یکی از قسمت های مهم خودرو، سیستم برق رسانی آن است. از طرفی باتری، قلب تپنده و مهم ترین عضو سیستم برق رسانی خودرو به شمار می آید. استارت خودرو از طریق برق صورت می گیرد و سوخت موتور بوسیله برق، اشتعال می یابد، از طرفی کامپیوتر خودرو (ECU) هم با برق کار می کند.
برق خودرو یکی از پیچیده ترین قسمت های خودرو می باشد که ما آن را به عنوان زیر مجموعه اتاق خودرو به حساب می آوریم، برق خودرو روز به روز گسترده تر و پیشرفته تر می شود، چون از یک طرف سیستم های جدید و متنوع بر روی خودرو قرار می گیرند و به حجم سخت افزاری و سخت افزاری برق خودرو اضافه می شود و هم صنعت الکترونیک روز به روز پیشرفته تر می شود و طبیعتا این پیشرفت، در الکترونیک خودرو نیز اثرگذار خواهد بود زیرا با پیشرفت الکترونیک، تجهیزات الکترونیکی خودرو نیز پیشرفته تر خواهند شد.
برق خودرو چیست؟
منظور از سیستم برق خودرو چیست؟ مجموعه ای از سیستم های الکتریکی و الکترونیکی که انرژی مورد نیاز خودرو را تامین می کنند، اساس سیم کشی خودرو را تشکیل می دهند. سیستم برق خودرو، بسیار گسترده و حیاتی برای انجام بخش اعظم وظایف هر خودرو می باشد.
این سیستم شامل سیستم های زیر مجموعه بسیار زیادی است که هرکدام وظایف خاصی دارند و به صورت مکمل با دیگر سیستم های برقی یا غیربرقی خودرو کار می کنند.
کارکرد دقیق همه این سیستم ها در مجموع موجب می شود تا انرژی ذخیره شده شیمیایی به صورت انرژی الکتریکی به دیگر قطعات برسد. هرگونه عیب و ایراد در این مجموعه موجب از دست رفتن عملکرد قطعات فنی خودرو می شود. در بسیاری از اتوموبیل های امروزی می توان رد پای سیم کشی برق خودرو را دید.
برق خودرو به زبان ساده
احساس نیاز به این سیستم از لحظه ای که قصد باز کردن درب ماشین را دارید تا لحظه ای که به مقصد رسیدید و میخواهید خودرو را قفل کنید بسیار زیاد است. هنگامی ک قصد سوار شدن به خودروی خود را دارید، گاها توسط دزدگیر، این کار را انجام می دهید، در همین ابتدا شما از باتری، مدار های دزدگیر، فیوز ها، چراغ های راهنما و …. و متعلقات آنها که شامل سوکت ها و سیم های رابط میباشد استفاده کرده اید.
سپس هنگام روشن کردن خودرو ابتدا سیستم امولایز فعال میشود تا صحت کلیدی که وارد سویچ میشود را برای روشن کردن خودرو تایید کند. چرخاندن سویچ چند مرحله میباشد که سیستم امولایزر در مرحله اول فعال میشود، درمراحل بعدی مدارهای مربوط به آمپرهای پشت فرمان، مدار چراغ های خودرو مدار سیستم سوتی و…. فعال میشوند.
همچنین همزمان بعضی مدارها و قطعات و اجزای آن ها فعال میشوند ولی فعلا شروع ب کار نمیکنند ؛ مانند مدار مربوط به پمپ بنزین که هنگام باز کردن سویچ فعال میشود و پس از روشن شدن نوتور، شروع به کار میکند. آخرین مرحله سویچ باعث فعال شدن کلیه مدار ها و سیستم های خودرو میشود.
کاربرد برق خودرو
برق خودرو زیر مجموعه ای از کابین خودرو است و یکی از سیستم های نسبتاً پیچیده اتومبیل می باشد. این سیستم هر روز در حال پیشرفت است و به طبع پیچیده تر میشود. باتری هر خودرویی قلب تپنده آن به شمار می رود و با استفاده از این امکان خودرو شما روشن می شود.
مهم ترین کاربرد برق خودرو شامل موارد زیر می باشد.
- روشن کردن چراغ های خودرو
- بالا و پایین کردن شیشه ها
- استارت زدن
- چراغ های راهنما
- دزدگیر خودرو
- عملکرد سوییچ خودرو
- سیستم گرمایشی و سرمایشی
اجزای اصلی برق ماشین
در اینجا ابتدایی ترین و سطحی ترین بخش برق خودرو را بررسی می کنیم، یعنی به بخش هایی از برق خودرو می پردازیم که شامل قدیمی ترین خودروها تا جدیدترین آنها بشود.(خودروهای قدیمی معمولا سیستم برقشان ساده تر از سیستم برق خودروهای جدید می باشد)
یک مجموعه بزرگ در سیستم برق رسانی اتوموبیل با هماهنگی کار می کنند تا بتوانیم ماشین را روشن کرده و از امکانات آن استفاده کنیم. به طور ساده و کلی سیستم برق را می توان به ۵ بخش مختلف تقسیم کرد:
- تولید کننده برق ماشین
- ذخیره کننده برق
- توزیع کننده برق خودرو
- کنترل کننده سیستم برق
- مصرف کننده های برق
البته در ادامه زیر مجموعه های دیگر سیستم برق خودرو را شرح خواهیم داد.
1- تولید کننده برق (آلترناتور یا دینام):
در خودروهای قدیمی دینام و در خودروهای جدید آلترناتور وظیفه تولید برق خودرو را به عهده دارد، این قطعه مانند ژنراتور کوچکی، نیروی مکانیکی را از موتور خودرو به واسطه تسمه ای به نام تسمه دینام گرفته و برق 12 ولت (در خودروهای سواری) با آمپر بالا (توان زیاد) را تولید می کند، سپس برق تولیدی خود را به ذخیره کننده نیرو یا همان باتری خودرو تحویل می دهد.
به زبان ساده تر می توان گفت آلترناتور وظیفه شارژکردن باتری را در زمان روشن بودن خودرو بر عهده دارد، در شکل زیر یک آلترناتور را مشاهده می کنید که نیروی خود را از گردش تسمه دریافت می کند، تسمه دینام با رنگ صورتی نشان داده شده است.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد این قطعه الکتریکی، مقاله زیر را مطالعه نمایید.
2- ذخیره کننده انرژی (باتری خودرو):
ذخیره برق در سیستم برق خودرو توسط باتری انجام میشود. هنگامی که خودرو خاموش می باشد، ما به بسیاری از تجهیزات برقی خودرو نیاز داریم مثل شیشه های بالابر برقی، قفل برقی درب ها، چراغ های کوچک، فلاشر خودرو، استارت خودرو و … وظیفه تامین برق در زمان خاموش بودن خودرو به عهده باتری خودرو می باشد.
باتری هنگام روشن بودن خودرو شارژ می شود یعنی نیروی الکتریکی را در خود ذخیره می کند تا زمانی که خودرو خاموش بود(در غیاب موتور)، نیروی الکتریکی ذخیره شده را به مصرف کننده های خودرو تحویل دهد.
باتری مانند سایر سیستم های برقی دارای دو قطب منفی و مثبت می باشد که اصطلاحا می گویند قطب منفی دارای پتانسیل منفی و قطب مثبت دارای پتانسیل مثبت می باشد ،در تمامی خودروها برای صرفه جویی در سیم کشی خودرو قطب منفی باتری را به بدنه موتور و بدنه خودرو وصل می کنند تا تمامی مصرف کننده های برق، پتانسیل منفی را از بدنه و پتانسیل مثبت را از سیم کشی دریافت کنند.
در شکل بالا یک باتری خودرو را مشاهده می کنید و همانطور که می بینید یک دستگاه سنجش ولت به سر دو قطب باتری وصل شده و ولتاژی در حدود 12 ولت را نشان می دهد.
3- توزیع کننده برق (سیم کشی):
توزیع‌کننده یا سیم‌کشی برق خودرو، وظیفه رساندن برق به مصرف‌کننده‌ها از تولیدکننده یا ذخیره کننده را به عهده دارد. سیم‌های روکش‌دار توزیع‌کننده برق بسته به نوع مصرف‌کننده متفاوت هستند و انواع مختلفی دارند.
برای جلوگیری از بی‌نظمی در سیستم برق خودرو، سیم‌های هم‌مسیر را داخل یک لوله پلاستیکی قرار می‌دهند و یا با چسب برق به هم می‌چسبانند. در نتیجه به جای سیم‌های بیشمار، دسته سیم‌هایی داریم که شناسایی آنها هم راحت‌تر است.
از آنجا که نوع، تعداد و مکان قرارگیری مصرف کننده های خودروهای مختلف با یکدیگر فرق می کند، نوع دسته سیم آنها نیز کاملا متفاوت می باشد، در شکل زیر یک مدل دسته سیم را مشاهده می کنید، همانطور که می بینید سیم های هم جهت به یکدیگر متصل شده اند.
این دسته سیم در اتاق خودرو قرار داده می شود و تمامی مصرف کننده های خودرو را تغذیه می کند، در شکل زیر دسته سیم قرمزرنگ که داخل اتاق خودرو قرار داده شده را مشاهده می کنید.
در ادامه راهنمای رنگ سیم ها در سیم کشی خودرو را قرار داده ایم.
4- کنترل کننده برق (دکمه ها و کلیدها):
لازم نیست تمامی مصرف کننده ها همیشه روشن باشند مثلا چراغ خودرو فقط باید در مواقعی روشن باشد که راننده صلاح بداند ؛ همچنین لازم نیست مصرف کننده ها در هنگام روشن بودن با تمام ظرفیت خود، کار کنند مثلا فن گرم کننده اتاق خودرو اگر در هنگام کار با تمام ظرفیت کار کند اتاق خودرو بیش از اندازه گرم می شود پس باید سرعت آن توسط راننده کنترل شود.
بعضی از مصرف کننده ها نیز حالتی چند انتخابی دارند مانند شیشه بالابر خودرو که در هر لحظه، راننده باید بتواند انتخاب کند شیشه بالا برود، پایین بیاید یا در همین حالت باقی بماند. بنابراین علاوه بر رساندن برق به مصرف کننده ها، می بایست توانایی کنترل آنها را نیز داشت، برای این منظور از کنترل کننده ها و کلیدهایی در سر راه سیم هر مصرف کننده برق قرار می دهند تا راننده بتواند فعال یا غیرفعال بودن مصرف کننده، سرعت یا شدت مصرف کننده یا حالت و جهت مصرف کننده برق را انتخاب کند. در شکل زیر چند کلید و کنترل کننده جریان برق را مشاهده می کنید.
مصرف کننده برق (اکثر لوازم برقی موجود در خودرو):
طیف گسترده ای از مصرف کننده ها در هر خودرو وجود دارد، تمامی چراغ ها، فن بخاری و کولر، چراغ های راهنما، استارت و … همه جزو مصرف کننده ها به حساب می آیند. حال سوال اینجاست اما برق خودرو چگونه از توزیع‌کننده به مصرف‌کننده منتقل میشود؟ انتهای هر سیم چگونه الکتریسیته را به مصرف کننده می رساند ؟ کنترل کننده ها چگونه در مسیر سیم قرار می گیرند؟
پاسخ تمامی این سوالات، سوکت یا همان کانکتور می باشد، سوکت یا کانکتور این کار را انجام می‌دهد. هر سیم برای این که به مصرف کننده وصل شود و برق را به آن منتقل کند، در انتها به یک سوکت یا کانکتور وصل میشود. مصرف‌کننده یا کنترل‌کننده هم یک سوکت دارد که به سوکت سیم وصل میشود. به زبان ساده می‌توان گفت سوکت انتهای سیم را به مصرف‌کننده برق متصل میکند.
از آنجایی که اتصال و قطع اتصال کانکتورها به یکدیگر به راحتی انجام می شود، می توان به راحتی یک مصرف کننده و یا کنترل کننده را از دسته سیم آن جدا کرد و هر کدام که معیوب بود تعویض کرد، معمولا کانکتوری که به دسته سیم متصل است را کانکتور نری گویند، این کانکتور نری داخل کانکتور مصرف کننده یا کنترل کننده می شود که آن را کانکتور مادگی گویند.
پنج قسمت اصلی سیستم برق‌رسانی خودرو، از قدیمی‌ترین خودروها تا جدیدترین آنها وجود دارد، اگرچه نوع و عملکرد آنها متفاوت است. علاوه بر این اجزای اصلی، قطعات و اجزای دیگری هم هستند که در غیاب آنها سیستم برق خودرو درست عمل نمی‌کند. در ادامه نقش این اجزا را در برق‌رسانی خودرو شرح می‌دهیم.
اجزای سیستم برق رسانی خودرو
- باطری: یکی از اجزاء اصلی سیستم برق خودرو، باتری است. تمام برق مورد نیاز خودرو، توسط باتری تامین می شود و منبع برق رسانی در خودرو است.
- مدار برق خودرو : این سیستم برای انجام وظایف مختلف از مدارهای مختلفی تشکیل شده است. مانند : مدار سیستم جرقه زنی، مدار دینام و استارت، مدار سیستم خنک کننده، مدار چراغ ها، مدار چراغ ها، مدار قفل مرکزی و دزدگیر، مدار گرمکن شیشه عقب، مدار بخاری، مدار برف پاک کن و…
- دینام یا آلترناتور: دستگاهیاست که محرک آن موتور بوده و انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل می نمایدکاربرد آن جهت تأمین انرژی الکتریکی دستگاههای مصرفی خودرو و شارژ باتری میباشد، در واقع دینام وضعیت باتری را در حالت پر حفظ می کند.
- انژکتور: انژکتور سوخت و هوا را ترکیب می کند و به موتور تزریق می کند. کار انژکتور دقیق تر از کاربراتور می باشد.
- شمع: یکی از اجزای مهم در سیستم برق خودرو، شمع است که ولتاژ قوی کویل را بصورت پرتاب جرقه درآورده و باعث انجار در اتاق احتراق می شودهمچنین وایر شمع ها جریان الکتریکی را به شمع ها می رسانند تا جرقه ایجاد شود.
- کويل خودرو: كويل وظيفه تقويت ولتاژ برق باتري را برعهده دارد. جريان مستقيم ايجاد شده توسط باتري 12ولت است و ولتاژ مورد نياز براي ايجاد جرقه بين 2 الكترود شمع خودرو در حدود 7000 ولت. اين افزايش و تقويت ولتاژ توسط كويل انجام مي‌شود.
- دلکو: دستگاهی است که با گرفتن انرژی از موتور، وظیفه قطع و وصل جریان مدار اولیه کویل را به عهده دارد. وظیفه دلکو، قطع و وصل مدار اولیه توسط پلاتین، تقسیم ولتاژ خروجی کویل بین شمع های موتور خودرو و تنظیم پیش جرقه متناسب برحسب دور موتور است.
- کامپیوتر خودرو (ECU): در خودروهای انژکتوری برای تنظیم و کنترل مقدار سوخت مصرفی از کامپیوتر استفاده شده است. از دیگر کاربردهای کامپیوتر می‌توان به افزایش‌دهنده امنیت و امکانات رفاهی خودرو و البته عیب‌یاب پیشرفته اشاره کرد.
- فیوز: یکی دیگر از اجزای فرعی سیستم برق خودرو فیوز است. در مسیر هر یک از اجزای برقی خودرو، یک یا چند فیوز تعبیه شده است. اگر در هر یک از اجزای اصلی مشکلی پیش بیاید و جریان عبوری بیش از حد مجاز باشد، فیوز می‌سوزد و جریان برق را متوقف میکند. به این ترتیب با قطع جریان برق، از افزایش حرارت و آسیب دیدن اجزای اصلی سیستم جلوگیری میشود.
مدارهای برق خودرو
مدارهای الکتریکی خودرو شامل مدار جرقه، مدار شارژ و مدار روشنایی هستند. در ویدئوی زیر نحوه کار مدارهای الکتریکی (سیستم احتراق) توسط سیستم برق رسانی خودرو است.
1-مدار جرقه زنی
مدار جرقه از شمع، کوئل، وایر، دلکو در خودروهای کاربراتوری و کامپیوتر در خودروهای انژکتوری تشکیل شده است. کامپیوتر خودرو یا ECU بر وضعیت خودرو به صورت لحظه‌ای نظارت دارد و عملکرد آن را کنترل میکند. تنظیم میزان مصرف سوخت خودروهای انژکتوری هم توسط این قطعه انجام میشود. این قطعه با برق کار میکند و در صورت بروز مشکل در برق‌رسانی به آن، قسمت‌های مختلف خودرو به درستی عمل نمیکنند.
یکی دیگر از اجزای مهم سیستم برق خودرو که در مدار جرقه قرار دارد، شمع است. کار شمع خودرو این است که ولتاژ کویل را به جرقه تبدیل میکند و باعث انفجار ترکیب سوخت و هوا در اتاق احتراق میشود.
جریان مستقیمی که باتری تولید میکند، 12 ولت است و شمع برای ایجاد جرقه به برق 7000 ولت نیاز دارد. کویل در واقع یک ترانسفورماتور فشار قوی است که ولتاژ برق ذخیره کننده (باتری) را تقویت میکند تا شمع بتواند جرقه موردنیاز برای احتراق را تولید کند. قطع و وصل جریان مدار کویل هم توسط دلکو انجام میشود.
2-مدار شارژ
مدار شارژ در واقع شامل تولیدکننده (دینام یا آلترناتور) و ذخیره‌کننده برق (باتری) است که در ابتدای مقاله شرح دادیم.
3-مدار روشنایی
همه‌ی چراغ‌های خودرو اعم از چراغ‌های داخل اتاق و چراغ‌های بدنه (شامل چراغ‌های اصلی، مه‌شکن، چراغ ترمز، چراغ دنده‌عقب، راهنما و فلاشر) در این مدار قرار می‌گیرند. جریان موردنیاز مدار روشنایی از قبل از سوییچ تغذیه میشود تا حتی در صورت خاموش بودن سوییچ، راننده بتواند از سیستم روشنایی استفاده کند.
طرز کار سیستم برق خودرو
– خودرو برای کارکرد نیاز به برق دارد. این برق از نوع 12 ولت مستقیم (DC) است.
– برق از ترمینال مثبت به ترمینال منفی جریان پیدا می کند و و ما از جریان برق استفاده می کنیم.
– مثبت باطری از طریق جعبه تقسیم (جعبه فیوز کالسکه ای) برای مصرف کننده ها پخش می شود و یک سیم برق مثبت از طریق آن برای سوئیچ می رود.
– منفی باطری روی پوسته گیربکس پیچ است و با توجه به اینکه گیربکس به موتور پیچ است و اینها به بدنه پیچ هستند و همه فلزی هستند کل بدنه و شاسی خودرو به منفی باطری وصل هستند.اصطلاحاً بدنه خودرو برق منفی دارد.
– باطری منبع برق در زمانی است که خودرو خاموش و آلترناتور(دینام) منبع برق در زمانی که موتور روشن است هستند.
– سوئیچ خودرو یک کلید برق مکانیکی است که هر مرحله آن برق برخی بخش ها را وصل می کند و مرحله آخر که فنری است برق اتوماتیک استارت را وصل می کند.
– استارتر یک موتور برقی است که 3 پیچ اصلی دارد، اولی مستقیما ً به باطری وصل است، دومی (فیش استارت) به مرحله آخر سوئیچ که فنری است وصل است و سومی پیچ برق موتور اصلی استارت است که می چرخد.
– اتوماتیک استارت اولاً برق باطری را به موتور استارت وصل می کند ثانیاً با کشیدن دوشاخه استارت، دنده استارت را با فلایویل درگیر می کند.
– آلترناتور، ژنراتور برق خودرو است که بصورت موازی با باطری نصب شده و با روشن شدن موتور برق تولید می کند و علاوه بر تامین برق مصرفی خودرو باتری را شارژ می نماید.
– آلترناتور 2 اتصال اصلی دارد، یکی اتصال به باطری، یکی اتصال به چراغ باطری (شارژ) پشت آمپر.
رنگ سیم ها در برق خودرو
در خودرو ها برای انکه دنبال نمودن مسیر سیم ها آسان باشد، هر گروه از سیم ها (مصرف کننده های مختلف) را با رنگ مشخص تعیین می نمایند که نقشه سیم کشی برق خودرو تقریبا اغلب کارخانجات سازنده اتومبیل آن را رعایت می نمایند:
رنگ آبی (U): این سیم بین کلید و چراغ های بزرگ جلو بکار می رود که در نور بالا با راه سفید ( ابی سفید) و نور پایین با راه قرمز ( ابی قرمز) مشخص میشود.
رنگ قرمز (R): سیم چراغ های کوچک جلو، کوچک عقب و چراغ نمره به این رنگ میباشد.
رنگ زرد (Y): سیم دینام به جعبه فیوز و سیم چراغ شارژ زرد رنگ است.
رنگ سبز (G): سیم هایی که از طریق فیوز به مدار باطری و مصرف کننده ها متصل می شوند به این رنگ می باشند.
- برق اصلی راهنما ” سبز”
- راهنمای سمت راست ” سبز و سفید”
- راهنمای سمت چپ ” سبزو قرمز”
- چراغ ترمز ” سبز و بنفش”
- چراغ دنده عقب ” سبز و قهوه ای”
رنگ سفید (W): سیم متصل به کویل، چراغ روغن و چراغ های اخطار دهنده به این رنگ می باشند.
رنگ مشکی (B): برای اتصال بدنه از این رنگ سیم استفاده می شود.
نقشه برق خودرو
تا به اینجا با اصول اولیه برق خودرو آشنا شدید، از آنجایی که در خودرو، سیستم های برقی مختلف قرار دارند، خودرو دارای مصرف کننده، هدایت کننده، فیوزهای مختلف و … می باشد. سیستم های ساده و ابتدایی مثل سیستم چراغ کوچک پارک، دارای یک کلید و چند فیوز در سر راه خود می باشد ولی هرچه سیستم پیچیده تر شود، تعداد اجزای برقی آن نیز بیشتر می شود.
مثلا سیستم سوخت رسانی و جرقه خودرو یا سیستم های ایمنی فعال علاوه بر سیم کشی، کلید کنترل و فیوز، دارای سنسورهایی جهت تشخیص شرایط، کامپیوتری جهت دریافت اطلاعات از سنسورها و ارسال دستورات لازم به عملگرها و عملگرهایی برای اجرای دقیق دستورات می باشند، عملگرها را می توان همان مصرف کننده برق نیز به حساب آورد.
هر کدام از این سیستم ها از سیستم های ابتدایی و ساده تا سیستم های پیچیده مانند سوخت رسانی و جرقه، دارای نقشه ی الکتریکی می باشند که تعمیرکاران جهت عیب یابی و تعمیر از این نقشه ها استفاده می کنند در شکل زیر یک مدل از این نقشه ها را مشاهده می کنید که بعضی ساده و بعضی با علائم اختصاری و قراردادی رسم شده اند.
