【汽(qi)(qi)車電氣(qi)系(xi)統(tong)】汽(qi)(qi)車電氣(qi)系(xi)統(tong)有何特點(dian) 汽(qi)(qi)車電氣(qi)系(xi)統(tong)的組成(cheng)
汽車電氣系統的組成與特點
汽車電氣系(xi)統(tong)是(shi)汽(qi)(qi)車(che)的(de)重(zhong)要組成部分(fen)之一，其性(xing)能(neng)好(hao)壞直(zhi)接影響汽(qi)(qi)車(che)的(de)動力性(xing)、經濟性(xing)、可靠(kao)性(xing)，安全性(xing)、舒(shu)適(shi)性(xing)以及排放等性(xing)能(neng)。汽(qi)(qi)車(che)電(dian)(dian)氣系(xi)統(tong)是(shi)現代汽(qi)(qi)車(che)發(fa)(fa)展(zhan)水平的(de)一個重(zhong)要標志，其科技(ji)(ji)含量已(yi)成為衡(heng)量現代汽(qi)(qi)車(che)檔次的(de)重(zhong)要指標之一。隨(sui)著科技(ji)(ji)的(de)發(fa)(fa)展(zhan)，集成電(dian)(dian)路(lu)和微型電(dian)(dian)子計(ji)算機在(zai)汽(qi)(qi)車(che)上(shang)的(de)廣泛應(ying)用，電(dian)(dian)器的(de)數量在(zai)增加、功率(lv)在(zai)增大，產品的(de)質量、性(xing)能(neng)在(zai)提高，結構更趨于完善。汽(qi)(qi)車(che)維修材料工(gong)應(ying)了(le)解(jie)和掌握電(dian)(dian)氣系(xi)統(tong)的(de)構造、配件(jian)識(shi)別及原理，對(dui)其正確(que)收發(fa)(fa)與保管(guan)是(shi)十分(fen)必(bi)要的(de)。
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一、汽車電氣系統的組成
現代汽車所裝備的電氣系統，按其用(yong)途(tu)可大致歸納并劃(hua)分為下面四(si)部分：
1．電源系統
電(dian)源系統(tong)包括蓄電(dian)池、發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)及其調(diao)(diao)節(jie)器。前(qian)兩(liang)者是(shi)并聯工作(zuo)，發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)是(shi)主(zhu)電(dian)源，蓄電(dian)池是(shi)輔助(zhu)電(dian)源。發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)配有調(diao)(diao)節(jie)器的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)在(zai)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)轉速(su)升高時，自動調(diao)(diao)節(jie)發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)的(de)輸(shu)出電(dian)壓使(shi)之保持穩定(ding)。
2．用電系統
汽(qi)車上用電系(xi)統大致可分(fen)為以下幾(ji)類：
(1)起動(dong)系：主要(yao)機(ji)件是啟動(dong)機(ji)，其任務(wu)是起動(dong)發動(dong)機(ji)。
(2)點火(huo)系：它是(shi)汽油發動機(ji)的組成(cheng)部(bu)分，包括電子點火(huo)系統或傳統點火(huo)系統的全部(bu)組件。其(qi)任務是(shi)產生高壓電火(huo)花，按發動機(ji)的工作順序點燃(ran)氣缸內的可(ke)燃(ran)混合氣。
(3)照(zhao)明(ming)(ming)系(xi)統(tong)：包括車(che)(che)內(nei)外各(ge)種照(zhao)明(ming)(ming)燈以及保證夜(ye)間安(an)全行(xing)車(che)(che)所(suo)必(bi)須的燈光，其中(zhong)以前照(zhao)明(ming)(ming)燈最為重(zhong)要。軍用車(che)(che)輛還(huan)增(zeng)設了防空照(zhao)明(ming)(ming)。
(4)信號系統：包括電喇(la)叭、蜂(feng)鳴器、閃(shan)光(guang)器及各種信號燈(deng)等，主要(yao)用(yong)來(lai)保(bao)證安(an)全行(xing)車所必(bi)要(yao)的信號。
(5)電(dian)(dian)子(zi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統：主要指由微機(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的裝置(zhi)，包括：電(dian)(dian)子(zi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)點火(huo)裝置(zhi)、電(dian)(dian)子(zi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)燃油(you)噴(pen)射裝置(zhi)、電(dian)(dian)子(zi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)防抱死(si)制(zhi)(zhi)動(dong)裝置(zhi)、電(dian)(dian)子(zi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)自(zi)動(dong)變(bian)速裝置(zhi)等，分別用來提高汽車的動(dong)力性(xing)(xing)、經濟性(xing)(xing)、安全性(xing)(xing)、排氣凈化和(he)操(cao)縱自(zi)動(dong)化等性(xing)(xing)能。
(6)輔助電(dian)器(qi)：包(bao)括電(dian)動刮水器(qi)、低溫起(qi)動預(yu)熱裝置、空調器(qi)、收錄機、點煙器(qi)、防盜裝置、玻璃升降器(qi)、座椅調節器(qi)等(deng)。輔助電(dian)器(qi)有日(ri)益(yi)增多的趨勢，主要向舒適、娛樂、保障安(an)全方面發展。
3．檢測系統
包括(kuo)各(ge)種(zhong)檢測儀表(biao)(biao)(biao)如(ru)電壓表(biao)(biao)(biao)、電流(liu)表(biao)(biao)(biao)、水溫表(biao)(biao)(biao)、油(you)壓表(biao)(biao)(biao)、燃油(you)表(biao)(biao)(biao)、車速里程(cheng)表(biao)(biao)(biao)、發動機轉(zhuan)速表(biao)(biao)(biao)和各(ge)種(zhong)報警燈(deng)，用來監測發動機和其它裝置的工作情況。
4．配電系統
配電(dian)系統包(bao)括中央接線(xian)盒、電(dian)路(lu)開關、保(bao)險裝置、插接件(jian)和導線(xian)等，以(yi)保(bao)證線(xian)路(lu)工作的可靠(kao)性和安全性。
二、汽車電氣系統電系的特點
汽車電氣系統具有以下四個特點：
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(cai)用12V電系，而柴油車多采用24V電系(xi)。電器產品額定(ding)運(yun)行端(duan)電壓，對發(fa)電裝(zhuang)置12V電(dian)系為14V；對24V電系為28V。對(dui)用(yong)電設備電壓在(zai)0.9～1.25倍額(e)定電壓范(fan)圍(wei)內變(bian)動時應(ying)能(neng)正(zheng)常工作。
2．直流
汽車電(dian)(dian)(dian)系(xi)采用直流是(shi)因(yin)為起(qi)動(dong)發動(dong)機(ji)的(de)啟動(dong)機(ji)，為直流串(chuan)激(ji)式電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)，其工(gong)作時必須由蓄電(dian)(dian)(dian)池供電(dian)(dian)(dian)，而蓄電(dian)(dian)(dian)池消耗電(dian)(dian)(dian)能后又必須用直流電(dian)(dian)(dian)來充電(dian)(dian)(dian)。
3．單線制
是指從電(dian)(dian)源到(dao)用電(dian)(dian)設備(bei)只(zhi)用一根電(dian)(dian)線連接，而另一根導線則由金屬部分如車體、發動(dong)機等(deng)代替作(zuo)為電(dian)(dian)器回路(lu)的接線方式，具有(you)節省導線、簡化線路(lu)、方便(bian)安裝檢修、電(dian)(dian)器元件不需與(yu)車體絕緣(yuan)等(deng)優點而得(de)到(dao)廣泛采用。但在個別情況下(xia)，也(ye)采用雙線制。
4．負極搭鐵
采用單(dan)線制(zhi)時，蓄(xu)電(dian)(dian)池的(de)(de)負極必(bi)須用導線接到車體上，稱為負極搭鐵，這是(shi)國家標準規定的(de)(de)，也是(shi)交流發電(dian)(dian)機正常工(gong)作的(de)(de)必(bi)要條件。
第二節蓄電池的構造與識別
一、蓄電池的與類型
（一）功用
蓄電(dian)(dian)池是一種可逆(ni)的(de)低壓直流電(dian)(dian)源，是汽車電(dian)(dian)源的(de)重(zhong)要組成部分。蓄電(dian)(dian)池既(ji)能將化學能轉換為電(dian)(dian)能，也能將電(dian)(dian)能轉換為化學能。它的(de)作用(yong)是：
1．起動(dong)(dong)發動(dong)(dong)機(ji)時，供給(gei)起動(dong)(dong)機(ji)大電流，故稱為起動(dong)(dong)型蓄電池。
2．在(zai)發電(dian)機不發電(dian)或電(dian)壓較低的情況下向用電(dian)設備供電(dian)。
3．當用(yong)電設備短時間(jian)耗(hao)電超過發電機供(gong)(gong)電能力時，協助發電機向(xiang)用(yong)電設備供(gong)(gong)電。
4．蓄電(dian)(dian)池存電(dian)(dian)不足，而發電(dian)(dian)機負載又較(jiao)小時，它可(ke)將發電(dian)(dian)機的電(dian)(dian)能轉變為(wei)化學能儲存起來(lai)(即充電)。
另(ling)外，蓄電池相(xiang)當于一個(ge)大電容(rong)器，它可(ke)隨時將發電機產生的過(guo)電壓(ya)吸收掉，起到保護晶(jing)體管、延長其使用(yong)壽(shou)命的作(zuo)用(yong)。
（二）類型
按其外(wai)部結構可分為：橡膠(jiao)槽(cao)(cao)和(he)塑(su)料(liao)槽(cao)(cao)蓄(xu)電池。按其性(xing)能可分為：濕荷電、干荷電和(he)免(mian)維護(hu)蓄(xu)電池等。目前(qian)汽車上廣(guang)泛采用干荷電、免(mian)維護(hu)塑(su)料(liao)槽(cao)(cao)的(de)鉛(qian)酸蓄(xu)電池。
二、蓄電池的結構和識別
鉛酸蓄電池的構造如圖4-1所示(shi)。它主要有極板(ban)、隔板(ban)、電解液和外殼等部分組成(cheng)。
1、極板
極(ji)(ji)板(ban)分(fen)正極(ji)(ji)板(ban)和負(fu)極(ji)(ji)板(ban)，每片極(ji)(ji)板(ban)均由柵架(jia)和活性物(wu)質(zhi)構(gou)成(cheng)。制成(cheng)正極(ji)(ji)板(ban)上(shang)的(de)活性物(wu)質(zhi)為(wei)二氧化鉛，呈棕紅(hong)色(se)；負(fu)極(ji)(ji)板(ban)上(shang)的(de)活性物(wu)質(zhi)為(wei)海綿狀(zhuang)純鉛，呈青灰色(se)。為(wei)了增(zeng)大蓄電池的(de)容量(liang)，需要(yao)把正、負(fu)極(ji)(ji)板(ban)分(fen)別焊成(cheng)極(ji)(ji)板(ban)組，且(qie)負(fu)極(ji)(ji)板(ban)組比正極(ji)(ji)板(ban)組多(duo)一片。
2、隔板
隔(ge)板(ban)通常用木質、微孔橡膠(jiao)、微孔塑料或(huo)玻璃(li)纖(xian)維(wei)制成。隔(ge)板(ban)安裝(zhuang)(zhuang)在(zai)正負極(ji)板(ban)之間，防止正負極(ji)板(ban)相碰而(er)短路。隔(ge)板(ban)一面(mian)制有溝槽(cao)，裝(zhuang)(zhuang)配時有溝槽(cao)面(mian)應豎直面(mian)向正極(ji)板(ban)。
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測量，一般為1.23～1.30g／cm3之間。
4、外殼
蓄電池外殼用橡膠或塑料(liao)制成整體(ti)，用以儲存電解(jie)液和支承極板。相鄰(lin)兩單(dan)格(ge)之間有(you)隔壁，把每個外殼分成三個或六(liu)個單(dan)格(ge)。
5、極柱與穿壁式聯條
每個單格電池都有正、負兩個極柱，分別連接正、負極板組，連接正極板組的叫正極柱，連接負極板組的叫負極柱。正極柱接起動機開關接柱，負極柱接車架(接鐵)。
穿壁式聯條用來連接相鄰單格電池的正、負極柱，使單格電池相互串聯成多伏的電池。如一只12V的蓄電池由6個單格電池串聯而成。
三、蓄電池的型號標志
根據原機械工業部標準JB2599-1985《鉛蓄(xu)電(dian)(dian)池產品型(xing)號編制方法(fa)》規定，蓄(xu)電(dian)(dian)池型(xing)號由三部(bu)分組(zu)成(cheng)，各(ge)部(bu)分之間用破折(zhe)號分開(kai)。
(1)串(chuan)聯單(dan)格電池數(shu)。指一個整體殼體內(nei)所包含的單(dan)格電池數(shu)目，用阿拉伯數(shu)字表示。
(2)電(dian)池(chi)類型。根據蓄電(dian)池(chi)主(zhu)要用途(tu)劃分。啟(qi)動型蓄電(dian)池(chi)用“Q”表(biao)示，代號“Q”是漢字“起(qi)”的第一個(ge)拼音字母。
(3)電池(chi)(chi)特(te)征。為附加(jia)部分，僅在同類(lei)用途(tu)的產品具有某種特(te)征，而(er)在型號中(zhong)又(you)必(bi)須加(jia)以區(qu)別時采用。如用干(gan)荷(he)電蓄電池(chi)(chi)，則用漢字“干(gan)”的第二(er)個(ge)拼音字母(mu)“A”表示；如為無需(免)維(wei)護蓄電池，則(ze)用“無”字(zi)的第一個拼音字(zi)母“W”來表(biao)示。當產品(pin)同時(shi)具有兩種(zhong)特征時(shi)，原(yuan)則上應按表(biao)4-1順(shun)序(xu)用兩個代號并列表示。
(4)額定(ding)容量。是指20h率額定容(rong)量(liang)，用阿拉伯數(shu)字表示，單位為(wei)安培(pei)·小(xiao)時(A·h)，在(zai)型號中(zhong)可略去不寫。
蓄電池容量通常以正極板的片數n來估算，每片(pian)標準正(zheng)極板(ban)額定容(rong)量Cs為15 Ah，則蓄電(dian)池額定容量(liang)C20=Cs·n。
(5)特殊性能。在產品具有某些特殊性能時，可(ke)用相(xiang)應的(de)代號(hao)加在型號(hao)末尾表示。如“G”表(biao)示薄(bo)型極板的高(gao)啟(qi)動率(lv)電(dian)池，“S”表示采(cai)用工程(cheng)塑(su)料外殼與熱封合(he)工藝的蓄電池。
例1：東風EQ2102型越野(ye)汽車(che)用(yong)6-QW-180型蓄電池：表示由6個單格電(dian)池組成，額(e)定電(dian)壓為12V，額定(ding)容量為180A·h的啟動型免(mian)維護蓄電池(chi)。
例2：解放CQ1121J載貨汽(qi)車用6-QAW-180型蓄電池：表示由6個單格電池組成，額(e)定電壓為12V，額定容(rong)量為180A·h的啟動型干荷(he)電免維(wei)護蓄電池。
例3：北京BJ2020型吉普(pu)車用6-QA-60型蓄電池(chi)：表示由6個單格電池(chi)組成，額(e)定電壓為12V，額(e)定容量為60A·h的(de)啟(qi)動型(xing)干荷電(dian)蓄電(dian)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二氧化鉛（PbO2）和負極(ji)板上的(de)活性物(wu)質海綿狀的(de)純鉛（Pb）與電解(jie)液中的硫(liu)酸（H2SO4）發(fa)生(sheng)化學反應來(lai)完成(cheng)的。
(一)電動勢的建立
當正、負極板浸入電解液后，在單格蓄電池的正負極柱間產生電動勢。在正極板處，少量PbO2溶入電解液，與水（H2O）生(sheng)成Pb（OH）4，再(zai)分解成四(si)價鉛離子（Pb4+）和氫氧(yang)根離子（OH－）。即：
PbO2＋2H2O→Pb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+＋4OH－
Pb4+沉附(fu)于極板的表面，OH－留在(zai)電(dian)解液(ye)中，使(shi)正極板(ban)相(xiang)對于電(dian)解液(ye)具有正電(dian)位。當(dang)達到平衡時，約為＋2.0V。
在負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，因而有少量鉛進入溶解，生成二價鉛離子（Pb2＋），在(zai)極板上留下(xia)兩個(ge)電子(zi)（2e），使(shi)極板帶負電；另一方面(mian)，由于正、負電荷(he)的(de)吸引，Pb2＋有(you)沉附于(yu)極板表(biao)面的(de)傾向。當兩者達到平(ping)衡時，溶(rong)解便停止，負極板相(xiang)對(dui)于(yu)電解液具(ju)有(you)負電位，約為－0.1V。
因(yin)此，在(zai)外(wai)電(dian)路(lu)未接通，反應達到相對平衡狀(zhuang)態時，蓄電(dian)池的電(dian)動勢為：
2.0－（－0.1）＝2.1V
這是單格蓄電池正負極間的電動勢，對于6個單(dan)格串(chuan)聯而(er)成的(de)一(yi)塊(kuai)蓄電池，則(ze)其電動勢為2.1×6＝12.6V。
(二)放電過程
將蓄電池的化學能轉換為電能的過程稱為放電過程。
蓄(xu)電(dian)(dian)池接上負(fu)(fu)(fu)載(zai)，在電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)的作(zuo)用下(xia)，電(dian)(dian)流從(cong)正極經過負(fu)(fu)(fu)載(zai)流向(xiang)(xiang)負(fu)(fu)(fu)極（即電(dian)(dian)子從(cong)負(fu)(fu)(fu)極流向(xiang)(xiang)正極），使正極電(dian)(dian)位(wei)降低(di)，負(fu)(fu)(fu)極電(dian)(dian)位(wei)升高，破壞(huai)了(le)原有的平衡。
電解液中H2SO4的電離(li)過(guo)程為(wei)：H2SO42H＋＋SO－
在正極板處，Pb4+與電子結合(he)變成Pb2＋，Pb2＋與電解液中(zhong)的硫酸根離子(zi)（SO－）結(jie)合生成PbSO4沉附于(yu)極板上，即：Pb4+＋2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在負極板處，Pb2＋與電解液中的SO－結合也(ye)生成(cheng)PbSO4沉附于負極(ji)板(ban)上，而極(ji)板(ban)上的(de)金(jin)屬鉛(qian)繼(ji)續溶解，生(sheng)成Pb2＋和電子，即：Pb－2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在電解液中，H－和OH－結合生成水(shui)，即：4H－＋4OH－→2H2O。
如果電路不中斷，上述的化學反應繼續進行，使正極板上的PbO2和(he)負極板上的Pb都(dou)逐漸轉變為PbSO4，電解液中的H2SO4含(han)量逐(zhu)漸減少而水(shui)含(han)量增多，故電解(jie)液的相對(dui)密度下(xia)降。同時因PbSO4的(de)導電性比PbO2和Pb差，隨其含量(liang)的逐(zhu)漸增(zeng)加(jia)其內阻增(zeng)大(da)，使供電能力下降。
蓄電池在放電過程中總的化學反應方程式為：PbO2＋2H2SO4＋Pb＝2PbSO4＋2H2O
(三)充電過程
將電能轉換成蓄電池的化學能的過程稱為充電過程，如圖4-2c所示。充電(dian)時，蓄電(dian)池應接(jie)直流電(dian)源(yuan)，蓄電(dian)池的正極接(jie)電(dian)源(yuan)正極，蓄電(dian)池負極接(jie)到電(dian)源(yuan)負極。
當電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)壓高于(yu)蓄電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)動勢時(shi)，在(zai)電(dian)(dian)場力作用下，電(dian)(dian)流(liu)從蓄電(dian)(dian)池(chi)的(de)正極(ji)流(liu)入(ru)，負(fu)極(ji)流(liu)出（即驅(qu)使(shi)電(dian)(dian)子從正極(ji)經外電(dian)(dian)路流(liu)入(ru)負(fu)極(ji)）。這時(shi)在(zai)正負(fu)極(ji)發生(sheng)的(de)化學反(fan)(fan)應正好與放(fang)電(dian)(dian)過程相反(fan)(fan)。
在電(dian)場力的(de)作用下(xia)，正、負極板上的(de)硫(liu)酸鉛(qian)和電(dian)解(jie)液中的(de)水均發生電(dian)離。即：
PbSO4Pb2＋＋SO－；H2OH－＋OH－
在正極板處，Pb2＋失去兩個電子(zi)2e變成Pb4＋，與電解液(ye)中的OH－結合生成Pb（OH）4。它又(you)分(fen)解為PbO2和H2O，PbO2附著在(zai)正極板上，即：
Pb2＋－2e→Pb4+；Pb4+＋4OH－→Pb（OH）4；Pb（OH）4PbO2＋H2O。
在負極板處，Pb2＋在電(dian)(dian)場(chang)力的作(zuo)用下獲(huo)得兩個(ge)電(dian)(dian)子(zi)2e變成金(jin)屬鉛，并附著在負(fu)極板上(shang)。即(ji)：Pb2＋＋2e→Pb。
在電解液中，H－和(he)SO－結合(he)生成PbSO4，即(ji)：2H－＋SO－→H2SO4。
可見，在充電過程中，正、負極板上的PbSO4將逐(zhu)漸恢復為PbO2和Pb，電解(jie)液中的硫酸含量逐漸增多，水含量逐漸減少(shao)。當PbSO4已基本還原成PbO2和Pb時，充(chong)電(dian)電(dian)流主要用來電(dian)解(jie)水(shui)，即2H2O→2H2↑＋O2↑，使正極冒(mao)出氧氣(qi)（O2），負(fu)極冒出氫(qing)氣（H2）。充(chong)電電流越大(da)，則冒氣越多，極易使極板(ban)上的(de)活性(xing)物(wu)質脫落。故(gu)在(zai)充(chong)電末期(qi)，充(chong)電電流以小(xiao)為宜。
蓄電(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)和放電(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)是可逆的(de)電(dian)(dian)(dian)化學反應(ying)過(guo)程(cheng)，內部導電(dian)(dian)(dian)靠離子運動(dong)實現。如略去中(zhong)間的(de)化學反應(ying)過(guo)程(cheng)可用下式表(biao)示(shi)：
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