К понижению емкости аккумуляторной батареи приводит. Аккумулятор и его обслуживание

Наверное, каждый автолюбитель хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда по каким-то причинам отказывалась работать. Это серьезная проблема, если необходимо срочно куда-то ехать. Многие пойдут и приобретут новую АКБ. Но, зная, в домашних условиях, можно не только восстановить батарею, но и продлить срок ее эксплуатации еще на несколько лет.

Как устроены аккумуляторы, принцип работы

АКБ представляет собой герметичную пластиковую емкость, внутри которой установлены отрицательные и положительные свинцовые пластины. В современных моделях пластины могут быть не только из свинца, но и никелевых, кадмиевых и других сплавов.

Внутри также находится серная кислота - благодаря ей образуется гальваническая пара.

Когда к клеммам батареи будет подан ток, начнется накопление энергии. Когда предел емкости будет достигнут, АКБ превратится в источник энергии с напряжением в 12 В.

Каждый раз, когда автовладелец заводит свое авто, аккумулятор теряет часть энергии. Но как только двигатель запустится, генератор должен восполнить запасы энергии. Но это только в идеальном случае. Поэтому иногда до предела, а как реанимировать аккумулятор, автолюбитель, особенно начинающий, не всегда знает. Причин, по которым АКБ выходит из строя, много. Статистика говорит, что большое количество батарей выходит из строя вследствие сульфатации и осыпания намазки.

Сульфатация - одна из причин выхода АКБ из строя

Итак, типичный аккумулятор - это пластины из свинца в серной кислоте. Данный металл легко разрушается воздействием слабых кислот, к примеру, уксусной. А вот серная для него совсем не опасна, даже если она будет очень концентрированной или нагретой. Пленка, которая образуется в результате реакции серной кислоты и свинца, защищает металл от разрушения.

Аккумуляторная батарея - это источник электричества химического типа. Если АКБ заряжена, то серная кислота - в электролите. При разряженной батарее она находится на электродах в виде сульфата. Операция обратима при заряде и это нормальный процесс.

Если оставить батарею надолго разряженной, то сульфаты свинца начнут растворяться, и в результате они начнут образовываться на электродах в виде больших нерастворимых кристаллов.

Слой сульфатов - изолятор. В результате теряется часть емкости батареи, а если АКБ долго находилась в состоянии разряда, то она погибнет.

Диагностировать сульфатацию очень просто - быстро теряется емкость АКБ, недостаточно мощности для запуска двигателя, закипает электролит и перегреваются пластины. Также наблюдается более высокое напряжение на клеммах.

Кальциевые сульфаты

В современных аккумуляторах свинец легируется кальцием. Это позволяет свести практически к минимуму выкипание воды и снизить саморазряд. Однако если батарея разрядилась достаточно сильно, то электроды покрываются Зарядить этот АКБ полностью уже не получится. Из-за того, что увеличивается такой батареи, считается, что ее нужно заряжать напряжениями от 15 В. Это ошибка. Нужно точно знать, как реанимировать аккумулятор, иначе можно его убить вовсе.

Осыпание угольных пластин

Это также довольно распространенная причина, по которой выходят из строя АКБ. Диагноз поставить легко - серная кислота потемнеет. В этом случае есть риск смерти батареи - к сожалению, такая задача, как реанимировать автомобильный аккумулятор, в данном случае не решаема.

Свинцовые АКБ в ходе эволюции много раз изменялись и модернизировались.

Однако принцип действия остался все тем же. На пластины нанесена паста окиси свинца. Эта деталь или намазка удерживается на электродах благодаря сцепным свойствам и конструкции пластин. Осыпается она в результате вибраций, сульфатации, колебаний температур. Процесс осыпания вполне естественный. Это говорит о старении аккумулятора. Если обращаться с батареей аккуратно, то срок ее службы существенно увеличится.

Как реанимировать аккумулятор автомобиля

С причинами все понятно. В гарантийных талонах на автомобили на этот случай водитель найдет лишь рекомендацию по замене батареи. Но есть варианты восстановления источника питания.

Как поднять емкость и плотность

Главный способ, который используют для батарей самых разных модификаций, - это зарядка малым током. АКБ быстро заряжается и также разряжается. За короткий период времени источник питания перестает брать заряд. Здесь необходимо сделать паузу, а затем повторить цикл.

Необходимо точно знать, как реанимировать аккумулятор автомобиля - при выборе неверных параметров заряда можно полностью уничтожить АКБ. Так, сила тока должна составлять всего 4-6% от емкости батареи. К примеру, для аккумуляторов на 60 Ач допускается ток заряда не более 3,6 А. Зачастую, время одного такого цикла составляет около 6-8 часов. Пауза - от 8 до 16 ч. Для восстановления может понадобиться 5-6 таких циклов.

Прекратить процедуру можно, если восстановилась а уровень напряжений находится в допустимых для конкретной батареи пределах.

Восстанавливающие процедуры в домашних условиях

Этот вариант подойдет тем, кто не имеет времени. Опытные автолюбители используют его уже давно. Если кто не знал, как реанимировать аккумулятор, то этот метод предусматривает растворение сульфатов посредством промывки специальными растворами.

Первым делом батарея заряжается на максимум своих возможностей. Далее - сливается электролит, а внутренности промываются дистиллированной водой 2-3 раза. Затем в полость заливают и трилона Б и оставляют батарею на час. Когда реакция закончится, то будет видно. Прекратится выделение газов. Затем следует повторить процесс, если пластины очистились недостаточно. После всего батарею снова промывают, заливают электролит и заряжают стандартным способом.

Как реанимировать старый аккумулятор автомобиля

Производители АКБ рекомендуют по окончании срока старые батареи выбрасывать. Не стоит с этим спешить - есть возможность оживить их. Сегодня во многих городах есть компании по скупке старых аккумуляторов - они их реанимируют и затем продают по приемлемой стоимости.

Если в гараже лежит один такой, можно попробовать вернуть ему былые возможности. Следует только знать, как реанимировать старый аккумулятор, чтобы все получилось. Ведь даже китайская батарея обойдется не менее 2000 р., а это какие-никакие, но все-таки деньги и их можно сэкономить.

Приступаем к процессу

Первым делом следует определить неисправности. Черный электролит - это разрушенные угольные пластины. Упала емкость - сульфатация. Также возможно замыкание пластин, но о том, как реанимировать аккумулятор с такой проблемой - расскажем ниже. Тяжелый случай - вздутые бока батареи. Здесь только замена.

Как лечить замыкание пластин

Для ликвидации этой проблемы поможет специальная присадка.

Она добавляется в электролит, плотность которого составляет 1,28 г/куб см, и оставляется там на двое суток. После этого смесь заливают в батарею и измеряют плотность. Если показатель остался на том же уровне, то ее заряжают и разряжают. Если в процессе не наблюдается нагревания или кипения, то ток можно уменьшить в два раза.

Через два часа снова измеряют плотность электролита. Если она снова в норме, зарядку прекращают. Можно считать, что батарея восстановлена. Если плотность выросла, доливают воду. Когда снизилась, то серную кислоту. После этого снова проводят зарядку.

Ремонт замыканий: способ №2

Чтобы устранить замыкание, проблемную зону выжигают большими токами. Для этого достаточно подключать батарею к сварочному аппарату с Ток должен быть от 100 А. Цепь замыкают лишь на пару секунд.

О необслуживаемых АКБ

Производители сделали эти батареи, чтобы их просто меняли.

О том, как реанимировать необслуживаемый аккумулятор, в инструкциях к ним не пишут. Но способ все-таки есть.

Первым делом сливают электролит, а заменяют его дистиллированной водой. Далее батарею заряжают на постоянном напряжении в 14 В. Через несколько часов следует слушать, что происходит внутри АКБ. Процесс должен сопровождаться образованием газов. При интенсивном выделении ток уменьшают.

За две недели батарея превратит воду в электролит, а сульфат свинца преобразуется в серную кислоту.

Через две недели содержимое сливается и снова заливается вода, и снова повторяется этот процесс. Когда десульфатация полностью закончится, можно заливать нормальный электролит и заряжать аккумулятор со стандартными параметрами.

Как правильно реанимировать аккумулятор, современный производитель не рассказывает. Все эти способы автолюбители применяют сами, на свой страх и риск. Главное, в точности соблюдать эти рекомендации, и тогда есть шанс, что АКБ оживет и будет радовать своего владельца еще долгие годы.

Итак, мы выяснили, как реанимировать необслуживаемый аккумулятор автомобиля.

Эксплуатация аккумуляторов

Можно ли утверждать, что время работы портативного оборудования питающегося от аккумуляторной батареи напрямую зависит от емкости аккумулятора?
Да, в большинстве случаев это так. Однако, применительно к переносной медицинской аппаратуре, зависимость времени работы от объема запасенной в батарее энергии, может быть нелинейной.
Ниже исследуются причины, из-за которых время работы портативной аппаратуры (в частности дефибрилляторы и кардиографы с аккумуляторным питанием) зачастую оказывается меньше указанного в инструкции, особенно при использовании аккумуляторов бывших некоторое время в употреблении:

1. Причины уменьшения емкости батареи и действия, необходимые для ее восстановления;
2. Внутреннее сопротивление аккумулятора и его влияние на время работы;
3. Саморазряд и причины отключения портативного оборудования при заряженной батарее.
4. Напряжение батареи и его изменение в период эксплуатации батареи.

1. Уменьшение емкости батарей в процессе эксплуатации.

Объем энергии, запасаемой батареей (емкость), постепенно сокращается в процессе использования, старения, и неправильного обслуживания аккумуляторных батарей. Новая батарея со 100% емкостью постепенно теряет первоначальную емкость и по достижении значений емкости в 70 - 60% такую батарею желательно заменить. Как правило типовой порог работоспособности батареи в части емкости составляет 80%.
Примечание: на практике остаточный ресурс по емкости NiCd батарей питающих переносную медицинскую аппаратуру (дефибрилляторы и кардиографы) составляет еще меньшую величину - 20…30%. Это связано с дефицитом денежных средств на тестирование, восстановление и замену батарей.

Общая емкость батареи может быть разделена на три воображаемые зоны:
1. Зона, содержащая энергию.
2. Незаполненный объем, который можно дозарядить.
3. «Камень» - часть батареи непригодная к использованию.
В никель-кадмиевых и металл-гидридных аккумуляторах «камнем» именуются крупнокристаллические образования (откуда и взялся термин), не принимающие заряд. Иначе это явление называется «эффектом памяти».
Емкость никель-кадмиевых и металл-гидридных батарей, как правило, можно восстановить путем тренировки, то есть проведением нескольких циклов заряд/разряд по специальной методике на анализаторах батарей.
На данный момент существуют методы более эффективные, нежели простое проведение циклов заряд /разряд.
Один из них заключается в том что, разряд батареи происходит в два этапа: сначала батарея разряжается номинальным током до 1В на ячейку, а затем происходит медленный разряд ячеек практически до нуля (обычно до 0,4В на элемент). Этот метод применяется для разрушения кристаллических формаций и восстановления первоначальной структуры ячеек.
Применяя этот метод восстановления можно восстановить, от 60% до 70% NiCd батарей, направляемых на утилизацию, до их первоначальной емкости. Все же необходимо отметить, старая восстановленная батарея может иметь высокий ток саморазряда, возникающий из-за повреждений сепаратора отдельных ячеек. Такое повреждение может иметь место, когда аккумулятор находится в эксплуатации длительное время без проведения периодического обслуживания.

2. Внутреннее сопротивление и его влияние на эксплуатационные характеристики батарей.

Одна из основных характеристик аккумуляторной батареи это внутреннее сопротивление.
Внутреннее сопротивление по большому счету определяет производительность батареи. Если при работе с аккумулятором с высоким внутренним сопротивлением потребуется обеспечить большой ток нагрузки, то выходное напряжение аккумулятора будет падать за счет большого падения на внутреннем сопротивлении батареи.
Поскольку потребление тока дефибрилляторами и кардиографами носит импульсный характер, то в пиковые моменты потребления тока напряжение аккумулятора может упасть до нижнего предела напряжения питания и прибор сообщит (если конечно такая функция имеется), что аккумулятор разряжен не смотря на то, что до полного разряда еще далеко. Более того, иногда можно наблюдать картину, когда прибор выдает сообщение о разряде батарей с полностью заряженным аккумулятором со 100% емкостью. Батарея с высоким внутренним сопротивлением может нормально функционировать при небольшой DC нагрузке аналогичной нагрузке карманного фонарика или портативного CD проигрывателя. С подобной нагрузкой основная часть заряда батареи будет использована, так как высокое внутреннее сопротивление не играет особой роли в данном случае.
Рост внутреннего сопротивления у батарей разного типа химии вызван разными причинами. У никель-кадмиевых и металл-гидридных аккумуляторов он напрямую связан с эффектом памяти. Рекомендуется раз в месяц проводить циклы тренировки или хотя бы полностью разряжать никель-кадмиевые и металл-гидридные аккумуляторы. Если подобное обслуживание не проводится в течение трех-четырех месяцев, емкость аккумулятора может упасть на треть или более, при этом восстановление подобного аккумулятора сильно затрудняется. Регулярно проводимые циклы тренировок понижают внутренне сопротивление батареи.
Однако, не рекомендуется полностью разряжать батарею перед каждой подзарядкой, как это делают некоторые зарядные устройства, т.к. это приводит к преждевременному изнашиванию ячеек и уменьшению срока службы аккумулятора. Так же не рекомендуется оставлять батарею в зарядном устройстве после подзарядки.

2.1.Методы измерения внутреннего сопротивления.

Существует несколько способов измерить внутреннее сопротивление батареи.
Один из самых распространенных - метод постоянной нагрузки заключающийся в измерении падения напряжения относительно номинального напряжения батареи в процессе ее разряда. Падение напряжения, деленное на ток, дает внутреннее сопротивление.
Метод переменного тока, так же известный как тест проводимости, измеряет электрохимические характеристики батареи при воздействии на нее переменного тока. Дефекты батареи, вызывающие потерю емкости, влияют на проводимость аккумулятора, что считывается измерителем анализатора батарей.

3.Высокий ток саморазряда и его влияние на долговечность батарей.

Ток саморазряда - это параметр присущий аккумуляторным батареям любого типа. Аналогично сжатой пружине, батарея стремится вернуться в разряженное состояние. NiCd и NiMH батареи обладают наиболее высоким током саморазряда в сравнении с другими типами батарей. NiCd батарея теряет в среднем 10% заряда в течение первых 24 часов после окончания заряда. По прошествии одних суток потеря емкости составляет порядка 10% месяц.
Саморазряд, может происходить из-за повреждения сепаратора, когда крупнокристаллические формации слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды.
Этого можно избежать, нанося меньше активного материала на пластинки электродов при производстве. В этом случае ухудшается емкость, но улучшаются показатели расширения/ сжатия пластин при заряде /разряде, характеристики нагрузки и увеличивается ресурс - количество циклов заряд /разряд.
Поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряд /разряд даже на анализаторах батарей. Причинами этого являются неправильное обслуживание, его отсутствие или применение некачественных зарядных устройств.
Другая причина, вызывающая потерю заряда, это истощение ресурса батареи. У изношенной батареи пластинки электродов разбухают, слипаясь, друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда.
График тока саморазряда не линеен и достигает максимального значения сразу после окончания заряда, когда батарея полностью заряжена. Высокопроизводительные батареи с увеличенной площадью электродов и высокопроводящим электролитом подвержены саморазряду в большей степени, чем менее производительные модели.
При повышении температуры, ток саморазряда увеличивается у всех типов аккумуляторов.
Считается, что при повышении температуры на 10°С ток саморазряда увеличивается вдвое. Например, потери энергии очень велики у батареи оставленной в закрытом автомобиле жарким летом. Выглядит впечатляюще, когда в течение суток батарея, за счет саморазряда теряет больше энергии, чем от прямого использования.
Ток саморазряда постепенно увеличивается с возрастом батареи и количеством отработанных циклов заряд/разряд. К примеру, возрастающий ток саморазряда делает непригодной к использованию NiMH батарею после 300-400циклов заряд/разряд, а NiCd - после 1000 циклов.
Проведение циклов заряд/разряд или процедура восстановления не помогут в этом случае, единственной альтернативой остается заменить поврежденные ячейки или саму батарею.

Саморазряд может быть вычислен с помощью анализатора аккумуляторных батарей по следующему алгоритму:
1 . Батарея полностью заряжается и измеряется ее емкость (номинальным током и измеряется время разряда).
2. Батарея заново заряжается и оставляется в покое в течение 24 часов, после чего измеряется емкость.
Более точные показатели величины саморазряда могут быть получены, если оставить батарею в покое на 72 часа или более. Больший период покоя компенсирует относительно высокий саморазряд в первые сутки после полной зарядки батареи. После 72 часов потеря емкости не должна превышать 15-20%. Наиболее точные результаты величины саморазряда могут быть получены после семи дней покоя батареи.
4.Напряжение питания и его изменение.

Любая грамотно разработанная портативная техника должна быть рассчитана на использование полного объема энергии батареи. Это означает, что если в процессе разряда батарея обеспечивает напряжение в диапазоне, например 6,0В -7,5В, то и питаемое ей устройство должно быть рассчитано на этот диапазон напряжений. Тем не менее, порог напряжения питания в технике некоторых хорошо известных на рынке производителей, значительно выше, чем минимальное напряжение в батарее.
Можно сказать, что проблема завышенного порога отключения питания в большей степени касается разработчика оборудования, чем проблем пользования аккумулятора. Но пока производитель решает эту проблему, подобное оборудование будет появляться на рынке и соответственно покупаться. Необходимо обратить внимание возможного пользователя на то, что портативная аппаратура с завышенным порогом отключения питания еще более требовательна к аккумуляторной батарее, ведь ее успешная эксплуатация возможна только при использовании качественной батареи с высоким максимальным напряжением.
Причины пониженного, относительно номинала, напряжения аккумуляторных батарей это:
1. Короткое замыкание в ячейках батареи
2. Эффект памяти (только у никелевых аккумуляторов при отсутствии правильного обслуживания).
3. Повышение температуры так же может привести к понижению напряжения на батарее. Эффект понижения напряжения в этом случае временный, напряжение вернется к номинальному когда батарея остынет.

Выводы:

1. Состояние аккумулятора необходимо оценивать комплексно. Как минимум по трем параметрам: внутреннему сопротивлению, емкости и току саморазряда.

2. Аккумуляторные батареи необходимо регулярно обслуживать на специализированной аппаратуре - анализаторах батарей (например, BA402).

3. В случае невозможности такого обслуживания, к сожалению, необходимо заменять парк аккумуляторных батарей, находящихся в эксплуатации раз в 2-3 года на 100%.

Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер, быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.

Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:

• внутреннее сопротивление
• напряжение
• емкость
• отдача

1. Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до - 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C :

— вязкость увеличивается на 16%

— удельное сопротивление увеличивается на 15%

— емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см 3 от температуры:

Температура, °С	Удельное сопротивление электролита Ом·см
+ 40	0,89
+ 25	1,28
+ 18	1,46
0	1,92
- 18	2,39

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток .

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза .

2. Напряжение на клеммах АКБ

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках.

Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.

12,24 В — заряде 50%,

11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при - 7 °C.

4. Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp , где С - емкость, а·ч;
Ip - сила разрядного тока, а;
tp - время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

5. Отдача по емкости

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

Выводы

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч до 1 2 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А .

Пути снижения влияния холода на характеристики АКБ:

1. Утепление подкапотного пространства

2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством

Из принципа работы свинцово-кислотного аккумулятора следует, что в основном его емкость определяется объемом активной массы и электролита. Емкость аккумуляторной батареи существенно снижается с увеличением силы тока, что связано с резким уменьшением концентрации электролита в порах пластин, изолируемых сульфатом свинца. Зависимость емкости от разрядного тока описывается уравнением Пейкерта:

где n , k – постоянные для данного типа батареи (n = 1,2...1,7), t р.– время разряда.

Рисунок 1.2 -Зависимость емкости батареи от разрядного тока

Емкость аккумуляторной батареи уменьшается с понижением температуры из-за увеличения вязкости электролита и замедления поступления серной кислоты в поры активной массы.

Рисунок 1.3 - Зависимость емкости АКБ от температуры электролита

при различных токах разряда

Так как емкость аккумуляторной батареи зависит от температуры, то значение емкости, полученное при температуре t , приводят к температуре 25°C:

где C25 – емкость, приведенная к температуре 25°C,

Ct – емкость, полу-ченная при средней температуре tср,

0,01 – температурный коэффициент изменения емкости при температуре 18...27 °C.

При известной начальной плотности электролита γэ степень разря-женности определяется по формуле:

где γ25 – плотность электролита при температуре плюс 25°C (плотности γэ и γ25 измерены в г/см3).

Кроме того, на емкость аккумулятора оказывают влияние такие факторы, как пористость активной массы и материала сепараторов, толщина электродов, начальная плотность электролита. С увеличением пористости активных масс, а также материала сепараторов улучшаются процессы диффузии электропита. С уменьшением толщины электродов коэффициент использования активных масс увеличивается, так как это способствует более равномерной работе наружных и внутренних слоев активной массы.

Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 == 2PbSO 4 +2H 2 O

9.2 Изменение давления в цилиндре двигателя в зависимости от момента зажигания

Момент зажигания - появление искрового разряда в свече - оказывает существенное влияние на мощность, экономичность и токсичность двигателя. Для каждого режима работы двигателя имеется оптимальный момент зажигания, обеспечивающий наи­лучшие его показатели.

При слишком раннем зажигании сгорание смеси происходит целиком в такте сжатия при возрастании давле­ния. Поршень испытывает сильный встречный удар, тормозящий его движение. Внешними признаками раннего зажигания являются снижение мощности, металлический стук (детонация). При позднем зажигании после перехода поршня через ВМТ смесь сгорает в так­те расширения и может догорать даже в выпускном трубопроводе. При этом двигатель перегревается из-за увеличения отдачи тепло­ты в охлаждающую жидкость и мощность его снижается.

Угол опережения зажигания влияет на изменение давления в цилиндре двигателя (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Изменение давления в цилиндре двигателя в зависимости от момента зажигания:

а - момент зажигания; б- детона­ция, 1,2 и 3 - соответственно ран­нее, нормальное и позднее зажига­ние; р г - максимум давления ци­линдре

Процесс сгорания оптимально про­текает в том случае, когда угол опережения зажигания наивыгод­нейший (кривая 2). Максимум мощности двигатель развивает, если наибольшее давление в цилиндре создается после ВМТ через 10...15° угла поворота коленчатого вала двигателя, т. е. когда про­цесс сгорания заканчивается несколько позднее ВМТ. Наивыгод­нейший угол опережения зажигания определяется временем, кото­рое отводится на сгорание смеси, и скоростью сгорания смеси. В свою очередь время, отводимое на сгорание, зависит от частоты вращения коленчатого вала, а скорость сгорания определяется со­ставом рабочей смеси и степенью сжатия.

Кроме обеспечения наивыгоднейшего угла опережения, система зажигания должна обеспечивать очередность подачи высокого на­пряжения на свечи соответствующих цилиндров двигателя в соответствии с порядком работы. Одним из важных требований экс­плуатации к системам зажигания является сохранение их исходных характеристик без изменений в течение всего срока службы двига­теля при минимуме ухода.

Рис. 3.6. Зависимости наилучшего угла опережения зажигания:

а - от частоты вращения коленчатого вала двигателя; б - от нагрузки при различной частоте вращения

Как восстановить работоспособность автомобильного аккумулятора

Восстановление ёмкости аккумуляторов

Самый простой и распространенный способ - многократной зарядки малым током с перерывами между зарядками. К концу первого и последующих зарядов напряжение на аккумуляторе повышается, и он перестаёт воспринимать заряд. За время перерыва электродные потенциалы на поверхности и в глубине активной массы пластин выравниваются, при этом более плотный электролит из пор пластин диффундирует в межэлектродное пространство и снижает напряжение на аккумуляторе во время перерывов. В процессе циклического заряда, по мере набора аккумулятором ёмкости, плотность электролита повышается.
Когда плотность станет нормальной для данного типа аккумулятора, а напряжение на одной секции достигнет 2,5-2,7 В, заряд прекращают.

Режимы многократной зарядки:
Зарядный ток 0,04-0,06 номинальной ёмкости. Время первого и последующих зарядов - 6-8 часов. Время перерыва между зарядами - 8-16 часов. Количество циклов (заряд- перерыв) - 4-6 часов.
J зар. = 0,04+0,06*Cн.

Восстановление свинцового аккумулятора, с не полной потерей ёмкости.

Чтобы восстановить аккумулятор, который потерял ёмкость - растворить сульфаты (дисульфатировать), нужно просто подать, на него, высокое напряжение, и долго, его так держать. Однако, с повышением напряжения, также и увеличивается интенсивность газовыделения. Поэтому, нам нужно делать паузы, для успокоения аккумулятора.

Берём аккумулятор, потерявший ёмкость из-за сульфатации. Наливаем в него воды, если он выкипел, но не много, примерно столько кубических сантиметров, сколько по паспорту ампер-часов. А то может и меньше. Подключаем его, через реле, времени к источнику тока, которое на 13 минут подключает аккумулятор к источнику и отключает на 13 минут. Сначала подаём 14,3-14,4 вольта, делаем полных 2 цикла. Держим под напряжением, после того, как оно достигнет настроенной величины, на аккумуляторе, в данном случае 14,3-14,4 вольта, сутки. После, чего повышаем напряжение до 14,5-14,6 в, также делаем два цикла. После чего повышаем напряжение до 14,8 В, и делаем столько циклов, пока при контрольном разряде, не обнаружите резкое сокращение прибавки ёмкости. Циклы нужны, не только для слежения, на сколько ёмкость добавляется, но и для того, чтобы электролит перемешивался, с вновь возникшей кислоте, из сульфата свинца. После того, как восстановили аккумулятор, доливаем воды, до тех пор, пока не увидите, что вода перестала впитываться, внимательно следите, чтобы не перелить. После чего, пару циклов для перемешки электролита нужно сделать, но заряжать большим напряжением не нужно.

Экспериментальные данные

Для экспериментов с процессом дисульфатации, было сделано реле времени, которое, включало подачу тока, на 13 минут и отключало на 13 минут. Условия, и время действия напряжения, примерно одинаковы. Время действия, примерно сутки.

Если подавать, на сульфатированный аккумулятор 10 ач напряжение 14,3 вольта, сутки, 13 минут, через 13 минут. После чего проводим контрольный разряд на лампочку 2 ампера, то наблюдается увеличение времени свечения этой лампочки на 6-7 минут, если при исправном аккумуляторе, такой ёмкости, она светит 5 часов. При подаче 14,5 вольта, за такой-же сеанс, добавляется 10-13 минут свечения. При подаче 14,8 вольта, добавляется 24-29 минут ёмкости. Во всех случаях, наблюдается сильное газовыделение, чем больше напряжение, тем и газовыделение больше.

Из этих данных следует, что выгоднее для дисульфатации подавать 14,8 вольт.

Добавление ёмкости происходит в момент подачи напряжения, и зависит от времени действия его.

Оптимальным временем, считаю 1 сутки время действия напряжения 14,8 вольта. То есть, после того, как достигло напряжение 14,8 вольта, нужно продержать аккумулятор сутки, через реле времени, 13 мин через 13 мин.

В связи с тем, что при дисульфатации происходит сильное газовыделение, рекомендую воды много не наливать, налить столько кубических сантиметров, сколько ампер-часов имеет аккумулятор по паспорту. Чтобы оставались поры, для выхода газа, иначе механическим газовым воздействием, может осыпать намазку.

Восстановление ёмкости аккумуляторов быстро, но не очень просто

Cпособ отличается высокой эффективностью и оперативностью (аккумулятор восстанавливается менее чем за час).
Разряженный аккумулятор предварительно заряжают. Из заряженного аккумулятора сливают электролит и промывают 2-3 раза водой. В промытый аккумулятор заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Время десульфатации раствором - 40-60 мин.
Процесс десульфатации сопровождается выделение газа и возникновением на поверхности раствора мелких брызг. Прекращение газовыделения свидетельствует о завершении процесса. При сильной сульфатации обработку раствором следует повторить.
После обработки аккумулятор промывают не менее 2-3 раз дистиллированной водой, затем заполняют электролитом нормальной плотности.
Залитый аккумулятор заряжают зарядным током до номинальной ёмкости согласно рекомендациям в паспорте.
По вопросу приготовления раствора желательно обратиться на предприятия, имеющие химические лаборатории. Раствор хранить в затемнённом месте в сосуде с герметической крышкой во избежание испарения аммиака.

Восстановление ёмкости методом дисульфатации постоянным, стабилизированным напряжением.

Этот способ восстановления имеет 100 процентную эффективность , другими словами, если не удастся этим способом восстановить аккумулятор, то не удастся его восстановить ни каким другим способом. Я восстанавливал таким способом всякие аккумуляторы и с полной потерей ёмкости, напряжение на которых было около нуля вольт (0,5в), и не полной потерей когда напряжение менее 13,0в.

Сам способ очень простой.

Подаём 14,7 - 15 Вольт (ограничиваем ток до 1,5 ампера, если аккумулятор 10-15 ач) на потерявший ёмкость аккумулятор, и так оставляем на 12-15 часов. Батарея будет кипеть, но не пугаться, так и должно быть.
После этого, немного разряжаем, например, подключаем лампочку, чтобы электролит перемешался.

Дальше ставим на зарядку также как и первый раз: подаём 14,7-15 Вольт (напряжение просядет, но оно не должно превышать 14,7-15 Вольт, когда аккумулятор зарядится, то есть ограничить 14,7-15 В), и так оставляем еще на 12-15 часов.

После этого, отключаем стабилизатор напряжения, и даём отстояться аккумулятору где-то сутки, после чего делаем замер напряжения, который должен быть в районе 13,0-13,2 вольт при +20 градусах.
Если напряжение менее этой величины, повторяем циклы восстановления до тех пор, пока напряжение не поднимется, до указанных цифр.

Если напряжение на аккумуляторе не достигает 13,0 В, а где-то в районе 12,7 В, это тоже может быть не плохо, для слабой плотности электролита это нормальное напряжение. Если же напряжение не достигло и 10 вольт, этот аккумулятор сломан механически: замкнули пластины, обсыпались пластины и т.д. Такому аккумулятору дорога только на металлолом.

Лучше, конечно, делать контрольный разряд после каждого цикла восстановления, чтобы нам иметь представление о добавлении или не добавлении ёмкости. Для этого находим лампочку с такой нагрузкой, чтобы аккумулятор разрядился за 4-5 часов, чтоб нам много не ждать и замеряем время разряда, но учтите, напряжение батареи нельзя допустить ниже 10,5 В при разряде.

Ещё очень важное замечание. Если аккумулятор герметизированный AGM или гелевый, то не оставляйте клапаны открытыми, воздух не должен поступать в пластины, иначе ёмкость потеряется. Перед восстановлением таких аккумуляторов желательно добавить воды. Для этого отрываем верхнюю пластмассовую крышку, чтобы добраться до резиновых клапанов, поднимаем клапаны и со шприца доливаем дистиллированную воду, но не много, чтобы вода чуть чуть покрыла пластины(не наливать больше!). Чтобы увидеть воду нужно чем-то посветить, например зажигалкой-фонариком. Закрываем клапаны, сверху крышкой придавливаем и заматываем скотчем.

Если аккумулятор потерял всю ёмкость, это когда напряжение менее 10 В.

Подключаем восстанавливаемый аккумулятор к стабилизированному источнику напряжения на котором должно быть настроено 15 в (ток ограничен до 1/10 от ёмкости аккумулятора). И ждать часов 15. В это время посматривать время от времени, в какое-то время аккумулятор начнёт медленный приём тока, а напряжение будет падать в этот момент, потом ток увеличится до максимального а напряжение упадёт до низшей точки (обычно это около 12,4 в), после этого момента ждём 15 часов, чтобы аккумулятор зарядился. Потом восстанавливаем аккумулятор как частично потерявший ёмкость (см. выше).

Бывают такие случаи, когда аккумулятор не начинает принимать ток и после 15 часов. Тогда следует увеличить напряжения до 20 вольт, я добавлял и больше, немного посидеть несколько минут и посмотреть по току, может пойти сразу.

Если ток сразу не пошёл, тогда нужно почаще посматривать, главное не пропустить тот момент, когда аккумулятор зарядится, чтобы напряжение на нём не превысило 15 В, то-есть нам нужно ограничить напряжение как можно быстрее до зарядки.

Да, ещё очень важное замечание, не останавливайте процесс восстановления на пол пути, обязательно закончите цикл.

Восстановление аккумулятора кратковременным импульсом тока большой величины.

Иногда случается так, что вследствие каких-либо причин, пластины одной из банок аккумулятора каким-либо образом замкнулись и их заряд становится невозможным.
Логично предположить, что причину замыкания можно устранить путём выжигания проблемного участка. Для этого аккумулятор подключают к источнику очень сильного тока, не менее 100 ампер, например, сварочный аппарат, с выпрямительным диодом на выходе. Цепь замыкается на 1-2 секунды, за это время причина замыкания должна испариться из-за сильного перегрева.

Несколько применений и эффективность данного способа на практике.
Лично мне попадался один 7 а.ч. свинцовый аккумулятор CSB с замкнутой банкой. Аккумулятор пролежал несколько лет без зарядки. Причина замыкания, скорее всего, была в том, что пластины аккумулятора из-за обильно отложившегося сульфата, были покороблены, и проткнулся сепаратор.
Подключив к сварочному аппарату на 2-3 секунды, замыкание удалось устранить, но последующие меры восстановления были безуспешными, что и неудивительно, ведь полностью потерявшие ёмкость свинцовые необслуживаемые аккумуляторы, не восстанавливаются. Но применение данного метода к другим типам аккумуляторов может быть вполне обоснованным.

Пример 2.
О своём опыте применения данного метода к никель-кадмиевому (NiCd) аккумулятору, мне поведал один знакомый, ему таким способом удалось реанимировать и ввести в эксплуатацию шахтный никель-кадмиевый аккумулятор, «KCSL 12», для коногонок.

Пример3.
Другой знакомый откачал литий-ионнный (Li-ion) аккумулятор от DVD переносного проигрывателя. В литий-ионных аккумуляторах при глубоком разряде иногда образуется медный, замыкающий шунт между пластинами. Результатом восстановления, был таков, что ёмкость аккумулятора стала выше, чем она была в тот момент, когда он был новым.

Восстановление обслуживаемых аккумуляторов в частности автомобильных.

Есть один способ способный восстановить ваш аккумулятор.
Суть способа.
Выливаем весь электролит. Заливаем в аккумулятор дистиллированную воду до уровня покрытия пластин. Подключаем к аккумулятору постоянное напряжение около 14 вольт и оставляем на 1-2 часа. После чего прислушиваемся к аккумулятору, если слышим, что он бурлит, немного снижаем напряжение. Оставляем на полчаса и прислушиваемся снова: наша задача держать такое напряжение на аккумуляторе, чтобы газовыделение было минимальным, но чтобы оно было.
Держим, под таким напряжением, аккумулятор неделю, а лучше две. После этого дистиллированная вода в аккумуляторе превратится в электролит слабой плотности, за счёт растворения сульфата свинца и его превращения в молекулы серной килоты, в результате химической реакции. Сливаем весь электролит, и заливаем снова дистиллированную воду. Также, подключаем напряжение, следим, чтобы аккумулятор немного, иногда пускал пузырьки, и держим 1-2 недели.
Если электролит больше не меняет плотность, то можно прекращать дисульфатацию.
После этого сливаем образовавшийся слабый электролит и вливаем электролит нормальной плотности. Подключаем ваше зарядное устройство и заряжаем аккумулятор как обычно, до состояния полной заряженности.
После этого нужно померить плотность электролита и выровнять до нормальной плотности во всех банках.
Всё ваш аккумулятор восстановлен.
Если вам нечем померить уровень электролита низкой плотности, то, на всякий случай, можете выполнить ещё один, третий, такой цикл.

Указанные процедуры применять имеет смысл, если пластины аккумулятора ещё целые, если в вашем аккумуляторе явно просматривается осадок особенно с кусками пластин свинца, то оно того явно не стоит.