Патент на изобретение №2341809

(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ МАССЫ ПРИ ПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области эксплуатации автомобильной техники и может быть использовано для диагностирования ее работоспособности и поиска неисправностей при ремонте. Технический результат направлен на повышение достоверности результатов диагностирования. Сущность: осуществляют подачу постоянного тока от аккумуляторной батареи в цепь, содержащую последовательно соединенные электродвигатель стартера и корпус двигателя внутреннего сгорания, являющийся массой. Одновременно с подачей тока измеряют изменения от времени и максимальное значение напряжения, возникающего между отрицательным электродом аккумуляторной батареи и корпусом электродвигателя. По отсутствию напряжения судят о надежности контактов, а по величине максимального значения напряжения – о степени потери надежности контактов. 1 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации автомобильной техники и может быть использовано для диагностирования работоспособности автомобильной техники и поиска неисправностей при ремонте.

Известен способ диагностирования электрических контактов массы при пуске двигателя, заключающийся в подаче постоянного тока от массы к заземляющему проводнику аккумуляторной батареи и определении величины напряжения между ними [1].

Известный способ осуществляется включением какого-либо потребителя (звуковой или световой сигнализации) и по слуховой или визуальной оценке их работоспособности судят о надежности электрических контактов массы, а также об отсутствии на них падения напряжения. Недостатком известного способа является то, что при его использовании не получают информацию о величине сопротивления упомянутых контактов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ диагностирования электрических контактов массы при пуске двигателя, заключающийся в подаче постоянного тока от массы к заземляющему проводнику аккумуляторной батареи и определении величины напряжения между ними посредством измерения сопротивления контактов [2].

Известный способ осуществляется пропусканием тока через контакты от источника питания тестера, измерением сопротивления контактов и оценкой величины падения напряжения на контактах.

Недостатком известного способа является то, что для измерения используются токи небольшой величины, так как источники питания тестеров (батарейки) имеют малую зарядовую емкость. Поэтому обнаружить влияние сопротивления контактов на работу потребителей большой мощности (с малым сопротивлением и с большим потребляемым током) известным способом не представляется возможным. Для обеспечения надежности контакты в цепи массы зачищаются механически и закрепляются болтовыми соединениями с заданным усилием. Однако при наличии оксидных или изолирующих пленок повышение усилия в токопроводящем контактном соединении не устраняет переходное сопротивление контакта. При использовании сильноточных внешних источников тока для диагностирования переходного сопротивления контактов дополнительные погрешности из-за необходимости дополнительных контактов. Кроме того, аппаратура для диагностирования контактов с малым переходным сопротивлением может быть выполнена на основе стационарного оборудования.

Технический результат направлен на повышение достоверности результатов диагностирования.

Технический результат достигается тем, что в способе диагностирования электрических контактов массы при пуске двигателя, заключающемся в подаче постоянного тока от массы к заземляющему проводнику аккумуляторной батареи и определении величины напряжения между ними, при этом подачу постоянного тока осуществляют от аккумуляторной батареи через электродвигатель стартера, одновременно с подачей тока измеряют изменения от времени и максимальное значение напряжения, возникающее между отрицательным электродом аккумуляторной батареи и корпусом электродвигателя, и по величине максимального значения напряжения судят о степени надежности контактов.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что подачу постоянного тока осуществляют от аккумуляторной батареи через электродвигатель стартера, одновременно с подачей тока измеряют изменения от времени и максимальное значение напряжения, возникающее между отрицательным электродом аккумуляторной батареи и корпусом электродвигателя и по величине максимального значения напряжения судят о степени надежности контактов.

На чертеже представлена функциональная схема реализации предлагаемого способа диагностирования электрических контактов массы при пуске двигателя. Схемой для диагностирования служит схема электрического питания автомобиля. Дополнительно для диагностирования контактов используется измеритель напряжения.

В состав функциональной схемы входят имеющиеся в электрооборудовании автомобиля последовательно гальванически соединенные аккумуляторная батарея 1 с клеммами положительной полярности 2 и отрицательной полярности 21, соединительный провод 4 с клеммами 3 и 5, электродвигатель 6 с корпусом 13, с клеммой 7 питания, с контактами S1 тягового реле, со щетками 8 и 10, с якорем 9, с соединителем 11 отрицательных щеток с корпусом 13, имеющим болтовые (разъемные) соединения 12 и 14; корпус двигателя (масса автомобиля) 16 с контактами соединений 15 и 17; соединительный провод 19 с клеммами 18 и 20 для соединения отрицательной клеммы 21 аккумуляторной батареи 1 к массе 16. Массой является корпус двигателя внутреннего сгорания. Для измерения напряжения схема дополнительно содержит измеритель напряжения 23 с соединительными проводами 22 и 24. В соединениях 2-3, 5-7, 11-12, 14-15, 17-18 и 20-21 для наглядности разъемный контакт условно обозначен жирной линией. Проводники 4 и 19 выполнены большого сечения и имеют малое сопротивление.

Способ осуществляется следующим образом. При включении ключа S1 в контуре последовательно соединенных аккумуляторной батареи 1, соединительного проводника 4, электродвигателя 6, массы автомобиля 16, соединительного провода 19, возникает электрический ток, который на якоре электродвигателя 9 и соответственно на его валу создает вращающий момент. Так как в начальный момент якорь не вращается то сопротивление его обмотки только активное, а реактивное сопротивление имеет нулевое значение. Согласно закону Ома ток якоря равен I_я=U/[(R²+(2nL/60)²]^1/2, где U – напряжение питания электродвигателя, R – активное сопротивление якоря, n – число оборотов якоря в минуту, L – индуктивность обмотки якоря [1]. С началом вращения якоря полное сопротивление якоря увеличивается, и ток якоря уменьшается. Согласно приведенной формуле при вращении якоря с частотой, соответствующей минимальной (пусковой) частоте оборотов двигателя внутреннего сгорания, величина тока уменьшается в 3-5 раз от начального максимального значения. Момент вращения якоря зависит от тока якоря. При последовательной схеме питания обмотки возбуждения момент вращения выражается зависимостью М=С’I_я ², где С’ – конструкционная постоянная электродвигателя [1]. Поэтому при пуске двигателя (при включении S1) максимальный отбор тока от аккумуляторной батареи происходит в начальный момент времени. Это приводит к снижению напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 1 из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении аккумуляторной батареи. Если возникает повышенное сопротивление на разъемных контактах, то напряжение питания на клеммах двигателя 7 и 14 еще уменьшается, ток якоря уменьшается, и момент вращения может уменьшиться ниже величины, необходимой для пуска двигателя внутреннего сгорания. При этом момент наименьшего сопротивления якоря Z_я=[(R_я ²+(2nL/60)^1/2 совпадает с величиной максимального тока якоря и соответственно с максимальным влиянием величины переходного сопротивления контактов в контуре тока якоря. Падение напряжения на переходном сопротивлении контактов равно U_k=I_я(Z_я+R_к) В частности, для автомобиля типа КамАЗ при начальном токе стартера I_я=800 А переходное сопротивление контактов R_k=0.003 Ом может снизить величину тока на 10%, то есть в десятки ампер. Для наглядности можно отметить, что при пуске двигателя для обеспечения максимально возможного тока стартера предусмотрены схемы отключения от цепи питания потребителей с токами менее 10 А.

В контуре пускового тока якоря электродвигателя имеются разъемные контакты согласно чертежу 2-3, 5-7, S1, 8-9, 9-10, 11-12, 14-15, 17-18 и 20-21. Возникновение переходного сопротивления на каждом из них вызывает уменьшение тока якоря. Кроме того, ток якоря может уменьшиться из-за потери зарядовой емкости аккумуляторной батареи 1.

Для диагностирования возможного возникновения переходного сопротивления на контактах в предлагаемом способе измеряется напряжение в зависимости от времени между корпусом электродвигателя 13 и клеммой отрицательной полярности аккумуляторной батареи 21. Ток якоря из-за индуктивности его обмотки возрастает не мгновенно, а после достижения максимума при ускорении вращения якоря ток уменьшается. Соответственно измеряемое напряжение также имеет максимальное значение, соответствующее по времени максимуму тока. Поэтому при измерениях измерителем напряжения 23 фиксируется максимальное значение напряжения. Это можно осуществлять быстродействующим пиковым вольтметром, построенном с входным полевым транзистором. Контакты проводов 22 и 24 измерителя напряжения 23 соединяются с корпусом электродвигателя (контакт массы) 14 и отрицательной клеммы аккумуляторной батареи 21. Такое измерение диагностирует разъемные контакты 21-20, 18-17 и 15-14. Разъемные контакты 2-3, 5-7 окисляются мало и достаточно надежны. Контакты S1, щетки 8 и 9 не подвержены окислению. Контакт 11-12 относится к электродвигателю и выполняется с гарантированной надежностью. Таким образом, при отсутствии вращения электродвигателя стартера при пуске двигателя внутреннего сгорания остаются две наиболее вероятные причины: наличие переходного сопротивления на разъемных контактах цепи питания двигателя или недостаточная зарядовая емкость аккумуляторной батареи. Надежность контактов цепи питания отрицательной полярности диагностируется по наличию напряжения при максимуме тока питания между отрицательной клеммой аккумуляторной батареи и соединителем корпуса электродвигателя к массе автомобиля. Предлагаемый способ позволяет определять надежность сильноточных контактов без нарушения состояния контура тока в условиях и в момент максимального токопрохождения.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается тем, что пропускание постоянного тока осуществляют от аккумуляторной батареи через электродвигатель стартера, одновременно с пропусканием тока измеряют наличие и максимальное значение напряжения, возникающее в течение времени измерения между отрицательным электродом аккумуляторной батареи и корпусом электродвигателя и по отсутствию напряжения судят о надежности контактов, а по величине максимального значения напряжения – о степени потери надежности контактов.

Источники информации

1. Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника. – М.: Высшая школа, 1987.

2. Электрооборудование военной автомобильной техники: учебник / Б.А.Данов, В.Д.Рогачев, Н.П.Шевченко. – Рязань: Рязан. воен. автомоб. ин-т, 2005. – 598 с.

Формула изобретения

Способ диагностирования электрических контактов массы при пуске двигателя, заключающийся в подаче постоянного тока и определении величины напряжения, отличающийся тем, что подачу постоянного тока осуществляют от аккумуляторной батареи в цепь, содержащую последовательно соединенные электродвигатель стартера и корпус двигателя внутреннего сгорания, являющийся массой, одновременно с подачей тока измеряют изменения от времени и максимальное значение напряжения, возникающего между отрицательным электродом аккумуляторной батареи и корпусом электродвигателя и по отсутствию напряжения судят о надежности контактов, а по величине максимального значения напряжения – о степени потери надежности контактов.

РИСУНКИ