Ложные неисправности в работе автомобильных аккумуляторов

Помимо аккумуляторной батареи, непременно входящей в электрическую пусковую систему, автомобиль укомплектован и другими изделиями электрооборудования, неисправности в которых зачастую ошибочно принимают за неисправность аккумуляторов. Для успешного пуска двигателя важно состояние соединительных контактов проводов и полюсных вводов батареи. Плотная пленка окислов, образующаяся на них и на внутренней поверхности наконечников проводов, может стать препятствием для питания стартера. При этом выводимые на приборный щиток данные, поступающие от штатного автомобильного вольтметра, показывают, что напряжение аккумуляторной батареи упало до нуля. Другими словами, происходит имитация обрыва цепи внутри батареи, или обрыва внешней цепи, или полной неработоспособности батареи. В результате неопытный автолюбитель возлагает вину за неудачный пуск не на окислившиеся контакты, а на неисправность батареи, которая в данной ситуации может быть абсолютно исправной и хорошо заряженной. Поэтому следует своевременно зачищать полюсные выводы аккумуляторной батареи от окислов.

В пусковой системе автомобиля стартер - основное изделие, потребляющее электроэнергию от аккумуляторной батареи. Его неисправности многие автолюбители незаслуженно переадресуют на аккумулятор. Например, в момент пуска изношенные втулки, в которые помещены опоры якоря, создают люфт при его вращении, из-за которого якорь может цепляться за статор и останавливаться. При повторных попытках пустить двигатель остановки якоря может не произойти. Специалист-электрик легко разберется, что причиной отказа стала неисправность стартера и снимет "обвинения" с аккумуляторной батареи. Еще один элемент, способный "бросить тень" на аккумуляторную батарею - "массовый" провод. Как правило, он состоит из двух частей: одна из них проходит от аккумулятора до кузова автомобиля, другая - от кузова к двигателю. Последняя часто находится вне поля зрения автомобилиста (под двигателем), что затрудняет оценку состояния ее соединений, которые нередко покрываются окислами и грязью. Это может привести к резкому снижению напряжения аккумуляторной батареи и к ее отказу. Естественно, вины аккумулятора в этом нет. В рассмотренных случаях необходимо проверить показатели состояния аккумуляторной батареи (плотность электролита, напряжение на полюсных выводах), или переставить ее на другой автомобиль и попытаться пустить его двигатель. Успешный пуск подтвердит состояние работоспособности "подозреваемой" батареи. В реальной эксплуатации заряженность аккумуляторной батареи полностью зависит от режима работы автомобиля, генератора, потребителей электроэнергии, их технических показателей, состояния электропроводки и натяжения ремня привода генератора. При нештатной работе или неисправностях указанного электрооборудования и других элементов конструкции автомобиля вполне исправная аккумуляторная батарея может полностью разрядиться. Ее успешный заряд в стационарных условиях с последующим тестированием подтвердит, что причина разряда - в неисправном электрооборудовании, которое следует проверить. Рассмотренные ситуации могут возникнуть как по отдельности, так и все вместе (на автомобилях старше 5-6 лет) и создать затруднения при пуске двигателя автомобиля как в летнее, так и в зимнее время. Предупредительный режим обслуживания изделий электрооборудования резко снижает частоту неожиданных отказов, увеличивает срок работы каждого изделия, в том числе и аккумуляторов.

За счет чего можно увеличить ресурс аккумуляторов

Ресурс стартерной аккумуляторной батареи, как химического источника тока, определяется в основном режимом ее использования, при котором происходят процессы износа находящихся в ней электродов (пластин). Понимание этих процессов позволяет обеспечить высокий срок безотказной работы аккумулятора на автомобиле.

Конкретное исполнение аккумуляторной батареи имеет определенный конструктивно-технологический (с учетом легирующих добавок к свинцу) ресурс, расходуя который мы получаем её реальный срок службы. Каким же способом правильно распорядиться заложенным ресурсом электродов, чтобы аккумуляторная батарея работала максимально долго?

Известно, что решетка положительных пластин подвергается окислению атомарным кислородом (электрокоррозия) при разложении воды в заключительной (после 85% заряженности) стадии заряда. Наиболее интенсивно процесс разрушения решеток положительных пластин аккумуляторной батареи происходит от зарядного тока при 100% заряженности (режим перезаряда). Этот процесс преобладает в работе аккумуляторов в летнее время эксплуатации, а также при повышенной настройке регулятора напряжения. Интенсивное разрушение активной массы пластин происходит в условиях, когда длительное время стартерная аккумуляторная батарея работает с низкой степенью заряженности (40-60%). При этом активное вещество с пластин оплывает в шлам, снижая емкость батареи, мощность ее разряда и срок надежной работы. Нормальная работа аккумуляторной батареи нарушается при снижении уровня электролита ниже минимальной отметки (оголение верхних кромок пластин).

Недопустимо производить доливку электролитом или водой непроверенного качества, хранить аккумулятор в разряженном состоянии, допускать образование льда в зимнее время, подвергать глубоким периодическим разрядам. Таким образом, наибольшую надежность и долговечность работы аккумуляторной батареи можно достичь, обеспечивая регулярный контроль ее состояния в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Наиболее простые и достаточно надежные методы проверки состояния аккумуляторов - измерение плотности электролита и измерение напряжения на полюсных выводах. Если полюсные выводы практически доступны для очистки их от окислов и подключения прибора у всех аккумуляторных батарей, то возможность измерить плотность электролита в банках аккумуляторов имеется не у всех типов.

Ниже приведены несколько основных правил и требований, соблюдение которых повышает ресурс батареи: - плотность электролита в ячейках аккумуляторов (при нормальном уровне его над пластинами) должна быть не ниже 1,24 г/см3 (+25°С), а напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) - не ниже 12,5 В; - полюсные выводы необходимо периодически очищать от окислов; - аккумуляторная батарея на автомобиле должна быть надежно закреплена на установочной площадке; - пуск карбюраторного двигателя должен проводиться с длительностью попыток 5-10 сек; повторяющиеся попытки пуска должны проводиться с интервалом 30-60 сек.; - разряженная при неудачном пуске двигателя аккумуляторная батарея должна быть как можно скорее заряжена; - в зимнее время аккумулятор полезно обогревать теплом от двигателя, чтобы эффективнее происходил ее заряд от генератора. Для этого часть радиатора (со стороны аккумулятора) целесообразно закрывать от встречного холодного потока воздуха.

Состояние аккумуляторной батареи в значительной мере зависит от исправной работы электрооборудования. В первую очередь сюда необходимо отнести генератор, регулятор напряжения и стартер. При неисправной электропроводке состояние батареи в любой момент может оказаться таким, что она не сможет обеспечить пуск двигателя. Изношенные контакты в замке зажигания, реле включения стартера, состояние выпрямительного блока генератора могут быть выявлены диагностированием. Их своевременная замена позволяет предохранить аккумулятор от возможных глубоких разрядов токами "утечек", негативно влияющих на последующий срок службы аккумуляторной батареи. Батареи на кальциевых электродах особенно негативно воспринимают глубокие периодические разряды. Эта особенность, неизвестная широкому кругу автовладельцев, приводит иногда к недоумению, почему срок службы у аккумуляторной батареи (самой современной) оказывается очень коротким.

Из сказанного следует, что ресурс стартерной аккумулятор (как запас прочности и надежности), заложенный в ее деталях и соединениях при изготовлении, в процессе работы не может быть изменен в сторону увеличения. Контроль условий, которые наихудшим образом влияют на снижение ресурса аккумуляторов, создает возможность обеспечить достаточную продолжительность безотказной работы в конкретных условиях эксплуатации. Важно помнить, что показатели аккумулятор не остаются постоянными, а скорость их снижения может регулировать владелец автомобиля.

Особенности зимней эксплуатации аккумуляторов

Исполнение стартерных батарей - общеклиматические, допускающее их круглогодичную эксплуатацию в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха. Температура в подкапотном пространстве автомобиля в значительной мере дополняется теплом от работы двигателя.

Предельные значения температуры окружающего воздуха (от -40°С до 60°С для аккумуляторов, герметизированных мастикой, и от -40°С до 70°С для аккумуляторов с общей крышкой) определены для работы батарей по условиям сохранения их как изделий (прочность материалов). Однако длительное воздействие предельных температур способствует снижению работоспособности и ресурса стартерной батареи. Наиболее резко снижается работоспособность аккумуляторов в режиме пуска двигателя в зимнее (холодное) время.

Зимняя эксплуатация аккумуляторов сопровождается следующими факторами:
1. Понижается температура электролита батареи (возрастает его вязкость, снижается скорость его диффузии в поры активного материала пластин, уменьшается электропроводность) и по этой причине снижается эффективность процесса заряда от генератора при тех же величинах зарядного напряжения на автомобиле.
2. Запуск холодного двигателя требует большей мощности и энергии от аккумуляторов за счет увеличения значений разрядного тока и более продолжительной работы стартера. Это приводит к более глубокому разряду аккумуляторов, снижению ее заряженности.
3. Увеличивается число включенных в работу потребителей электроэнергии как для комфорта в салоне, так и для безопасного движения, питание которых происходит от генератора, а при холостых оборотах двигателя - от аккумуляторов.
4. Сокращение продолжительности светового дня вызывает необходимость более продолжительной работы приборов освещения, что снижает возможность генератора для эффективной подзарядки аккумуляторной батареи.
5. Ухудшение дорожных условий приводит к снижению динамики движения автомобиля, что уменьшает отдачу энергии генератором. Это, в свою очередь, сокращает возможность полного заряда аккумуляторной батареи.

Влияние перечисленных факторов на снижение заряженности аккумулятора объективно усиливается в значительно большей мере, если генератор автомобиля по причинам износа деталей не обеспечивает отдачу номинальных показателей (ток нагрузки). Владелец автомобиля, как правило, после многолетней эксплуатации не проверяет генератор на отдачу и, в результате, в зимнее время оказывается перед фактом наполовину разряженной аккумуляторной батареи, не способной запустить холодный двигатель.

Изменения температуры и высокая влажность окружающего воздуха под капотом в зимнее время приводят к ухудшению работы изделий электрооборудования, возникновению "утечек" по влажным проводам, способствующих более глубокому разряду батареи. При этом снижается ее работоспособность в пусковом режиме.

Для устранения негативных последствий зимних условий на состояние заряженности аккумуляторной батареи полезно проводить следующие мероприятия: - контролировать натяжение ремня привода генератора, при котором, согласно инструкции на автомобиль, обеспечивается полная отдача энергии для питания включенных потребителей и подзаряд аккумулятора;
- не допускать длительную работу включенных потребителей на автомобиле при неработающем двигателе;
- периодически контролировать отсутствие "утечки" тока от аккумулятора на различные изделия электрооборудования. Если условия хранения (стоянки) автомобиля позволяют отключать аккумуляторную батарею, то это целесообразно делать при длительном бездействии (снимать один наконечник);
- "массовый" провод от аккумуляторной батареи полезно дополнительно подсоединить к двигателю с целью уменьшения потерь напряжения на стартере при пуске двигателя, поскольку переходы напряжения от клеммы на кузов, с кузова на двигатель и стартер при пусковом токе приводят к его снижению, т.е. к потере мощности, потребляемой от аккумулятора;
- периодически контролировать плотность электролита (при наличии пробок на крышке аккумулятора), а при отсутствии такой возможности - измерять напряжение на полюсных клеммах батареи через 8-10 часов после остановки двигателя. Если значение напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) будет менее 12,6 В, то аккумуляторную батарею целесообразно подзарядить.

Выполнение перечисленных мероприятий в зимних условиях позволит исключить отказы в работе стартерных аккумуляторов, сохранить их ресурс на длительный срок работы.

У каждой аккумуляторной батареи есть свой конструктивный ресурс. Его использование индивидуально для каждого автомобиля. Безотказность работы батареи зависит от технических показателей электрооборудования, режима и условий эксплуатации машины. Отказ аккумулятора в работе может наступить по причине низкой заряженности, при которой ее работоспособность недостаточна для пуска двигателя. Необходимо отметить, что именно в этом режиме работы большинство водителей оценивают ее пригодность. Но при наступлении отказа приговаривать батарею к замене следует только после тщательной проверки ее показателей -замера плотности электролита, наличия его над пластинами, замера напряжения на полюсных выводах аккумулятора без нагрузки и с нагрузкой (на нагрузочную вилку-пробник, либо на стенде). Если плотность электролита во всех ячейках аккумулятора нормальная или близка к норме (1,25-1,28 г/см3), а НРЦ не ниже 12,5 В, то необходимо проверить на обрыв цепи внутри аккумулятора. Если обрыва нет, значит отказ в пуске двигателя произошел по другим причинам (например, из-за стартера или проводки). При низкой плотности электролита во всех ячейках батарею следует зарядить до стабилизации плотности. Время заряда будет зависеть от величины тока, а значение плотности электролита у заряженной батареи при нормальном уровне электролита должно быть 1,27±0,01 г/см3, а НРЦ не менее 12,7 В.

Проверку заряженной аккумуляторной батареи можно осуществить в режиме пуска двигателя (в техцентре ее проверяют на стенде). Если аккумуляторная батарея работоспособна (уверенно крутит стартер), менять ее рано. Когда измерение плотности электролита показало, что в одной из ячеек она очень низкая, а при подзаряде в этой ячейке нет "кипения" электролита, и его плотность не повышается, аккумулятор следует менять. При малом сроке эксплуатации такое возможно из-за заводского дефекта, а по истечении более 2-3 лет работы - вследствие естественного износа. Одновременно все шесть аккумуляторов в АКБ достигают состояния низкой работоспособности (кроме глубокого разряда) при длительной работе в режиме избыточного заряда (перезаряда). Это происходит при нарушении работы регулятора напряжения, а также при высокой интенсивности использования автомобиля (режим "такси"). В этом состоянии изношенные электроды обладают повышенным сопротивлением в режиме пуска (при наличии нормальной плотности электролита), напряжение аккумулятора резко снижается за одну-две попытки пуска двигателя, после чего наступает отказ. Электролит в ячейках аккумулятора приобретает темный (иногда красноватый) цвет, связанный с разрушением активного вещества пластин. Такую аккумуляторную батарею необходимо менять. Сложнее проводить диагностику батарей, не имеющих пробок заливных горловин. При отказе измерение напряжения на полюсных выводах аккумулятор (НРЦ) не дает ответа о причинах его снижения: глубокий разряд или дефект.

Поэтому аккумуляторную батарею надо сначала зарядить. Если заряд возможен в режиме инструкции по эксплуатации, а напряжение в конце заряда достигло величины 16,0 В, аккумулятор проверяют на автомобиле в режиме пуска двигателя. Возможна также проверка в техцентре или гарантийной мастерской на стенде, либо специальными приборами (например, ВАТ 121 фирмы Bosch). По результатам испытания принимают решение о пригодности аккумуляторной батареи для ее дальнейшего использования.
 

Появление льда в ячейках аккумулятора

У свинцовых аккумуляторов два жестко фиксированных состояния: разряженное и заряженное. При переходе от одного состояния в другое, показатели напряжения и плотности электролита линейно изменяются в определенных пределах (рис.4 и табл.1). Напряжение на полюсных выводах аккумулятора (НРЦ) в заряженном состоянии составляет 12,7-12,9 В, а в разряженном - 12 В и ниже. При неисправностях электрооборудования автомобиля несанкционированный разряд может приводить к тому, что напряжение на полюсных выводах может оказаться ниже 6 В.

При разряде активных материалов с участием серной кислоты на электродах образуется сульфат свинца, концентрация электролита уменьшается, вследствие чего происходит снижение его плотности. Чем глубже происходит разряд аккумулятора, тем ниже плотность электролита. В электроды конструктивно заложено такое количество активного материала, которое необходимо для обеспечения заданных электрических характеристик аккумулятора. Соответственно, в объеме электролита содержится количество серной кислоты, необходимое для полного использования в реакции активного вещества пластин.

 Зависимость НРЦ батареи (1) и температуры замерзания электролита (2) от плотности электролита.

 

Рис. 4 Зависимость НРЦ батареи (1) и температуры замерзания электролита (2) от плотности электролита.

Так что в конце полного разряда аккумулятора серной кислоты в электролите очень мало. В конце глубокого разряда плотность электролита достигает значения близкого к плотности воды. Известно, что электролит плотностью 1,28 г/см3 замерзает при температуре -65°С, плотностью 1,20 г/см3 - при -28°С, а плотностью 1,10 г/см3 - при -7°С (рис. 4).

Изготовители аккумуляторов считают недопустимым использовать в зимнее время аккумулятор с заряженностью ниже 75% (плотность электролита 1,24 г/см3, НРЦ - 12,6 В). Это продиктовано необходимостью поддержания работоспособности аккумулятора, исключения возможности появления льда внутри нее, уменьшения вредного влияния глубокого разряда при зимней эксплуатации на ресурс аккумулятора, связанного с разрушением активной массы пластин. Получается, что если произошло замерзание аккумулятора (лед во всех ячейках), значит она разрядилась в процессе работы ниже допустимого значения (нет контроля плотности электролита, неисправно электрооборудование, снизилась мощность генератора - причин много). Бывают случаи, когда замерзает только одна ячейка из шести. Это возможно, когда у аккумулятора дефект (короткое замыкание) в одной ячейке, из-за которого в ней снижается плотность электролита и он застывает при низкой температуре окружающего воздуха. При этом в других ячейках аккумулятора электролит может не застыть, так как его плотность осталась нормальной. Этот случай образования льда вызван производственным дефектом и относится к гарантийным случаям, а не к режиму эксплуатации.

Такую аккумуляторную батарею не следует эксплуатировать - она подлежит вскрытию для установления дефекта и замене. Зимой доливать дистиллированную воду в аккумуляторе для восстановления уровня электролита над блоками пластин следует только перед выездом автомобиля, либо при стационарном подзаряде аккумулятора. Это исключает возможность образования льда в ячейках аккумулятора вследствие замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.

О причинах взрыва аккумулятора

У свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, применяемых на автомобильной и тракторной технике различных типов, есть одна малоизвестная неприятная особенность, которую обязательно необходимо учитывать при эксплуатации. Дело в том, что в процессе заряда на его заключительной стадии, в батарее начинается электролитическое разложение воды, содержащейся в электролите. При этом выделяются газы: водород и кислород. Часть выделяемого кислорода окисляет решетку положительных пластин, что приводит к ускорению ее коррозии. Водород и большая часть выделившегося кислорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его кипения, и скапливаются под крышками в каждой ячейке аккумуляторной батареи. Если отверстия в пробках не забиты грязью и нет других препятствий, через них эта смесь газов выходит наружу и легко рассеивается в окружающую среду. Соотношение кислорода и водорода таково, что представляет собой смесь, которая при наличии искры или открытого пламени горит во взрывном режиме. Сила взрыва и его последствия целиком зависят от количества (объема) газа, скопившегося к этому моменту. Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора (нарушена работа регулятора напряжения) увеличивается интенсивность образования газа внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, его выделение. При низком уровне электролита (нет регулярных доливок) увеличивается газовый объем под крышками ячеек аккумулятора.

Скоплению газа около аккумуляторной батареи может способствовать утепление, применяемое некоторыми водителями, забывающими при этом о необходимости свободного удаления газовой смеси.

В таком состоянии (режиме работы) появление искры от неисправной электропроводки либо открытого огня (сигареты) опасно для аккумуляторной батареи - происходит взрыв и ее разрушение. Детали аккумулятора при разрушении могут причинить повреждения окружающим предметам и людям. Возникновение искры возможно также от проводов в местах их соединения с полюсными выводами аккумуляторной батареи. Если длительное время полюсные выводы аккумулятора и внутренняя поверхность наконечников не очищались от окислов, нарушается нормальный электрический контакт, возможно образование искр.

Образование искры возможно также между деталями внутри аккумулятора, когда уровень электролита ниже верхних кромок пластин.

Таким образом, нарушение техники безопасности и режима обслуживания аккумулятора, длительная эксплуатация батареи на автомобилях с отклонениями технических показателей у изделий электрооборудования, служат причинами скопления выделяющегося "гремучего" газа и провоцируют возникновение взрыва, приводящего к разрушению корпуса свинцовых стартерных аккумуляторных батарей. Такой взрыв может причинить вред человеку.

Вверх
72 users have voted.
Оцените статью