Вспомогательные системы (Auxiliary systems / Hilfssysteme)

Бортовая сеть (Power supply / Stromversorgung)

Всё контролируется электроникой, управляется при помощи электромагнитных взаимодействий, и есть системы, которые работают исключительно на электричестве. Поэтому все они объединены одну сеть питания. Стандартное напряжение питания автомобилей с двигателями внутреннего сгорания – 12 Вольт.

Некоторые системы требуют большего напряжения. Например, на VAG c электронаддувом добавлена бортовая сеть 48 Вольт. Гибридные силовые установки тоже требуют создание дополнительных сетей, но этому можно посвятить отдельную книгу, а в России гибриды почти не пользуются популярностью.

Плюсовая (питание) часть проложена отдельной проводкой к каждому потребителю и источнику. Минусовая замыкается на кузов.

Управляющие контакты аналоговых исполнительных механизмов почти всегда минусовые. Это позволяет сильно снизить суммарную длину проводки.

Бортовая сеть состоит из:

Генератор (Alternator / Lichtmaschine)

После запуска двигателя вырабатывает электричество для обеспечения работы потребителей и заряда аккумуляторных батарей. Ротор с искусственными магнитами крутится в статоре с постоянными магнитами, образуется взаимодействие магнитных полей, которое порождает электрическое поле.

В современных автомобилях при продавливании педали акселератора до кикдауна генератор и мешающие разгону потребители отключаются. Энергия отбирается от аккумуляторов. Так обеспечивается снижение нагрузки на двигатель для уменьшения времени разгона.

Слабые места генератора:

Щетки (Brushes / Pinselbedienfeld)

Стираются о контактные кольца ротора. Их задача – передача управляющего напряжения на обмотки ротора.

Диодный мост (Diode set / Dioden-Satz)

Могут выгореть отдельные диоды. Задача моста – сделать из переменного тока, вырабатываемого генератором постоянный ток, на котором работают потребители.

Подшипники генератора (Bearings / Lager)

Генератор, а точнее — его ротор, крутится в два раза быстрее, чем коленвал и, как правило, к 100 000-150 000 км подшипники изнашиваются и начинают шуметь. Их задача – минимизировать потери на трение. Используются обычные шариковые подшипники.

Обгонная муфта (one-way clutch / einwegkupplung)

Её может заклинить от попадающей влаги. Задача – передавать крутящий момент от двигателя только в одном направлении. То есть, при сбросе газа или переключениях передач коленвал снижает обороты и тормозит всё навесное оборудование. Обгонная муфта в этот момент разрывает связь между шкивом генератора и ротором, и ротор продолжает вращение в требуемом направлении.

Аккумуляторные батареи (пусковая и дополнительная) (Starter Battery & Auxiliary Battery / Starterbatterie & Hilfsbatterie)

Аккумулятор вырабатывает электрический ток за счёт химической реакции. Раньше раствор серной кислоты разъедал свинцовые пластины. Потом вместо раствора стали применять гель, а теперь переходим на литиевые аккумуляторы, как в телефонах.

Самые большие требования к аккумулятору – пусковой ток и работа в широком диапазоне температур.

При запуске двигателя на морозе пиковая нагрузка (потребляемый ток) может достигать 400–500 Ампер.

Основная характеристика аккумуляторных батарей – ёмкость. Измеряется в Ампер/часах. То есть, показывает какую величину тока в каком временном интервале может выдавать батарея.

В автомобилях премиум класса и с большим количеством потребителей устанавливают дополнительный аккумулятор и разделяют потребление – за поддержание систем салона отвечает одна, более ёмкая, батарея, а за пуск – пусковая батарея. Пусковая батарея не поддерживает системы салона. Хотя, разные производители по-разному реализуют схему работы такой бортовой сети.

Интереса ради отмечу – у старых Bentley Continental GT ключ зажигания можно было повернуть в две стороны. Привычный поворот приводил к запуску от пусковой батареи, а поворот в другую сторону – к запуску с дополнительной.

Конденсатор (для дополнительных бортовых сетей) (Capacitor / Kondensator)

Так как работа систем электронаддува не постоянна, а носит поддерживающий характер, для работы сети применяют конденсатор на 48 Вольт, который заряжается через преобразователь от основной сети.

Стартер (Starter motor / Anlasser)

Отвечает за запуск двигателя. Вращает коленвал за маховик или ведомый диск. Это мощный высокооборотистый электромотор, на конце которого установлена шестерня (тоже с обгонной муфтой). Шестерня управляемо находится в зацеплении с венцом маховика или ведомого диска.

Силовая проводка (Wiring / Verkabelung)

Аккумуляторы, стартер и генератор вырабатывают и потребляют наибольший ток из всей цепи. Поэтому они соединены между собой мощными силовыми проводами.

На некоторых автомобилях (например, RS6 C6) силовая проводка в моторном отсеке начинает окисляться и высыхать. Проводимость падает и требуется замена. Это проявляется в снижении напряжения бортовой сети на основных разветвителях (например, клемма 15 и клемма 30). Ну а для замены потребуется снятие двигателя.

Старт-стоп (Start-Stop system / Start-Stopp-System)

Сам стартер с задачей постоянных запусков не справится, да и шумит он сильно при работе. Поэтому производители изменили устройство генератора. Теперь генератор отвечает и за запуск двигателя, и за питание, и за работу системы старт-стоп. Снижает ли система старт-стоп ресурс двигателя и его узлов? После таких доработок, теперь, очевидно, что нет.

На картинке представлена бортовая сеть современной Ауди А8 2020 г.в.. Здесь добавлена вторая полноценная бортовая сеть в 48 Вольт, которая обеспечивает работу стабилизаторов подвески, работу старт-стоп, электронаддувов и нескольких других систем. Остальные, привычные, системы остались в 12 Вольтовой сети.

Балансирные валы (Balancing shafts / Ausgleichswellen)

Вращаются вместе с коленвалом. Зачастую устанавливаются в один корпус с масляным насосом. Гасят неуравновешенные колебания двигателя. Применяются на рядных двигателях с малым количеством цилиндров (3-4). По сугубо моим ощущениям – что они есть, что их нет, никакой разницы не ощущается при работе.

Так как это валы, которые вращаются в подшипниках, то рано или поздно подшипники изнашиваются. Появляется люфт и посторонние шумы при работе. А, в конечном счёте, их может просто заклинить. Такой клин остановит и масляный насос и порвёт его привод. Потребуется замена двигателя.

EGR – Exhaust Gas Recirculation / Abgasrückführung (ЕГР – рециркуляция выхлопных газов)

Дизельные двигатели (Diesel engines / Dieselmotor)

Применяется в основном на дизельных двигателях. Используется для повышения экологичности двигателей. Система направляет часть выхлопных газов обратно во впускной тракт и на повторное сгорание.

Выхлопные газы горячие и, чтобы сильно не снижать эффективность двигателя за счёт нагрева воздуха существует радиатор ЕГР. Выхлопные газы проходят через него, охлаждаются антифризом, а потом уже попадают во впуск. Это снижение температуры так же повышает экологичность, а ещё обеспечивает более быстрый прогрев двигателя.

В системе, естественно, присутствуют клапаны управления – они регулируют объём выхлопных газов, которые попадают во впуск.

Конечно же установлены и датчики, которые считают объём вторично перерабатываемого газа и оценивают эффективность работы системы в целом.

На современных моторах ЕГР сделан двухконтурным – контур низкого давления и контур высокого давления. Разница в контурах – выхлопные газы берутся до турбины или после неё. Это обеспечивает лучшую экологичность.

Бензиновые двигатели (Petrol engines / Benzin Motor)

У бензиновых моторов реализуется система внутренней рециркуляции – выпускной клапан открыть немного дольше, чем надо и часть выхлопных газов всасывается обратно в камеру сгорания и сгорает ещё раз.

AdBlue – мочевина (SCR — Selective Catalytic Reduction / Selektive katalytische Reduktion)

Устройство простое, а химическая реакция сложная. Дизельные двигатели с экологическим стандартом Евро-6 оснащаются системой SCR. Это система впрыска специального химиката перед катализатором. То есть, она сильно улучшает эффективность работы катализатора.

Состоит из нескольких компонентов – бак для заправки, подающий насос, трубопровод, форсунка и два контролирующих датчика в выхлопе – перед и после катализатора. Датчики контролируют содержание оксида азота в выхлопных газах (NOx). Именно для борьбы с этой составляющей выхлопа и была разработана система.

Вторичная воздушная система (Secondary Air system / Sekundärluftsystem)

Используется только для ускоренного прогрева катализаторов при холодном запуске. Для этого перед катализатором подают дополнительный свежий воздух специальными насосами – насосам вторичной воздушной системы. В ГБЦ добавлены каналы рядом с выпускными, через которые насосы подают воздух. При этом, во время прогрева, сильно обогащается топливовоздушная смесь и поднимаются обороты. За счёт такого смещения очага сгорания и добавления объёма сгорающей смеси катализаторы прогреваются намного быстрее.

Система состоит из:

Воздушные насосы (Air pump / Luftpumpe)

Которые похожи на пылесосы. От них большой производительности и давления не требуется, поэтому обычные электрические воздушные насосы вполне справляются. После 200 000 км могут уже отказать.

Тракт подачи воздуха (Intake Pipes / Ansaugrohre)

От насосов по трубам и шлангам подаётся воздух к клапанам вторичной воздушной системы. Не слышал, чтобы с ними возникали проблемы, если не было вмешательства.

Клапаны (Valves / Ventil)

Открывают и закрывают выпускной тракт для подачи воздуха. Так как в прогретом и закрытом состоянии они подвергаются высокой термической нагрузке, могут выйти из строя первыми. Встречал RS4 B8, у которой клапаны пришлось менять на пробеге 70 000 км.

Каналы в ГБЦ (Inlet ports / Einlassöffnungen)

По ним свежий воздух попадает в выпускной коллектор, минуя двигатель.

ГУР – Гидроусилитель рулевого управления (Hydraulic Power steering / Hydraulische Servolenkung)

Хотя автомобилей с гидравлическим усилением руля всё меньше и меньше, тем не менее на некоторые машины этот насос ставят для поддержания работы системы креноподавления.
Насосы применяются лопастные, создают давление около 90–120 бар. Приводятся во вращение ременным или цепным приводом от коленвала. В качестве жидкости используется специальное масло низкой вязкости.

Резервуар для жидкости – расширительный бачок. В нём же установлен фильтр – металлическая многослойная сетка.

Из-за такого давления шланги в системе особенные – они должны его выдерживать и быть гибкими. Поэтому они резинометаллические, многослойные, каждый специальной формы.
Так как жидкость при работе нагревается, дополнительно ставят и радиатор для охлаждения жидкости. Его выполняют либо в виде обычного «змеевика». А в некоторых случаях «змеевику» добавляют оперение.

Компрессор кондиционера (Air conditioner / AC compressor / Klimaanlage / AC Kompressor)

Используется для охлаждения салона. В тюнинге, кстати, его используют ещё и для охлаждения бензина. Ставят в магистраль давления дополнительный испаритель, который охлаждает топливную рампу.

Тип компрессора – поршневой. Всасывает на обратном ходе и создаёт давление на прямом.
Рабочее давление в системе около 15–20 бар. При сжатии хладагента (фреона) газ сильно нагревается, поэтому его охлаждают отдельным радиатором, который устанавливают перед основным радиатором.

Чаще всего компрессор приводится во вращение через ременной привод от коленвала. На некоторых моторах (V8/V8T Audi) вращение берётся от цепного привода рядом с ГРМ.

Вакуумный насос (Vacuum pump / Vakuumpumpe)

Для работы некоторых систем требуется создание вакуума. Например, для вакуумного усилителя тормозов или для пневматического управления изменяемой геометрией турбины. Атмосферный бензиновый двигатель создаёт вакуум сам на холостых – при почти закрытом дросселе во впускном коллекторе создаётся зона сильного разряжения, так как двигатель пытается всосать в камеры сгорания максимум. Но у дизельных двигателей впускной тракт не дросселируется, а у турбомоторов разряжение создаётся очень редко.

Натяжные механизмы и обводные ролики (Auxiliary belt tensioners & idler pulleys / Hilfsriemenspanner & Umlenkrollen)

На вращение навесного оборудования уходит много энергии – компрессор кондиционера может потреблять дополнительно 1,5–2 литра топлива в час, генератор под полной нагрузкой ещё пару литров и так далее. При такой нагрузке ремню легко проскользнуть. Для минимизации проскальзывания ремень должен быть в натяжении и охватывать достаточную площадь поверхности шкива.

Для этого применятся натяжные и обводные ролики. Первые создают натяжение и гасят колебания ремня, а вторые – обводят ремень так, чтобы он охватывал шкив максимально.
У натяжных роликов корпус оснащается пружиной, чтобы обеспечивать натяжение мягко и амортизатором, чтобы гасить колебания ремня.

Система отключения цилиндров (cylinder on demand / zylinder auf Anfrage)

На европейских автомобилях применяется достаточно редко. Реализуется при помощи отключения привода клапанов в ГБЦ для половины цилиндров. Клапаны остаются в закрытом состоянии, чтобы минимизировать насосные потери и влияние на состав смеси в выпускном коллекторе. Для плавной работы требуется изменение конструкции опор силового агрегата.

Гибридные автомобили (ДВС + Электромотор) (Hybrid drive (ICE + Electric drive) / Hybridantrieb)

В рамках этой лекции много рассказывать об этом смысла не вижу, да и, повторюсь, в России они не пользуются популярностью.

В автомобиле дополнительно устанавливается небольшая батарея и изменяются узлы трансмиссии – при такой схеме они должны обеспечивать мягкое включение/выключение ДВС, чтобы мощность передавалась на колёса без прерывания потока мощности. В этом и есть вся сложность таких систем.

В России встречаются надёжные реализации гибридов от японских производителей и безнадёжные от Audi – в 2015 году лично смотрел Q5, который к пробегу 100 000 км дилер отремонтировал за 300+ т.р., меняя всё подряд наугад. Угадали.

Заключение

1. Бортовая сеть (Power supply / Stromversorgung)
2. Генератор (Alternator / Lichtmaschine)
3. Щетки (Brushes / Pinselbedienfeld)
4. Диодный мост (Diode set / Dioden-Satz)
5. Подшипники генератора (Bearings / Lager)
6. Обгонная муфта (one-way clutch / einwegkupplung)
7. Аккумуляторные батареи (пусковая и дополнительная) (Starter Battery & Auxiliary Battery / Starterbatterie & Hilfsbatterie)
8. Конденсатор (для дополнительных бортовых сетей) (Capacitor / Kondensator)
9. Стартер (Starter motor / Anlasser)
10. Силовая проводка (Wiring / Verkabelung)
11. Старт-стоп (Start-Stop system / Start-Stopp-System)
12. Балансирные валы (Balancing shafts / Ausgleichswellen)
13. EGR – Exhaust Gas Recirculation / Abgasrückführung (ЕГР – рециркуляция выхлопных газов)
14. Дизельные двигатели (Diesel engines / Dieselmotor)
15. Бензиновые двигатели (Petrol engines / Benzin Motor)
16. AdBlue – мочевина (SCR — Selective Catalytic Reduction / Selektive katalytische Reduktion)
17. Вторичная воздушная система (Secondary Air system / Sekundärluftsystem)
18. Воздушные насосы (Air pump / Luftpumpe)
19. Тракт подачи воздуха (Intake Pipes / Ansaugrohre)
20. Клапаны (Valves / Ventil)
21. Каналы в ГБЦ (Inlet ports / Einlassöffnungen)
22. ГУР – Гидроусилитель рулевого управления (Hydraulic Power steering / Hydraulische Servolenkung)
23. Компрессор кондиционера (Air conditioner / AC compressor / Klimaanlage / AC Kompressor)
24. Вакуумный насос (Vacuum pump / Vakuumpumpe)
25. Натяжные механизмы и обводные ролики (Auxiliary belt tensioners & idler pulleys / Hilfsriemenspanner & Umlenkrollen)
26. Система отключения цилиндров (cylinder on demand / zylinder auf Anfrage)
27. Гибридные автомобили (ДВС + Электромотор) (Hybrid drive (ICE + Electric drive) / Hybridantrieb)

С уважением,
Компания Mint Condition
Профессиональный подбор автомобилей
+79261888335
www.mintco.ru
WhatsApp:https://wa24.site/79261888335
info@mintco.ru

Данный материал подготовлен компанией Mint Condition и является собственностью компании. Любое копирование или размещение данного материала без согласования с владельцем запрещено.

Авторские права защищены и принадлежат ООО «Валкирия» (товарный знак MintCo, свидетельство №833282) ©
Любое использование или копирование материалов сайта, в том числе, элементов дизайна, фото и видео- материалов, текстового содержания может осуществляться исключительно с письменного разрешения ООО «Валкирия» и только при наличии ссылки на www.mintco.ru.