Il sistema elettrico di un'automobile è come il sistema nervoso dell'automobile. I vari componenti elettrici lavorano insieme per garantire il normale funzionamento dell'automobile. Il principio di funzionamento dei componenti elettrici dell'automobile verrà spiegato sotto diversi aspetti.
1. Sistema di alimentazione
1. Batteria
- La batteria è una fonte di alimentazione indipendente per l'impianto elettrico dell'automobile. È costituito da un elettrodo positivo e un elettrodo negativo. Nell'automobile, l'elettrodo negativo della batteria è solitamente collegato a terra e l'elettrodo positivo alimenta l'impianto elettrico. Il principio di funzionamento della batteria si basa sulla conversione reciproca di energia chimica ed energia elettrica. Durante il processo di ricarica, la fonte di alimentazione esterna converte l'energia elettrica in energia chimica e la immagazzina; durante il processo di scarica, l'energia chimica viene convertita in energia elettrica per fornire corrente alle apparecchiature elettriche dell'auto. Ad esempio, quando il motore dell'auto non è avviato, la batteria alimenta la radio, le luci interne e altre apparecchiature dell'auto.
- La capacità della batteria determina la quantità di energia elettrica che può fornire. La sua capacità è influenzata da molti fattori, come l'area della piastra, la quantità di sostanze attive, ecc. Se la tensione della batteria diminuisce, la corrente diminuirà e alla fine non sarà sufficiente a far funzionare i componenti
2. Alternatore
- L'alternatore è la principale fonte di alimentazione quando l'auto è in funzione. Il suo principio di funzionamento si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica. Quando il motore è in funzione, il rotore dell'alternatore viene azionato in rotazione dalla cinghia, l'avvolgimento del campo magnetico sul rotore genera un campo magnetico rotante e l'avvolgimento dello statore taglia le linee di forza magnetiche, generando così una forza elettromotrice alternata. La corrente alternata generata dall'alternatore viene raddrizzata dal raddrizzatore e convertita in corrente continua, che carica l'impianto elettrico dell'auto e fornisce energia elettrica.
- L'alternatore ha anche la funzione di regolare la tensione. Attraverso il regolatore di tensione, è possibile regolare automaticamente la tensione di uscita in base al carico dell'impianto elettrico dell'auto e allo stato di carica della batteria per garantire che la tensione sia stabile entro un intervallo adeguato per proteggere le apparecchiature elettriche.
2. Sistema di avviamento
1. Antipasto
- La funzione principale del motorino di avviamento è convertire l'energia elettrica della batteria in energia meccanica, far ruotare l'albero motore e avviare il motore. L'avviatore è costituito da tre parti: un motore CC, un meccanismo di trasmissione e un dispositivo di controllo.
- Quando il conducente gira la chiave di accensione per avviare l'auto, il circuito di controllo è collegato e la corrente fluisce dalla batteria al motore CC del motorino di avviamento. L'avvolgimento dell'armatura del motore CC ruota nel campo magnetico sotto l'azione della forza elettromagnetica e trasmette la coppia alla corona dentata del volano del motore attraverso il meccanismo di trasmissione, facendo ruotare l'albero motore del motore. Una volta che il motore si avvia correttamente, il circuito di controllo del motorino di avviamento verrà automaticamente disconnesso per evitare che il motorino di avviamento venga danneggiato dalla rotazione ad alta velocità del motore.
III. Sistema di accensione
1. Sistema di accensione tradizionale
- Il sistema di accensione tradizionale è composto principalmente da alimentatore (batteria e generatore CA), bobina di accensione, distributore, candela, ecc. Il suo processo di funzionamento è il seguente: quando il motore è in funzione, i contatti dell'interruttore nel distributore sono costantemente aperti e chiusi . Quando i contatti sono chiusi, la corrente passa attraverso l'avvolgimento primario della bobina di accensione e attorno all'avvolgimento primario viene generato un campo magnetico; quando i contatti vengono disconnessi, la corrente nell'avvolgimento primario viene interrotta improvvisamente ed il campo magnetico scompare rapidamente. Grazie al principio dell'induzione elettromagnetica, nell'avvolgimento secondario della bobina di accensione viene indotta un'alta tensione.
- Questa alta tensione viene distribuita a ciascuna candela attraverso il distributore in base allo stato di funzionamento del motore e lo spazio tra gli elettrodi della candela viene interrotto, generando una scintilla elettrica per accendere la miscela. Ad esempio, in un motore a benzina a quattro tempi, la candela si accende alla fine della corsa di compressione, provocando la combustione e l'espansione della miscela, spingendo il pistone a compiere lavoro.
2. Sistema di accensione elettronica
- Il sistema di accensione elettronica sostituisce i contatti dell'interruttore nel sistema di accensione tradizionale con componenti elettronici (come transistor, ecc.). Il suo principio di funzionamento è il seguente: le informazioni sulla velocità e sulla posizione del motore vengono rilevate da sensori (come sensori di posizione dell'albero motore, ecc.) e queste informazioni vengono trasmesse all'unità di controllo elettronico (ECU). L'ECU calcola i tempi di accensione in base a queste informazioni e controlla l'accensione e lo spegnimento dell'avvolgimento primario della bobina di accensione, generando così un'alta tensione nell'avvolgimento secondario per fornire energia di accensione alla candela. Il sistema di accensione elettronica presenta i vantaggi di un'elevata energia di accensione e di una precisa fasatura dell'accensione, che possono migliorare le prestazioni e il risparmio di carburante del motore.
IV. Impianti di illuminazione, segnalazione, strumentazione e allarme
1. Sistema di illuminazione
- Il sistema di illuminazione dell'auto comprende fari, luci posteriori, fendinebbia, ecc. La funzione principale dei fari è fornire al conducente l'illuminazione della strada da percorrere di notte o in condizioni di scarsa visibilità. Le lampadine dei fari comprendono lampade alogene, lampade allo xeno e lampade a LED. Prendendo come esempio le lampade alogene, quando la corrente passa attraverso il filamento, il filamento si riscalda ed emette luce, e la luce viene focalizzata e proiettata sulla strada da percorrere attraverso il riflettore e la lente.
- Le luci posteriori vengono utilizzate principalmente per mostrare la posizione e lo stato di guida del veicolo ai veicoli posteriori e ai pedoni di notte o in condizioni di scarsa visibilità. I fendinebbia vengono utilizzati in condizioni meteorologiche avverse come le giornate nebbiose. Il colore della luce dei fendinebbia è solitamente giallo o bianco. Ha una forte capacità di dispersione e può penetrare la nebbia fitta per migliorare la sicurezza di guida.
2. Sistema di segnale
- Il sistema di segnali dell'auto comprende indicatori di direzione, luci dei freni e luci di retromarcia. Gli indicatori di direzione vengono utilizzati per indicare l'intenzione di svoltare del veicolo ad altri veicoli e pedoni. Quando il conducente aziona l'interruttore degli indicatori di direzione, il circuito è collegato e l'indicatore di direzione lampeggia. La luce del freno si accende quando il conducente preme il pedale del freno, inviando un segnale di freno al veicolo posteriore. La luce di retromarcia si accende quando il veicolo effettua la retromarcia per avvisare i veicoli posteriori e i pedoni.
3. Strumenti e sistemi di allarme
- Il sistema di strumenti dell'automobile comprende il tachimetro, il contagiri, l'indicatore del carburante, l'indicatore della temperatura dell'acqua, ecc. Questi strumenti ottengono i parametri operativi rilevanti dell'automobile attraverso sensori e li convertono in indicatori o numeri da visualizzare sul cruscotto in modo che il conducente possa comprendere lo stato operativo dell'automobile. Ad esempio, il tachimetro rileva la velocità di rotazione della ruota attraverso il sensore di velocità e calcola la velocità di guida dell'auto in base alla circonferenza della ruota.
- Il dispositivo di allarme viene utilizzato per inviare un segnale di avviso al conducente quando l'auto presenta una situazione anomala. Ad esempio, quando la temperatura del liquido di raffreddamento del motore è troppo elevata, si accenderà la spia della temperatura dell'acqua; quando il livello del carburante nel serbatoio è troppo basso, la spia del carburante si accende.
V. Apparecchiature elettriche ausiliarie
1. Porte e finestrini elettrici per automobili, serrature centralizzate e specchietti retrovisori elettrici
- Il sistema elettrico di porte e finestre dell'automobile fa sì che il vetro del finestrino si alzi e si abbassi attraverso il motore. Quando il conducente aziona l'interruttore di sollevamento del finestrino, il circuito è collegato, il motore ruota in avanti o all'indietro e fa alzare o abbassare il vetro del finestrino. Il sistema di chiusura centralizzata può controllare il bloccaggio e lo sbloccaggio di tutte le porte contemporaneamente tramite l'interruttore di chiusura della porta sul lato conducente. Lo specchietto retrovisore elettrico regola l'angolazione dello specchietto retrovisore tramite un motorino elettrico per soddisfare il campo visivo del conducente.
2. Meccanismo antifurto di sicurezza del dispositivo di controllo remoto
- Il meccanismo antifurto di sicurezza del telecomando invia un segnale all'auto attraverso il telecomando. Quando il conducente preme il pulsante di blocco sul telecomando, il segnale viene ricevuto dal ricevitore sull'auto, il sistema di chiusura centralizzata bloccherà la porta e il sistema antifurto entrerà nello stato di allerta. Se qualcuno apre illegalmente la portiera o avvia l'auto, il sistema antifurto attiverà il dispositivo di allarme, suonerà un allarme e farà lampeggiare le luci.
VI. Sistema di climatizzazione dell'automobile
1. Sistema di funzionamento del refrigerante di refrigerazione e condizionamento dell'aria
- Il sistema di refrigerazione dell'aria condizionata dell'automobile è composto principalmente da un compressore, un condensatore, un evaporatore, una valvola di espansione, ecc. Il refrigerante (solitamente R-134a) circola nel sistema. Il compressore comprime il refrigerante gassoso in un gas ad alta temperatura e alta pressione, quindi lo invia al condensatore. Nel condensatore, il refrigerante gassoso ad alta temperatura e alta pressione dissipa il calore verso l'esterno attraverso il dissipatore di calore e diventa un refrigerante liquido ad alta pressione dopo il raffreddamento.
- Dopo che il refrigerante liquido ad alta pressione è stato strozzato e depressurizzato dalla valvola di espansione, diventa un refrigerante liquido a bassa temperatura e bassa pressione ed entra nell'evaporatore. Nell'evaporatore, il refrigerante liquido assorbe il calore dell'aria circostante e vaporizza, riducendo così la temperatura superficiale dell'evaporatore, ottenendo così un effetto di raffreddamento. Il refrigerante vaporizzato viene nuovamente risucchiato nel compressore per avviare il ciclo successivo.
2. Controllo del sistema di climatizzazione
- Il controllo del sistema di climatizzazione dell'automobile comprende il controllo della temperatura, il controllo del volume dell'aria, ecc. Il controllo della temperatura si ottiene regolando la capacità di raffreddamento dell'evaporatore. Ad esempio, quando il conducente imposta una temperatura più bassa, il sistema di controllo dell'aria condizionata aumenterà il tempo di funzionamento del compressore o aumenterà la velocità del compressore per migliorare l'effetto di raffreddamento. Il controllo del volume dell'aria si ottiene regolando la velocità del ventilatore. Il conducente può scegliere diversi rapporti di volume d'aria in base alle sue esigenze.
VII. Sistema airbag
1. Principio di funzionamento e struttura degli airbag
- Il sistema airbag è composto principalmente da sensori, unità di controllo elettronico (ECU) e componenti airbag. Quando un'auto si scontra, il sensore di collisione installato nella parte anteriore dell'auto rileverà informazioni come l'intensità e la direzione della collisione e trasmetterà queste informazioni all'ECU. Se l'intensità della collisione supera la soglia impostata, l'ECU attiverà immediatamente il generatore di gas nel gruppo airbag.
- Le sostanze chimiche presenti nel generatore di gas reagiscono producendo rapidamente una grande quantità di gas, che gonfia l'airbag in brevissimo tempo, formando un cuscinetto tra il conducente e il volante (o il passeggero e il cruscotto, ecc.), riducendo i danni al corpo umano causati dalla collisione.
Nell'auto sono presenti molti tipi di componenti elettrici e i rispettivi principi di funzionamento sono complessi ma correlati. Insieme costituiscono l'impianto elettrico automobilistico, che fornisce una garanzia per la sicurezza, il comfort e il funzionamento efficiente dell'auto.
