooborudovanie/what-is-the-automatic-starter-system-called-the-principle-of-the-starter-motor-types/
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.
3. | Az indítókapcsoló elengedése után a visszahúzó rugó az indítókart az indító-fogaskerékkel együtt visszahúzza alaphelyzetbe.
4. | Az indító fogaskerék szabadonfutó közbeiktatásával kapcsolódik a motor tengelyéhez. A szabadonfutó akadályozza meg, hogy a gépjármű motorja beindulása után felpörgesse az indítómotort.

| Feladatok
1. Néhány mondatban írja le, hogy mi a generátor feladata! 2. Röviden írja le a start-stop működési elvét! 3. Sorolja fel a gépjármű villamos rendszerének elemeit!
Önellenőrző kérdések
1. Válassza ki a gépjárművek energiaháztartása fenntarthatóságának jellemzőit!
| Minden elektromos fogyasztó ellátása mellett az akkumulátor töltésének biztosítottnak kell lennie, ezért a generátorteljesítménynek, az akkumulátor kapacitásnak és a fogyasztók teljesítmény szükségletének összhangban kell lennie.
| A generátor túlterheltté válhat kiegészítő fogyasztók beépítésével, ezáltal az akkumulátor már nem töltődik.
| Fontos, hogy az energia-kivitel soha ne legyen több, mint az energia-bevitel.
| Feltöltésénél az elektromos energia kémiai energiává alakul, és kisütésnél a kémiai energia elektromos energiává alakul vissza.
2. Mit jelent a 280A az alábbi akkumulátor jelölésben? Jelölés: pl. 12V84Ah280A
| Hidegpróba áram Amperben
| Névleges kapacitás Amperben
| Szobahőmérsékleten történő maximális terhelhetőség Amperben
| Közepes terhelhetőség Amperben
3. Az alábbi ábra alapján párosítsa a számokat a fogalmakhoz! Akkumulátorház Cellaelválasztó közfal/lapszeparátor Kivezetés (főpólus) Negatív csatlakozás Negatív lemez Negatív lemez csomag Negatív pólus Pozitív csatlakozás Pozitív lemez Pozitív lemezcsomag Rácstartó Rögzítőszegély Záródugó és szelep
4. Jelölje, hogy igaz vagy hamis az alábbi állítás!
A generátor feladata, hogy áramot szolgáltasson az akkumulátor töltéséhez és a fogyasztók működéséhez. |
5. Melyik nem tartozik a személygépjárművekben található fogyasztó berendezések csoportjaiba?
| Folyamatos üzeműek (gyújtás, üzemanyag szivattyú, műszerek, befecskendezés),
| Szakaszos üzeműek (lámpák, rádió, ablaktörlő, hűtés-fűtés),
| Rövid ideig üzemelőek (indítómotor, kürt, ablakmosó, szivargyújtó, hátramenet lámpa, belső világítás),
| Pillanatnyi üzeműek (ledek, relék, magasnyomású szivattyú működtető egységei)
6. Milyen feszültségi szinten működnek az indítómotorok?
| 4,5V
| 5V
| 6V
| 12V
| 24V
| 48V
| 64V
7. Válassza ki az alábbiak közül melyek nem tartoznak a generátor típsuai közé!
| Gömbpólusú (a gerjesztő tekercs gömbformájú)
| Tripólusú (jellegzetes forgórészről kapta nevét)
| Kiálló pólusú (jellegzetes forgórészről kapta nevét)
| Induktor (tekercstelen forgórész, nem kell csúszógyűrű)