يشبه النظام الكهربائي للسيارة الجهاز العصبي للسيارة. تعمل المكونات الكهربائية المختلفة معًا لضمان التشغيل الطبيعي للسيارة. سيتم شرح مبدأ عمل المكونات الكهربائية للسيارات من عدة جوانب أدناه.
1. نظام الطاقة
1. البطارية
- تعتبر البطارية مصدر طاقة مستقل للنظام الكهربائي في السيارة. وهو يتألف من قطب كهربائي إيجابي وقطب سلبي. في السيارات، عادةً ما يتم تأريض القطب السالب للبطارية، ويقوم القطب الموجب بتشغيل النظام الكهربائي. يعتمد مبدأ عمل البطارية على التحويل المتبادل للطاقة الكيميائية والطاقة الكهربائية. أثناء عملية الشحن، يقوم مصدر الطاقة الخارجي بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية ويقوم بتخزينها؛ أثناء عملية التفريغ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية لتوفير التيار للمعدات الكهربائية الموجودة في السيارة. على سبيل المثال، عندما لا يتم تشغيل محرك السيارة، تقوم البطارية بتشغيل راديو السيارة والأضواء الداخلية وغيرها من المعدات.
- تحدد سعة البطارية مقدار الطاقة الكهربائية التي يمكن أن توفرها. تتأثر قدرتها بالعديد من العوامل، مثل مساحة اللوحة، وكمية المواد الفعالة، وما إلى ذلك. فإذا انخفض جهد البطارية، سينخفض التيار، وفي النهاية لن يكون كافيًا لتشغيل المكونات
2. المولد
- المولد هو مصدر الطاقة الرئيسي عند تشغيل السيارة. يعتمد مبدأ عملها على قانون الحث الكهرومغناطيسي. عندما يعمل المحرك، يتم دفع دوار المولد للدوران بواسطة الحزام، ويولد ملف المجال المغناطيسي على الدوار مجالًا مغناطيسيًا دوارًا، ويقطع ملف الجزء الثابت خطوط القوة المغناطيسية، وبالتالي يولد قوة دافعة كهربائية متناوبة. يتم تصحيح التيار المتردد الناتج عن المولد بواسطة المقوم وتحويله إلى تيار مباشر، والذي يشحن النظام الكهربائي للسيارة ويوفر الطاقة الكهربائية.
- المولد لديه أيضًا وظيفة تنظيم الجهد. من خلال منظم الجهد الكهربي، يمكنه ضبط جهد الخرج تلقائيًا وفقًا لحمل النظام الكهربائي للسيارة وحالة شحن البطارية لضمان استقرار الجهد الكهربي ضمن نطاق مناسب لحماية المعدات الكهربائية.
2. نظام البداية
1. كاتب
- الوظيفة الرئيسية للمبتدئين هي تحويل الطاقة الكهربائية للبطارية إلى طاقة ميكانيكية، ودفع العمود المرفقي للمحرك للدوران، وتشغيل المحرك. يتكون المبدئ من ثلاثة أجزاء: محرك DC، وآلية النقل، وجهاز التحكم.
- عندما يقوم السائق بتشغيل مفتاح الإشعال لبدء تشغيل السيارة، يتم توصيل دائرة التحكم، ويتدفق التيار من البطارية إلى محرك التيار المستمر الخاص ببادئ التشغيل. يدور ملف المحرك لمحرك التيار المستمر في المجال المغناطيسي تحت تأثير القوة الكهرومغناطيسية، وينقل عزم الدوران إلى ترس حلقة دولاب الموازنة للمحرك من خلال آلية النقل، مما يدفع العمود المرفقي للمحرك إلى الدوران. بمجرد بدء تشغيل المحرك بنجاح، سيتم فصل دائرة التحكم الخاصة ببادئ التشغيل تلقائيًا لمنع تلف بادئ التشغيل بسبب الدوران عالي السرعة للمحرك.
ثالثا. نظام الإشعال
1. نظام الإشعال التقليدي
- يتكون نظام الإشعال التقليدي بشكل أساسي من مصدر الطاقة (البطارية ومولد التيار المتردد)، وملف الإشعال، والموزع، وشمعة الإشعال، وما إلى ذلك. وتتمثل عملية عمله في: عند تشغيل المحرك، يتم فتح وإغلاق نقاط اتصال القاطع في الموزع باستمرار . عندما تكون نقاط الاتصال مغلقة، يمر التيار عبر الملف الأولي لملف الإشعال، ويتم إنشاء مجال مغناطيسي حول الملف الأولي؛ عندما يتم فصل جهات الاتصال، ينقطع التيار في الملف الأولي فجأة، ويختفي المجال المغناطيسي بسرعة. بسبب مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، يتم إحداث جهد عالي في الملف الثانوي لملف الإشعال.
- يتم توزيع هذا الجهد العالي على كل شمعات الإشعال من خلال الموزع حسب ترتيب عمل المحرك، ويتم غلق الفجوة بين أقطاب شمعات الإشعال، مما يولد شرارة كهربائية لإشعال الخليط. على سبيل المثال، في محرك البنزين رباعي الأشواط، تشتعل شمعة الإشعال في نهاية شوط الانضغاط، مما يؤدي إلى احتراق الخليط وتمدده، مما يدفع المكبس إلى بذل شغل.
2. نظام الإشعال الإلكتروني
- يقوم نظام الإشعال الإلكتروني باستبدال وصلات قاطع الدائرة في نظام الإشعال التقليدي بمكونات إلكترونية (مثل الترانزستورات وغيرها). مبدأ عملها هو: يتم الكشف عن معلومات سرعة المحرك وموضعه بواسطة أجهزة الاستشعار (مثل أجهزة استشعار موضع العمود المرفقي، وما إلى ذلك)، ويتم نقل هذه المعلومات إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU). تقوم وحدة التحكم الإلكترونية بحساب توقيت الإشعال بناءً على هذه المعلومات وتتحكم في تشغيل وإيقاف الملف الأولي لملف الإشعال، وبالتالي توليد جهد عالي في الملف الثانوي لتوفير طاقة الإشعال لشمعة الإشعال. يتمتع نظام الإشعال الإلكتروني بمزايا طاقة الإشعال العالية وتوقيت الإشعال الدقيق، مما يمكن أن يحسن الأداء والاقتصاد في استهلاك الوقود للمحرك.
رابعا. أنظمة الإضاءة والإشارة والأجهزة والإنذار
1. نظام الإضاءة
- يشمل نظام إضاءة السيارة المصابيح الأمامية والمصابيح الخلفية ومصابيح الضباب وغيرها. وتتمثل الوظيفة الرئيسية للمصابيح الأمامية في تزويد السائق بإضاءة الطريق أمامه ليلاً أو في ظروف الرؤية المنخفضة. وتشمل لمبات المصابيح الأمامية مصابيح الهالوجين ومصابيح الزينون ومصابيح LED. لنأخذ مصابيح الهالوجين كمثال، عندما يمر التيار عبر الفتيل، يسخن الفتيل وينبعث الضوء، ويتم تركيز الضوء وإسقاطه على الطريق أمامك من خلال العاكس والعدسة.
- تُستخدم المصابيح الخلفية بشكل أساسي لإظهار موضع السيارة وحالة قيادتها للمركبات الخلفية والمشاة ليلاً أو في ظروف الرؤية المنخفضة. تستخدم مصابيح الضباب في الظروف الجوية السيئة مثل الأيام الضبابية. عادة ما يكون اللون الفاتح لمصابيح الضباب أصفر أو أبيض. تتمتع بقدرة تشتت قوية ويمكنها اختراق الضباب الكثيف لتحسين سلامة القيادة.
2. نظام الإشارة
- نظام إشارة السيارة يشمل إشارات الانعطاف وأضواء الفرامل وأضواء الرجوع للخلف. تُستخدم إشارات الانعطاف للإشارة إلى نية السيارة في الانعطاف نحو المركبات الأخرى والمشاة. عندما يقوم السائق بتشغيل مفتاح إشارة الانعطاف، يتم توصيل الدائرة وتومض إشارة الانعطاف. يضيء ضوء الفرامل عندما يضغط السائق على دواسة الفرامل، ويرسل إشارة الفرامل إلى السيارة الخلفية. يضيء الضوء الخلفي عند رجوع السيارة للخلف لتنبيه المركبات الخلفية والمشاة.
3. الأجهزة وأنظمة الإنذار
- يشتمل نظام أدوات السيارة على عداد السرعة، ومقياس سرعة الدوران، ومقياس الوقود، ومقياس درجة حرارة الماء، وما إلى ذلك. وتحصل هذه الأجهزة على معلمات التشغيل ذات الصلة بالسيارة من خلال أجهزة الاستشعار وتحولها إلى مؤشرات أو أرقام ليتم عرضها على لوحة القيادة حتى يتمكن السائق من فهم حالة تشغيل السيارة. على سبيل المثال، يكتشف عداد السرعة سرعة دوران العجلة من خلال مستشعر السرعة ويحسب سرعة قيادة السيارة بناءً على محيط العجلة.
- يستخدم جهاز الإنذار لإرسال إشارة تحذيرية للسائق عندما تتعرض السيارة لوضع غير طبيعي. على سبيل المثال، عندما تكون درجة حرارة سائل تبريد المحرك مرتفعة جدًا، سيضيء ضوء التحذير من درجة حرارة الماء؛ عندما يكون مستوى الوقود في خزان الوقود منخفضًا للغاية، سيضيء ضوء تحذير الوقود.
V. المعدات الكهربائية المساعدة
1. أبواب ونوافذ السيارات الكهربائية وأقفال الأبواب المركزية والمرايا الخلفية الكهربائية
- يعمل نظام الباب والنافذة الكهربائي في السيارة على دفع زجاج النافذة إلى الارتفاع والهبوط من خلال المحرك. عندما يقوم السائق بتشغيل مفتاح رفع النافذة، يتم توصيل الدائرة، ويدور المحرك للأمام أو للخلف، ويدفع زجاج النافذة للارتفاع أو الانخفاض. يمكن لنظام قفل الباب المركزي التحكم في قفل وفتح جميع الأبواب في نفس الوقت من خلال مفتاح قفل الباب الموجود على جانب السائق. تقوم مرآة الرؤية الخلفية الكهربائية بضبط زاوية مرآة الرؤية الخلفية من خلال محرك كهربائي لتتناسب مع مجال رؤية السائق.
2. آلية أمان جهاز التحكم عن بعد ضد السرقة
- جهاز التحكم عن بعد بآلية أمان ضد السرقة يرسل إشارة إلى السيارة من خلال جهاز التحكم عن بعد. عندما يضغط السائق على زر القفل في جهاز التحكم عن بعد، يتم استلام الإشارة من قبل جهاز الاستقبال في السيارة، وسيقوم نظام قفل الباب المركزي بقفل الباب، وسيدخل نظام مكافحة السرقة إلى حالة التنبيه. إذا قام شخص ما بفتح الباب بشكل غير قانوني أو تشغيل السيارة، فسيقوم نظام الحماية من السرقة بتشغيل جهاز الإنذار، ويطلق إنذارًا ويضيء الأضواء.
سادسا. نظام تكييف الهواء للسيارات
1. نظام تشغيل التبريد وتكييف الهواء
- يتكون نظام تبريد تكييف هواء السيارات بشكل أساسي من ضاغط، ومكثف، ومبخر، وصمام تمدد، وما إلى ذلك. ويتم تدوير مادة التبريد (عادةً R-134a) في النظام. يقوم الضاغط بضغط مادة التبريد الغازية إلى غاز عالي الحرارة والضغط، ثم يرسلها إلى المكثف. في المكثف، يبدد المبرد الغازي ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي الحرارة إلى الخارج من خلال المشتت الحراري، ويصبح مبردًا سائلًا عالي الضغط بعد التبريد.
- بعد خنق سائل التبريد عالي الضغط وخفض ضغطه بواسطة صمام التمدد، يصبح سائل تبريد منخفض الحرارة ومنخفض الضغط ويدخل إلى المبخر. في المبخر، يمتص سائل التبريد حرارة الهواء المحيط ويتبخر، مما يقلل من درجة حرارة سطح المبخر، وبالتالي تحقيق تأثير التبريد. يتم امتصاص مادة التبريد المتبخرة إلى الضاغط مرة أخرى لبدء الدورة التالية.
2. التحكم في نظام تكييف الهواء
- التحكم في نظام تكييف الهواء في السيارة يشمل التحكم في درجة الحرارة، والتحكم في حجم الهواء، وما إلى ذلك. ويتم التحكم في درجة الحرارة عن طريق ضبط قدرة التبريد للمبخر. على سبيل المثال، عندما يقوم السائق بضبط درجة حرارة منخفضة، فإن نظام التحكم في تكييف الهواء سيزيد من وقت عمل الضاغط أو يزيد من سرعة الضاغط لتحسين تأثير التبريد. يتم التحكم في حجم الهواء عن طريق ضبط سرعة المنفاخ. يمكن للسائق اختيار تروس مختلفة لحجم الهواء وفقًا لاحتياجاته.
سابعا. نظام الوسادة الهوائية
1. مبدأ العمل وهيكل الوسائد الهوائية
- يتكون نظام الوسادة الهوائية بشكل أساسي من أجهزة الاستشعار ووحدات التحكم الإلكترونية (ECUs) ومكونات الوسادة الهوائية. عندما تصطدم سيارة، فإن جهاز استشعار الاصطدام المثبت في الجزء الأمامي من السيارة سوف يكتشف معلومات مثل شدة واتجاه الاصطدام وينقل هذه المعلومات إلى وحدة التحكم الإلكترونية. إذا تجاوزت شدة الاصطدام الحد المحدد، ستقوم وحدة التحكم الإلكترونية على الفور بتشغيل مولد الغاز في مجموعة الوسادة الهوائية.
- تتفاعل المواد الكيميائية الموجودة في مولد الغاز لتنتج بسرعة كمية كبيرة من الغاز، مما يؤدي إلى نفخ الوسادة الهوائية في وقت قصير جدًا، مما يشكل حاجزًا بين السائق وعجلة القيادة (أو الراكب ولوحة القيادة، إلخ)، تقليل الأضرار التي لحقت بجسم الإنسان الناجم عن الاصطدام.
هناك أنواع عديدة من المكونات الكهربائية في السيارة، ومبادئ عمل كل منها معقدة ولكنها مترابطة. ويشكلون معًا النظام الكهربائي للسيارة، والذي يوفر ضمانًا للسلامة والراحة والتشغيل الفعال للسيارة.
