Министерство образования Республики Коми
УПО ПУ – 30
Письменная выпускная
Квалификационная работа
Техническое обслуживание и ремонт
Ермаков Александр Николаевич
Специальность: Автомеханик
Группа: 311
Преподаватель: Холопов Николай Петрович
Мастер П/О: Усатюк Леонид Григорьевич
г. Ухта 2001 г.
Бедный родственник.
Хороший аккумулятор — это хорошо. А потому послушаем Криса Грэма, который расскажет нам, как продлить срок его службы, а также даст совет, на что в первую очередь следует обратить внимание при выборе нового зарядного устройства.
|
Классификация аккумуляторов. В среде автомобилистов бытует убеждение, что главный признак, по которому следует классифицировать аккумуляторы — это их размер . Но если мы вспомним, что эти размеры стандартизованы, то вынуждены будем признать, что данный критерий при выборе нового аккумулятора является практически бесполезным. С технической же точки зрения наиболее существенными являются три следующие показателя. Во-первых, это емкость , выраженная в ампер-часах (Ah). Она характеризует способность аккумулятора давать определенный ток в течение определенного времени. Например, емкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
Во-вторых, пусковая мощность . А именно — величина максимальной выходной мощности, которую аккумулятор может выдавать в течение 30 секунд при температуре минус 18 градусов С. Этот показатель характеризует способность аккумулятора запускать холодный двигатель. И, в-третьих, — резервная емкость . Этот параметр, особенно почитаемый в Америке, показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).
В ближайшее время планируется введение девятизначных Европейских типовых номеров — ETN, призванных как-то упорядочить электрические характеристики, физические размеры и мощности аккумуляторов. Однако, в лучших традициях Брюсселя, вопрос прочно увяз в обсуждениях и согласованиях. Но проблема давно назрела, поскольку сейчас нередко можно столкнуться с ситуацией, когда два одинаково классифицированных аккумулятора разных производителей могут, например, сильно различаться по своему КПД. В настоящее время в Великобритании принята трехзначная кодировка аккумуляторов. При том, что в большинстве стран Европы они маркируются пятизначным номером по стандарту DIN. Этот стандарт дает, в частности, удобный способ определения ампер-часовой характеристики. Если вычесть 500 из первых трех цифр номера, то вы получите искомое значение. Например, номер 54532 означает, что это аккумулятор емкостью 45 Ah. |
Что там внутри?
Стандартный автомобильный аккумулятор
три функции
высокой температуры
Как отмечает Кейт Мак-Ивен, главный инженер фирмы Lucas Yuasa Batteries Ltd., дальше может быть еще хуже.
Вот что он говорит по этому поводу: «Законы, ограничивающие уровень шума, заставляют производителей все тщательнее затыкать любые отверстия в отсеке двигателя, что приводит к повышению температуры в моторном отсеке. На сегодняшний день это, пожалуй, самая большая проблема для производителей аккумуляторов. Ведь верхний предел рабочей температуры этих устройств — 100 градусов С, дальше электролит просто закипает. Но даже если температура и не достигает рокового предела, а только к нему приближается, срок службы батарей все равно снижается в три-четыре раза».
|
+\,0Холостой режим. Простаивание автомобиля зимой в «пробках» — настоящая проблема для аккумулятора. Работающие одновременно вентилятор, фары, обогреватель заднего окна и стеклоочистители способны забрать больше тока, чем производит генератор. В фирме Lucas подсчитали, что за 45 минут такой работы средний аккумулятор может истощиться настолько, что повторный запуск выключенного двигателя окажется уже невозможным. Для восстановления потребуется не меньше 30 минут нормальной езды, прежде чем можно будет снова остановиться. |
Казалось бы, следует просто убрать аккумулятор подальше от двигателя, но это ведет к дополнительным расходам. Придется тянуть к стартеру более длинный провод, который будет «съедать» часть энергии, что потребует увеличить мощность аккумулятора. К тому же этот «ящик с кислотой» окажется тогда близко к пассажирскому отсеку, что небезопасно. И все же, фирмы Audi, BMW, Jaguar и Rolls-Royse убрали аккумулятор из двигательного отсека, а недостатки наличия дополнительного провода уравновесились повышенной надежностью батареи. В моделях класса «супермини» аккумуляторы всегда находились в багажнике.
Есть и другие решения. Например, в новой модели Peugeot 406 устанавливается аккумулятор с двойным корпусом. Между стенками прогоняется воздух, что предохраняет батарею от перегрева.
Отчего они выходят из строя?
дополнительного оборудования
Крис Барретт, управляющий директор фирмы Hoppecke Batteries (UK) Ltd, поясняет: «Производители автомобилей в целях экономии ставят самый «слабый» аккумулятор, какой только можно, поэтому любая дополнительная электрическая нагрузка может привести к неисправности».
изнашивается
Однако если ваш аккумулятор вдруг начал барахлить, не спешите его выбрасывать. Кейт Мак-Ивэн предупреждает: «Наш опыт показывает, что огромное количество автомобильных аккумуляторов, считавшихся неисправными, были просто-напросто разряжены. Такой «простой» диагноз выгоден только не очень щепетильным продавцам. Попробуйте зарядить разряженный аккумулятор, причем как можно скорее. Чем дольше аккумулятор остается незаряженным, тем сильнее сульфатация пластин, и тем проблематичнее будет его восстановление».
Аккумулятор требует заботы.
техобслуживания
Уход за аккумулятором чрезвычайно прост и практически сводится лишь к регулярным проверкам уровня электролита. Низкий уровень может свидетельствовать об излишней зарядке, что обычно вызвано неисправностью генератора. Если же электролита недостает только в одном из элементов, то выход из строя всего аккумулятора уже не за горами. В теплую погоду он еще кое-как поработает, но первые же холода его прикончат.
Несколько лет назад в большом ходу были «аккумуляторы, не требующие ухода», что конструктивно сводилось к глухой герметизации верхней крышки. Со временем мода эта прошла, поскольку, в случае, если, по каким-то причинам, потеря электролита все же происходила, долить его уже было нельзя.
Доливая аккумулятор, помните об одной особенности. Во время зарядки уровень электролита сотворить несколько превышается, поэтому доливать следует с учетом этого эффекта. А что может кислота, попавшая на корпус батареи или на детали кузова, мы все прекрасно знаем.
|
Меры безопасности при запуске от внешнего источника. — Никогда не курите во время запуска двигателя от внешнего источника. — Заправьте свободные части одежды и снимите с себя металлические украшения и предметы. — Убедитесь, что автомобили не соприкасаются друг с другом. — Не прикасайтесь сами к кузову автомобиля. — Выключите все перед тем, как отсоединять кабель. |
|
Вопросы безопасности. Помните, что опасность возгорания кислорода и водорода, выделяющихся во время зарядки (а также после ее завершения), вполне реальна. Хотя большинство серьезных производителей оборудуют крышки аккумуляторов ограничителями пламени, призванными предотвратить его попадание внутрь аккумулятора, подобная вероятность по-прежнему сохраняется. Правда, эксперты фирмы Hoppecke отрицают это, но, как говорится, береженого Бог бережет. Помните также, что искра возникает не только при отсоединении клеммы. Статического электричества от синтетической одежды может оказаться достаточно, чтобы вызвать взрыв. Взрыв аккумулятора можно сравнить по мощности с выстрелом из ружья калибра 12 мм. Результат представляет собой жуткое зрелище, и происходит это чаще, чем вы можете себе представить. Например, в осторожной Америке в год бывает более десяти тысяч подобных случаев. При том, что взрыв, вероятно, не будет смертельным, он может серьезно травмировать вас, особенно лицо, так как осколки пластика разлетаются во все стороны. Поэтому всегда следует быть в защитных очках. |
Следующий момент, на который следует обратить внимание, — вибрация . После высокой температуры и электрической перегрузки, это — основная причина износа батарей. Механизм данного воздействия прост: любая «болтанка» постепенно стряхивает активное вещество с пластин. Поэтому проследите, чтобы аккумулятор был прочно закреплен.
проверьте клеммы
Что нам прогресс технический готовит.
В обозримом будущем переворота в области аккумуляторных технологий не ожидается. Свинцово-кислотные системы оказались столь удачны своим сочетанием пусковой эффективности, надежности и стоимости, что трудно представить на их месте что-либо другое. Во всяком случае, так считает Кейт Мак-Ивэн. «Эта технология сейчас просто вне конкуренции, — утверждает он, — и я не думаю, что ей появится какая-либо альтернатива. Что же касается возрастающих нагрузок на аккумуляторы, то положение можно улучшить не повышением мощности батарей, а путем оптимизации работы электрических систем автомобиля».
разряжаться ниже уровня
Такой уровень технологии, который частично уже существует, позволит уменьшить размеры батарей и улучшить их конструкцию. Так, фирма Lucas уже выпустила аккумулятор, в котором электролит не плещется свободно внутри корпуса, а пропитывает специальный материал, напоминающий промокательную бумагу. Излишне говорить, насколько это практичнее и безопаснее.
два аккумулятора
Заряжай!..
Аккумулятор, безнадежно «севший» однажды морозным утром в понедельник, — вот нередкая причина крушения стольких блестящих служебных карьер. Когда-то, в эпоху заводных ручек, еще можно было попытаться ухватить улетающую Судьбу за пятки — закатать рукава смокинга и поработать, как следует ручкой. Теперь же, в Век гуманизма, мы лишены и этой грубой возможности. Так что же делать?
попытаться завести машину несколькими способами
Последний способ особенно плох, ибо в подавляющем большинстве случаев «севший» аккумулятор можно восстановить. При правильной перезарядке он в большинстве случаев восстанавливается до исходного состояния и продолжает и дальше жить и бороться.
Не спеши.
Прошли времена, когда аккумулятор просто подключали к зарядному устройству и оставляли на ночь. Зарядку аккумулятора нужно производить с определенной «скоростью», иначе вас ждут разные неприятности.
В идеале зарядный ток для обычной свинцово-кислотной батареи должен составлять 10% от ее ампер-часовой характеристики. Например, полностью разрядившийся аккумулятор емкостью 50 ампер-часов следует заряжать при силе тока 5 ампер в течение десяти часов. Зарядка должна проходить со снятыми крышками.
И хочется быстрее, да нельзя. Это может привести к перегреву, а то и к закипанию электролита. Могут покоробиться и пластины, тогда аккумулятору — конец. Если же ваш аккумулятор герметичный, «не требующий ухода» (см. выше), то его приходится заряжать еще медленнее — не более 2,5% от ампер-часовой характеристики. Так, в том же примере полностью разрядившийся герметичный аккумулятор на 50 ампер-часов требует тока зарядки 1,25 ампер в течение 40 часов. Для частично разрядившихся аккумуляторов это время будет, конечно, меньше.
Большинство зарядных устройств снабжено регулятором зарядного тока. Особенно удобно, если есть режим «снижающейся зарядки». В этом случае по мере заряжения аккумулятора зарядный ток автоматически уменьшается, что позволяет предотвратить возможный перезаряд.
Крутые модели.
Большинство зарядных устройств снабжено обычным амперметром, показывающим силу тока, с которой идет зарядка. После включения стрелка прибора довольно быстро устанавливается и отслеживает текущее значение тока, которое постепенно уменьшается в процессе зарядки — как ему и положено.
чем медленнее заряжаешь, тем лучше
Некоторые более мощные зарядные устройства оборудованы функцией быстрой зарядки. Ее следует использовать только при чрезвычайных обстоятельствах, когда машину нужно завести как можно скорее. В этом режиме повышенный ток зарядки подается в течение определенного промежутка времени, после чего устройство само отключается. Жизнь аккумулятора это все равно сокращает.
Ждать некогда, ехать надо.
При севшем аккумуляторе самым быстрым решением является запуск двигателя от внешнего источника. Но для этого, помимо внешнего источника, нужен еще и кабель . Выпускаются самые разные типы стартовых кабелей, но автомобилисты считают их, как и аккумуляторы, излишней роскошью и покупают первый, попавшийся на глаза комплект, не задумываясь о качестве.
И это опять прискорбно, потому что качество зачастую бывает просто чудовищным — ведь в продажу поступает множество «левых», кустарно сделанных кабелей. Иногда, при первом же использовании, изоляция (а то и сама жила) кабеля плавится (вспомним, что по нему течет большой ток).
Если такой кабель и уцелел, то все равно он будет греться, отчего теряется энергия и возникает опасность пожара.
|
Порядок соединения. 1. Соедините красный кабель с клеммой (+) на заряженном аккумуляторе. 2. Соедините другой конец красного кабеля с клеммой (+) на севшем аккумуляторе. 3. Соедините черный кабель с клеммой (-) на заряженном аккумуляторе. 4. Соедините другой конец черного кабеля с чистой точкой заземления на блоке двигателя или на шасси, главное — подальше от аккумулятора, карбюратора, топливных шлангов и т.п. В момент подсоединения будьте готовы к небольшой искре. 5. Следите, чтобы оба кабеля не касались движущихся деталей. 6. Запустите автомобиль с заряженным аккумулятором и дайте ему поработать не менее одной минуты. 7. Попробуйте запустить автомобиль с севшим аккумулятором. Если двигатель не заведется, то подождите несколько минут и повторите попытку. Если же заведется, то дайте ему поработать несколько минут в таком положении. 8. Выключите автомобиль с заряженным аккумулятором. 9. При отсоединении кабеля следуйте описанной выше процедуре в обратной последовательности. |
АККУМУЛЯТОРЫ:
ЗИМНИЕ ИГРЫ В РУЛЕТКУ?
Зима нечаянно нагрянет
В нашей стране зима всегда приходит неожиданно. Не стал исключением и этот год. Первые же достаточно крепкие морозы довольно отчетливо выявили все слабые стороны наших автомобилей. Наряду с неправильно подобранным маслом многим автовладельцам изрядно подпортили жизнь и аккумуляторные батареи. Однако, отдышавшись и придя в себя после первых морозов, мы постепенно начинаем осознавать, что потеряно еще далеко не все. К тому же, учитывая, что пословица «готовь сани летом» является для нас руководством к действию с точностью до наоборот, попытаемся, хоть и с опозданием, но все же подготовить свой аккумулятор к достойной встрече зимы. Тем более что самые лютые морозы еще впереди. С чего же начать?
Перво-наперво замерим плотность электролита во всех банках без исключения. Норма 1.27-1.28 г/см 3 . У Вас далеко не так? Значит, снимаем батарею и ставим на зарядку. И это однозначно! Ни в коем случае не пытаемся повысить плотность электролита добавлением концентрированной кислоты, какая бы низкая не была его плотность. На моей памяти до сих пор случай с одним моим знакомым, который, замерив, плотность батареи, долго не мог поверить глазам своим — 1.2 г/см3 . Для него казалось невозможным, что он, автолюбитель со стажем, мог так разрядить батарею. И долго метался по комкам, выискивая концентрат. Ему повезло — пробегав несколько дней, он так и не нашел требуемой жидкости. Это то его и спасло. Раздумывая, куда бы сбегать еще, он все-таки с большим трудом согласился поставить батарею на зарядку. И что же — плотность электролита к концу зарядки поднялась до 1.27 г/см3 . Ну а если бы он поступил по-своему и все же долил в батарею электролит большей плотности, то это наверняка бы уменьшило срок службы батареи из-за более агрессивной среды. Желаемого же результата — повышения емкости батареи при этом не произойдет.
Техническое отступление
Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией — обеспечением запуска двигателя — мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая — реже применяемая, но от того не менее значимая — использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора.
Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.
Как наглядно видно из формулы, при разряде батареи (стрелка вправо) происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности отрицательно заряженной пластины и вода. В итоге плотность электролита падает. При зарядке батареи от внешнего источника происходят обратные электрохимические процессы (стрелка влево), что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных — диоксида свинца. Одновременно с этим повышается плотность электролита.
Любая автомобильная батарея представляет из себя корпус — контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек — банок (см. рис.1).
Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1 В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно из школьного курса физики, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12.6-12.8 В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных — диоксид свинца.
Вес залитой АКБ емкостью 55 Ач составляет около 16.5 кг. Эта цифра складывается из массы электролита — 5кг (что соответствует 4,5 л), массы свинца и всех его соединений — 10 кг, а также 1 кг, приходящегося на долю бака и сепараторов.
Основные характеристики аккумуляторных батарей
Расход воды
Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи. Определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течение года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.
На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита. В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %.
Панацею от этой беды фирмы видят в освоении т.н. гибридной технологии — замене сурьмы в одной из пластин на кальций. Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.
Долговечность батареи
Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации — а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения — составляет 4-5 лет.
Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1.12 — 1.15 г/см 3 , т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов — сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод — необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять ее плотность. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах — явление нормальное и присутствует всегда. (Вспомните — на основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей.) Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.
Не менее опасен для батареи и перезаряд. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения. При этом электролит начинает «кипеть» — происходит разложение воды на кислород и водород, и понижение уровня электролита. Вот почему необходимо следить за зарядным напряжением. Естественно, это не составляет труда, если на панели приборов присутствует вольтметр. Ну а если его нет? В этом случае также можно довольно просто оценить зарядное напряжение. Для этого запустите, и прогрейте двигатель, установив средние обороты и подключите тестер (в режиме вольтметра) между «+» и «массой» аккумуляторной батареи. Нормальный зарядный режим батареи обеспечивается в диапазоне 14±0.5В. Если напряжение меньше — стоит проверить натяжение ремня, надежность контактных соединений цепей системы электроснабжения. Если же это не помогает — неисправность нужно искать в регуляторе напряжения. Впрочем, точно также вина ложится на регулятор, если напряжение превышает 14.5В.
В последнее время широкое распространение получили сепараторы карманного типа — т.н. конвертные сепараторы. Их название говорит за себя — в эти конверты помещают одноименно заряженные пластины. Такая конструкция увеличивает срок службы батареи, так как осыпающаяся в процессе эксплуатации активная масса остается в конверте, тем самым предотвращается замыкание пластин.
