O sistema elétrico de um automóvel é como o sistema nervoso do automóvel. Os vários componentes elétricos trabalham juntos para garantir o funcionamento normal do automóvel. O princípio de funcionamento dos componentes elétricos automotivos será explicado a partir de vários aspectos a seguir.
1. Sistema de energia
1. Bateria
- A bateria é uma fonte de energia independente para o sistema elétrico do automóvel. Consiste em um eletrodo positivo e um eletrodo negativo. No automóvel, o eletrodo negativo da bateria geralmente é aterrado e o eletrodo positivo alimenta o sistema elétrico. O princípio de funcionamento da bateria baseia-se na conversão mútua de energia química e energia elétrica. Durante o processo de carregamento, a fonte de energia externa converte energia elétrica em energia química e a armazena; durante o processo de descarga, a energia química é convertida em energia elétrica para fornecer corrente aos equipamentos elétricos do carro. Por exemplo, quando o motor do carro não está ligado, a bateria alimenta o rádio do carro, as luzes internas e outros equipamentos.
- A capacidade da bateria determina quanta energia elétrica ela pode fornecer. Sua capacidade é afetada por diversos fatores, como a área da placa, a quantidade de substâncias ativas, etc. Se a tensão da bateria cair, a corrente diminuirá e eventualmente não será suficiente para fazer os componentes funcionarem.
2. Alternador
- O alternador é a principal fonte de energia quando o carro está em funcionamento. Seu princípio de funcionamento é baseado na lei da indução eletromagnética. Quando o motor está funcionando, o rotor do alternador é acionado para girar pela correia, o enrolamento do campo magnético no rotor gera um campo magnético giratório e o enrolamento do estator corta as linhas de força magnética, gerando assim uma força eletromotriz alternada. A corrente alternada gerada pelo alternador é retificada pelo retificador e convertida em corrente contínua, que carrega o sistema elétrico do carro e fornece energia elétrica.
- O alternador também tem a função de regular a tensão. Através do regulador de tensão, ele pode ajustar automaticamente a tensão de saída de acordo com a carga do sistema elétrico do carro e o estado de carga da bateria para garantir que a tensão esteja estável dentro de uma faixa adequada para proteger o equipamento elétrico.
2. Sistema inicial
1. Iniciante
- A principal função do motor de partida é converter a energia elétrica da bateria em energia mecânica, fazer girar o virabrequim do motor e dar partida no motor. A partida consiste em três partes: um motor DC, um mecanismo de transmissão e um dispositivo de controle.
- Quando o motorista gira a chave de ignição para dar partida no carro, o circuito de controle é conectado e a corrente flui da bateria para o motor CC do motor de partida. O enrolamento da armadura do motor DC gira no campo magnético sob a ação da força eletromagnética e transmite o torque para a coroa do volante do motor através do mecanismo de transmissão, fazendo o virabrequim do motor girar. Assim que o motor der partida com sucesso, o circuito de controle do motor de partida será automaticamente desconectado para evitar que o motor de partida seja danificado pela rotação em alta velocidade do motor.
III. Sistema de ignição
1. Sistema de ignição tradicional
- O sistema de ignição tradicional é composto principalmente por fonte de alimentação (bateria e gerador CA), bobina de ignição, distribuidor, vela de ignição, etc. Seu processo de funcionamento é: quando o motor está funcionando, os contatos do disjuntor no distribuidor são constantemente abertos e fechados . Quando os contatos são fechados, a corrente passa pelo enrolamento primário da bobina de ignição e um campo magnético é gerado ao redor do enrolamento primário; quando os contatos são desconectados, a corrente no enrolamento primário é interrompida repentinamente e o campo magnético desaparece rapidamente. Devido ao princípio da indução eletromagnética, uma alta tensão é induzida no enrolamento secundário da bobina de ignição.
- Essa alta tensão é distribuída para cada vela através do distribuidor de acordo com o funcionamento do motor, e a folga entre os eletrodos da vela é quebrada, gerando uma faísca elétrica para acender a mistura. Por exemplo, em um motor a gasolina de quatro tempos, a vela de ignição acende no final do curso de compressão, fazendo com que a mistura queime e se expanda, empurrando o pistão para realizar trabalho.
2. Sistema de ignição eletrônica
- O sistema de ignição eletrônica substitui os contatos do disjuntor no sistema de ignição tradicional por componentes eletrônicos (como transistores, etc.). Seu princípio de funcionamento é: as informações de velocidade e posição do motor são detectadas por sensores (como sensores de posição do virabrequim, etc.), e essas informações são transmitidas para a unidade de controle eletrônico (ECU). A ECU calcula o ponto de ignição com base nesta informação e controla a ativação e desativação do enrolamento primário da bobina de ignição, gerando assim uma alta tensão no enrolamento secundário para fornecer energia de ignição para a vela de ignição. O sistema de ignição eletrônica tem as vantagens de alta energia de ignição e tempo de ignição preciso, o que pode melhorar o desempenho e a economia de combustível do motor.
4. Sistemas de iluminação, sinalização, instrumentação e alarme
1. Sistema de iluminação
- O sistema de iluminação automotiva inclui faróis, lanternas traseiras, faróis de neblina, etc. A principal função dos faróis é fornecer ao motorista iluminação para a estrada à frente à noite ou em condições de baixa visibilidade. As lâmpadas dos faróis incluem lâmpadas halógenas, lâmpadas de xenônio e lâmpadas LED. Tomando como exemplo as lâmpadas halógenas, quando a corrente passa pelo filamento, o filamento aquece e emite luz, e a luz é focada e projetada na estrada à frente através do refletor e da lente.
- As luzes traseiras são usadas principalmente para mostrar a posição e o status de condução do veículo aos veículos traseiros e aos pedestres à noite ou em condições de baixa visibilidade. Os faróis de neblina são usados em condições climáticas adversas, como dias de neblina. A cor da luz dos faróis de neblina é geralmente amarela ou branca. Possui forte capacidade de dispersão e pode penetrar em neblina espessa para melhorar a segurança ao dirigir.
2. Sistema de sinalização
- O sistema de sinalização do carro inclui piscas, luzes de freio e luzes de ré. Os sinais de mudança de direção são usados para indicar a intenção de virar do veículo para outros veículos e pedestres. Quando o motorista aciona o interruptor do pisca, o circuito é conectado e o pisca pisca. A luz de freio acende quando o motorista pisa no pedal do freio, enviando um sinal de freio para o veículo traseiro. A luz de ré acende quando o veículo está dando ré para alertar os veículos traseiros e os pedestres.
3. Instrumentos e sistemas de alarme
- O sistema de instrumentos do automóvel inclui velocímetro, tacômetro, medidor de combustível, medidor de temperatura da água, etc. Esses instrumentos obtêm os parâmetros operacionais relevantes do automóvel através de sensores e os convertem em ponteiros ou números a serem exibidos no painel para que o motorista possa entender o status operacional do automóvel. Por exemplo, o velocímetro detecta a velocidade de rotação da roda através do sensor de velocidade e calcula a velocidade de condução do carro com base na circunferência da roda.
- O dispositivo de alarme serve para enviar um sinal de alerta ao motorista quando o carro apresenta uma situação anormal. Por exemplo, quando a temperatura do líquido de arrefecimento do motor estiver muito alta, a luz avisadora da temperatura da água acenderá; quando o nível de combustível no tanque de combustível estiver muito baixo, a luz de advertência de combustível acenderá.
V. Equipamento elétrico auxiliar
1. Portas e vidros elétricos de automóveis, travas centrais e retrovisores elétricos
- O sistema elétrico de portas e janelas do automóvel faz com que o vidro da janela suba e desça através do motor. Quando o motorista aciona o interruptor de elevação da janela, o circuito é conectado, o motor gira para frente ou para trás e faz com que o vidro da janela suba ou desça. O sistema de travamento central das portas pode controlar o travamento e destravamento de todas as portas ao mesmo tempo através do interruptor de travamento das portas no lado do motorista. O retrovisor elétrico ajusta o ângulo do retrovisor por meio de um motor elétrico para atender ao campo de visão do motorista.
2. Mecanismo anti-roubo de segurança do dispositivo de controle remoto
- O mecanismo anti-roubo de segurança do dispositivo de controle remoto envia um sinal para o carro através do controle remoto. Quando o motorista pressiona o botão de travamento do controle remoto, o sinal é recebido pelo receptor do carro, o sistema de travamento central da porta trava a porta e o sistema antifurto entra em estado de alerta. Se alguém abrir ilegalmente a porta ou ligar o carro, o sistema anti-roubo acionará o dispositivo de alarme, soará um alarme e piscará as luzes.
VI. Sistema de ar condicionado automotivo
1. Sistema de operação de refrigerante de refrigeração e ar condicionado
- O sistema de refrigeração do ar condicionado automotivo é composto principalmente por um compressor, um condensador, um evaporador, uma válvula de expansão, etc. O refrigerante (geralmente R-134a) circula no sistema. O compressor comprime o refrigerante gasoso em um gás de alta temperatura e alta pressão e depois o envia para o condensador. No condensador, o refrigerante gasoso de alta temperatura e alta pressão dissipa o calor para o exterior através do dissipador de calor e se torna um refrigerante líquido de alta pressão após o resfriamento.
- Depois que o refrigerante líquido de alta pressão é estrangulado e despressurizado pela válvula de expansão, ele se torna um refrigerante líquido de baixa temperatura e baixa pressão e entra no evaporador. No evaporador, o refrigerante líquido absorve o calor do ar circundante e vaporiza, o que reduz a temperatura da superfície do evaporador, conseguindo assim um efeito de resfriamento. O refrigerante vaporizado é sugado novamente para dentro do compressor para iniciar o próximo ciclo.
2. Controle do sistema de ar condicionado
- O controle do sistema de ar condicionado do automóvel inclui controle de temperatura, controle de volume de ar, etc. O controle de temperatura é obtido ajustando a capacidade de resfriamento do evaporador. Por exemplo, quando o driver define uma temperatura mais baixa, o sistema de controle do ar condicionado aumentará o tempo de funcionamento do compressor ou aumentará a velocidade do compressor para melhorar o efeito de resfriamento. O controle do volume de ar é obtido ajustando a velocidade do soprador. O motorista pode escolher diferentes marchas de volume de ar de acordo com suas necessidades.
VII. Sistema de airbag
1. Princípio de funcionamento e estrutura dos airbags
- O sistema de airbag é composto principalmente por sensores, unidades de controle eletrônico (ECUs) e componentes de airbag. Quando um carro colide, o sensor de colisão instalado na frente do carro detectará informações como intensidade e direção da colisão e transmitirá essas informações para a ECU. Se a intensidade da colisão exceder o limite definido, a ECU acionará imediatamente o gerador de gás no conjunto do airbag.
- As substâncias químicas do gerador de gás reagem para produzir rapidamente uma grande quantidade de gás, que infla o airbag em muito pouco tempo, formando um amortecedor entre o motorista e o volante (ou o passageiro e o painel, etc.), reduzindo os danos ao corpo humano causados pela colisão.
Existem muitos tipos de componentes elétricos no carro e seus respectivos princípios de funcionamento são complexos, mas inter-relacionados. Juntos, constituem o sistema elétrico automotivo, que garante a segurança, o conforto e o funcionamento eficiente do automóvel.
