汽車電氣系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

1、 電 氣一、汽車電氣系統(tǒng)的組成現(xiàn)代汽車所裝備的電氣系統(tǒng)，按其用途可大致歸納并劃分為下面四部分：1電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)包括蓄電池、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器。前兩者是并聯(lián)工作，發(fā)電機(jī)是主電源，蓄電池是輔助電源。發(fā)電機(jī)配有調(diào)節(jié)器的作用是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓使之保持穩(wěn)定。2用電系統(tǒng)汽車上用電系統(tǒng)大致可分為以下幾類：(1)起動系：主要機(jī)件是啟動機(jī)，其任務(wù)是起動發(fā)動機(jī)。(2)點(diǎn)火系：它是汽油發(fā)動機(jī)的組成部分，包括電子點(diǎn)火系統(tǒng)或傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的全部組件。其任務(wù)是產(chǎn)生高壓電火花，按發(fā)動機(jī)的工作順序點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣。(3)照明系統(tǒng)：包括車內(nèi)外各種照明燈以及保證夜間安全行車所必須的燈光，其中以前照

2、明燈最為重要。軍用車輛還增設(shè)了防空照明。(4)信號系統(tǒng)：包括電喇叭、蜂鳴器、閃光器及各種信號燈等，主要用來保證安全行車所必要的信號。(5)電子控制系統(tǒng)：主要指由微機(jī)控制的裝置，包括：電子控制點(diǎn)火裝置、電子控制燃油噴射裝置、電子控制防抱死制動裝置、電子控制自動變速裝置等，分別用來提高汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、排氣凈化和操縱自動化等性能。(6)輔助電器：包括電動刮水器、低溫起動預(yù)熱裝置、空調(diào)器、收錄機(jī)、點(diǎn)煙器、防盜裝置、玻璃升降器、座椅調(diào)節(jié)器等。輔助電器有日益增多的趨勢，主要向舒適、娛樂、保障安全方面發(fā)展。3檢測系統(tǒng)包括各種檢測儀表如電壓表、電流表、水溫表、油壓表、燃油表、車速里程表、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)

3、速表和各種報(bào)警燈，用來監(jiān)測發(fā)動機(jī)和其它裝置的工作情況。4配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)包括中央接線盒、電路開關(guān)、保險(xiǎn)裝置、插接件和導(dǎo)線等，以保證線路工作的可靠性和安全性。二、汽車電氣系統(tǒng)電系的特點(diǎn)汽車電氣系統(tǒng)具有以下四個(gè)特點(diǎn)：1低壓汽車電系的額定電壓有12伏（V）、24V兩種，汽油車普遍采用12V電系，而柴油車多采用24V電系。電器產(chǎn)品額定運(yùn)行端電壓，對發(fā)電裝置12V電系為14V；對24V電系為28V。對用電設(shè)備電壓在0.91.25倍額定電壓范圍內(nèi)變動時(shí)應(yīng)能正常工作。2直流汽車電系采用直流是因?yàn)槠饎影l(fā)動機(jī)的啟動機(jī)，為直流串激式電動機(jī)，其工作時(shí)必須由蓄電池供電，而蓄電池消耗電能后又必須用直流電來充電。3單線制

4、是指從電源到用電設(shè)備只用一根電線連接，而另一根導(dǎo)線則由金屬部分如車體、發(fā)動機(jī)等代替作為電器回路的接線方式，具有節(jié)省導(dǎo)線、簡化線路、方便安裝檢修、電器元件不需與車體絕緣等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛采用。但在個(gè)別情況下，也采用雙線制。4負(fù)極搭鐵采用單線制時(shí)，蓄電池的負(fù)極必須用導(dǎo)線接到車體上，稱為負(fù)極搭鐵，這是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，也是交流發(fā)電機(jī)正常工作的必要條件。第二節(jié) 蓄電池的構(gòu)造與識別一、蓄電池的與類型（一）功用蓄電池是一種可逆的低壓直流電源，是汽車電源的重要組成部分。蓄電池既能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，也能將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。它的作用是：1起動發(fā)動機(jī)時(shí)，供給起動機(jī)大電流，故稱為起動型蓄電池。2在發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較

5、低的情況下向用電設(shè)備供電。3當(dāng)用電設(shè)備短時(shí)間耗電超過發(fā)電機(jī)供電能力時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。4蓄電池存電不足，而發(fā)電機(jī)負(fù)載又較小時(shí)，它可將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來(即充電)。另外，蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大電容器，它可隨時(shí)將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的過電壓吸收掉，起到保護(hù)晶體管、延長其使用壽命的作用。（二）類型按其外部結(jié)構(gòu)可分為：橡膠槽和塑料槽蓄電池。按其性能可分為：濕荷電、干荷電和免維護(hù)蓄電池等。目前汽車上廣泛采用干荷電、免維護(hù)塑料槽的鉛酸蓄電池。二、蓄電池的結(jié)構(gòu)和識別鉛酸蓄電池的構(gòu)造如圖4-1所示。它主要有極板、隔板、電解液和外殼等部分組成。1極板極板分正極板和負(fù)極板，每片極板均由柵架和活性物質(zhì)構(gòu)成

6、。制成正極板上的活性物質(zhì)為二氧化鉛，呈棕紅色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛，呈青灰色。為了增大蓄電池的容量，需要把正、負(fù)極板分別焊成極板組，且負(fù)極板組比正極板組多一片。圖4-1 干荷電蓄電池的結(jié)構(gòu)1-外殼 2-正極板 3-加液孔螺塞 4-電池蓋 5-負(fù)極柱 6-負(fù)極板組 7-正極板組 8-隔板9-負(fù)極板 10-正極板2隔板隔板通常用木質(zhì)、微孔橡膠、微孔塑料或玻璃纖維制成。隔板安裝在正負(fù)極板之間，防止正負(fù)極板相碰而短路。隔板一面制有溝槽，裝配時(shí)有溝槽面應(yīng)豎直面向正極板。3電解液電解液由純凈硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成。其密度大小可用密度計(jì)測量，一般為1.231.30gcm3之間。4外殼蓄電池

7、外殼用橡膠或塑料制成整體，用以儲存電解液和支承極板。相鄰兩單格之間有隔壁，把每個(gè)外殼分成三個(gè)或六個(gè)單格。5極柱與穿壁式聯(lián)條每個(gè)單格電池都有正、負(fù)兩個(gè)極柱，分別連接正、負(fù)極板組，連接正極板組的叫正極柱，連接負(fù)極板組的叫負(fù)極柱。正極柱接起動機(jī)開關(guān)接柱，負(fù)極柱接車架(接鐵)。穿壁式聯(lián)條用來連接相鄰單格電池的正、負(fù)極柱，使單格電池相互串聯(lián)成多伏的電池。如一只12V的蓄電池由6個(gè)單格電池串聯(lián)而成。三、蓄電池的型號標(biāo)志根據(jù)原機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB2599-1985鉛蓄電池產(chǎn)品型號編制方法規(guī)定，蓄電池型號由三部分組成，各部分之間用破折號分開，其內(nèi)容及排列如下：（1）串聯(lián)單格電 池 數(shù)（2）蓄電池類 型（3）蓄電

8、池類 型（4）額 定容 量（5）特 殊性 能(1)串聯(lián)單格電池?cái)?shù)。指一個(gè)整體殼體內(nèi)所包含的單格電池?cái)?shù)目，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。(2)電池類型。根據(jù)蓄電池主要用途劃分。啟動型蓄電池用“Q”表示，代號“Q”是漢字“起”的第一個(gè)拼音字母。(3)電池特征。為附加部分，僅在同類用途的產(chǎn)品具有某種特征，而在型號中又必須加以區(qū)別時(shí)采用。如用干荷電蓄電池，則用漢字“干”的第二個(gè)拼音字母“A”表示；如為無需(免)維護(hù)蓄電池，則用“無”字的第一個(gè)拼音字母“W”來表示。當(dāng)產(chǎn)品同時(shí)具有兩種特征時(shí)，原則上應(yīng)按表4-1順序用兩個(gè)代號并列表示。(4)額定容量。是指20h率額定容量，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為安培·小時(shí)(

9、A·h)，在型號中可略去不寫。蓄電池容量通常以正極板的片數(shù)n來估算，每片標(biāo)準(zhǔn)正極板額定容量Cs 為15 Ah，則蓄電池額定容量C20 = Cs·n。 (5)特殊性能。在產(chǎn)品具有某些特殊性能時(shí)，可用相應(yīng)的代號加在型號末尾表示。如“G”表示薄型極板的高啟動率電池，“S”表示采用工程塑料外殼與熱封合工藝的蓄電池。表4-1 蓄電池產(chǎn)品特征代號序 號產(chǎn)品特征代 號序 號產(chǎn)品特征代 號1干荷電A7半密封式B2濕荷電H8液密式Y(jié)3免維護(hù)W9氣密式Q4少維護(hù)S10激活式I5防酸式F11帶液式D6密封式M12膠質(zhì)電解液式J例1：東風(fēng)EQ2102型越野汽車用6-QW-180型蓄電池：表示由6個(gè)

10、單格電池組成，額定電壓為12V，額定容量為180A·h的啟動型免維護(hù)蓄電池。例2：解放CQ1121J載貨汽車用6-QAW-180型蓄電池：表示由6個(gè)單格電池組成，額定電壓為12V，額定容量為180A·h的啟動型干荷電免維護(hù)蓄電池。例3：北京BJ2020型吉普車用6-QA-60型蓄電池：表示由6個(gè)單格電池組成，額定電壓為12V，額定容量為60A·h的啟動型干荷電蓄電池。四、鉛酸蓄電池工作原理鉛酸蓄電池的充、放電是由正極板上的活性物質(zhì)二氧化鉛（PbO2）和負(fù)極板上的活性物質(zhì)海綿狀的純鉛（Pb）與電解液中的硫酸（H2SO4）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來完成的。(一)電動勢的建立當(dāng)正、

11、負(fù)極板浸入電解液后，在單格蓄電池的正負(fù)極柱間產(chǎn)生電動勢。在正極板處，少量PbO2溶入電解液，與水（H2O）生成Pb（OH）4，再分解成四價(jià)鉛離子（Pb4+）和氫氧根離子（OH）。即：PbO22H2OPb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+4OHPb4+沉附于極板的表面，OH留在電解液中，使正極板相對于電解液具有正電位。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，約為2.0V。在負(fù)極板處金屬鉛受到兩方面的作用，一方面它有溶解于電解液的傾向，因而有少量鉛進(jìn)入溶解，生成二價(jià)鉛離子（Pb2），在極板上留下兩個(gè)電子（2e），使極板帶負(fù)電；另一方面，由于正、負(fù)電荷的吸引，Pb2有沉附于極板表面的傾向。當(dāng)兩者達(dá)到平衡時(shí)，溶解便停止，負(fù)極

12、板相對于電解液具有負(fù)電位，約為0.1V。因此，在外電路未接通，反應(yīng)達(dá)到相對平衡狀態(tài)時(shí)，蓄電池的電動勢為：2.0（0.1）2.1V 這是單格蓄電池正負(fù)極間的電動勢，對于6個(gè)單格串聯(lián)而成的一塊蓄電池，則其電動勢為2.1×612.6V。(二)放電過程將蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的過程稱為放電過程，如圖4-2a所示。 圖4-2 蓄電池充放電過程(a)放電過程 (b)放電終了 (c)充電過程蓄電池接上負(fù)載，在電動勢的作用下，電流從正極經(jīng)過負(fù)載流向負(fù)極（即電子從負(fù)極流向正極），使正極電位降低，負(fù)極電位升高，破壞了原有的平衡。電解液中H2SO4的電離過程為：H2SO42HSO在正極板處，Pb4+與電

13、子結(jié)合變成Pb2，Pb2與電解液中的硫酸根離子（SO）結(jié)合生成PbSO4沉附于極板上，即：Pb4+ 2ePb2；Pb2SOPbSO4。在負(fù)極板處，Pb2與電解液中的SO結(jié)合也生成PbSO4沉附于負(fù)極板上，而極板上的金屬鉛繼續(xù)溶解，生成Pb2和電子，即：Pb2ePb2；Pb2SOPbSO4。在電解液中，H和OH結(jié)合生成水，即：4H4OH2H2O。如果電路不中斷，上述的化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，使正極板上的PbO2和負(fù)極板上的Pb都逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO4，電解液中的H2SO4含量逐漸減少而水含量增多，故電解液的相對密度下降。同時(shí)因PbSO4的導(dǎo)電性比PbO2和Pb差，隨其含量的逐漸增加其內(nèi)阻增大，使供電能力

14、下降。蓄電池在放電過程中總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：PbO22H2SO4Pb2PbSO42H2O(三)充電過程將電能轉(zhuǎn)換成蓄電池的化學(xué)能的過程稱為充電過程，如圖4-2c所示。充電時(shí)，蓄電池應(yīng)接直流電源，蓄電池的正極接電源正極，蓄電池負(fù)極接到電源負(fù)極。當(dāng)電源電壓高于蓄電池的電動勢時(shí)，在電場力作用下，電流從蓄電池的正極流入，負(fù)極流出（即驅(qū)使電子從正極經(jīng)外電路流入負(fù)極）。這時(shí)在正負(fù)極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)正好與放電過程相反。在電場力的作用下，正、負(fù)極板上的硫酸鉛和電解液中的水均發(fā)生電離。即：PbSO4Pb2SO；H2OHOH在正極板處，Pb2失去兩個(gè)電子2e變成Pb4，與電解液中的OH結(jié)合生成Pb（OH）4。它又分解為PbO2和H2O，PbO2附著在正極板上，即：Pb22ePb4+；Pb4+4OHPb（OH）4；Pb（OH）4PbO2H2O。在負(fù)極板處，Pb2在電場力的作用下獲得兩個(gè)電子2e變成金屬鉛，并附著在負(fù)極板上。即：Pb22ePb。在電解液中，H和SO結(jié)合生成PbSO4，即：2HSOH2SO4。可見，在充電過程中，正、負(fù)極板上的PbSO4將逐漸恢復(fù)為PbO2和Pb